Page 142 - 机电技术运用及管理探究

机电技术运用及管理探究
Mechanical and Electrical Technology Application and Management Exploration

1. 虚拟现实装配环境
虚拟仿真系统依托于虚拟现实装配环境而存在的，显示设备是虚拟现实装配
环境的载体，现如今根据显示方式的可以分为桌面式、沉浸式、CAVE 式以及大

屏幕显示式实系统。
桌面式系统又名普通 PC 平台的小型桌面虚拟现实系统，它是通过中低端图
形处理站及 3D 显示设备来生成数字化三维虚拟现实装配环境，用户使用定位装
置、三维鼠标，或其他手柄控制设备实现与虚拟环境进行交互。桌面式系统虽然

具有成本投入小、操作简便的优点，但是沉寖感特别差。
沉浸式虚拟系统通过头部佩戴虚拟现实头盔（Head Mount Display，简称
HMD）的方式，全方位覆盖使用者视角，营造出更加身临其境的沉浸效果。同时，

它使用 6 自由度的头部位置跟踪设备，通过对使用者视点位置的捕捉，使头盔显
示内容进行实时的变化。该系统适用于单人以及不高于 5 人的协同使用中，具有
占有体积小、成本低、沉寖感强、部署简单便捷的特点。
CAVE（Cave Automatic Virtual Environment）式是通过一种基于投影方式来
实现虚拟环境的系统，它由前、左、右、上、下其中的三到五个元素围成的投影

系统，使用者通过 3D 眼镜参与到虚拟环境中去。它实现了大面积、全视角、分
辨率高的优点，同时还具有价格昂贵且活动范围小的缺点。
大屏幕显示式系统由多个投影设备拼接到一起形成一个具有逻辑一致的系

统，以便到达大面积、高分辨率的显示效果，它具有几十人共同参与体验虚拟环
境的特点，但是成本较高、可行性技术难道大。
2. 交互设备
机械设计虚拟实验系统的交互设备是用户与 PC 工作站之间信息传递的直接
对话窗口，是本研究开发系统的主要组成部分。其中包括混合动捕服务器、手持

控制器，混合动捕服务器由光学动捕系统和惯性传感器构成。场景中布置有多
个光学摄像头，可以追踪带马克点的定位模块；定位模块同时也与惯性传感器组
合，提供稳定、低延迟、高精度的虚拟现实系统定位跟踪能力。相比于纯光学方
案，混合追踪定位系统成本更低，性能更高，更加可靠。本研究中使用的是 Opti

Track 品牌光学动捕摄像头能够以毫米级精度捕捉定位模块。光学定位模块上放
置有多个马克点，安装在头显装置上，光学摄像头通过跟踪模块上的马克点来实
现光学追踪。

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