基于智能组件的虚拟场景建模

针对目前三维虚拟场景建模效率低下的问题,提出了基于智能组件的虚拟场景建模方法.将场景建模设计为三个层次:概念建模层、映射层和场景生成层.在概念层使用本体对场景对象及对象间的关系进行描述,构建场景对象本体知识库,与最底层的组件模型库一起构成智能组件库.通过中间的关联层对概念建模层及底层实现层进行映射.将该方法应用于三维组态软件场景组态过程,结果表明,使用该方法降低了三维组态软件建立三维监控场景的复杂度和难度,即使没有三维开发经验的自动化工程师也能很轻松地建立三维监控场景,便于三维组态软件的推广.     

VRML三维实体的参数化建模

构建虚拟场景工作量很大,为简化虚拟场景构建,笔者提出了一种参数化建模方法,并设计了一个简易的三维建模工具,在工具界面上输入实体的各个特征参数即可自动生成三维模型.运用此方法可加快三维模型库的建立,对于复杂场景的快速搭建有实际意义.     

基于语义虚拟接口的三维用户界面组态

针对三维组态软件图形用户界面组态过程复杂、人机交互不自然的问题,提出基于语义虚拟接口的三维用户界面组态方法.该方法通过建立虚拟场景建模本体,借助本体语义信息辅助进行三维用户界面组态人机交互.提出虚拟接口的概念,使用虚拟接口作为场景对象人机交互语义信息的载体,用其表示场景对象之间可能的组态关系,实现了场景对象间的自动组态连接,进而实现了以简单人机交互完成复杂的三维组态任务.通过化工领域三维组态软件原型系统验证了方法的有效性.     

基于3ds Max与Unity3D三维海底场景建模

本文利用了一种基于3ds Max与Unity 3D创建三维海底场景的虚拟现实技术,即在3ds Max中构建三维模型和制作三维动画,在Unity 3D中布置场景,实现海底管道的数据化,应用于海底管道探测及风险评估。     

基于ROS的轮式机器人建模方法与仿真研究

针对ROS环境下模型构建存在耗时、难度高、操作复杂等问题,提出一种外部机器人模型导入的模型构建方法。采用ROS操作系统搭建模型仿真平台,利用SolidWorks软件生成ROS平台可执行的URDF文件,完成机器人的3D建模。经过URDF文件解析后在Rviz和Gazebo中显示三维模型并进行仿真验证,可实现机器人的自主控制,对轮式机器人的建图和路径规划算法研究有着重要意义。     

基于Java3D的三维场景生成工具的研究与实现

JAVA3D是JAVA语言在三维领域扩展的一组API．开发了一种基于Java3D的三维场景生成工具．用户可以非编程地快速搭建所需的三维场景．介绍了Java3D中视模型的概念，并通过实例说明了设置初始视点的方法．     

草图和数据驱动的三维服装设计方法研究

提出一种利用草图和服装数据信息进行三维服装设计的方法,可以实现从现有服装快速生成新的三维服装模型.首先采用改进的轮廓提取算法从图像中快速准确地提取服装外形轮廓信息,并进行矢量化处理转化为服装初始草图信息;然后利用草图信息和服装数据信息驱动预定义的服装几何模板曲面发生变形优化,使两者形状基本一致;最后在服装模型基础上,继续编辑生成一系列新的三维服装,也可以将服装图像作为纹理映射到服装模型上去,得到具有一定真实感的模型.实验结果表明该方法简单实用,可以提高三维服装设计效率.     

基于空间分割的电力大数据三维全景可视化场景管理方法

三维虚拟场景下的电力大数据全景可视化以场景物体灵活多样的显示状态对深层电力特征信息进行直观呈现,以场景漫游的形式对海量多态、异构数据进行全景实时展现,为电网运行状态的及时有效监控分析提供有力保障。针对其场景管理问题,提出了基于空间分割的电力大数据三维全景可视化场景管理方法。首先,构建空间分割代价函数并产生分割平面选择因子,优化场景空间分割。然后,根据场景空间分割结果,建立电力大数据场景组织关联模型,一体化组织管理场景物体、环境和实时分析数据,并实现物体显示状态实时控制及场景漫游快速渲染。最后,通过变电站数据三维全景可视化分析系统的场景管理应用,验证了该方法的有效性。     

