（北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，北京 100191）

智能眼鏡是近幾年來(lái)出現(xiàn)的一種新型的可穿戴智能硬件。通過(guò)將光學(xué)顯示器、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、傳感器以及處理器等硬件以眼鏡的形式集成起來(lái)，并在硬件上搭載軟件操作系統(tǒng)，智能眼鏡基本具有顯示圖像、播放音頻、拍照攝像以及連接無(wú)線網(wǎng)或藍(lán)牙等功能。正因?yàn)槠涔δ芟鄬?duì)比較完善，且具有可穿戴的優(yōu)勢(shì)，智能眼鏡等可穿戴設(shè)備在技術(shù)信息顯示、操作訓(xùn)練與虛擬裝配、設(shè)備監(jiān)控與維護(hù)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、質(zhì)量保障和遠(yuǎn)程會(huì)議等方面得到越來(lái)越多的應(yīng)用[1-2]，在基于工業(yè)的可穿戴設(shè)備輔助系統(tǒng)的研究方面，夏侯士戟等[3-4]提出了基于可穿戴計(jì)算的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)輔助創(chuàng)新模式，并建立“知曉車(chē)間”原型。白寰[5]建立了一個(gè)基于可穿戴計(jì)算的協(xié)同維護(hù)支撐系統(tǒng)。Murakami等[6]通過(guò)頭戴顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)了基于觸覺(jué)反饋的虛擬裝配。Hao等[7]在云制造領(lǐng)域使用智能眼鏡與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了人與設(shè)備的互聯(lián)互通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。而在以裝配為代表的典型現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，往往需要?jiǎng)討B(tài)地精確測(cè)量物體的位姿信息并及時(shí)反饋給操作者，以便精確實(shí)施裝調(diào)操作。但是，當(dāng)前智能眼鏡并不能提供幾何量測(cè)量功能，也不能將其他測(cè)量設(shè)備的信息集成起來(lái)。

激光跟蹤儀在大尺寸精密測(cè)量領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，基于模型的自動(dòng)測(cè)量是關(guān)鍵技術(shù)之一[8]。但是，現(xiàn)階段大多數(shù)激光跟蹤儀仍是通過(guò)控制柜與某臺(tái)安裝工業(yè)測(cè)量軟件（如Spatial Analyzer）的計(jì)算機(jī)進(jìn)行有線連接來(lái)完成測(cè)量任務(wù)。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，一般是一人在計(jì)算機(jī)前操作工業(yè)測(cè)量軟件，另一人手持激光跟蹤儀反射器，雙人或多人協(xié)同完成某項(xiàng)測(cè)量任務(wù)。在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中，需要軟件操作人員與測(cè)量人員不斷進(jìn)行交流以完成測(cè)量任務(wù)，這種交流通常是通過(guò)語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞不但十分耗費(fèi)時(shí)間和體力，而且準(zhǔn)確性不高。

針對(duì)以上問(wèn)題并結(jié)合智能眼鏡的優(yōu)勢(shì)，本文提出了一種基于智能眼鏡的激光跟蹤儀移動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，測(cè)量人員可以直接佩戴智能眼鏡通過(guò)語(yǔ)音以及手勢(shì)等方式操控激光跟蹤儀，并在智能眼鏡上實(shí)時(shí)觀察測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量信息傳遞的閉環(huán)，為解放操作人員雙手，提高作業(yè)過(guò)程中效率與準(zhǔn)確性奠定了基礎(chǔ)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，是一個(gè)多客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，其中，客戶端為一個(gè)智能眼鏡移動(dòng)應(yīng)用，智能眼鏡應(yīng)用軟件與智能眼鏡與眼鏡佩戴者形成一個(gè)數(shù)字化人[9]的整體來(lái)協(xié)同工作，智能眼鏡移動(dòng)端為一個(gè)Android應(yīng)用。安裝在基于Android 4.0.3系統(tǒng)的Vuzix M100智能眼鏡上。服務(wù)器表示位于計(jì)算機(jī)上的服務(wù)端軟件。激光跟蹤儀為獨(dú)立的外部系統(tǒng)，但是服務(wù)端內(nèi)部有相應(yīng)的模塊接口與之通信，本系統(tǒng)主要支持Leica系列激光跟蹤儀?？蛻舳伺c服務(wù)端之間，服務(wù)端與激光跟蹤儀之間通過(guò)局域網(wǎng)建立TCP/IP連接，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。

