电影摄影仿真系统的研究与实现

本论文主要研究与实现电影摄影仿真系统的硬件设计、软件插件开发以及数据通信接口设计。这套系统用操作起来更加直观的硬件,替代了传统的键盘、鼠标操作方式,导演、摄影师等人能够以这套仿真硬件作为人机交互界面,来操作虚拟摄影机,从而改进了传统的工作流程。     

采用Eonstudio技术建立虚拟三坐标测量机的研究

利用Eonstudio技术创建虚拟人机交互仿真机,可以避免昂贵设备的损害,节约成本,也可用于昂贵设备的培训系统中。针对该技术实施中真实模型建立和动态仿真交互技术难点,首先利用纹理坐标展开和烘焙技术建立真实感加强的虚拟三坐标设备模型,然后采用Eonstudio技术实现三坐标测量机的人机交互操作,最后利用流套接字编程模型实现两台计算机的信息通讯,完成虚拟三坐标测量设备的建立。在开发的一个初步原型系统中,证明了此方法的适用性和有效性。     

拖拉机前驱动桥虚拟装配应用研究

在分析和总结了虚拟装配技术研究现状的基础上,阐述了其原理,实施步骤以及关键技术的应用,并以拖拉机前驱动桥为虚拟装配对象,在计算机虚拟装配环境（Division Mockup）中装配并进行相应的装配检验,介绍生成装配序列与装配路径,并制作成装配动画的步骤,形象地展现产品的装配全过程。在（Division Mockup）中,以第三方插件为桥梁,借助由数据手套、位置跟踪器（FOB）、偏振眼镜和投影系统组建的虚拟现实环境,可以实现人机交互操作,并介绍了人机交互接口定义的规则和方法。     

车辆人机交互设计虚拟评价系统构建与应用

目的利用虚拟现实技术对车辆人机交互设计方案进行评价,以提高交互设计过程中的迭代效率并减少资金的投入。方法以真人与虚拟车辆交互设计方案进行交互,同时用测试设备采集人的视频、音频、眼动轨迹、皮肤电、脑电、脑红外等数据和信息,并进行数据分析和设计方案评价。结论基于虚拟现实技术对车辆人机交互方案进行设计过程前期的评价是必要的和可行的,虚拟评价系统会随着虚拟现实和人机交互技术的发展逐步完善。     

电能质量实时监测系统设计

为了解决传统电能质量检测装置测量功能少、存储容量较小、缺少网络化功能、不能进行长时间多点监测的问题。本文设计并实现了电能质量实时监测系统,该系统基于数字信号处理技术、硬件琐相技术、ARM处理器技术和GPRS无线传输技术。它可以实现长期在线运行,实时测量分析,对历史数据进行保存和查询等功能。与传统的仪器相比,具有人机交互界面友好,操作简单,处理能力强,方便扩展等优点。     

基于VRML-JAVA的减速器虚拟拆装系统的实现

针对VRML语言自身交互的局限性,通过外部编程接口EAI及内嵌脚本节点编程来实现VRML的实时交互性,并以此实现了二级圆柱齿轮减速器虚拟拆装系统。该系统通过外部编程语言控制,可与装配体对象进行实时交互操作,如自动拆装、手动拆装、零件查看等。系统通过EAI把虚拟场景和功能控制模块嵌入同一个HTML页面,使人机交互界面更友好,实时交互性更强。     

经纬仪测试场景仿真系统研究

虚拟测试场景的可视化仿真是经纬仪室内性能测试的重要手段,构建了虚拟测试场景仿真系统总体结构,该系统主要为虚拟测试提供三维虚拟场景和场景仿真图像.论述了虚拟场景仿真中基于目标运动特征的轨迹、姿态建模方法及背景云图模拟技术,图像仿真时目标姿态扰动模拟、灰度模拟及目标、背景图像实时合成等关键技术.采用VC++和OpenGL,开发了经纬仪虚拟测试场景仿真系统,应用表明,生成的三维场景、合成出的目标、背景图像及数据有效满足了经纬仪相关性能的测试需求.     

