基于骨骼跟踪的虚拟装配技术

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于骨骼跟踪的虚拟装配技术作者姓名范美常学位类别工程硕士指导教师王玉田教授2016年5月中图分类号：TN961学校代码：10216UDC：654.9密级：公开工程硕士学位论文(应用研究型)基于骨骼跟踪的虚拟装配技术硕士研究生：范美常导师：王玉田教授副导师：聂长利高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：仪器仪表工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinInstrumentandMeterEngineeringVirtualAssemblyTe

2、chnologyBasedOnSkeletonTrackingbyFanMeichangSupervisor:AssociateProfessorWangYutianYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于骨骼跟踪的虚拟装配技术》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日

3、期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于骨骼跟踪的虚拟装配技术》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随

4、着中国制造2025计划的提出，对工业制造技术提出了更高的要求，装配环节在产品的研发过程中具有举足轻重的地位，尤其是大规模场景的装配如果出现任何一处失误，将会引起人力物力的浪费。针对此问题工业界开发了各自领域的虚拟装配系统，但是普通的虚拟装配系统不是造价昂贵就是学习门槛高，为解决虚拟装配所出现的一些问题，本文主要从以下四个面进行了研究。第一，分析了装配对象的主要组成及其结构，对其进行3D建模。本文选取涡扇航空发动机作为装配对象。涡扇航空发动机由不同的单元体组成，根据对整个涡扇发动机整体结构的分析结果，运用3D建模软件对其主要单元体进行3D建模。并且将3D模型

5、进行了层次化分类，结合实际装配需求和本文虚拟装配系统的特点对装配工序进行了优化，完成整个装配过程。第二，研究分析了基于Kinect的人体骨骼数据的获取。传统的运动数据捕捉设备已经无法满足当代虚拟装配的需求，需要寻求新的运动数据获取方式，用Kinect作为虚拟装配的运动数据获取平台，具有天然的优势。该平台通过LightCoding技术获得基本影像数据，获取3D深度图像，经过分离技术将人体图像从深度图像中分离，从而建立骨骼追踪系统。第三，对装配系统交互方案的设计。根据现代虚拟装配需求及本系统的自身特点，本文设计了一套基于骨骼跟踪的肢体运动交互方案，而非简单地手

6、势识别。首先通过深度相机获取人体深度图像，对深度图像进行处理，从而获取人体骨骼系统。把获取的人体骨骼与虚拟环境下的虚拟人体进行骨骼绑定，加上利用虚拟引擎中的碰撞检测反应和稀疏点云匹配，从而实现用户与装配系统的交互。第四，基于骨骼跟踪的虚拟装配训练系统的完整搭建。分析了上位机与下位机的平台组成，搭建虚拟装配环境。最终通过具体实验对本文所提出的方法进行可行性与有效性的验证。关键词：虚拟装配；骨骼跟踪；体感交互；涡扇航空发动机；碰撞检测；稀疏点云-I-燕山大学工程硕士学位论文AbstractAsChina'smanufacturing2025projectisp

7、utforward,higherrequirementsforindustrialmanufacturingtechnologyareadvocated.Assemblylinkhasoccupiedavitalpositionintheprocessofproductdevelopment,especiallyforlarge-scalesceneassembly.Ifthereappearanyerrors,itwillleadtothewasteofmanpowerandmaterialresources.Respondingtothisproble

8、m,industryfieldhasdevelopedvariou