2 服務(wù)端系統(tǒng)功能模塊

圖1中服務(wù)端功能模塊主要包括4個(gè)部分，分別是智能眼鏡模塊、激光跟蹤儀模塊、測(cè)量信息模塊和測(cè)量任務(wù)模塊。智能眼鏡模塊擁有兩個(gè)子功能或模塊，分別是智能眼鏡信息管理與智能眼鏡設(shè)備通訊模塊；激光跟蹤儀模塊擁有兩個(gè)子功能或模塊，分別是激光跟蹤儀信息管理與激光跟蹤儀通信模塊；測(cè)量信息模塊包括測(cè)量信息管理功能與測(cè)量結(jié)果管理功能；測(cè)量任務(wù)模塊包括測(cè)量任務(wù)管理功能與測(cè)量任務(wù)執(zhí)行功能。

數(shù)據(jù)層包括3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，智能眼鏡信息庫(kù)、激光跟蹤儀信息庫(kù)與測(cè)點(diǎn)信息庫(kù)。其中，智能眼鏡信息庫(kù)保存連接服務(wù)器的智能眼鏡的信息，包括ID、設(shè)備名、操作者以及上次連接時(shí)間等。激光跟蹤儀信息庫(kù)保存激光跟蹤的信息，包括ID、名稱(chēng)、IP地址、端口號(hào)等。測(cè)點(diǎn)信息庫(kù)主要保存測(cè)量點(diǎn)的基本信息，包括ID、名稱(chēng)、理論坐標(biāo)值X、理論坐標(biāo)值Y、理論坐標(biāo)值Z等。

智能眼鏡信息管理功能對(duì)在智能眼鏡信息庫(kù)中保存的智能眼鏡的基本信息進(jìn)行管理。同時(shí)提供初次注冊(cè)功能，讓智能眼鏡能夠獲取服務(wù)器的IP地址與端口號(hào)等必要的連接信息。

智能眼鏡設(shè)備通訊模塊主要負(fù)責(zé)發(fā)送與接收來(lái)自智能眼鏡的消息并作相應(yīng)的消息處理。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Overall structure of the measurement system

激光跟蹤儀信息管理負(fù)責(zé)對(duì)在激光跟蹤儀信息庫(kù)中保存的激光跟蹤儀的基本信息進(jìn)行管理。包括激光跟蹤儀代號(hào)、激光跟蹤儀名稱(chēng)、激光跟蹤儀連接IP地址與端口號(hào)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)包括激光跟蹤儀參數(shù)設(shè)定等功能，主要包括物理單位量的設(shè)定、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)的設(shè)定、反射器的設(shè)定以及坐標(biāo)系的設(shè)定等。

激光跟蹤儀通訊模塊主要負(fù)責(zé)與激光跟蹤儀進(jìn)行通訊。

測(cè)點(diǎn)信息管理主要負(fù)責(zé)管理被測(cè)對(duì)象的數(shù)模點(diǎn)的測(cè)量信息，包括數(shù)模點(diǎn)ID、測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)與理論值X、Y、Z的坐標(biāo)。

測(cè)量結(jié)果管理功能主要將測(cè)量完成后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)保存為其他文件格式，如 txt.或 excel.。

測(cè)量任務(wù)管理功能負(fù)責(zé)對(duì)用戶所見(jiàn)的測(cè)量任務(wù)進(jìn)行管理。包括測(cè)量任務(wù)的建立、刪除和狀態(tài)更改等。

測(cè)量任務(wù)執(zhí)行功能主要執(zhí)行測(cè)量任務(wù)，并且向激光跟蹤儀發(fā)送測(cè)量指令消息，向智能眼鏡發(fā)送測(cè)量結(jié)果消息。

3 移動(dòng)端系統(tǒng)功能模塊

如圖1所示，移動(dòng)端主要包括3個(gè)功能模塊，分別是測(cè)量輔助模塊，基礎(chǔ)模塊及網(wǎng)絡(luò)通信模塊。

測(cè)量輔助模塊主要包括3個(gè)功能，分別是測(cè)量任務(wù)選擇、測(cè)量任務(wù)執(zhí)行與測(cè)量結(jié)果顯示。通過(guò)這3個(gè)功能，用戶可以完成一個(gè)測(cè)量任務(wù)。

