CN112816183B - 一种vr头戴显示设备移动特性检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VR头戴显示设备移动特性检测装置及方法，该装置包括VR头戴显示设备、三维台、样品台、光电传感器和控制模块，所述样品台安装在三维台上，所述VR头戴显示设备安装在样品台上，所述光电传感器置于VR头戴显示设备的出瞳位置，所述三维台与光电传感器分别与控制模块连接。该方法包括：参数初始化；生成测试信号；正式测试；根据测试数据得到移动延迟和移动特性检测结果。本发明可在三个方向上同时进行测试，减少检测步骤和缩短检测时间。本发明可广泛应用在VR装置检测领域。

Description

一种VR头戴显示设备移动特性检测装置及方法
技术领域
本发明涉及VR装置检测领域，尤其涉及一种VR头戴显示设备移动特性检测装置及方法。
背景技术
目前，对于VR头戴显示设备的移动特性检测，移动延迟装置的研制较为引人注目，但是移动特性的检测除了移动延迟还有移动跟踪误差等项目，通常的移动延迟装置事实上都同时承担其他移动特性的检测工作。目前，移动延迟测量装置的差异主要体现在外部移动信号的获取方式。现有技术提出了分别以激光管、渐变编码、光栅尺等方式获取外部位移坐标，部分方法以光源光强随距离变化而变化的特点，通过检测光强度获取外部位移特征的方式。但这些方式存在的公共问题是在一个实验周期只能进行一个项目(延迟或移动跟踪误差)的位移特性测试，进行另外项目的测试需要初始化后进入下一个试验周期，进行另外两个方向的位移特性测试还需要改变头戴设备工作姿态重新操作，因此，完成一次移动特性的检测任务需要进行若干次重置，检测效率低下。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种VR头戴显示设备移动特性检测装置及方法，可在一个试验周期完成三个方向上的多个移动特性项目的测试，减少检测步骤和缩短检测时间。
本发明所采用的第一技术方案是：一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，包括VR头戴显示设备、三维台、样品台、光电传感器和控制模块，所述样品台安装在三维台上，所述VR头戴显示设备安装在样品台上，所述光电传感器置于VR头戴显示设备的出瞳位置，所述三维台与光电传感器分别与控制模块连接。
进一步，所述三维台包括x轴直线滑轨、y轴直线滑轨和z轴直线滑轨，所述样品台置于z轴直线滑轨上。
进一步，所述x轴直线滑轨内设有第一电机，所述y轴直线滑轨内设有第二电机，所述z轴直线滑轨内设有第三电机，所述第一电机、第二电机和第三电机分别与控制模块连接。
进一步，还包括位置监测模块，所述第一电机、第二电机和第三电机分别与位置检测模块连接。
本发明所采用的第二技术方案是：一种VR头戴显示设备移动特性检测方法，包括以下步骤：
预设三维台移动路径并以三维台位置坐标选取等间隔的10个标记点，得到预设路径和标记点；
令三维台以小于0.05m/s的速度沿预设路径移动。
记录到达三维台标记点时的VR头戴显示设备计算出对应的第一虚拟位置坐标；
根据预设规则和位置坐标对VR头戴显示设备的展示画面进行控制；
控制三维台按预设路径以0.5m/s的速度匀速移动VR头戴显示设备，采集三维台到达各个标记点的时刻、三维台实际位置坐标、VR头戴显示设备的第二虚拟位置坐标和光电传感器回传的信号；
根据三维台到达各个标记点的时刻、实际位置坐标构建三维台回传位置与时刻的关系图；
根据三维台到达各个标记点的时刻和光电传感器回传的信号构建光电传感器回传电平与时刻的关系图；
三维台回传位置与时刻的关系图和光电传感器回传电平与时刻的关系图得到各个标记点的时间差，统计得到延迟结果；
根据VR头戴显示设备第二虚拟位置坐标，统计得到移动跟踪误差结果。
进一步，所述根据预设规则和位置坐标对VR头戴显示设备的展示画面进行控制这一步骤，其具体包括：
运行VR头戴显示设备测试程序，控制VR头戴显示设备在1位置的标记点显示白画面，到达2位置的标记点转为黑画面，再到3位置的标记点转为白画面，依次类推直到10位置的标记点。
进一步，所述延迟结果的计算公式如下：
Figure BDA0002959489380000021
上式中，Ti表示图像传感器出现第i个电平变化拐点经历的时间，Ti'三维台到达第i个标记点所经历的时间，i表示标记点编号。
