基于X3D的工程制图网络虚拟模型库开发

网络虚拟模型库在工程制图教学中有着广泛的应用前景。相对于VRML,X3D作为新一代虚拟现实网络程序语言具有更成熟的标准。论文重点介绍基于X3D开发网络虚拟模型库的过程及关键技术,并通过实例说明建立三维模型与实现过程虚拟的方法。网络虚拟模型库可弥补课堂教与学的不足,也可作为远程教育的教学工具。     

虚拟实验室交互设计研究

分析了虚拟实验室的概念、特点和发展趋势,结合已有的虚拟实验室建设情况及计算机虚拟现实的技术发展,对虚拟实验室进行了分类,进而分析了各类型虚拟实验室的适用场景及发展方向。在此基础上,着重分析了基于三维视觉效果的虚拟实验平台建设过程,论述了Virtools交互设计软件以及3Dsmax三维建模软件的设计过程,并以纺织教学中的常用仪器络筒机为例进行分析,尝试构建虚拟实验室。     

基于Virtools轨道客车虚拟现实系统的研究

利用3dSMaX软件建模，Virtools进行程序控制，开发了虚拟现实场景下高速动车组漫游交互系统。该系统可以通过虚拟现实专用动作捕捉设备或键盘和鼠标进行交互操作。沉浸感较好，让人身临其境。不仅缩短了列车的研发周期，提高了设计人员的产品研发能力，而且更好地在虚拟现实系统中展示和宣传了企业产品。     

基于virtools室内空间漫游的虚拟动画研究

虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术,研究内容涉及多个领域,应用十分广泛。Virtools是一个较常用的交互虚拟平台。开发人员通过直觉式图形开发介面,可以建构出复杂的互动应用程序,可同时满足无程序背景的设计人员以及高阶程序设计师的需要,与建模软什3DS MAX结合,在计算机上实现虚拟的室内空间漫游。     

基于Fitts定律的虚拟现实小目标选择模型

为了准确地选择虚拟现实人机交互过程中的小目标,避免因手和控制器抖动导致选择精度较低等情况,提出了一种基于Fitts定律的虚拟情境中有效测算小目标交互时间的方法。首先,类比图形用户界面中的移动距离和目标宽度,明确了虚拟情境中Fitts定律的适用性。其次,设计实验并对虚拟情境下的Fitts公式进行回归分析,得到相关系数R²=0.896 3,说明预测时间与真实时间有偏差。接着,利用MATLAB cftool拟合工具箱对不同目标尺寸进行回归分析,结合方差分析发现拟合直线的截距与目标尺寸之间显著相关,结合虚拟情境的Fitts公式建立了虚拟现实小目标选择模型。然后,对新模型进行多元回归分析,确定相关系数R²=0.976 7,说明新模型能够有效预测捕获小目标的时间;分析了运动方向对交互时间的影响,结果表明新模型在不同运动方向下都具有良好的适用性,能够有效指导虚拟情境交互任务中良好目标尺寸的计算。最后,以某VR（virtual reality,虚拟现实）隧道救援体验系统为例进行实验评估。实验结果表明,利用该模型能够在获取虚拟现实小目标时有效减少用户的交互时间,提供更好的用户体验。研究结果能为相关设计开发人员确定虚拟情境下的界面布局提供有效指导,并一定程度上优化用户的交互体验。     

基于逆向工程的产品交互式虚拟展示研究

在分析了逆向工程技术和虚拟现实技术的基础上,特别研究了实现产品交互式虚拟展示的方法。提出了通过逆向工程软件Geomagic处理扫描得到的产品点云,迅速建立数学模型,将模型导入3DMAX中进行渲染建立附属结构模型,用Cult3D实现产品的交互展示设计,最后在Director MX进行按钮连接并发布的虚拟展示方法。最后给出了实例,证明了此方法的合理性。     

