虚拟场景中实现机械产品展示的方法研究

针对机械产品的展示特点,主要研究了将三维产品模型与虚拟场景结合起来形成一个完整的虚拟产品互动展示场景的具体技术,提出在Cult3D Designer平台上的三维虚拟场景及产品展示系统的实现流程,通过指令设置来实现使用者在虚拟场景中的漫游以及与产品之间的互动.在Cult3D中,将鼠标指令分别与动画指令或隐藏、显示指令联系起来,可使用户通过点击鼠标观看局部部件的动画、场景漫游或进行背景及产品贴图的变换;将键盘指令与摄像机联系起来,可以使用户通过键盘操作切换不同的视角等.用户可以自主地、动态地从各个角度观察产品、了解产品各部分的结构以及外观造型设计的不同风格,从而能够更深入地了解产品的全貌.     

分布式同步协同设计中基于三角网格模型的实时传输

在充分对比CAD模型和三角网格模型特性的基础上，针对分布式同步协同设计的实时性要求和网络环境，提出基于三角网格模型进行分布式同步协同设计，建立了系统框架。该系统以三角网格模型作为产品的3D表达形式，通过构建有效的多分辨率模型与增量传输机制，在客户机/服务器环境下，实现客户端驱动的产品3D模型的远程实时动态观察和特征参数的在线讨论与修改。该系统可跨平台支持多个异地设计端点的协同。     

虚拟制造技术开发及在轻工包装机械上的应用

详细介绍了虚拟制造技术在SDXD15水平式自动包装机和BPH高速成形包装机设计中的应用，并提出了在设计过程中所出现问题的解决方法，为虚拟技术在轻工机械行业的应用提供了技术和经验。     

面向中国机械工程师的交互式TRIZ培训模型

在创新过程中,工程师会遇到一些发明问题,而这类问题单凭经验是很难解决的。TRIZ提供发现和解决发明问题所需的概念知识和过程知识,但对国内企业来说这是一种新的理论。TRIZ在国内扩散过程中,政府起着主导作用,来自各行业需要被培训的企业太多,而熟练掌握TRIZ的培训师数量太少。为了提高培训效果,提出一种面向中国机械工程师的交互式TRIZ培训模型,并以培训班的形式实施。培训过程分成了选择工程师、第一阶段培训、发现问题、第二阶段培训、问题求解和总结答辩六个阶段。政府、TRIZ机构和参加培训计划的企业在整个过程中交互作用:政府发起和监督执行以TRIZ培训班形式执行的项目,并选择企业参与该项目;每个被选定的企业选择几个工程师参加培训班并监督培训结果;TRIZ机构设计培训课程并完成整个培训过程。自培训班成立开始,就建立起诸如面谈、一对一讨论、E-mail和QQ等多种形式的有效的沟通渠道。经过两年的培训实践,结果显示参与培训并通过最后答辩的工程师的创新能力明显提升,多数派员参加培训的公司已经认识到TRIZ在产品创新中的巨大作用。提出了一种面向中国机械工程师的交互式TRIZ培训过程模型,以加速TRIZ在国内的扩散。     

基于Java3D的机械臂三维虚拟场景创建及运动学仿真

针对常规方法所构建的机械臂运动仿真可视化虚拟环境并非基于网络特性的问题,研究并采用了Java3D与VRML相结合的方法。通过Loader接口导入VRML造型文件并将其添加到Java3D场景图中进行装配,借助Java语言强大的事件处理模型,结合Java3D中的Interpolator内插器对象和Alpha对象,实现了简单的人机交互操作。最后以实验室的某型号四自由度机械臂为例,成功实现了一个基于Java3D的交互式可视化机械臂运动仿真虚拟环境创建,并采用标准的D-H参数法进行了机械臂正、逆运动学分析与仿真。研究结果表明,该基于Java3D开发的机械臂三维运动仿真系统,不仅效果逼真,而且适于网络的传输,实现了既定的效果;该研究工作在机械臂仿真中具有较大的应用价值。     

