[发明专利]一种基于AR的模型拆组模拟系统及模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于AR的模型拆组模拟系统及模拟方法，该拆组模拟系统包括待拆卸或待安装组件，所述组件上设置有多个组件标签；平台，平台上设置有图像获取装置、图像处理装置、显示器和数据库；平台上还设置基准位置标签，图像处理装置通过比较平台上两组件相对位置与在数据库中的组件模型库中两组件正确的相对位置来判断两组件是否正确拆卸或安装。本发明采用虚拟与现实物理世界结合的方式，对零件的组装进行指导，可缩短工人的培训周期，降低成本。

技术领域

本发明涉及AR(Augmented Reality，即增强现实)技术领域，特别是涉及一种基于AR技术的模型拆组模拟系统及模拟方法。

背景技术

在学校或者企业员工培训场景中，经常通过拆装某一零件来了解这个零件的构造、原理，对于复杂的装置来说，拆卸与组装较为困难，大多数教学过程中，多人分组拆装多个零件，教师不能同时观察每组拆装是否正确，是否有零件缺漏，紧固件时候选用正确，安装方向是否正确，有的错误安装并不明显，不容易被目视检查发现，甚至有的内部的紧固件选用错误导致不能紧固，外层零件安装好后，内部安装关系被遮挡也不容易被发现，如果教师没有全程观察的话也不容易发现，如果培训过程中不能及时纠正这些错误，错误组装的零件用于工业生产中可能会导致严重故障，造成损失。

为了提高模型的拆组的培训效率，本发明基于AR技术提出一种技术手段，以解决上述问题

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于AR的模型拆组模拟系统及模拟方法，以采用虚拟与现实物理世界结合的方式，对模型的组装和拆卸进行指导，可缩短学员的培训周期，降低成本。

本发明提出一种基于AR的模型拆组模拟系统，该系统通过AR技术监控以及指导组件的拆组过程，拆卸时能够提示拆卸步骤，检查拆卸过程是否完全，组装时能够提示并监控安装步骤；具体的，基于AR的模型拆组模拟系统包括被拆卸组件、平台，被拆卸组件放置在平台上，被拆卸组件上设置有多个组件标签，平台上设置有图像获取装置，还设置有图像处理装置、显示器和数据库，显示器包括信息交互装置(触摸屏)，数据库包括模型库、关系库和步骤库，模型库包括组件模型、零件模型和装配体模型，零件模型包括组成被拆卸组件的所有零件的模型，每个模型都包括独立的零件id和零件坐标信息，组件模型包括组件id和组成该组件的每个零件id信息，每个组件包括组件坐标信息，组件中零件的位置信息(组件能够由零件构成，也能够由其他组件和零件构成，也能够由其他组件构成)，即构成组件的零件的坐标在组件坐标中的位置及方向信息存储在关系库中，装配体模型是组件装配的整体形态，装配体也是组件模型，图像处理装置用于识别组件标签，组件标签记录对应组件的组件id信息，图像处理装置能够识别并提取组件标签记录的组件id信息，并从数据库提取组件id对应的组件模型，并在显示器显示；步骤库记录每个组件的拆组步骤。

平台上还设置基准位置标签，图像获取装置及图像处理装置通过判断组件标签与基准位置标签的相对位置判断该组件是否被拆卸，反之，被安装的两组件相对位置及两组件与基准位置的相对位置在一定时间内没有发生相对移动则判定两组件正在安装，通过两组件相对位置在组件模型库中两组件正确的相对位置判断两组件是否正确安装。

本发明还提出基于AR的模型拆组模拟方法，该方法包括拆卸过程：

步骤1、系统初始化装配体，找到组件标签识别装配体信息；

步骤2、记录图像获取装置获取的图像中组件标签与基准位置标签的相对位置；

步骤3、等待某组件相对位置发生变化则视为该组件被拆卸；

步骤4、通过步骤库记录的拆卸步骤信息判定拆卸步骤是否正确；

步骤5、如果正确则重复步骤3、4直至所有组件拆卸完成；

步骤6、如果不正确则通过显示器提示，等待装配体初始化后重新进行拆卸过程。