头戴设备VR环境下基于网格变形的交互雕刻建模

为满足非专业用户的3D模型生成和编辑需求,提出一种在头戴设备VR环境下的数字雕刻系统.对初始化的三维模型进行半边结构拓扑表示,根据VR交互手柄的笔刷位置和空间划分来高效查询网格雕刻区域;对待雕刻顶点按法向变形以生成新模型,为保证得到高质量网格形状和鲁棒雕刻过程,对新移动的顶点所在边长进行排序并重新局部网格化;对用户的三维输入实时反馈变形并迭代生成具有丰富细节的二维流形模型.借助本文系统,将用户与所雕刻模型置于同一三维空间,增加了建模交互性,降低了建模难度,即使非专业建模人员也能快速实时雕刻生成复杂三维模型.     

Skyline在数字矿山中的应用研究

矿山的三维建模及虚拟场景搭建是数字矿山的基础.Skyline Terrasuite平台为矿山三维建模及虚拟场景的实现提供了实用的手段和方法.通过对相关建模技术和方法进行研究,分析矿山各类实体的特征并对其分类,充分结合矿山区域高分辨率影像、大比例尺地形图和实地拍摄的照片等构建实体模型,在Skyline Terrasuite中完成矿山三维场景的虚拟仿真.本文在矿山现有数据的基础上,研究了地面建筑和地下巷道等主要物体的建模方法.实验结果表明,三维矿山实现动态的、逼真的模型表达,为数字矿山的建设提供了一种有效的方法.     

FEM modeling for 3D dynamic analysis of deep-ocean mining pipeline and its experimental verification

3D dynamic analysis models of 1000 m deep-ocean mining pipeline, including steel lift pipe, pump, buffer and flexible hose, were established by finite element method (FEM). The coupling effect of steel lift pipe and flexible hose, and main external loads of pipeline were considered in the models, such as gravity, buoyancy, hydrodynamic forces, internal and external fluid pressures, concentrated suspension buoyancy on the flexible hose, torsional moment and axial force induced by pump working. Some relevant FEM models and solution techniques were developed, according to various 3D transient behaviors of integrated deep-ocean mining pipeline, including towing motions of track-keeping operation and launch process of pipeline. Meanwhile, an experimental verification system in towing water tank that had similar characteristics of designed mining pipeline was developed to verify the accuracy of the FEM models and dynamic simulation. The experiment results show that the experimental records and simulation results of stress of pipe are coincided. Based on the further simulations of 1 000 m deep-ocean mining pipeline, the simulation results show that, to form configuration of a saddle shape, the total concentrated suspension buoyancy of flexible hose should be 95%?105% of the gravity of flexible hose in water, the first suspension point occupies 1/3 of the total buoyancy, and the second suspension point occupies 2/3 of the total buoyancy. When towing velocity of mining system is less than 0.5 m/s, the towing track of buffer is coincided with the setting route of ship on the whole and the configuration of flexible hose is also kept well.     

基于OpenGL和DXF文件的三维管道可视化研究

通过分析ASCII码格式DXF文件的数据结构特点,使用VC从中读取数据,利用OpenGL强大的渲染功能,实现了3DGIS中三维管道的可视化表达.该方法不仅使三维画面更生动逼真,而且大大降低了开发高质量图形软件对软、硬件的依赖程度.     

深水S型铺管收弃管作业分析

为研究深水S型铺管收弃管（A/R）作业过程管道的形态与受力特性,运用刚悬链线理论建立管道静平衡微分方程,结合缆索受力与铺管船移动,给出迭代求解两阶段作业过程管道与缆索形态的数值计算方法,并开发收弃管作业计算分析程序,模拟2 000 m水深弃管操作过程.结果表明,第1阶段,铺管船需要向前移动,以使A/R绞车施加的张力保持不变,管道形态变得平缓,管道内张力逐步增加而弯矩减小;第2阶段,铺管船静止,A/R绞车施加的张力需要逐步减小,管道形态变陡,管道内张力减小而弯矩迅速增加.与铺管专业软件OFFPIPE计算得到的结果吻合较好,验证了计算分析程序的有效性和实用性,从而可为实际深水管道铺设设计提供理论依据.     

