基于HLA的一体化协同设计、仿真、优化平台

复杂产品的机理、功能、结构、开发过程复杂,协同设计、协同仿真、协同优化分别已经成为复杂产品开发的强有力的支撑技术.从复杂产品开发的需要出发,提出并研究了协同设计、仿真与优化的集成.介绍了基于HLA的一体化协同设计、仿真、优化平台的体系结构以及相关实现技术.最后介绍了基于该平台实现高速列车开发的实际应用.     

基于模板的虚拟现实平台

随着虚拟现实技术在科技展示领域应用的推广,虚拟现实类科技展品开发中出现了开发周期长、难度大等问题,针对这些问题,探索了科技展示产品的特征及其开发流程,设计并实现了一个面向科技展示的虚拟现实开发平台AndShow_VRToolkit。该平台使用模板为指导思想,通过对虚拟现实场景模板文件的解释和执行,提高了虚拟现实产品编辑、制作的效率,并利用模板重用的特性,达到了科技展品制作过程中重复利用已有虚拟现实资源的目的。着重介绍了虚拟现实场景模板的结构以及对其进行解释和执行的流程、原理。实践证明基于模板的虚拟现实平台AndShow_VRToolkit在科技展示领域具有良好的应用价值。     

三自由度运动平台可视化设计研究与实现

传统的三自由度平台设计是一个串行设计过程,基于物理样机的设计与验证过程制约了产品开发的周期和效率。为快速高效地实现由概念设计到样机设计,提出将虚拟现实技术与三自由度运动平台的运动学分析、动力学分析、结构设计相结合,构建一个可视化设计平台,作用于机械设计、虚拟装配、运动可视化仿真,以及系统的动力学特性分析。推导了三自由度运动平台的运动学解析模型,就平台实现的关键技术,包括XML信息集成、运动可视化、VRML文件生成、基于动态特性分析的模型检验等,进行了研究探讨。     

VEADAM:一个异地协同虚拟设计和虚拟制造系统

VEADAM是一个异地协同虚拟设计和虚拟制造系统：面向航天某型产品的工程研制需要，利用虚拟现实技术，研究和实现一个异地协同的产品设计、虚拟装配和虚拟制造的环境，使各部门协同合作，减少产品研制的周期和成本。VEADAM第一阶段主要研究面向航天某型产品的虚拟装配，包括框架结构、pro/E与虚拟环境的信息转换、约束关系、协同调度、多通道人机交互等，实验初步说明该系统具有应用价值。     

考虑突发事故的产品协同设计任务协调效率

在对各种突发事故进行了分类基础上,提出基于事件和周期混合驱动的设计任务动态协调策略,并给出其详细处理流程;然后,以最小拖期惩罚和最小化最大完成时间为目标函数,构建考虑突发事故的产品协同设计任务协调效率模型,并采用任务设计序列和主体相融合的双层编码策略,设计了模型的自适应多目标算法求解流程;最后,以某型号手机的协同设计为例,对各突发事故相互间关系及其给产品协同设计效率造成的影响程度进行了分析.     

协同渲染技术初探

随着虚拟现实技术的发展，对虚拟环境沉浸感的要求越来越高，各种高沉浸感的虚拟现实系统（如CAVE系统、投影阵列）相继出现，此时对单个场景的渲染已经不能满足这些系统的需要。为了同时对多个场景进行渲染，并满足相互之间的约束关系，引入了协同的思想，提出了协同渲染这一新的概念．对协同渲染的概念和特征进行了初步定义和探索，对渲染任务的划分和分配、协同渲染中的约束关系进行了研究，最后以构建的协同渲染平台在MOVE系统中的应用为例，验证了协同渲染思想的合理性和正确性。     

复杂产品虚拟样机协同仿真建模技术研究

复杂产品虚拟样机技术是复杂产品开发设计的重要技术之一。复杂产品虚拟样机建模和优化是用户需求和仿真支撑平台之间的关键环节,并且贯穿于设计、开发和测试的各个环节。主要讨论了对复杂产品虚拟样机设计分布式协同高层建模的四个方面:复杂产品虚拟样机开发过程中的建模规范;协同仿真平台中的高层建模技术;介绍了如何使用模型驱动体系结构(MDA)来快速开发复杂产品虚拟样机的概念原型, 如何实现基于Web Service的复杂产品虚拟样机的分布式协同建模。     

