一种用于VR设备仿真模拟的数据采集装置的制作方法

本实用新型涉及VR仿真模拟技术领域，涉及一种用于VR设备仿真模拟的数据采集装置。

背景技术：

众所周知，虚拟实境（Virtual Reality），简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。虚拟现实(VR)是把人的意识代入一个虚拟的世界。虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。

在仿真模拟训练中，VR技术得到了广泛的研究应用，如在期刊《工业控制计算机》2011年第24卷第7期中，张雷冲和佘勃提出了基于VR技术的轿车展示平台的设计，其是利用3DSMAX等三维建模软件将轿车从外观等主要部分进行三维数据建模，通过VRML等软件完成数据交换，并投放至VR设备中完成虚拟交互展示。然而，其需要人员花费大量的时间进行三维数据建模造型，才能实现，导致其应用开发周期相对较长，且针对不同物体，需要建立不同的三维建模数据，较为繁琐复杂，其成本也相对较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于VR设备仿真模拟的数据采集装置，用于解决上述技术问题，便于快速完成三维数据建模，且其建模成本相对较低。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于VR设备仿真模拟的数据采集装置，包括头戴式VR交互设备，所述头戴式VR交互设备通过与PC机通讯连接完成数据传输，所述PC机连接一数据采集模块，所述数据采集模块包括激光发射器、CCD摄像机、可控移动装置和试样台，所述可控移动装置包括第一机械手和第二机械手，所述第一机械手用以安装所述激光发射器并控制所述激光发射器位置移动，所述第二机械手用以安装所述CCD摄像机并控制所述CCD摄像机位置移动，所述激光发射器和CCD摄像机均位于所述试样台台面上部空间，所述试样台上用于放置建模试样，所述激光发射器用于将激光投射在建模试样表面，所述CCD摄像机用以采集建模试样表面图像数据并传输至PC机内。

所述PC机将接收的建模试样表面图像数据通过软件完成建模试样三维模型造型数据，所述PC机将建模试样三维模型造型数据通过通讯连接传输至所述头戴式VR交互设备内。

所述激光发射器采用线结构光发射器。

所述试样台包括试样平台、位于所述试样平台底部的平台基座和用于驱动所述试样平台旋转的驱动电机。

所述试样平台底表面设有环形轨道，所述平台基座上部设有与所述环形轨道配合的滑动轮。

所述第一机械手和第二机械手均采用6自由度机械手。

本实用新型与现有技术相比具有如下突出优点和效果：本实用新型通过优化设计，利用数据采集模块可以对建模试样完成快速三维建模数据采集，便于形在PC机中形成适用于头戴式VR交互设备的对应数据，便于仿真模拟练习。

本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图；

图2为本实用新型的试样台结构示意图；

图3为本实用新型的归一化点云数据计算原理示意图；

其中，1、激光发射器；2、CCD摄像机；31、第一机械手；32、第二机械手；4、PC机；5、试样台；51、试样平台；52、环形轨道；53、驱动电机；54、平台基座；55、滑动轮；6、头戴式VR交互设备；7、建模试样。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型提供的一种用于VR设备仿真模拟的数据采集装置，包括头戴式VR交互设备6，头戴式VR交互设备6为现有VR交互设备，头戴式VR交互设备6通过与PC机4通讯连接完成数据传输，PC机4连接一数据采集模块，数据采集模块包括激光发射器1、CCD摄像机2、可控移动装置和试样台5，可控移动装置包括第一机械手31和第二机械手32，第一机械手31和第二机械手32优选采用6自由度机械手，第一机械手31用以安装激光发射器1并控制激光发射器1位置移动，激光发射器1采用线结构光发射器，第二机械手32用以安装CCD摄像机2并控制CCD摄像机2位置移动，激光发射器1和CCD摄像机2均位于试样台5台面上部空间，试样台5上用于放置建模试样7，激光发射器1用于将激光投射在建模试样7表面，CCD摄像机2用以采集建模试样7表面图像数据并传输至PC机4内，PC机4将接收的建模试样7表面图像数据通过软件完成建模试样7三维模型造型数据，PC机4将建模试样7三维模型造型数据通过通讯连接传输至头戴式VR交互设备6内。

进一步，本实施例中试样台5包括试样平台51、位于试样平台51底部的平台基座54和用于驱动试样平台旋转的驱动电机53，试样平台51底表面设有环形轨道52，平台基座54上部设有与环形轨道52配合的滑动轮55，试样台5便于建模试样7的摆放，同时可以进行旋转，便于多个角度拍摄。

在本实施例中，激光发射器1用于向建模试样7表面发射线结构激光束，CCD摄像机2用于采集带激光光条的建模试样7表面图像，然后将建模试样7表面图像传输至PC机4中，PC机4结合现有软件提取激光条纹中心，利用三角测量原理求出特征点的三维坐标，在数据扫描时，利用第一机械手31和第二机械手32可以规划扫描位置，结合测量计算得出的特征点三维坐标，并对其进行坐标归一化处理，处理点云数据并完成建模试样的三维模拟重建。

其中，第一机械手31和第二机械手32优选采用6自由度机械手，6自由度机械手采用现有技术中常规设计，6自由度机械手的具体结构设计不属于实用新型点，其具体结构在此不再描述，6自由度机械手便于把控激光发射器1和CCD摄像机2的位置关系，方便规划扫描位置。

PC机4用于数据收集后的处理，其处理均采用软件处理，工作流程主要为：首先，建模试样表面图像数据读取；对读取的数据中完成光条中心点提取；计算求出特征点三维坐标；将第一机械手和第二机械手对应的激光发射器和CCD摄像机的位置参数输入；完成归一化点云数据计算，完成三维模型重建。

结合图3，激光发射器1在建模试样表面7形成一段线结构激光束条纹，定义点A1是线结构激光束条纹上的一个中心点，O1X1Y1Z1为CCD摄像机位置坐标，O2X2Y2为CCD摄像机归一化成像平面，点A2是点A1在归一化成像平面上的成像点。通过小孔成像原理可以获得O1与归一化成像平面成像点A2的连线通过待测点A1，因此求直线O1A2与光平面的交点，即可求得点A1的三维坐标。

本实用新型通过优化设计，利用数据采集模块可以对建模试样完成快速三维建模数据采集，便于形在PC机中形成适用于头戴式VR交互设备的对应数据，便于仿真模拟练习。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。