增强现实装配系统的设计与研究

• 作 者: 倪晓赟
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 装配系统 基本框架 摄像机模型 虚拟零件

虚拟设计制造已成为现代产品设计和先进制造技术发展的必然趋势，然而虚拟环境有时无法提供直觉的操作感来帮助判断某些特定装配操作的可行性和容易程度，增强现实技术可以有效地解决这一问题。
本文针对增强现实装配系统的设计与实现展开研究，构建了增强现实装配系统的基本框架，阐述了增强现实装配系统的组成，包括三维环境注册定位、虚实零件模型建立、装配约束关系判断、虚实场景融合显示等主要功能模块。分别对这些模块进行分析研究并提出解决方案。
首先建立了真实摄像机模型与虚拟摄像机模型，对真实摄像机进行了标定，求出了其相关参数，分析了这些参数在虚实注册中的作用，同时根据所求得的参数对三维环境进行注册定位。
然后对摄像机所采集的真实装配场景视频进行了标志物检测，通过检测得到的标志物信息计算得到标志物与摄像机之间的旋转平移关系，从而保证了虚实叠加的准确性。对视频的采集与虚实场景图像的叠加进行研究，解决了虚实叠加失真与遮挡等问题。
建立了虚拟零件与真实零件的装配模型，包括零件几何模型、装配约束模型和装配层次模型，设计了相应的装配约束求解方法，使系统能够正确的判断零件是否装配到位。
最后在Visual C++2003．net开发环境下基于OpenCV与OpenInventor函数库开发了一个增强现实装配系统。根据系统的实际运行表明，本系统实现了虚实零件装配，真实零件装配指示，装配信息与装配约束叠加等一系列功能。