一種姿態傳感裝置及一種虛擬現實系統制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種姿態傳感裝置及一種虛擬現實系統，該姿態傳感裝置包括集成在一塊電路板上的傳感器模組、傳感器中樞、微控制器以及連接器；姿態傳感裝置通過連接器連接到待測設備的主板；傳感器模組實時采集待測設備的原始姿態數據，傳感器中樞將原始姿態數據變換為三維姿態數據，微控制器通過連接器將原始姿態數據以及三維姿態數據發送給待測設備，從而減輕了待測設備主板上的處理器的負擔，節省了處理資源，并且模塊化的姿態傳感裝置也便于根據需要隨時進行調整和更換。

Posture sensing device and virtual reality system

The utility model discloses an attitude sensing device and a virtual reality system, the attitude sensing device includes an integrated in a circuit board of sensor module, sensor, micro controller and central connector; attitude sensing device is connected to the DUT board through the connector; the original data acquisition module real-time attitude sensor test equipment the central will transform the original attitude sensor data for 3D attitude data, micro controller through a connector the original attitude data and 3D pose data sent to the device to be tested, so as to reduce the measuring devices on the motherboard processor load, save processing resources, and the attitude sensing device module is convenient for adjustment and replacement at any time according to the needs of.

【技術實現步驟摘要】
一種姿態傳感裝置及一種虛擬現實系統
本技術涉及虛擬現實
，具體涉及一種姿態傳感裝置及一種虛擬現實系統。
技術介紹
隨著虛擬現實技術的快速發展，出現了各種虛擬現實產品。在使用虛擬現實頭盔等設備的過程中，通常需要獲知其方位狀態，以滿足頭部運動跟蹤等應用需求。為了實現上述功能，現有的解決方案是：將各種傳感器(Sensor)集成在虛擬現實頭盔的主板上，并將所有的傳感器分別連接到虛擬現實頭盔的微控制器(MCU)。利用各種傳感器采集原始數據，再通過微控制器查詢各個傳感器并進行算法處理。現有的解決方案將所有的傳感器和相關的微控制器均集成在虛擬現實頭盔的主板上，傳感器的種類較多，每一種傳感器都需要微控制器有針對性地進行編程處理，控制復雜；微處理器需要處理來自各種傳感器的大量數據，占用了微處理器較多的處理資源，使原本資源緊張的微處理器進一步降低了處理效率；同時受限于控制器的性能，傳感器本身的特性也不能得到充分的發揮。若是采用更高性能的微控制器則會大大增加產品的成本，并且發熱量也和功耗會相應增加，不利于用戶體驗。另一方面，傳感器和相關的微控制器均集成在虛擬現實頭盔的主板上，當傳感器采集數據的準確度或者采用的姿態算法不能滿足用戶的需求時，難以進行調整或更換；對于原本沒有內置傳感器的一些頭戴顯示設備，也不便于進行功能拓展，限制了傳感器的使用。
技術實現思路
