【摘要】：傳統(tǒng)的連鑄設(shè)備操作培訓(xùn)主要以理論學(xué)習(xí)和現(xiàn)場(chǎng)跟班為主。受設(shè)備運(yùn)行成本和現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)因素制約,大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)難以進(jìn)行。為此,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的連鑄系統(tǒng)。連鑄系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)在連鑄設(shè)備操作培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用,滿(mǎn)足鋼廠(chǎng)員工和冶金專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行連鑄設(shè)備操作練習(xí)的需求。交互技術(shù)對(duì)促進(jìn)學(xué)習(xí)者與培訓(xùn)系統(tǒng)有效交互、滿(mǎn)足連鑄操作類(lèi)技能培訓(xùn)的要求具有重要意義。在分析系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了連鑄系統(tǒng)的整體功能架構(gòu)和交互模式。為增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的沉浸感,研究了基于Unity3D的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境開(kāi)發(fā)技術(shù),包括三維模型構(gòu)建和3D音效,并使用HTC Vive頭盔及手柄作為3D顯示設(shè)備和場(chǎng)景交互的控制器。根據(jù)連鑄設(shè)備的操作特點(diǎn),提出了基于手勢(shì)識(shí)別和碰撞檢測(cè)的連鑄設(shè)備操作方法。研究了手勢(shì)識(shí)別和相關(guān)硬件技術(shù)。使用Leap Motion作為手部姿態(tài)數(shù)據(jù)的采集設(shè)備。自定義了系統(tǒng)操作手勢(shì),并確定了手勢(shì)識(shí)別的特征向量。研究了手勢(shì)識(shí)別的相關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)算法,并采用SVM分類(lèi)器進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別。在研究碰撞檢測(cè)算法的基礎(chǔ)上,提出了基于射線(xiàn)法和包圍盒法的碰撞檢測(cè)方法。為使多個(gè)學(xué)習(xí)者能在同一個(gè)虛擬場(chǎng)景中操作設(shè)備,設(shè)計(jì)了分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊。研究并確定了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議,設(shè)計(jì)了基于PUN和Photon Server的客戶(hù)端交互數(shù)據(jù)收發(fā)及服務(wù)器端數(shù)據(jù)分發(fā)和管理程序。設(shè)計(jì)了基于SQL Server 2014的系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和交互性教學(xué)指導(dǎo)功能。系統(tǒng)基于Unity3D和HTC Vive實(shí)現(xiàn)了虛擬連鑄環(huán)境構(gòu)建和漫游功能。基于Leap Motion和SVM分類(lèi)器實(shí)現(xiàn)了手勢(shì)識(shí)別功能,識(shí)別正確率可達(dá)96.2%,并進(jìn)一步通過(guò)碰撞檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了虛擬連鑄設(shè)備的操作功能。利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)了多個(gè)學(xué)習(xí)者在同一場(chǎng)景內(nèi)的協(xié)作訓(xùn)練。基于SQL Server 2014實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能和交互性教學(xué)指導(dǎo)功能。連鑄系統(tǒng)通過(guò)有效、自然的人機(jī)交互方法,為連鑄設(shè)備操作培訓(xùn)提供了一個(gè)新的途徑。
【圖文】：

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文連鑄設(shè)備控制臺(tái)一般依照具體設(shè)備使用需求訂制，但基本的操作方式都以按鈕、旋鈕和操作桿為主，有些還配備有觸摸屏。非控制臺(tái)類(lèi)的設(shè)備一般配有操作桿，工人操作時(shí)以握持為主。因此，連鑄設(shè)備操作可以概括為三種，即使用食指點(diǎn)擊、使用拇指和食指夾持轉(zhuǎn)動(dòng)和使用五指握持移動(dòng)。此外，，連鑄的部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)需多人協(xié)作完成，如開(kāi)澆操作中安裝鋼包長(zhǎng)水口時(shí)，即需多人分別操作鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包車(chē)和長(zhǎng)水口安裝機(jī)械手[33]。待長(zhǎng)水口對(duì)準(zhǔn)中間包中孔和鋼包下水口后，機(jī)械手上升使長(zhǎng)水口與鋼包下水口壓緊調(diào)正。連鑄設(shè)備操作如圖 1 所示。

functional requirement建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論形式，是確保培訓(xùn)方面：學(xué)習(xí)者與虛；教學(xué)管理系統(tǒng)與互通過(guò)手勢(shì)操作、技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬連間中的位置。另一學(xué)習(xí)者之間的交互場(chǎng)景交互的延伸。功能從他人視角觀學(xué)生與教師的互動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TF777

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本文編號(hào)：2703931