3ds Max模型与动画导入Virtools时遇到的问题以及解决方法

使用Virtools制作三维交互产品时,先要将由三维软件生成的三维模型和动画导入Virtools系统后才能进入产品的制作流程。而恰恰在导入的过程中会产生很多问题和障碍。本文借助实际案例的研究,从模型、材质、贴图以及动画等角度具体分析了模型和动画在导入Virtools系统过程中常出现的一些疑问和错误以及这些错误产生的原因,并提出了相应的解决方案和建议。本文的研究无疑会为游戏和虚拟现实爱好者提供许多有益的建议和可行的解决方法。     

基于智能手机的工程图学虚拟模型库的研究与实现

针对基于PC的工程图学虚拟模型库在使用空间和时间的限制,论文对用于工程图学移动虚拟模型库进行了研究。设计了模型库系统结构,分析研究了智能手机的操作系统,选择了虚拟模型库的开发及运行平台。通过分析Direct3D Mobile中Mesh类的图元绘制方式、数据需求和VRML97的数据格式,设计了VRML的文件解析类,实现了移动设备上的VRML模型的3D浏览器,实现了基于智能手机的工程图学虚拟模型库的设计。该系统提高了虚拟模型库的实用性,成功地拓展了虚拟模型库的使用空间和时间。     

基于 Virtools 的虚拟印刷流程展示平台的设计与研究

针对目前人们对印刷机内外部构造及其工作流程可视化的需求,提出了展示虚拟印刷流程的新方案,即以数码印刷机为原型,通过 3ds-Max 和 Virtools 共同结合来构建印刷流程展示平台。 分析结果表明,Virtools 良好的设计与交互界面,可实现印刷流程的预期展示效果,并为今后展示平台功能的扩展和完善,提供可参考的建模依据和交互方法。     

基于实时装配状态感知和直观性交互的虚拟现实辅助维修训练

为了提高虚拟维修训练时零件的定位精度,丰富人机交互功能,反映贴近实际的操作过程,提高操作者的训练质量,基于虚拟现实辅助技术,研究了装配约束感知与建立算法,可实现根据当前的装配状态实时建立正确的装配约束.基于直观性交互建立了"导师&助教"多模式指导方法.在Unity3D环境中开发了虚拟手、虚拟工具的无标记交互操作方式,并...     

基于增强现实的产品展示APP设计研究

目的探求以增强现实技术为基础的移动端产品展示APP设计模式。方法从用户体验和产品虚拟视觉信息设计两方面展开研究。结果结合家电产品展示APP开发案例,在移动设备环境下,利用增强现实开发工具设计了增强现实产品展示系统。结论虚拟现实技术为移动展示设计提供了一种用户体验更好的展示形式,能够将虚拟的产品数字化模型和真实环境结合起来;也为产品设计企业提供了可用性更高的展示系统平台,并且为虚拟展示系统的设计提供了新思路和方向。     

基于虚拟现实的截流施工动态可视化仿真研究

利用虚拟现实和3dsmax技术进行了截流施工场景三维仿真建模,并在此基础上,结合龙口水力指标的动态计算,提出了基于虚拟现实的截流施工三维动态可视化仿真技术,实现了截流过程的逼真预演和多方案的比较分析,从而为截流组织设计与决策提供了强有力的可视化分析手段。     

火灾下紧急逃生的虚拟现实系统开发与评估

在真实环境下进行火灾紧急逃生的研究是非常困难的,这不仅需要花费高昂的费用,同时可能对实验参与人员造成人身伤害。随着计算机技术的发展,虚拟现实系统成为研究人在火灾情况下紧急逃生问题的有效工具。本文研究和开发了一种用于火灾情况下紧急逃生研究的虚拟现实系统。在硬件方面,本系统采用6屏环绕式的成像方式,通过具有特殊设计的旋转座椅与虚拟场景进行交互;在软件方面,本系统实现了火、烟雾、爆炸等视觉效果,以及火警警报、爆炸声、燃烧声等听觉效果。更重要的是,本系统通过烟雾发生器在真实环境下产生烟雾,给用户以真实的嗅觉及视觉刺激,从而营造出更具沉浸性的火灾场景。通过20名用户的主观评价对本系统的使用效度进行评估。本系统可以用于评估建筑物布局,研究火灾中人的行为特征以及评价不同干预方法对火灾逃生效果的影响等。     