进一步，所述三维台回传位置还包括定时校准位置间隔并进行位置修正。
进一步，还包括：
根据三维台到达各个标记点VR头戴显示设备的第二虚拟位置坐标计算各个标记点与其相邻标记点之间的距离；
根据各个标记点与其相邻标记点之间的距离计算移动跟踪误差。
本发明方法的有益效果是：通过该检测装置和检测方法，无需调整VR头戴显示设备姿态，即可完成三个轴向的移动特性测试任务，通过准确还原VR的工作状态，并在该状态下进行测试，在提高检测质量的同时又缩短检测时间。
附图说明
图1是本发明一种VR头戴显示设备移动特性检测装置的装置示意图；
图2是本发明一种VR头戴显示设备移动特性检测方法的步骤流程图；
图3是本发明具体实施例的由三维台3回传位置数据及光电传感器5回传电平数据与时刻的关系图。
附图标记：1、VR头戴显示设备；2、样品台；3、三维台；4、控制模块；5、光敏传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参照图1，本发明提供了一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，包括VR头戴显示设备1、三维台3、样品台2、光电传感器5和控制模块4，所述样品台2安装在三维台3上，所述VR头戴显示设备1安装在样品台2上，所述光电传感器5置于VR头戴显示设备1的出瞳位置，所述三维台3与光电传感器5分别与控制模块4连接。
进一步作为优选实施例，所述三维台3包括x轴直线滑轨、y轴直线滑轨和z轴直线滑轨，所述样品台置于z轴直线滑轨上。
具体地，所述x轴直线滑轨、y轴直线滑轨和z轴直线滑轨需满足最小移动距离小于等于1mm和重复定位精度小于等于0.01mm的技术要求。
进一步作为优选实施例，所述x轴直线滑轨内设有第一电机，所述y轴直线滑轨内设有第二电机，所述z轴直线滑轨内设有第三电机，所述第一电机、第二电机和第三电机分别与控制模块4连接。
进一步作为优选实施例，还包括位置监测模块，所述第一电机、第二电机和第三电机分别与位置检测模块连接。
具体地，所述控制模块控制电机移动位置，同时所述位置监测模块采取高分辨率直线编码器提供精确的定位反馈，形成闭环移动控制。
参照图2，应用于上述VR头戴显示设备移动特性检测方法装置的一种检测方法，包括以下步骤：
预设三维台3移动路径并以三维台3位置坐标选取等间隔的10个标记点，得到预设路径和标记点；
令三维台3以小于0.05m/s的速度沿预设路径移动。
记录到达三维台3标记点时的VR头戴显示设备1计算出对应的第一虚拟位置坐标；
根据预设规则和位置坐标对VR头戴显示设备1的展示画面进行控制；
控制三维台按预设路径以0.5m/s的速度匀速移动VR头戴显示设备1，采集三维台3到达各个标记点的时刻、三维台实际位置坐标、VR头戴显示设备1的第二虚拟位置坐标和光电传感器5回传的信号；
根据三维台3到达各个标记点的时刻、实际位置坐标构建三维台3回传位置与时刻的关系图；
根据三维台到达各个标记点的时刻和光电传感器5回传的信号构建光电传感器5回传电平与时刻的关系图；
具体地，由三维台3回传位置数据及光电传感器5回传电平数据与时刻的关系，参照图3中1～10位置对应时刻，进行对比，可得出1～10各个位置对应的时间差t1～t10。
根据三维台3回传位置与时刻的关系图和光电传感器5回传电平与时刻的关系图得到各个标记点的时间差，统计得到延迟结果。
具体地，由于对VR移动位置坐标的对比基准是三维台3，因此三维台3的移动精度和准确度是制约测试精度的关键之一。三维台3的最小移动距离小于等于1mm,重复定位精度小于等于0.01mm。采取高分辨率直线编码器(光栅尺)提供精确的定位反馈，形成闭环移动控制。
根据VR头戴显示设备第二虚拟位置坐标，统计得到移动跟踪误差结果。
进一步作为优选实施例，所述根据预设规则和位置坐标对VR头戴显示设备的展示画面进行控制这一步骤，其具体包括：
运行VR头戴显示设备1测试程序，控制VR头戴显示设备1在1位置的标记点显示白画面，到达2位置的标记点转为黑画面，再到3位置的标记点转为白画面，依次类推直到10位置的标记点。
进一步作为优选实施例，所述延迟结果的计算公式如下：
Figure BDA0002959489380000051
上式中，Ti表示图像传感器出现第i个电平变化拐点经历的时间，Ti'三维台到达第i个标记点所经历的时间，i表示标记点编号。
进一步作为优选实施例，所述三维台回传位置还包括定时校准位置间隔并进行位置修正。
