工业辅助平台arauthoring模块之设计与实现

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1、工业辅助平台ARAuthoring模块之设计与实现第一章引言1.1项目背景随着经济全球化的不断深入，世界范围的激烈竞争给工业领域带来了巨大的压力。同时随着生产力、创新能力的发展，工业设备也越来越复杂化。工业设备的操作和后期维护变的十分繁琐，只有有经验、有专业知识、经过长期训练的专家才能够胜任这份工作。工业设备操作与维护成本越来越高，而效率却依旧很低。操作与维护不当甚至会出现严重的安全隐患。企业迫切需要新的设备操作与维护方法，来降低操作的复杂度，降低维护成本，提高维护效率，从而增强企业的竞争力[冉洋等,2010]。AR是一种将现实世界环境和计算机生成的虚拟信息实

2、时融合在一起的技术。用户可以通过显示设备看到一个真实场景中融入虚拟信息的虚实结合画面，AR技术为人们带来一个视觉效果更真实、场景信息更丰富的新环境，帮助人们更加效率的完成一系列工作[刘越,2012]。AR技术诞生于上世纪60年代，起初发展十分缓慢，随着移动互联网的迅速发展，人们针对AR的研究和应用也有了突飞猛进的发展。到了90年代中期，AR技术在医疗、军事、商业等领域中的应用已经比较成熟，但其主要借助头盗式显示设备实现，设备价格高昂，无法广泛应用到人们的生活中来[周雅，2000]。基于AR技术的端应用最早出现在塞班S60智能上，但由于信息数据不完善、硬件配置不

3、发达、系统平台开发受局限及计算能力有限等原因，AR应用以质量粗糖的小游戏为主，数量上也比较置乏，AR应用在并未获得成功[吴帆等，2012]。1.2国内外现状传统工业领域设备的操作与维护主要依赖于工程人员的经验与记忆，但是随着工业设备的不断复杂化，需要工程人员有较高的判断能力与专业知识，工程人员疲于记忆设备的操作、维护手册。同时，设备操作的复杂度与危险性使得工程人员的工作负荷大大提高。而操作环境的多变性也影响着工程人员的判断力，降低了工作效率。在德国，部分企业利用虚拟现实(VirtualReality)技术和AR技术来辅助工业生产流程中的人机交互，来提高工程人员

4、的开发效率。德国大众汽车有限公司和HeinzNixdorf研究所联宇开发了一套基于增强现实技术的汽车人机工效测试平台。该测试平台安装在一辆被削去车棚的大众T5上，而后排椅座、控制面板、车内照明、车顶棚将由计算机动态生成，这些虚拟信息与测试人员的真实视景重叠，辅助测试人员完成工作。该解决方案需要专门的硬件支持，如高速实时這染服务器.立体投影仪，头盗式显示器，同时也需要三维空间坐标跟踪系统和三维建模及渲染软件等软件支持，高昂的设备，高难度的软件开发使得AR技术只能在部分关键性行业中实施[沈庆,2006]。从2010年开始，端AR技术应用进入了一个蓬勃发展的时期。A

5、ndroid、iOS、S短消息程序、管理、日历、浏览器等等。开发者可以开发各类功能迥异的应用。这一层是编写android系统自带的核心应用时所使用的API框架，开发人员也可以使用这些框架来开发自己的应用。应用程序架构层提供了一系列的组件，包括视图（VieposedltemO函数实现。如图4.3所示，该函数根据makerlD判断CoordinateSystem对象是否存，存在则获得该对象；不存在则创建coordSys。函数创建SuperimposedGraphic对象sig，封装上显示模式信息和graphic信息，将sig对象添加到coordSys中，完成POI

6、信息添加功能。总结本文首先介绍了工业辅助系统的项目背景，介绍了工业领域设备操作与维护和智能端AR技术应用的国内外现状。随着智能的不断普及，硬件、计算性能对AR技术的支持，智能配合AR技术为解决工业领域设备操作与维护成本高、效率低、难度大的现状提供了完美解决方案。然后文章介绍了开发AR系统涉及的相关技术与知识。该AR系统的基于android2.2平台开发，主要用到的技术包括maker识别、OPENGL、JSON等。接着文章介绍了AR系统的整体项目需求，简单描述了系统结构组成和系统端程序结构。详细介绍了端ARAuthoring模块的需求，讨论分析了模块设计，包括P

7、OI信息管理模块、POI信息的加载与保存模块、POI信息位置2D/3D转换模块，并给出了实现这些功能设计方案，包括类图、顺序图、流程图等。最后文章分析了工业辅助系统端ARAuthoiing模块POI信息管理功能、POI信息的加载与保存功能的具体实现。重点描述了POI信息位置2D/3D的转换功能的实现算法，给出并解释了实现代码。