測(cè)量任務(wù)選擇：該功能將本智能眼鏡的測(cè)量任務(wù)以列表的形式展現(xiàn)出來(lái)。

測(cè)量任務(wù)執(zhí)行：通過(guò)對(duì)測(cè)量任務(wù)的測(cè)量點(diǎn)以交互方式進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量結(jié)果顯示：將服務(wù)器返回的測(cè)量結(jié)果顯示在智能眼鏡上。

基礎(chǔ)模塊包括兩個(gè)功能，分別是語(yǔ)音識(shí)別功能與手勢(shì)識(shí)別功能。這兩個(gè)功能的作用是通過(guò)語(yǔ)音或手勢(shì)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件界面的操作，降低智能眼鏡操作的不適感，讓操作者更加方便地操控設(shè)備。

語(yǔ)音識(shí)別功能可以識(shí)別智能眼鏡佩戴者所說(shuō)的中文語(yǔ)音。并通過(guò)其語(yǔ)音的消息響應(yīng)自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的代碼段，實(shí)現(xiàn)了佩戴者對(duì)軟件的語(yǔ)音控制。

手勢(shì)識(shí)別功能可以通過(guò)智能眼鏡傳感器識(shí)別佩戴者的手勢(shì)，包括上移、下移、前移、后移以及遠(yuǎn)離和靠近等。通過(guò)簡(jiǎn)單的手勢(shì)識(shí)別以及響應(yīng)函數(shù)的添加，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)面滑動(dòng)等功能。

網(wǎng)絡(luò)通信模塊是實(shí)現(xiàn)基于智能眼鏡的移動(dòng)測(cè)量的關(guān)鍵。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信

1 基于Socket的多端網(wǎng)絡(luò)通信與消息處理

在網(wǎng)絡(luò)通信模塊中，由于智能眼鏡、服務(wù)器端和激光跟蹤儀三者隨時(shí)需要進(jìn)行交互式的通信，因此需要使用Socket來(lái)建立長(zhǎng)連接，同時(shí)主要依靠多線程的使用實(shí)現(xiàn)多個(gè)智能眼鏡與服務(wù)器的連接。每當(dāng)服務(wù)端接收到來(lái)自智能眼鏡移動(dòng)應(yīng)用的連接請(qǐng)求，便會(huì)生成一個(gè)客戶端線程，并將其放入線程池進(jìn)行管理。在這個(gè)客戶端線程中，包含了一個(gè)消息處理線程以及消息處理隊(duì)列，一個(gè)消息發(fā)送線程以及消息發(fā)送隊(duì)列（圖2）。

在本系統(tǒng)中，將一個(gè)消息定義為一個(gè)不定長(zhǎng)度的字節(jié)流。其中，一個(gè)消息類(lèi)包括4個(gè)字節(jié)的消息頭、4個(gè)字節(jié)的發(fā)送者代號(hào)、4個(gè)字節(jié)的接受者代號(hào)、4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度值、4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)類(lèi)型代號(hào)、不定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)和4個(gè)字節(jié)的結(jié)尾標(biāo)識(shí)。發(fā)送線程會(huì)將一個(gè)消息類(lèi)實(shí)例通過(guò)以上的順序以字節(jié)流的形式發(fā)送，而接收方則通過(guò)以上順序接受字節(jié)流并還原為一個(gè)消息。

在客戶端向服務(wù)端發(fā)送Socket連接請(qǐng)求之后，服務(wù)端會(huì)創(chuàng)建一個(gè)客戶端通信線程，并將其放入線程池中進(jìn)行管理。在客戶端沒(méi)有發(fā)送消息的時(shí)候，該通信線程會(huì)阻塞并等待消息。在接收到客戶端所發(fā)送的消息后，客戶端通信線程將該消息放入消息處理線程的消息隊(duì)列中，交由消息處理線程進(jìn)行處理。消息處理線程會(huì)自動(dòng)識(shí)別消息的關(guān)鍵字段的信息并開(kāi)啟相應(yīng)的工作線程去處理該消息。在工作線程完成處理后，生成的結(jié)果消息會(huì)放入消息發(fā)送線程中的消息發(fā)送隊(duì)列。消息發(fā)送線程會(huì)將隊(duì)列中的消息逐個(gè)發(fā)送給客戶端。