进一步作为优选实施例，还包括：
根据三维台3到达各个标记点VR头戴显示设备1的第二虚拟位置坐标计算各个标记点与其相邻标记点之间的距离；
根据各个标记点与其相邻标记点之间的距离计算移动跟踪误差。
进一步作为优选实施例，所述移动跟踪误差的计算公式如下：
Figure BDA0002959489380000052
上式中，TTE表示移动跟踪误差，dstep表示步长，di表示各个记录点与其相邻记录点之间的距离，n表示总步进次数。
本发明实现了不需要改变姿态即可测出XYZ三轴的移动特性参数，并且在一个试验周期内既可以测延迟，又可以测移动跟踪误差。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，其特征在于，包括VR头戴显示设备、三维台、样品台、光电传感器和控制模块，所述样品台安装在三维台上，所述VR头戴显示设备安装在样品台上，所述光电传感器置于VR头戴显示设备的出瞳位置，所述三维台与光电传感器分别与控制模块连接，所述三维台包括x轴直线滑轨、y轴直线滑轨和z轴直线滑轨，所述样品台置于z轴直线滑轨上，所述x轴直线滑轨、y轴直线滑轨和z轴直线滑轨需满足最小移动距离小于等于1mm和重复定位精度小于等于0.01mm的技术要求，该装置的检测方法为：
预设三维台移动路径并以三维台位置坐标选取等间隔的10个标记点，得到预设路径和标记点；
令三维台以小于0.05m/s的速度沿预设路径移动；
记录到达三维台标记点时VR头戴显示设备计算出的第一虚拟位置坐标；
运行VR头戴显示设备测试程序，控制VR头戴显示设备在1位置的标记点显示白画面，到达2位置的标记点转为黑画面，再到3位置的标记点转为白画面，依次类推直到10位置的标记点；
控制三维台按预设路径以0.5m/s的速度匀速移动VR头戴显示设备，采集三维台到达各个标记点的时刻、三维台实际位置坐标、VR头戴显示设备的第二虚拟位置坐标和光电传感器回传的信号；
根据三维台到达各个标记点的时刻、实际位置坐标构建三维台回传位置与时刻的关系图；
根据三维台到达各个标记点的时刻和光电传感器回传的信号构建光电传感器回传电平与时刻的关系图；
根据三维台回传位置与时刻的关系图和光电传感器回传电平与时刻的关系图得到各个标记点的时间差，统计得到延迟结果；
根据VR头戴显示设备第二虚拟位置坐标，统计得到移动跟踪误差结果。
2.根据权利要求1所述一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，其特征在于，所述x轴直线滑轨内设有第一电机，所述y轴直线滑轨内设有第二电机，所述z轴直线滑轨内设有第三电机，所述第一电机、第二电机和第三电机分别与控制模块连接。
3.根据权利要求2所述一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，其特征在于，还包括位置监测模块，所述第一电机、第二电机和第三电机分别与位置检测模块连接。
4.根据权利要求1所述一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，其特征在于，所述延迟结果的计算公式如下：
Figure FDA0003589490060000021
上式中，Ti表示图像传感器出现第i个电平变化拐点经历的时间，Ti'三维台到达第i个标记点所经历的时间，i表示标记点编号。
5.根据权利要求4所述一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，其特征在于，所述三维台回传位置还包括定时校准位置间隔并进行位置修正。
6.根据权利要求1所述一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，其特征在于，还包括：
根据三维台到达各个标记点VR头戴显示设备的第二虚拟位置坐标计算各个标记点与其相邻标记点之间的距离；
根据各个标记点与其相邻标记点之间的距离计算移动跟踪误差。
7.根据权利要求6所述一种VR头戴显示设备移动特性检测装置，其特征在于，所述移动跟踪误差的计算公式如下：
Figure FDA0003589490060000022
上式中，TTE表示移动跟踪误差，dstep表示步长，di表示各个记录点与其相邻记录点之间的距离，n表示总步进次数。
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