三角面片模型中几何特征的提取

虚拟设计中采用的是由三角面片表示的产品模型，虽然三角面片模型能很好地满足VR实时性的要求，但三角面片模型损失了模型的几何信息和拓扑信息，使得虚拟设计中的产品模型不能直接用于后续产品的详细设计。提出的由虚拟模型到CAD模型的提取算法可以很好地解决这一矛盾。该算法首先对模型进行切片，然后提取个切片中模型的边界点，根据这些边界点和三角面片的顶点重构模型的边界，再进一步形成模型的拓扑结构。在边界信息的基础上拟合模型的表面，从而构造出精确的表面模型。     

分布式视频编码中虚拟信道模型的动态估计

基于Slepian-Wolf理论和Wyner-Ziv理论的分布式视频编码,是一种全新的视频编码框架。分布式视频编码系统中,解码端对虚拟信道模型估计的准确性是影响压缩性能的关键因素之一。针对虚拟信道的时域动态特性,提出了新的解码端帧级虚拟信道模型的动态估计算法。利用边信息内插阶段所获得的双向运动矢量,对当前帧前后的关键帧进行运动补偿,通过前后关键帧的运动补偿误差来估计当前帧的虚拟信道模型。针对虚拟信道的空域动态特性,提出了子块级虚拟信道模型的动态估计算法。通过对视频帧进行分块,对每个分块都进行参数估计,即可动态地完成各子块对应的虚拟信道模型的估计。实验证明所提出的两种虚拟信道模型的估计算法都有效降低了视频编码系统的传输码率,提高了系统的率失真性能。     

机械零部件的虚拟仿真与学生实践能力的培养

大学生实践能力的培养日益受到人们重视.机械制图是面向大学生的一门实践性很强的课程.零部件测绘是制图教学中其重要的实践性环节.学生在零部件测绘与装配图绘制过程中,通过运用CAD软件,创建零件的三维模型,再创建部件的装配模型,并在此基础上模拟仿真部件的运动,检验装配的正确性,这将极大地提高了学生的实践能力和对所学知识的综合应用能力.     

基于网络的三维虚拟调度指挥系统的研究

阐述了在Internet/Intranet的网络架构下,使用三维虚拟制造技术构建大型调度指挥系统的实体对象要素,并结合远程测控、数据报文、数据库等技术实现三维虚拟对象的实时监视和控制的调度指挥系统的原理和方法.三维虚拟监控对象的仿真度高、互动操作性强、传送数据量小,实时性好,有效地解决了远程调度指挥系统中逼真度与通讯数据量成正比的致命缺点.高效局部刷新技术确保了大场景下的双目立体显示跟得上远程调度指挥的实时性要求.实践证明,该方法及调度系统切实有效.     

制造系统虚拟环境计算模型研究

制造系统虚拟环境仿真是虚拟制造研究的重要内容,建模虚拟制造环境会遇到很多复杂的问题,采用适当的方法至关重要。通过对制造系统虚拟环境的特点和各种描述方法的分析比较,提出了制造系统虚拟环境的多Agent建模方法,将虚拟生产线系统转化为一个多Agent系统的设计与开发,给出了制造系统虚拟环境的计算模型,对Agent数据结构中的各个组元进行了详细定义与分析,采用消息传递驱机制作为虚拟系统运行控制方式,在仿真循环中实现了制造系统虚拟环境模型的运行控制。     

基于Windows Mobile的机械制图虚拟模型

对基于Windows Mobile平台的机械制图虚拟模型进行了研究,通过分析基于Windows Mobile的虚拟模型开发平台以及Windows Mobile中的3D图形绘制技术,确定了Mesh类的数据需求;研究了VRML标准IndexFaceSet节点的数据结构,获得了VRML文件解析的逻辑关系;设计实现了基于Direct3DMobile的VRML模型3D浏览器,并实现了基于Windows Mobile平台的机械制图虚拟模型系统设计。该系统拓展了虚拟模型库的应用空间,为其他虚拟模型的移动应用提供了基础。     

虚拟环境中产品动态物理模型构建方法的研究

在虚拟环境中，构建的产品模型是一个包含质量、位置、重量、表面变形、表面纹理、硬度、变形模式等多维物理信息的动态物理模型。动态物理模型以直观的物理方式动态、实时响应用户操作，具有物理特性与几何模型和行为模型相融合的特征。用离散虚拟对象方法构建了可变形的动态物理模型，研究了动态曲面描述、虚拟对象离散的方法，对影响物理模型的主要因素进行了讨论。针对雕塑曲面建立了可变形的动态物理模型，验证了模型的正确性。     