本技術提供了一種姿態傳感裝置及一種虛擬現實系統，以解決目前將所有的傳感器和相關的微控制器集成在虛擬現實頭盔的主板上，會增加虛擬現實頭盔主板上的處理器的負擔，并且不利于根據用戶需求調整虛擬現實頭盔中的傳感器及相關算法，限制了傳感器使用的問題。根據本技術的一個方面，本技術提供了一種姿態傳感裝置，包括集成在一塊電路板上、依次連接的傳感器模組、傳感器中樞、微控制器以及連接器；所述姿態傳感裝置通過所述連接器連接到待測設備的主板；所述傳感器模組，用于實時采集所述待測設備的原始姿態數據，并將原始姿態數據發送給所述傳感器中樞；所述傳感器中樞，用于將接收到的原始姿態數據變換為三維姿態數據，并將所述三維姿態數據和所述原始姿態數據一起發送給所述微控制器；所述微控制器，用于通過所述連接器將所述原始姿態數據以及所述三維姿態數據發送給所述待測設備。根據本技術的另一個方面，本技術提供了一種虛擬現實系統，包括主機、虛擬現實頭盔、以及上述的姿態傳感裝置；所述姿態傳感裝置安裝固定在所述虛擬現實頭盔上，隨所述虛擬現實頭盔運動，并通過其上的連接器連接到所述主機；所述主機連接所述虛擬現實頭盔；所述姿態傳感裝置利用其上的傳感器模組測量所述虛擬現實頭盔的原始姿態數據，利用其上的傳感器中樞將所述原始姿態數據變換為三維姿態數據，并利用其上的微控制器通過所述連接器將所述三維姿態數據和所述原始姿態數據一起發送給所述主機；所述主機根據接收的所述三維姿態數據和所述原始姿態數據對相關圖像做變形處理，并將變形處理后的圖像發送給所述虛擬現實頭盔，由所述虛擬現實頭盔的顯示設備進行顯示。本技術的有益效果是：本技術實施例提供的姿態傳感裝置將傳感器模組、傳感器中樞、微控制器以及連接器依次連接并集成到一塊電路板上，通過連接器與待測設備的主板相連，傳感器模組實時采集原始姿態數據，傳感器中樞將原始姿態數據變換為三維姿態數據，微控制器通過連接器將原始姿態數據以及三維姿態數據發送給待測設備，減輕了待測設備的主板的處理器的負擔，節省了處理資源，模塊化的姿態傳感裝置也便于根據需要隨時進行調整和更換。本技術實施例提供的虛擬現實系統中，將本技術實施例提供的姿態傳感裝置安裝固定在虛擬現實頭盔中，利用該姿態傳感裝置獲取姿態數據并發送給主機，由主機根據接收的姿態數據對相關圖像做變形處理，并將變形處理后的圖像發送給所述虛擬現實頭盔的顯示設備進行顯示，減輕了虛擬現實頭盔的處理器的負擔，節省了處理資源，并且也降低了功耗；同時，免除了在虛擬現實頭盔的處理器上做姿態算法的過程，使獲取姿態數據的過程不必依賴虛擬現實頭盔，降低了虛擬現實產品開發的難度，加快了產品上市的步伐。附圖說明圖1是本技術一個實施例提供的一種姿態傳感裝置的功能框圖；圖2是本技術一個實施例提供的一種姿態傳感裝置的主要電路原理圖；圖3是本技術一個實施例提供的一種虛擬現實系統的結構框圖。具體實施方式本技術的設計構思是：目前的虛擬現實頭盔都是將各種傳感器集成在主板上，利用主板上的處理器控制各個傳感器，從傳感器中獲取數據并變換為三維姿態數據，主板上的處理器需要處理大量的數據，占用了大量的處理資源，也不便于對傳感器種類和數量的調整。針對這種情況，本技術將各種傳感器集成到一塊獨立的電路板上，可通過連接器與虛擬現實頭盔的主板相連，并且在該電路板上集成傳感器中樞，負責傳感器的控制和姿態數據的變換，減輕了虛擬現實頭盔主板上的處理器的負擔，節省了處理資源，模塊化的姿態傳感裝置也便于根據需要隨時進行調整和更換。實施例一圖1是本技術一個實施例提供的一種姿態傳感裝置的功能框圖，參見圖1，本實施例提供的姿態傳感裝置包括依次連接的傳感器模組110、傳感器中樞(SensorHub)120、微控制器130以及連接器140。傳感器模組110、傳感器中樞120、微控制器130以及連接器140集成在一塊電路板上，通過連接器140可以連接到待測設備的主板，擴展待測設備的功能。傳感器模組110實時采集待測設備的原始姿態數據后，傳感器中樞120利用內置的快速九軸姿態算法將原始的姿態數據變換為三維姿態數據，微控制器130通過連接器140將原始姿態數據以及三維姿態數據發送給待測設備。