基于 JACK的老年人下肢屈伸康复系统绩效仿真分析

通过人机工效仿真测评,得到老年人下肢康复行为的人机工程设计数据,为康复训练产品设计的优化提供参数化支撑和方向性指导。根据现有康复产品,建立康复虚拟环境,创建虚拟数字老年人体模型,定义老年身体形态和生理参数,将虚拟数字老年人体模型与虚拟康复环境结合,输入康复任务,分析老人康复操作任务的流程,对老人康复行为进行人机工效虚拟仿真。通过对老年人下肢康复系统的人机工效虚拟仿真测评,得到大量仿真数据,从而发现系统存在的不足和潜在的风险,为改进其设计提供依据。通过仿真分析有助于康复产品真正做到安全、健康、有效,从本质上提升康复训练系统的可用性。     

食品生产车间的数字化改造

以某食品生产车间为例,依托物联网技术,以三维模型为可视化载体设计了完整的数字孪生系统.该系统主要聚焦于机器设备的运维管理过程,根据实际车间场景在虚拟三维空间搭建仿真模型,并融合物理车间的实时生产数据,反映实际场景中空间、环境、质量、产量等物理信息,实时反馈生产设备状况,形成"闭环式"运维管理模式,达到实时跟踪监控的目的...     

激光跟踪测量系统软件设计

激光跟踪测量系统在航空航天、汽车制造、高能粒子加速器准直测量等工业大尺寸精密测量领域有着广泛的应用。本文针对激光跟踪测量系统的应用需求和特点,设计了基于VC++的激光跟踪测量系统软件。该软件通过TCP/IP协议实现与系统硬件的网络通讯;集成了误差补偿功能,可对系统测距和测角值进行实时误差补偿;可对系统数据进行数据处理分析;根据用户需求对系统数据进行数据库管理;并利用VTK技术实现数据库中所有数据的三维实时显示和相关人机交互操作。实验结果证明该软件可有效地实现激光跟踪系统的坐标测量及相关功能,满足激光跟踪测量系统用户的需求。     

可供性视域下博物馆非遗虚拟仿真系统设计研究

目的 探究可供性视域下博物馆非遗虚拟仿真系统设计方法。方法 首先概述了博物馆场景下,非遗虚拟仿真系统的现状,并对可供性理论及其应用进行梳理和提炼,提出可供性应用于博物馆非遗虚拟仿真系统设计的意义;其次从可供性视角分析博物馆非遗虚拟仿真系统设计层面存在的问题,进一步提出将可供性引入非遗虚拟仿真系统设计的机会和意义;最后通过分析非遗虚拟仿真系统的可供性设计节点特性,并结合前期相关研究,构建基于可供性理论的博物馆非遗虚拟仿真系统设计方法,并以广彩瓷虚拟仿真系统为例进行设计实践与可行性验证。结论 研究结合可供性理论,提出可供性视角下博物馆非遗虚拟仿真系统设计可分为功能结构层、场景交互层、信息设计层与文化分为层,并分别提出显性知识数据库构建与隐性知识可视化教学、空间仿真、实体仿真与结构仿真、表征引导信息与情境反馈信息、视觉元素非遗化与听觉媒介沉浸化设计原则,形成面向博物馆非遗虚拟仿真系统的设计方法,为构建自然交互体验的非遗虚拟仿真系统设计提供参考。     

面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台研究

目的提出一个集研究作业人员行为、作业设备和作业环境于一体的可视化人因综合仿真分析平台,为轨道装备设计方案提供直观可视、可重复的人体工程学评估手段。方法通过研究分析行为观察系统、运动捕捉系统、肌电测试系统、JACK虚拟人仿真系统和CAD设计及建模系统的功能及匹配性,构建能将真人作业虚拟化,能对虚拟动素进行评估,能对设计方案进行可视化人因适配分析,能生成虚拟人作业数据等功能的可视化人因综合仿真分析平台,并用案例论证了该平台的有效性。结论该平台适合用于轨道车辆、一些大型装备及相关工作空间设计方案的人体工效学评估。     

基于Multi-Agent的人机环境仿真设计系统

提出了用于制造过程仿真和人机工程分析的多Agent智能设计系统。基于模糊多目标决策理论建立了虚拟人自适应作业行为仿真模型。在虚拟环境中,智能化的虚拟人能自主完成作业任务的仿真,优化自身的工作状态,同时提供人机工程的评估结果。通过仿真实验,证明了所用技术的可行性。     