埋地热油管道停输轴向温降规律研究

热油管道的计划检修和事故抢修都在管线停输情况下进行,停输后,管内存油油温不断下降,存油粘度随油温下降而增大,当粘度增大到一定值后,会给管道输送再启动带来极大的困难,甚至会造成凝管事故.为了确保安全经济地输油,必须研究管路停输后的温降情况,以便确定允许停输时间.根据热油管道停输后油品和管道周围土壤的热力变化工况,提出了传热定解问题并对其进行数学求解,得出了管道中油品轴向温度随时间和距离变化的解析解,并编制了相应的软件,从而为更合理地确定在不同季节安全停输时间提供了科学计算依据.     

含硫天然气泄漏扩散的三维数值模拟

研究燃气管道的泄漏,目的在于定性和定量地分析评价泄漏可能带来的危害。基于FLUENT软件,用GAMBIT建立三维泄漏模型,对含硫天然气管道泄漏及扩散进行了三维数值模拟。结果表明：硫化氢的存在增加燃气管道的泄漏危险区域;在自由扩散状态下,泄漏气体主要集中在泄漏口上部,且危险区域较小;当存在环境风时,泄漏危险区域向下风向下移,形成气体聚集区域,而上风向气体较少。可见,硫化氢和环境风的存在,使含硫天然气泄漏扩散的危险范围增大。     

便携式数字电子针灸仪的研制

设计一种基于单片机的便携式数字电子针灸治疗仪,其原理主要基于A/D转换器ADC0809及D/A转换器DAC0832实现疾病的耳穴诊断和模拟针灸治疗。重点阐述耳穴诊断电路和高压脉冲产生电路硬件设计以及双电源供电电路。     

埋地热油管道停输径向温降规律研究

热油管道的计划检修和事故抢修是在管线停输情况下进行的.停输后,管内存油油温不断下降,存油粘度随油温下降而增大,当增大到一定值后,会给管道再启动带来极大的困难,甚至会造成凝管事故.热油管道不仅存在轴向温降,而且还存在径向温降.为了确保安全经济地输油,在得出停输后轴向温降规律的基础上,还必须研究管路停输后的径向温降情况,以便更准确地确定允许停输时间.根据热油管道停输后油品轴向温降公式和径向传热规律,提出了传热定解问题并对其进行数学求解,得出了管道中油品径向温度的解析解,并编制了相应的软件,从而为更合理地确定在不同季节安全停输时间提供了科学计算依据.     

基于软总线技术的可重构虚拟仪器组态化研究

针对当前虚拟仪器对测量仪器系统在功能和人性化操作界面上所提出的要求,以传统虚拟仪器技术为基础,结合软总线控件技术和组态技术,提出了一种基于软总线控件组态化的虚拟仪器系统设计方法,同时利用GDI＋构建了3D虚拟控件库．通过加载不同的软总线控件进行简单的配置,既可生成典型信号分析系统,又可生成具有不同功能的其他虚拟仪器系统,进而完成在线动态测试．在保证系统安全运行的前提下,实现测试现场设备的功能组态化,增强了系统的可扩展性．     

基于ANSYS的跨越管道的有限元分析

为了研究有固定墩单管直接跨越管道在自重及内压作用下的受力情况,利用有限元分析软件ANSYS 对管道进行了有限元分析,并通过改变同一跨越管道的跨长和管道外径,进行了数值模拟分析。通过分析,找出了 有固定墩单管直接跨越管道的应力集中点及管道失效点。结果表明,随着跨长的增加,管道自重和内压对跨越管道 的应力和应变的影响逐渐增加,当跨长超过25m 时,此跨越管道处于危险失效状态;当跨长一定时,管道应力和应 变随半径的增加而增大,当半径为610mm 时,此跨越管道失效。为了避免跨越管道的失效,在设计计算和安装时, 需要综合考虑跨越管道的受力影响因素,使用桁架跨越、悬索跨越等其他跨越形式。