增强现实环境下的产品装配引导技术

以增强现实环境下引导产品装配为目标,建立了面向增强装配过程的统一信息模型,管理文字、几何和产品装配特征等可视化引导信息。采用基于标志物的视觉跟踪技术实现虚拟零件和视频中真实零件的注册定位,通过建立虚拟和真实装配场景的深度图处理增强装配场景中虚实物体的遮挡关系。利用虚实零件的注册位置把装配引导信息叠加到装配视频场景中。并开发了演示系统,分析和说明了增强现实环境下引导产品进行装配的过程。     

VRML虚拟校园漫游与交互技术

鉴于虚拟校园在高校数字化和信息化建设中的重要意义,以石家庄铁道学院为例,探讨VRML构建虚拟场景的漫游与交互技术。以VRML、3DMax等为场景构建工具、以JavaScript为VRML内部脚本和外部脚本接口编程工具,通过VRML与HTML的整合集成,实现了虚拟校园漫游与交互系统,具有导航漫游、对虚拟场景进行交互操作和设置、信息查询等功能。直观地展示了校园景观及设施,方便了用户对校园信息的查询,取得了良好的效果。     

虚实结合的可穿戴产品适合性检验研究

目的 为了更科学地研究和检验可穿戴产品的适合性,提出一种适合性检验方法,能够精确保留现实环境中的产品佩戴关系,并能将现实与虚拟的适合性检验研究相结合,得到合理的适合性检验结果.方法 以虚拟现实眼镜的适合性检验为例,通过高精度的三维测量技术将现实环境中的人、产品以及人—产品佩戴关系转化为三维虚拟信息,并以人—产品佩戴三维模型为参考基准对齐人和产品的虚拟模型,得到保留现实佩戴关系的人—产品佩戴模型组,再应用偏差分析法得出人—机佩戴区域的可视化适合性结果和统计数据,结合主观评价方法进一步分析产品的适合性.结论 虚实结合的产品适合性检验方法可在虚拟环境中高精度地保留现实环境中的人—产品佩戴关系,并能得到可视化的适合性检验结果,为检验和指导产品的适合性提供依据.     

An Internet-enabled image- and model-based virtual machining system

Virtual reality (VR) can be described as a four-dimensional (4-D) simulation of the real world, including the 3-D geometry space, 1-D time and the immersive or semi-immersive interaction interface. VR applications in mechanical-related research areas are becoming popular, e.g. virtual layout design, virtual prototyping, Internet-based virtual manufacturing, etc. However, research in VR applications is facing conflicting requirements for high rendering quality and near real-time interactivity. This paper represents an Internet-based virtual machining system that builds an integrated VR scene, which combines images and models, to overcome the above conflicts. This research is divided into three parts: first, image mosaics techniques are used to implement an Internet-based virtual workshop, which is an image-based virtual scene. The method of obtaining original sequential images, the principle of image mosaics to realize automatic seamless stitching, and projection transformation matrices to reconstruct a closed inward-facing space are presented. Secondly, a model-based virtual milling machine has been constructed with three detailed approaches: a category-based dynamic graph structure to support collision detection, a relation-oriented collision detection method to improve the efficiency of collision detection, and a dynamic modelling method to model a dynamic workpiece object. Finally, an Internet-based virtual milling system, which is the integration of the image-based virtual workshop and the model-based virtual CNC machine, is constructed using the reposition method to achieve visual consistency of the virtual objects and images. This system, which includes an integrated scene, combines the advantages of image-based VR and model-based VR. Consequently, this system has both high rendering quality and good real-time interactivity.