3D rajzeszköz-platform fejlesztése virtuális munkakörnyezetekhez

Az elmúlt néhány évben jelentős mértékben felgyorsult a fejlődés a virtuális valóság területén. Egyre több iparág, vállalat

véli úgy, hogy jelentős sikereket érhet el ezen a területen, köszönhetően részben annak, hogy még számtalan esetben megfigyelhetőek a kiforratlanság jelei az egyes megoldásokban.

Jelen dolgozat célja, hogy a virtuális valósággal interakcióra képes kontrollerek szegmensén belül az útkeresés közben megszületett alapvető koncepciókat, valamint a mögöttük lévő elméleti hátteret röviden ismertesse, valamint bemutasson egy, az Irányítástechnika és Informatika Tanszéken folyó projekt keretein belül megtervezett eszköz segítségével megvalósított új megközelítésmódot, illetőleg az egyes ismert problémákra megoldási javaslatot tegyen.

Jelenleg több különböző típusú periféria közül választhatunk virtuálisvalóság-rendszerhez illőt (HTC Vive, Samsung VR stb.), melyek döntő többsége optikai markerek, illetve kamerák segítségével kínál pontosabb mérési eredményeket, természetesen megfelelő szenzortechnikai támogatás mellett. Jelen projekt azt a célt tűzte ki maga elé, hogy egy adott feladat sajátosságai által felkínált egyszerűsítési lehetőségek figyelembe vételével, a Microchip cég PIC szériájú mikrokontroller-családja és egy MEMS technológiával készült, gyorsulásmérőt, magnetométert és giroszkópot tartalmazó szenszortömb segítségével a felhasználó számára orientáció, valamint pozíció meghatározását tegye lehetővé valós időben, robusztusan, alacsony fogyasztással.

A dolgozat alapjául a fent megnevezett tanszék egy korábban lezárult projektje szolgáltatta a hardveres és a szoftveres alapot, melyek azonban az eltérő igények következtében jelentős átalakításon estek át.

Az ebből kifolyólag kieszközölt módosításokkal a dolgozat egy-egy fejezete részletesen foglalkozik, mint ahogy a jövőre vonatkozó tervek is bemutatásra kerülnek.

Az orientációt szolgáltató Madgwick-algoritmus matematikai alapját az egyre szélesebb körben elterjedő kvaternió megközelítés jelenti, mely a számítási igény mérséklése mellett az Euler-szögek használatának hátulütőiről is gondoskodik (nevezetesen, hogy a három tengely körüli forgatás általában nem kommutatív).

Mivel a pozíció meghatározása a gyorsulásmérő által mért adatok kétszeres integrálása által történik, így a mérés hibája jelenti az eljárás szűk keresztmetszetét.

A dolgozat ezt a problémát kísérli meg orvosolni kihasználva azt a tényt, hogy a vizuális visszacsatolás, valamint a számítógép generálta korlátos környezet korántsem kívánja meg feltétlenül az abszolút pozíció ismeretét.

A felvázolt koncepció megvalósítását folyamatos tesztek kísérték végig MatLab segítségével, az itt tapasztalt, valamint a dolgozatban is közölt eredmények alapján került kialakításra a végleges eszköz, valamint a hozzá tartozó OpenGL alapokon nyugvó grafikus felhasználói felület.

szerző

• 
  Reizinger Patrik
  Villamosmérnöki szak, alapképzés
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Dr. Vajda Ferenc
  Egyetemi docens, Irányítástechnika és Informatika Tanszék

helyezés