专利名称：自行车骑行三维仿真装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及和显示设备协同操作的摄影、放映或观看用的装置或设备领域，具体为一种自行车骑行三维仿真装置。
背景技术：
虚拟现实是计算机生成的、给人多重感官体验的虚拟环境，是一种高级的人机交互系统。理想的虚拟现实系统应当让使用者在与虚拟环境产生交互行为时的感受与真实环境中的感受完全一样，但是，现有的漫游系统大多采用二维交互界面，即采用鼠标和键盘等线性输入设备作为交互设备，遵循“窗口 -图标-菜单-指定”(即 windows-icon-menu-pointer,简称wimp)的操作范式,交互方式不自然，互动感和逼真感都较低。
实用新型内容为了克服现有技术的缺陷，提供一种互动感强、虚拟效果逼真、适用范围广的三维虚拟设备，本实用新型公开了一种自行车骑行三维仿真装置。本实用新型通过如下技术方案达到发明目的一种自行车骑行三维仿真装置，包括自行车和控制装置，控制装置包括滚轮组、驱动杆和伺服电机，自行车架设在控制装置的滚轮组上，控制装置的驱动杆分别连接自行车的车架和控制装置的伺服电机，其特征是还包括角度传感器、速度传感器、模/数转换器、微处理器和投影终端，角度传感器设于自行车的车架上，速度传感器设于自行车的车轮上，角度传感器和速度传感器都通过模/数转换器连接微处理器；投影终端包括内存储器、夕卜存储器、输入设备、投影机和中央处理器，内存储器、外存储器、输入设备和投影机都通过信号线连接中央处理器，投影终端内存储有三维环境系统数据；投影终端的中央处理器通过信号线分别连接控制装置的伺服电机和微处理器。所述的自行车骑行三维仿真装置，其特征是微处理器选用单片机或数字信号处理器，微处理器和投影终端的连接接口选用RS-232接口或USB接口。本实用新型使用时，首先采集素材，在确定场景范围后，在现场取景，将建筑、场景、环境等采集后制作成仿真场景中的静态图片及动态视频的素材；接着处理素材，将采集获得的素材根据相关建筑、场景、环境等资料处理成可供后续计算机使用的素材文件；然后制作三维模型，根据素材文件并参考相关航拍图、规划图、地理信息系统数据等资料，将素材文件转化成三维模型文件；再整合三维引擎，将整个系统的建筑、场景、环境等各方面制作成一个完整的统一的三维环境系统；最后功能制作，在三维引擎的框架内，对整合后的三维环境进行最后的加工，制作出个性化的定制功能，完善整个系统并存储在投影终端内。投影终端将场景通过投影机投影至屏幕上，当使用者骑行自行车时，角度传感器和速度传感器实时地将自行车的状态信息输入微处理器，微处理器将状态信息处理后输入投影终端，投影终端的中央处理器根据自行车的速度和所处位置，分析出场景的变化和自行车状态的改变，中央处理器将实现这些变化的控制信息分别发送至投影机和驱动装置，场景的变化将通过投影机投影至屏幕，自行车状态的改变通过控制装置的伺服电极带动驱动杆实现，从而使使用者能身临其境地感受到场景的变化。本实用新型是虚拟现实即时生成技术，是虚拟现实的一个典型应用方向，融合了最先进的数字图象处理，计算机图形学，多媒体技术，自动化控制以及各类传感器技术等多个信息技术。使参与者从视觉、听觉、触觉以及技术评估等方面都能感到真实的驾驶效果。整个系统用制作好的三维虚拟场景及动态环境特效通过图形工作站实时渲染出高质量的三维立体的场景，通过立体成像技术，使浏览者看到的场景是具备强烈景深感的画面，使参与者能体会到身临其境之感。在这个平台上，通过不同的仿真操作程序，实现人机实时交互，在一个计算机仿真程序上能模拟出各类实际交通路况，爬坡，下坡，夜间行车，雨雪天行车等环境模拟，使浏览者完全沉浸在逼真的驾驶环境中。本实用新型以虚拟现实技术为基础，以健身自行车作为人机交互的工具，综合运 用了传感器技术、DSP控制技术，采用了多线程、非阻塞的数据实时通信技术，并通过立体显示等多通道交互技术而实现。让参与者置身在虚拟环境中进行漫游。当参与者进行体验时，自行车的速度、方向、车把移动的时间和力度以及骑车人自身重量等数据，都通过传感器实时采集，然后经由微处理器控制电路传送到上位机即投影终端中，经过分析处理，使其在屏幕的虚拟场景得到仿真和展示，在虚拟场景里达到表演的效果；同时，当屏幕中的场景变化时，如上坡、下坡等，也可以通过控制软件反馈到控制装置上，产生阻尼或驱动力，使参与者有上述场景产生的上、下坡的真实体验感。本实用新型的有益效果是互动感强，人机对话友好，效果逼真，适用范围广。
