[发明专利]基于混合现实的三面六点轴径测量工艺指导系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于混合现实的三面六点轴径测量工艺指导方法及系统，该系统包括混合现实设备HoloLens2眼镜、识别模块、演示模块、交互模块、三维模型数据库和服务器。本发明解决了传统轴类零件轴颈测量工艺指导不够直观的问题，另外，本发明中的虚拟模型外径千分尺可以识别现实轴类零件的实时位置并显示三面六点法测轴颈方法，给用户带来沉浸式体验，可视化强，为用户直观地展示出轴径测量的过程，加深其对该测量方法的理解。

技术领域

本发明属于工艺指导研究领域，具体涉及一种基于混合现实的三面六点轴径测量工艺指导系统及方法。

背景技术

对于轴径的测量方法，生产车间一般使用通用量具进行测量，为了准确测出某一轴段的轴径，工人们提出了各种不同的工艺方案实现轴径的测量，三面六点法轴径测量方法是从待测轴段选取三个不同径向平面，在每个平面上选取两点即距离最大的两点，使用外径千分尺等量具进行三次的轴径测量，再根据统计方法对三组数据处理，最终更为科学地得出轴径的大小。

混合现实是物理世界和数字世界的混合，开启了人、计算机与环境交互之间的联系。 这一新的现实基于计算机视觉、图形处理能力、显示技术和输入系统的进步。HoloLens是微软于2015年推出的一款头戴式显示器，作为混合现实技术的典型应用设备，在技术上处于引领地位。2019年微软推出了HoloLens2代，与初代混合现实头戴式装置相比，微软称HoloLens2的视野将增加一倍以上，同时保持跟HoloLens 1相同的每角度47个像素的全息密度规格。Unity 3D引擎是HoloLens最为常用的开发工具，该引擎的图形界面使得开发人员入门简单，跨平台性好，国内外资源丰富，支持C#、Java等多种编程语言。

图片识别与模型识别技术属于人工智能技术的一项，通过局部特征的识别来判断事物，对事物建立一个局部特征索引，即使视角或观察环境发生变化，也能比较准确地匹配上。Vuforia Engine是AR开发中最广泛使用的平台，并支持一些手机、平板电脑和眼镜。开发人员可以轻松地向Android，iOS和UWP应用添加高级计算机视觉功能，以创建与对象和环境进行实际交互的AR体验。图片识别为Vuforia AR最为常用的功能，其识别效率高，然而图片识别AR用于现实世界中的平面物体与识别后的模型增强效果较好，而用于实现现实中的三维实体如曲面与识别出的虚拟模型及模型动画增强时，在时空上位置会出现很大误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于混合现实的三面六点轴径测量工艺指导方法及系统，本发明解决了传统轴类零件轴颈测量工艺指导不够直观的问题，另外，本发明中的虚拟模型外径千分尺可以识别现实轴类零件的实时位置并显示三面六点法测轴颈方法，给用户带来沉浸式体验，可视化强。

为实现上述目的，提出一种基于混合现实的三面六点轴径测量工艺指导系统，包括：

混合现实设备HoloLens2眼镜、识别模块、演示模块、交互模块、三维模型数据库和服务器；

其中，所述混合现实设备HoloLens2眼镜用于接收所述服务器开发部署的三面六点法测轴颈方法应用程序，通过佩戴并打开应用程序对轴颈测量方法系统进行查看或操作；

所述识别模块用于将所述混合现实设备HoloLens2眼镜集成的深度摄像机拍摄的实时视频所捕捉的物理世界中的待测量的目标模型与所述三维模型数据库中样本模型进行特征匹配；

所述演示模块用于在匹配完成后将增强现实元素辅助操作信息通过混合现实设备HoloLens2眼镜告知给用户，同时将指导信息提供给操作者，所述指导信息包括操作动画、文字提示；

所述交互模块用于实现人机交互；交互方式包括手势交互和语音交互，操作者使用手势命令或语音命令进行人机交互，发出指令；

所述三维模型数据库用于存储三面六点法轴径测量工艺目标模型的数据集，包括尺寸信息、3Ds Max中的光源、材质信息、由Vuforia官网中创建的Cylinder Target模型信息；