在面向虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互系統(tǒng)中,用戶的手指位置是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交互命令輸入、碰撞檢測(cè)和力觸覺建模的關(guān)鍵參數(shù)。以SteamVR激光掃描技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了三維空間中的手指位置檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)依附于指尖的TS4231芯片獲取并轉(zhuǎn)換光學(xué)基站（Lighthouse）發(fā)射的激光信號(hào),由下位機(jī)采集數(shù)字信號(hào)并通過(guò)串口傳送至上位機(jī),最終在上位機(jī)完成手指與虛擬環(huán)境的交互。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相對(duì)測(cè)量誤差低于2%,能夠較好地滿足手指與虛擬環(huán)境的交互要求,對(duì)于促進(jìn)面向自然交互的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。 

【文章來(lái)源】：電子測(cè)量技術(shù). 2020,43(15)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

基于SteamVR激光掃描的手指位置檢測(cè)系統(tǒng)整體方案

2)激光接收器模塊主要由光電二極管和TS4231芯片構(gòu)成,其中光電二極管的功能是接收基站發(fā)射的同步閃爍和激光掃描平面信號(hào),TS4231芯片的功能是將光電二極管接收到的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出。3)Arduino Due嵌入式中央處理模塊的主要功能是利用外部中斷采集TS4231輸出的數(shù)字信號(hào),并根據(jù)SteamVR激光編碼原理輸出時(shí)間戳數(shù)據(jù);

激光接收器主要利用光電二極管檢測(cè)紅外光,通過(guò)為光電二極管提供偏置電壓將紅外激光脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。本文選用BPW34S光電二極管和TS4231芯片完成對(duì)激光接收器電路的設(shè)計(jì),如圖3所示。其中,TS4231芯片是Traid Semiconductor公司生產(chǎn)的用于光學(xué)位置跟蹤的芯片,封裝尺寸小(1.66 mm×1.66 mm),適用于室內(nèi)定位和位置跟蹤。其具體工作流程為光電二極管檢測(cè)接收基站發(fā)射的紅外光,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)后,該電流信號(hào)被高增益互阻抗放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波器濾除信號(hào)中的1.8 MHz調(diào)制信號(hào)后,最后輸出代表光電二極管檢測(cè)參考信號(hào)所用的時(shí)間周期的數(shù)字信號(hào)。本文所采用的BPW34S型光電二極管,響應(yīng)時(shí)間短,可接收波長(zhǎng)為850 nm的激光信號(hào),符合課題中基站發(fā)射的光波長(zhǎng)。本課題使用的光電二極管用于檢測(cè)經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外激光并將其接收到的光信號(hào)變化變?yōu)殡娏鞯淖兓?電路中C1為濾波電容,主要用于濾除Arduino提供電源信號(hào)中的高頻干擾;R1為偏置電阻,TS4231包含一個(gè)內(nèi)部參考系統(tǒng),用于控制電路的內(nèi)部檢測(cè)電平,將R1連接到RBIAS引腳,用于設(shè)置內(nèi)部參考電壓;J1為排針接口。TS4231的工作電壓為3.3 V,最大不超過(guò)3.6 V,本系統(tǒng)選用的Arduino Due開發(fā)板,工作電壓為3.3 V且可以輸出3.3 V電壓,可為TS4231提供3.3 V工作電壓。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于電磁場(chǎng)控制的力觸覺再現(xiàn)方法研究[D]. 趙麗萍.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]基于機(jī)器視覺的嵌入式虛擬鍵盤研究[D]. 李鵬翔.華南理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3133961