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人机交互解决方案

日期:2016/10/29

概述

  采用人体运动捕捉系统与工程仿真应用软件相结合,实现实时状态下的人机交互仿真,通过高端的光学运动捕捉套装,并配合以Haption力反馈装置和RTID human套件,用户能够体验虚拟制造业装配仿真在视觉、触觉、以及交互行为模式方面的领先优势。对于新入员工培训、训练仿真、拆装工艺验证等方面均有很重要的作用。

 

系统组成

  硬件设备:PC Cluster图形集群

  显示环境:虚拟现实显示环境 / 沉浸式HMD显示器 / 立体液晶显示器

  软件环境:

程序名称

程序描述

Delmia V5 / 3DVIA Virtools 5.0

数字样机虚拟装配与交互程序

RTI for Delmia / IPP for Virtools

Haption人机交互套件

Conduit for V5

V5程序VR扩展中间件

 

力反馈设备:Haption Virtuose 6D35-45

  该系统依托A.R.T. Track光学定位跟踪系统,利用DELMIA虚拟装配及维护仿真平台及RTID Human人机工程实时互动系统为核心驱动引擎,将实时三维虚拟装配内容和过程,通过虚拟现实显示环境以立体显示的方式展示给用户,并通过Haption力反馈装置进行虚拟装配及维护交互。应用原理如下图:

  

 

系统特点

1)高性能专业级光学跟踪系统

  PC控制主机

  ◇ 标准机架式结构,安装维护方便;

  ◇ 用于计算跟踪目标的6自由度位置和方向;

  ◇ 配有SyncCard2,能实现多个摄像头的同步运行,并可根据需要安装立体眼镜等外部元件

  跟踪摄像头

  ◇ 高精度的位置和方向测量;

  ◇ 通过局域网实现低延时、高速度的数据传输;

  ◇ 摄像头之间无光学色度亮度干扰;

  ◇ 可安装多达16个各种类型的摄像头;

  ◇ 可以抵抗磁、电、声波的干扰;

  ◇ 针对CAVE环境有优化解决方案;

  目标与标记

  ◇ 虚拟现实专用的交互设备,如:Flystick2、Fingertracking等;

  ◇ 各种形状的非交互式目标,包括立体眼镜跟踪点、头戴式设备跟踪点;

  ◇ 能够进行目标点的用户定制,并能快速进行目标点的标定;

 

2)虚拟装配及虚拟维护仿真开发

  Conduit软件是Mechdyne公司专门为达索V5产品(CATIA V5、DELMIA V5、ENOVIA DMU等)开发的,基于分布式结构,实现对V5原始数据进行多通道大场景沉浸式浏览和交互的中间件。

  Mechdyne Conduit软件前台获取桌面V5应用(CATIA、DELMIA、ENOVIA DMU等)的OpenGL call,将它们分发到aggregator管理节点和渲染节点,在各个节点上通过Conduit后台进行处理并在各节点本地进行分布式计算和渲染,渲染的结果由每个节点负责一个投影通道进行输出,各个通道间输出图像的同步和边缘融合由Conduit软件和Cluster图形工作站共同完成。

  Real-Time Interaction for Human(RTI)

  RTI的应用,使得原本需要在软件中定义的人物动作,可以通过光学人体运动捕捉系统,直接在程序中记录下来,减少了大量开发工作时间,并且与实际人物行为模式更为贴切。记录下来的人物交互动作信息能够直接在Delmia V5中播放使用,并进行进一步的工效分析。

 

RTI提供以下功能:

  ◇ 仿真建立(Simulation Setup)

  ◆ 可选择Delmia 资源库中的各种人体模型;

  ◆ 可激活或关闭独立关节点;

  ◆ 可定义工具和运动部件;

  ◆ 可自动载入3D数据到交互式的物理仿真环境中;

 

  ◇ 操作设备管理

  ◆ 可兼容实时动作捕捉的光学跟踪系统;目前可支持A.R.T.TM 、VICON TM和MAC TM;

  ◆ 支持3Dconnexion的6D鼠标;

  ◆ 支持Haption的Virtuose和Inca系列力反馈设备和系统;

 

  ◇ 仿真流程管理

  ◆ 可设置开始、停止、暂停或重新开始的操作;

  ◆ 可在3D模型上安装或卸载操纵装置;

  ◆ 可以自动校准动作捕捉设备;单击鼠标即可匹配或解除虚拟人体模型的绑定;

 

  ◇ 实时物理仿真

  ◆ 可对操作者的动作幅度进行调整,使其与虚拟人体模型相符;

  ◆ 整合虚拟人体模型的动作要素,包括关节的边界约束;

  ◆ 查看接触节点的干涉信息以及进行接触位置停止/滑动/扭等人物动作仿真;

  ◆ 实时更新人物视角和三维显示窗口;

 

  ◇ 仿真过程的捕捉和记录

  ◆ 可实时记录包含关节曲度的虚拟人体模型姿态信息;

  ◆ 可将记录的人体模型信息创建为Delmia人机任务,用于后续数据重现和统计分析;

 

 

实时运动与机构约束Real Time Movement and Kinematics Constraints

  RTI Human基于先进的约束分析算法,避免了传统反向动力学分析时人物在实时的动作过程中可能出现的动力学错误及效率不高的问题,使人物动作更为逼真和准确。

 

实时轨迹记录分析Real-Time Recording Trajectory

  RTI Human能够实时记录人物在执行操作中的各种动作/姿态信息,并进行回放、编辑、分析与再利用。

 

RTI虚拟现实应用 RTI Human and Virtual Reality

  RTI Human 可结合头戴式2D/3D显示器(HMD)、沉浸式三维显示系统(如:CADWALLTM、CAVETM)等立体显示环境使用,给用户带来独特的沉浸式虚拟现实体验。

  

所属类别: 虚拟现实应用

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