對于待測設備，當本實施例的姿態傳感裝置連接到其主板上之后，在功能上等同于直接集成在主板上，因此姿態傳感裝置不需要額外與待測設備或其上位機建立連接，也不需要復雜的控制程序；姿態傳感裝置中集成有傳感器中樞120，可完成對原始姿態數據的處理，直接生成三維姿態數據，節省了待測設備主板上的處理器的處理資源，并且傳感器中樞的功耗較低、發熱量也小，可以提供更好的用戶體驗。優選地，本實施例中的傳感器模組110包括三軸陀螺儀111、三軸加速度計112、三軸磁力儀113。三軸陀螺儀111用于測量轉動角速度，三軸加速度計112用于測量加速度，三軸磁力儀113用于測量當前空間磁場方向的3個正交方向的分量，測得的數據作為原始姿態數據。進一步優選地，本實施例中的傳感器模組110還包括用于采集環境溫度的溫度儀114，傳感器中樞120根據溫度儀114采集的溫度值校正傳感器模組110采集的原始傳感數據，例如對其中的三軸陀螺儀113采集的角速度進行校正，從而實現對三維姿態數據的溫度補償，避免環境溫度對姿態數據產生干擾。圖2是本技術一個實施例提供的一種姿態傳感裝置的主要電路原理圖，參見圖2，三軸磁力儀U3、三軸陀螺儀U4和三軸加速度計U5分別通過IIC總線的方式連接到傳感器中樞U2的輸入端口，傳感器中樞U2通過IIC總線從三軸磁力儀U3、三軸陀螺儀U4和三軸加速度計U5獲取磁場方向、角速度、加速度的原始姿態數據后，利用內置的快速九軸姿態算法將原始姿態數據變換為以四元數、歐拉角表示三維姿態數據。傳感器中樞U2的輸出端口同樣通過IIC總本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種姿態傳感裝置，其特征在于，包括集成在一塊電路板上、依次連接的傳感器模組、傳感器中樞、微控制器以及連接器；所述姿態傳感裝置通過所述連接器連接到待測設備的主板；所述傳感器模組，用于實時采集所述待測設備的原始姿態數據，并將原始姿態數據發送給所述傳感器中樞；所述傳感器中樞，用于將接收到的原始姿態數據變換為三維姿態數據，并將所述三維姿態數據和所述原始姿態數據一起發送給所述微控制器；所述微控制器，用于通過所述連接器將所述原始姿態數據以及所述三維姿態數據發送給所述待測設備。

【技術特征摘要】
1.一種姿態傳感裝置，其特征在于，包括集成在一塊電路板上、依次連接的傳感器模組、傳感器中樞、微控制器以及連接器；所述姿態傳感裝置通過所述連接器連接到待測設備的主板；所述傳感器模組，用于實時采集所述待測設備的原始姿態數據，并將原始姿態數據發送給所述傳感器中樞；所述傳感器中樞，用于將接收到的原始姿態數據變換為三維姿態數據，并將所述三維姿態數據和所述原始姿態數據一起發送給所述微控制器；所述微控制器，用于通過所述連接器將所述原始姿態數據以及所述三維姿態數據發送給所述待測設備。2.如權利要求1所述的姿態傳感裝置，其特征在于，所述傳感器模組包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁力儀；所述三軸陀螺儀，用于測量轉動角速度；所述三軸加速度計，用于測量加速度；所述三軸磁力儀，用于測量當前空間磁場方向的3個正交方向的分量。3.如權利要求2所述的姿態傳感裝置，其特征在于，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸磁力儀分別通過IIC總線的方式連接到所述傳感器中樞的輸入端口；所述傳感器中樞通過IIC總線從所述三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸磁力儀獲取角速度、加速度、磁場方向的原始姿態數據后，利用內置的快速九軸姿態算法將所述原始姿態數據變換為三維姿態數據。4.如權利要求3所述的姿態傳感裝置，其特征在于，所述傳感器模組還包括用于采集環境溫度的溫度儀；所述傳感器中樞還用于根據所述溫度儀采集的溫度值對所述三維姿態數據進行溫度漂移補償。5.如權利要求4所述的姿態傳感裝置，其特征在于，所述傳感器中樞的輸出端口通過IIC總線的方式連接到所述微控制器；所述微控制器通過II...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙紅廷，
申請(專利權)人：北京小鳥看看科技有限公司，
類型：新型
國別省市：北京,11