基于虚拟仿真技术的灌装生产线设计与仿真

目的 针对灌装生产线的设计与验证过程,基于虚拟仿真技术,实现灌装生产线的快速设计与验证。方法 首先通过分析灌装生产线的生产过程,利用SolidWorks三维建模软件分别对灌装生产线中的灌装机、搓盖机、贴标机、喷码机、装箱机等设备设计三维模型。然后将所有设备的三维模型导入Demo 3D仿真软件,进一步按照各设备的动作流程对模型进行动作设计及运动规划,构建灌装生产线虚拟仿真系统。最后根据设备功能和生产产能要求,在虚拟仿真系统中通过不断地调整设备机械结构及机构的运行速度,最终实现灌装生产线的快速设计与迭代优化。结果 得出灌装生产线的优化设计方案,并根据该设计方案研制出灌装自动生产线,生产线的产能为2400 瓶/h,满足企业要求。结论 该方法能够实现灌装生产线的快速设计与验证,缩短设计开发周期,减少设计和验证成本。     

面向虚拟现实模拟平台的动作编辑系统设计

目的 解决体感设计中虚拟现实模拟平台动作设计面临的技术门槛高、动作难以灵活编辑等问题,优化动作设计流程,提高体感设计师的设计质量。方法 通过对现有虚拟现实模拟平台的动作编辑过程和需求进行分析,提出一种非参数化的VR模拟平台动作编辑系统,对动作编辑系统的功能构架、操作流程和软件界面进行设计,实现了VR模拟平台动作设计的非线性编辑和关键信息可视化等功能。结论 所构建的动作编辑系统可以提高设计的可操作性,并有效提升体感设计的质量,论证了新系统的有效性和可行性,探讨了新手和专家体感设计师在借助不同系统进行设计时,设计工效评价的差异,为VR体感设计研究提供了参考和技术支持。     

MEMS器件虚拟运行中运动规律求解器的设计与实现

针对虚拟运行（在器件动态模型的基础上对MEMS器件运动性能进行评测的设计工具,其作用在于建立MEMS设计参数与器件运行之间的直接联系）中运动规律的联立、求解和实时仿真等问题,分析了几种典型MEMS器件的动态模型,提出了运动规律求解器的设计原理和体系结构,其中包括三项关键技术：物理运动规律在部件库系统中的形式化表示,物理问题自动求解的推理算法,以及离线编译的优化技术。最后,设计和实现了运动规律求解器原型系统,并在该系统中测试了微泵的虚拟运行,达到了通过修改阀片设计参数和膜片驱动参数实时观察虚拟运行中状态相应变化的目标,即在微泵的设计参数与其运行之间建立了直接的关联关系。     

Supporting conceptual design with multiple VR based interfaces

Conventional computer aided design (CAD) systems have not provided enough support for conceptual design partly due to the lack of natural and intuitive human-computer interaction. Currently emerging virtual reality (VR) based techniques offer new ways to overcome these obstacles. In this paper, new CAD user interfaces including two-handed operation, haptic interaction, stereoscopic display and auditory feedback are investigated. The contribution of this work is to develop a new direct, natural and intuitive interaction paradigm required to support conceptual design. This paradigm enables designers to take fuller advantage of their visual, auditory and tactile sensorial channels to create, view, touch, hold, manipulate and listen to computer-generated virtual models. This is done more easily and freely in a more realistic three-dimensional (3D) environment through convenient interface device operation. A new conceptual design system called the LUCID system that fully integrates and implements these VR-based innovative interfaces into one design application is presented. As an approach to the next generation of human-computer interfaces for use in the design activity, the LUCID system has shown particular human computer interface benefits to designers during conceptual design based on the outcome from the user evaluation test.     

Supporting conceptual design with multiple VR based interfaces

Conventional computer aided design (CAD) systems have not provided enough support for conceptual design partly due to the lack of natural and intuitive human–computer interaction. Currently emerging virtual reality (VR) based techniques offer new ways to overcome these obstacles. In this paper, new CAD user interfaces including two-handed operation, haptic interaction, stereoscopic display and auditory feedback are investigated. The contribution of this work is to develop a new direct, natural and intuitive interaction paradigm required to support conceptual design. This paradigm enables designers to take fuller advantage of their visual, auditory and tactile sensorial channels to create, view, touch, hold, manipulate and listen to computer-generated virtual models. This is done more easily and freely in a more realistic three-dimensional (3D) environment through convenient interface device operation. A new conceptual design system called the LUCID system that fully integrates and implements these VR-based innovative interfaces into one design application is presented. As an approach to the next generation of human–computer interfaces for use in the design activity, the LUCID system has shown particular human computer interface benefits to designers during conceptual design based on the outcome from the user evaluation test.