2 基于emScon的激光跟蹤儀控制

emScon是Leica激光跟蹤儀的開(kāi)源底層控制軟件。通過(guò)emScon可以使用任何系統(tǒng)或平臺(tái)來(lái)控制Leica激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量[10]。本文通過(guò)emScon的應(yīng)用程序編程接口 TPI（Track Programming Interface）來(lái)開(kāi)發(fā)激光跟蹤儀控制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)Leica激光跟蹤儀的控制。本系統(tǒng)中emScon具體版本為emScon 3.5版本，可支持的Leica激光跟蹤儀型號(hào)包括AT Tracker Series 10余種系列型號(hào)。

圖2 多客戶端消息處理流程Fig.2 Multi-client message workflow

激光跟蹤儀控制模塊中主要包括 TPI中的 3種功能類(lèi)：（1）Socket網(wǎng)絡(luò)連接功能類(lèi)以及其拓展類(lèi)，主要用于連接激光跟蹤儀，并且與激光跟蹤儀通信，進(jìn)行消息收發(fā)的操作；（2）消息命令類(lèi)CESAPICommand以及其拓展類(lèi)，主要用于將用戶需要發(fā)送的指令整合為一個(gè)消息，并發(fā)送給激光跟蹤儀；（3）消息接受類(lèi)CESAPIReceive以及其拓展類(lèi)，主要用于解析來(lái)自激光跟蹤儀的消息，并將關(guān)鍵信息提取出來(lái)進(jìn)行后續(xù)的處理與顯示。

基于測(cè)量任務(wù)的測(cè)量過(guò)程定義與執(zhí)行

智能眼鏡屏幕較小，無(wú)法使用諸如鼠標(biāo)和觸屏的方式進(jìn)行操作，因此不能根據(jù)傳統(tǒng)的激光跟蹤儀控制軟件的測(cè)量過(guò)程來(lái)開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)測(cè)量的功能。本文采取了一種基于測(cè)量任務(wù)的測(cè)量方式，來(lái)借助智能眼鏡控制激光跟蹤儀完成測(cè)量操作。

圖3 服務(wù)端測(cè)量任務(wù)建立Fig.3 Defining a task on the server

在服務(wù)端，用戶可以通過(guò)在測(cè)量任務(wù)管理模塊建立測(cè)量任務(wù)。本文將一個(gè)測(cè)量任務(wù)分解為以下幾個(gè)部分：分別是測(cè)量任務(wù)的名稱(chēng)，測(cè)量任務(wù)的類(lèi)型，執(zhí)行測(cè)量任務(wù)所用的智能眼鏡和激光跟蹤儀以及該測(cè)量任務(wù)需要測(cè)量的若干測(cè)量點(diǎn)。服務(wù)端測(cè)量任務(wù)建立的界面如圖3所示。測(cè)量任務(wù)可以分為兩種： （1）坐標(biāo)系建立任務(wù)，主要用于激光跟蹤儀在測(cè)量物體局部坐標(biāo)系下的定位；（2）OTP點(diǎn)測(cè)量任務(wù)，用于測(cè)量OTP點(diǎn)。

圖4為測(cè)量任務(wù)執(zhí)行的流程圖。在智能眼鏡進(jìn)入輔助測(cè)量功能之后，智能眼鏡首先會(huì)向服務(wù)器請(qǐng)求測(cè)量任務(wù)的信息，服務(wù)器會(huì)發(fā)送該智能眼鏡的全部測(cè)量任務(wù)信息給智能眼鏡，之后智能眼鏡選擇一個(gè)測(cè)量任務(wù)，然后服務(wù)器會(huì)將該測(cè)量任務(wù)的全部測(cè)量點(diǎn)信息發(fā)送給智能眼鏡，并且開(kāi)啟測(cè)量模式，將 智能眼鏡的測(cè)量指令發(fā)送給對(duì)應(yīng)的激光跟蹤儀。

圖4 測(cè)量任務(wù)執(zhí)行流程Fig.4 Workflow of a measurement task

基于語(yǔ)義識(shí)別的智能眼鏡操作指令下達(dá)