基于Java的三维协同虚拟环境框架研究

构建协同虚拟环境,对软、硬件要求比较高,所需的开发时间也较长,为此,通过研究,提出了一种基于Java三维的协同虚拟环境框架.该框架较好地解决了实体管理、信息传输和一致性控制三个关键问题,满足了协同虚拟环境地要求.根据在多人坦克游戏原型系统中地应用,证明该框架是可行和有效的.     

会展业虚拟展示系统的设计与实现

针对文物网上虚拟展示的需求,设计了一种基于C/S的会展业虚拟展示系统。本文主要介绍了VRML的工作原理,会展业虚拟会展系统的总体设计以及客户端与服务器端的设计。系统提供设计展馆的功能,用户可根据用户个人爱好选择不同的展示主题。此外,系统还提供用户参观路径的自由选择、地图导游、感兴趣文物浏览等功能,提供文物多媒体信息集成展示。最终以良渚文化博物馆展品为对象,进行了应用示范,达到了预期的效果。     

面向虚拟环境的CAD装配模型向运动模型的转换

探讨了在虚拟环境中进行复杂机械产品运动分析时CAD装配模型向机构模型转化的信息识别。首先在总结CAD装配系统提供的各种装配约束类型与其相对应的运动几何元素基础上,给出了平移和旋转自由度的归约规则,根据简单运动副约束与运动自由度及运动几何元素的映射关系,实现从零部件装配信息到运动分析用的构件和简单运动副信息的转换。     

面向工业机器人虚拟展示的三维模型简化技术

针对工业机器人等重要机械装备的模型结构复杂、三维网格模型数据量较大且在导出时容易存在破面的问题,提出了一种基于经典边折叠法的改进网格简化算法。引入修正网格的环节,在一定程度上保证了简化效率和提高了简化精度,解决了模型中存在的冗余点及冗余边问题。同时,考虑到工业机器人三维模型在纹理映射中的复杂度和计算量,采用逐步简化的方式进行模型简化。该简化算法根据给定的简化率迭代,进而生成多分辨率层次结构模型。通过实验验证,该方法能够实现三维模型的简化和优化,在真实表达虚拟展示模型的基础上,实现了三维模型优化的完整性。为之后虚拟展示系统中的光照、贴图和人机交互方面提供了精确模型信息。     

虚拟环境中卸箱机的运动建模

对灌装线主机运动建模是灌装线虚拟制造系统的重要任务，如何在虚拟环境中提高主机运动建模的效率，对于整个灌装线动态仿真的实时性有重要作用。提出利用对等模型和辅助节点来建立卸箱机运动模型。其优点是紧密结合卸箱机的机构运动特点，充分利用WTK的场景构造元素和树状层次结构，显著提高了运动建模的效率，又简单直观，易于理解和实现。详细说明了卸箱机的运动建模过程，并给出相应的运动图线。     

三维虚拟环境中用户交互行为及用户体验研究

随着计算机技术及网络技术的发展,三维虚拟环境日益成为人们研究的重点.本文从概念上和技术上分析了三维环境中人机交互的特点.综合三维环境中的用户交互行为及用户体验.提出针对虚拟三维环境的用户交互体验模型,并详细描述了导航.操作,系统设置等三维环境中的交互行为以及用户体验和用户情感因素在三维虚拟环境交互中的作用.     

反求工程中复杂多面体模型的网格简化算法

提出一种新的基于顶点删除准则的多面体模型简化算法.该算法使用局部几何和拓扑特征移去满足简化标准的顶点,并对移去顶点后产生的空洞进行剖分区域划分,进而分别进行局部三角化.算法实现简单、速度快,能够有效处理高斯曲率近于零而平均曲率较大的网格,解决了以往一些算法对此根本不能进行简化的问题.实验表明,该算法可以简化具有复杂拓扑结构的网格模型,适用于在反求工程中获得的以重构精度为主要目标的多面体模型的简化.