[发明专利]基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置及方法

说明书

本发明属于虚拟现实领域，具体涉及基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置及方法。本发明虚拟黏土生成方法为：在交互式模型编辑模块中获取的输入流中，确定圆柱体的高度和半径；生成初始圆柱体网格后，对截面中心进行随机化处理；将柏林噪音添加上述生成的每个圆形截面中心和每个顶点的半径中，使用生成函数通过计算生成黏土网格。制作装置的组成包括网格生成模块、交互式模型编辑模块、触觉反馈模块、实时虚拟显示模块；与现有技术相比，本发明提供的真实手部触觉的陶器制作装置将陶瓷塑造工艺与虚拟现实技术相融合。建立与现实高度相似的手部触觉反馈，减少制陶工艺过程中产生的环境污染和能源浪费，可以用于艺术领域和教学训练领域。

技术领域

本发明属于虚拟现实领域，具体涉及基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置及方法。

背景技术

虚拟现实技术是一种全部或部分由计算机生成的视觉、听觉、触觉等多维感知环境。给人提供一个观察并与虚拟环境进行交互的多维人机接口，使人可以进入虚拟环境中直接观察事物的内在变化并与事物发生交互作用，给人一种身临其境的真实感。陶器是人类历史上许多文明中最古老的发明之一，它是通过将粘土塑造成各种各样的形状而制成的，但是制陶行业中的粉尘、噪音、高温、有害气体、重金属等因素对人体的伤害极大，同时工业废水、固体废料、烟气等对环境的污染和对资源的浪费也存在很大的问题。

近年来，人们尝试借助计算机辅助设计，CAD，软件和3D打印机以数字化的方式制作陶瓷模型。然而，尽管最先进的CAD工具：Maya、3ds Max等，为3D建模提供了强大的工具集和丰富的功能，但由于用户界面复杂，这些系统对于初学者和儿童来说认知负荷极大。

有几种专门为陶器设计开发的桌面CAD系统，Koutsoudis,A等人的“A tool forgenerating 3d models of ancient greek pottery”，可以根据用户键盘和鼠标输入的值生成三维陶瓷模型网格。虽然与专业工具相比，这些系统具有简化的用户界面，但是这些系统的体验并不直观，操作也与实际的陶器工作流相差甚远。

为了解决上述情况，一些基于相机的虚拟陶器系统已经开发出来，Han,Y.C等人的“Virtual pottery:a virtual 3d audiovisual interface using natural handmotions”，它们提供了自然和直观的用户界面，允许用户通过徒手交互来设计陶器。这些作品确实提供了一个温和的学习曲线，但是，它们有一些共同的局限性。

(1)虽然在这些系统中徒手交互很简单，但是基于深度相机的输入不精确，影响了效率和体验。(2)在真实感方面，这些系统缺少沉浸感或触觉反馈，用户体验不那么真实。此外，这些系统忽略了粘土的一些视觉特征，即形状不规则、厚度等，这在设计过程中破坏了现实的外观和感觉。(3)变形参数不能由使用者交互调节，限制了因变形参数的不同，而可能产生的各种影响。

综上所述，本发明提出一种基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置及方法。带有手部触觉反馈装置，可以3D打印出用户设计的陶瓷模型。提供虚拟的陶艺工作流、现实的外观和真实的触觉反馈,使用者可以健康环保的享受陶艺。与传统的三维建模工具相比，本发明更易于使用，与触摸屏应用程序相比，本发明提供更多的创意。

发明内容

本发明的目的在于提供基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：

基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置，该装置包括网格生成模块、交互式模型编辑模块、交互式编辑信息处理模块、触觉反馈模块、实时虚拟显示模块；使用者输入网络生成模块，网络生成模块产生的粘土网络输入交互式模型编辑模块，交互式模型编辑模块输出为黏土网格的模型信息，并将实时编辑结果处理后，传输给交互式编辑信息处理模块和触觉反馈模块，触觉反馈模块将定位信息进行坐标转换后，结合黏土网格实时数据，输出给虚拟实时显示模块，通过3D打印设备进行打印。