現(xiàn)階段，由于智能眼鏡可穿戴的特殊性，其操作方式有諸多的限制。目前，市場(chǎng)上的智能眼鏡多采用按鍵控制、語(yǔ)音控制、手勢(shì)識(shí)別或眼動(dòng)跟蹤的方式等方式進(jìn)行操作[11]。為了充分體現(xiàn)智能眼鏡解放雙手的特點(diǎn)，同時(shí)為控制激光跟蹤儀提供便利，本文實(shí)現(xiàn)了基于語(yǔ)義識(shí)別的操作指令下達(dá)功能。

首先，本文對(duì)激光跟蹤儀測(cè)量過(guò)程中常用的操作指令進(jìn)行了歸納總結(jié)，將每個(gè)操作指令定義為一個(gè)2～4字的語(yǔ)義，如表1所示。

表1 操作指令定義表

本文將激光跟蹤儀測(cè)量任務(wù)中的操作指令分為3種類(lèi)型；（1）基礎(chǔ)指令，代表在測(cè)量過(guò)程中一些基礎(chǔ)性操作的指令；（2）測(cè)量指令，表示在測(cè)量過(guò)程中涉及到測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化或其他數(shù)據(jù)變化的指令；（3）控制指令，表示在測(cè)量過(guò)程中僅控制激光跟蹤儀進(jìn)行某種操作且不導(dǎo)致數(shù)據(jù)變化的指令。

本文使用智能眼鏡制造商提供的開(kāi)發(fā)包實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義識(shí)別功能。首先，定義一個(gè)String類(lèi)型的ArrayList數(shù)組，并將上述的語(yǔ)義存入該數(shù)組。接著調(diào)用語(yǔ)音監(jiān)聽(tīng)服務(wù)類(lèi)加載該數(shù)組，該語(yǔ)義數(shù)組便自動(dòng)加載入本地語(yǔ)音庫(kù)。之后調(diào)用服務(wù)類(lèi)的語(yǔ)音監(jiān)聽(tīng)功能即可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別功能。在回調(diào)函數(shù)中抓取識(shí)別到的語(yǔ)音字符串并與自定義的語(yǔ)義比較，如果字符串與自定義的語(yǔ)義相同，則執(zhí)行相應(yīng)的功能。

實(shí)例驗(yàn)證

本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)某長(zhǎng)方形金屬板的四角坐標(biāo)以及中心坐標(biāo)的測(cè)量來(lái)驗(yàn)證智能眼鏡移動(dòng)控制激光跟蹤儀的控制準(zhǔn)確程度以及激光測(cè)量?jī)x的測(cè)量結(jié)果是否正確。本次驗(yàn)證所采用的激光跟蹤儀為L(zhǎng)eica的AT901B型號(hào)激光跟蹤儀，其系統(tǒng)為emScon 3.6.400。

某長(zhǎng)方形金屬板的長(zhǎng)度約為1170mm，寬度為565mm，該金屬板5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在某任意局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別為T(mén)B1（-200,70,0）、TB2（-200,635,0）、TB3（970,635,0）、TB4（-970,70,0），如圖5所示。

首先，先新建兩個(gè)測(cè)量任務(wù)，分別是坐標(biāo)系建立任務(wù)和OTP點(diǎn)測(cè)量任務(wù)。坐標(biāo)系建立任務(wù)包括TB1～TB4 4個(gè)測(cè)量點(diǎn)，主要用于激光跟蹤儀在局部坐標(biāo)系下的定位。OTP點(diǎn)的測(cè)量任務(wù)包括一個(gè)OTP測(cè)量點(diǎn)，用于驗(yàn)證激光跟蹤儀測(cè)量的準(zhǔn)確性。在眼鏡端首先選擇第一個(gè)測(cè)量任務(wù)，分別測(cè)量4個(gè)TB點(diǎn)后使用“開(kāi)始轉(zhuǎn)換”與“應(yīng)用轉(zhuǎn)換”指令，讓激光跟蹤儀轉(zhuǎn)到測(cè)量物體的局部坐標(biāo)系下，如圖6（a）和圖6（b）所示。在激光跟蹤儀被定位到待測(cè)物體的局部坐標(biāo)系下之后，便可以開(kāi)始進(jìn)行OTP點(diǎn)的測(cè)量，如圖6（c）所示。測(cè)量人員可以使用按鍵或者語(yǔ)音的方式進(jìn)行測(cè)量操作，如對(duì)于測(cè)量該OTP點(diǎn)而言，測(cè)量人員既可以通過(guò)智能眼鏡上的按鍵將光標(biāo)移動(dòng)至“測(cè)量”按鈕的位置并點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕進(jìn)行測(cè)量，也可以直接通過(guò)說(shuō)出語(yǔ)音指令“測(cè)量”二字來(lái)進(jìn)行測(cè)量操作?？梢钥闯觯琌TP點(diǎn)的坐標(biāo)基本上在理論點(diǎn)附近，其中X的坐標(biāo)相差為0.06mm左右，Y的坐標(biāo)相差為0.09mm左右，Z的坐標(biāo)相差為0.09mm左右?？梢钥闯觯す飧檭x的坐標(biāo)系已經(jīng)與待測(cè)物體的局部坐標(biāo)系相符合，且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。通過(guò)呼出“菜單”界面，可以通過(guò)“跟蹤模式”讓激光跟蹤儀進(jìn)入連續(xù)測(cè)量狀態(tài)并不斷返回測(cè)量值，如圖6（d）和圖6（e）所示。在圖6（e）中，智能眼鏡會(huì)不斷顯示當(dāng)前反射器位置坐標(biāo)與測(cè)量點(diǎn)理論坐標(biāo)的差值。

