基于Unity3D的虚拟装配技术研究与实现

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1、硕士学位论文基于Unity3D的虚拟装配技术研究与实现RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFINTERACTIVEVIRTUALASSEMBLYTECHNOLOGYBASEDONUNITY3D谢振清哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH128学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于Unity3D的虚拟装配技术研究与实现硕士研究生：谢振清导师：李建广教授申请学位：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH128U.D.C:621Disser

2、tationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFINTERACTIVEVIRTUALASSEMBLYTECHNOLOGYBASEDONUNITY3DCandidate：XieZhenqingSupervisor：Prof.LiJianguangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June

3、,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着虚拟现实技术的不断发展，在虚拟装配领域，国内外学者的研究目标逐渐由基本装配功能开发转变为提高用户装配操作体验。近年来，体感交互技术的发展丰富了虚拟装配交互方式，提高了用户操作体验。本研究以Unity3D为开发平台，以Kinect为虚拟交互设备，结合增强现实技术，开发出一种基于手势识别的交互式虚拟装配系统，对于提升虚拟装配系统的人机交互体验和沉浸感体验具有一定的意义。首先，构建了交互式虚拟装配系统开发环境。分析用户对于沉浸式虚拟装配

4、系统的需求，确定了交互式虚拟装配系统开发目标；选择了虚拟装配开发平台以及人机交互设备，完成了Unity3D与Kinect体感器之间的数据连接；设计了增强现实实施方案，确定了系统开发框架，初步设计构建了系统开发场景。然后，对虚拟装配系统功能的交互控制方式进行了研究与实现。研究了Kinect人体识别技术，设计并实现了虚拟交互手势控制场景视角变换功能。利用光线追踪技术、碰撞检测技术、坐标转换技术等技术，实现了交互控制模型移动、旋转、装配功能；采用Unity3D材质球颜色渲染技术设置模型交互激活状态颜色高亮提示。通过设计UI交互实现了场景零部件管理，开发了人机交互虚拟装配原型系统。最后，测试了增强

5、现实环境下虚拟装配功能。采用外接摄像头的方法实现了增强现实显示；验证了虚拟装配系统虚拟手势点击UI按钮进行模型管理的可行性，以及手势交互控制场景视角、模型装配操作功能的可行性。关键词：虚拟装配；Unity3D；Kinect；人机交互；增强现实-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInthefieldofvirtualassembly,theresearchgoalsofdomesticandforeignscholarshavegraduallychangedfrombasicassemblyfunctiondevelopmenttotheimprovementofusera

6、ssemblyoperationexperiencewiththecontinuousdevelopmentofvirtualrealitytechnology.Inrecentyears,thedevelopmentofsomatosensoryinteractiontechnologyhasenrichedthevirtualassemblyinteractionmodeandimprovedtheuser'soperatingexperience.ThisstudyusesUnity3Dasadevelopmentplatform,Kinectasavirtualinteractiv

7、edevice,andcombinesaugmentedrealitytechnologytodevelopaninteractivevirtualassemblysystembasedongesturerecognition,whichhasacertaindegreeofimportanceinimprovingthehuman-machineinteractionexperienceandimmersiveexpe