图I是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。实施例I一种自行车骑行三维仿真装置，包括自行车I、控制装置2、角度传感器31、速度传感器32、模/数转换器33、微处理器4和投影终端5，如图I所示，具体结构是控制装置2包括滚轮组、驱动杆和伺服电机，自行车I架设在控制装置2的滚轮组上，控制装置2的驱动杆分别连接自行车I的车架和控制装置2的伺服电机；角度传感器31设于自行车I的车架上，速度传感器32设于自行车I的车轮上，角度传感器31和速度传感器32都通过模/数转换器33连接微处理器4 ;投影终端5包括内存储器51、外存储器52、输入设备53、投影机54和中央处理器55，内存储器51、外存储器52、输入设备53和投影机54都通过信号线连接中央处理器55，投影终端5内存储有三维环境系统数据；投影终端5的中央处理器55通过信号线分别连接控制装置2的伺服电机和微处理器4。微处理器4选用单片机或数字信号处理器，微处理器4和投影终端5的连接接口选用RS-232接口或USB接口。本实施例中，微处理器4选用单片机，微处理器4和投影终端5的连接接口选用RS-232接口。[0017]本实施例中，微处理器4选用美国silabs公司出品的c8051f410芯片，该芯片的核心资源如下32kb 程序 flash ；2048kb+256kb 的 ram ;时钟最高 50mhz,即最高 50mips 执行速度；24路12位ad转换通道；2路12位da (电流型)转换通道；spi、iic、uart串行总线，2个模拟比较器；4个通用16位定时器,6路pea (6路pwm输出)；片上rtc时钟； 宽电压范围2V 5. 25V，片上Ido ;24io 引脚，lqfp32 封装；-40°C 85°C度工业级温度范围。角度传感器31选用阻值为2ΚΩ欧姆的精密电位器，精密电位器也叫精密可调电位器，是一种能以较高精度调节自身电阻的可变电阻器。精密电位器除了具有线绕电位器的相同特点外，还具有线性特性优良、能进行精细调整等优点。速度传感器32选用了欧姆龙E6B2-CWZ6C型，该传感器的性能参数如下对应电源电压DC5V 24V (集电极开路输出型)；外径40mm，备有2000/R的分辨率；具备使Z相对简单化的原点位置显示功能；轴负重径向30N、推力向20N ；附有逆接、负荷短路保护回路，改善了可靠性(也备有线性驱动输出)。本实用新型使用时，首先采集素材，在确定场景范围后，在现场取景，将建筑、场景、环境等采集后制作成仿真场景中的静态图片及动态视频的素材；接着处理素材，将采集获得的素材根据相关建筑、场景、环境等资料处理成可供后续计算机使用的素材文件；然后制作三维模型，根据素材文件并参考相关航拍图、规划图、地理信息系统数据等资料，将素材文件转化成三维模型文件；再整合三维引擎，将整个系统的建筑、场景、环境等各方面制作成一个完整的统一的三维环境系统；最后功能制作，在三维引擎的框架内，对整合后的三维环境进行最后的加工，制作出个性化的定制功能，完善整个系统并存储在投影终端内。投影终端5将场景通过投影机54投影至屏幕上，当使用者骑行自行车I时，角度传感器31和速度传感器32实时地将自行车I的状态信息输入微处理器4,微处理器4将状态信息处理后输入投影终端5，投影终端5的中央处理器55根据自行车I的速度和所处位置，分析出场景的变化和自行车I状态的改变，中央处理器55将实现这些变化的控制信息分别发送至投影机54和驱动装置2，场景的变化将通过投影机54投影至屏幕，自行车I状态的改变通过控制装置2的伺服电极带动驱动杆实现，从而使使用者能身临其境地感受到场景的变化。
权利要求1.一种自行车骑行三维仿真装置，包括自行车(I)和控制装置(2)，控制装置(2)包括滚轮组、驱动杆和伺服电机，自行车(I)架设在控制装置(2)的滚轮组上，控制装置(2)的驱动杆分别连接自行车(I)的车架和控制装置(2)的伺服电机，其特征是还包括角度传感器(31)、速度传感器(32)、模/数转换器(33)、微处理器(4)和投影终端(5)， 角度传感器(31)设于自行车(I)的车架上，速度传感器(32)设于自行车(I)的车轮上，角度传感器(31)和速度传感器(32)都通过模/数转换器(33)连接微处理器(4)； 投影终端(5)包括内存储器(51)、外存储器(52)、输入设备(53)、投影机(54)和中央处理器(55)，内存储器(51)、外存储器(52)、输入设备(53)和投影机(54)都通过信号线连接中央处理器(55)，投影终端(5)内存储有三维环境系统数据； 投影终端(5)的中央处理器(55)通过信号线分别连接控制装置(2)的伺服电机和微处理器⑷。
2.如权利要求I所述的自行车骑行三维仿真装置，其特征是微处理器(4)选用单片机或数字信号处理器，微处理器(4)和投影终端(5)的连接接口选用RS-232接口或USB接□。
专利摘要本实用新型涉及和显示设备协同操作的摄影、放映或观看用的装置或设备领域，具体为一种自行车骑行三维仿真装置。一种自行车骑行三维仿真装置，包括自行车(1)和控制装置(2)，其特征是还包括角度传感器(31)、速度传感器(32)、模/数转换器(33)、微处理器(4)和投影终端(5)，角度传感器(31)和速度传感器(32)都通过模/数转换器(33)连接微处理器(4)；投影终端(5)的中央处理器(55)通过信号线分别连接控制装置(2)的伺服电机和微处理器(4)。本实用新型互动感强，人机对话友好，效果逼真，适用范围广。
文档编号G09B9/00GK202694615SQ20122035702
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者黎振兴, 廖锐禄, 林晨, 童东付 申请人:上海风语筑展览有限公司