在軟件界面設(shè)計(jì)風(fēng)格上，如圖6所示。在移動(dòng)端應(yīng)用界面上，每一個(gè)可被識(shí)別并有消息響應(yīng)的語(yǔ)音指令均使用雙引號(hào)標(biāo)注，用戶通過(guò)說(shuō)出該詞語(yǔ)即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。并且，智能眼鏡的軟件的背景以黑色為主，避免白色等容易讓佩戴者產(chǎn)生視覺(jué)疲勞的顏色。

圖5 金屬板模型圖Fig.5 3D model of metal plate

為更好地說(shuō)明本系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的可信度，本文使用標(biāo)準(zhǔn)尺的數(shù)據(jù)與Spatial Analyzer軟件的測(cè)量結(jié)果與本系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果比較，驗(yàn)證結(jié)果的可信度。

圖7所示為測(cè)量試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖與待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)尺的圖片。其中點(diǎn)P1與P3的距離為711.178mm，P1點(diǎn)與P2點(diǎn)的距離為361.941mm。

圖6 移動(dòng)端測(cè)量任務(wù)的執(zhí)行界面Fig.6 Execution interface of the measurement task on the glasses

現(xiàn)利用Spatial Analyzer軟件與本系統(tǒng)分別對(duì)P1、P2和P3點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表2所示。

使用兩點(diǎn)間的距離公式，可得出Spatial Analyzer軟件與本系統(tǒng)的測(cè)量的P1～P2的長(zhǎng)度與P1～P3的長(zhǎng)度，如表3所示。

從表3可以看出，本系統(tǒng)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的測(cè)量與實(shí)際值十分相近。由于激光跟蹤儀測(cè)量誤差為±0.02mm，故本系統(tǒng)與Spatial Analyzer的最終計(jì)算值均與實(shí)際值有約0.05mm的誤差。而Spatial Analyzer目前為行業(yè)應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)測(cè)量軟件，可以充分說(shuō)明本系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果可信度。

結(jié)束語(yǔ)

本文將智能眼鏡與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)際情況結(jié)合，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一套基于智能眼鏡的激光跟蹤儀移動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠讓測(cè)量人員通過(guò)智能眼鏡下達(dá)測(cè)量指令，并且可在智能眼鏡上顯示測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了智能眼鏡佩戴者對(duì)激光跟蹤儀的移動(dòng)控制，保證了精密測(cè)量過(guò)程中的測(cè)量數(shù)據(jù)的閉環(huán)傳遞，能夠減少在測(cè)量過(guò)程中的不必要語(yǔ)言交流，提高測(cè)量工作效率。理論上可將完成測(cè)量任務(wù)的測(cè)量人員最低人數(shù)由兩人減少為一人，減少了人力成本。但是，本系統(tǒng)目前只能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的部分測(cè)量需求，部分其他輔助功能仍待開(kāi)發(fā)與完善。

圖7 測(cè)量試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.7 Physical picture of a measurement situation

表2 測(cè)量坐標(biāo)表

表3 距離結(jié)果對(duì)比表mm

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