基于透明适配法的虚拟家居在线协同设计系统

随着互联网的日益普及和网页虚拟现实技术的迅猛发展,用户们也不再像过去那样单纯被动地依靠设计师为他们家居设计,而更愿意自主设计自己的家居,并频繁地参与到设计师的设计当中.设计师也希望能够实时地将自己的三维设计效果乃至完整设计过程都分享给用户.因此,提出了一种基于Web3D的多人虚拟家居协同设计的网上实时可视化虚拟设计的解决方案.采用了透明适配法来实现网上多人实时协同互操作,基于ActionScript实现了由(HouseDIY)原数据结构向适用于透明适配协同设计的通用树型数据结构的转化,无需改变HouseDIY的源代码就完成了基于透明适配的网上协同设计的各种DIY功能,并取得了较好的用户体验和视觉效果,同时具有实时响应速度快,同步性好,稳定性高的优点.     

基于知识的产品协同设计系统体系结构研究

从产品生命周期的视角，提出基于分布式广义知识库系统支持的产品协同设计系统的体系结构，该结构包括三个层次：基础层、应用层和决策层。研究基于知识的工程系统支持CAD协同、产品信息建模及可视化仿真的方法，系统论述各层次的设计数据管理和交换机制。在基于知识的工程环境下，研制面向产品生命周期的协同设计系统框架。给出断路器开发实例，实现其生命周期协同开发的数据和知识的交流与共享。     

虚拟样机工程中仿真模型包装与发布机制

在复杂产品虚拟样机工程中,对异构的仿真模型进行包装和发布,以便提高模型间的互操作性和模型资源的可重用性,一直是复杂产品协同设计仿真技术需要解决的问题之一。为了解决这个问题,以国家863/CIMS主题的科研项目为背景,研究采用WEB服务技术实现仿真模型的包装和发布,提出基于协同仿真平台COSIM的仿真模型发布平台的集成框架,并研究其中的关键技术及其实现,阐述仿真模型在复杂产品虚拟样机协同设计仿真环境中的发布和查询机制,最终达到模型资源重用和数据共享的目的。     

基于虚拟维修仿真的维修性分析系统设计与实现

提出了基于虚拟维修仿真的堆修性分析系统的结构框架，并进行了系统的设计，系统主要由虚拟维修样机模块、维修仿真模块，维修性分析与评价模块以及系统管理模块等4个功能模块组成。在Jack软件平台下进行了系统开发。以某装备部件拆卸为例，对系统进行实例验证，达到设定目标。     

协作虚拟样机与协同设计方法

协作虚拟样机技术是在分布式环境下，多领域专家协作建立和应用虚拟样机的方法和技术，本文分析了协作虚拟样机与协同设计的关系，提出了基于协作虚拟样机的协同设计方法，该方法可全面而灵活地支持协同设计，在产品实际设计、制造和使用之前，对其功能、性能进行充分仿真与验证。文中还讨论了协作虚拟样机建模方法和异构仿真方法，并给出了基于协作虚拟样机的协同设计环境的总体结构。     

基于XML的飞行器虚拟样机总体设计

飞行器虚拟样机总体设计是一项复杂的系统工程,涉及到众多的学科领域之间的协同设计,针对总体设计阶段分系统处于异构平台并行设计、集成类型复杂、涉及面广的特点,对飞行器总体设计按功能模块进行详细划分,采用流程化“向导”模式进行设计,并采用XML数据文件作为数据交换平台,通过设计通用的XML数据描述,实现不同模块、不同商业软件的数据互操作,结合可视化技术,构建了飞行器虚拟样机总体设计流程化、数字化、虚拟化的设计平台及可视化演示系统。     

虚拟现实的公路BIM感知与工程评价方法研究

虚拟现实为公路建筑信息建模(BIM)从二维到三维的感知和协同提供新的手段。论文分析公路工程特征和交通参与者出行体验的现实需求,研究虚拟驾驶、虚拟飞行、虚拟骑行、虚拟步行、增强现实等公路BIM感知与工程评价方法,结合不同交通参与者对工程评价的具体需求,开展以人为本的公路BIM感知、工程评价、协同工作和设计优化。实验结果表明,虚拟现实的公路BIM感知与工程评价连通了BIM模型与人的感知,有助于实现更高的沟通效率和质量。     

虚拟企业及其构建研究

为了正确地把握虚拟企业的实质 ,本文对虚拟企业的概念和特点 ,及其发展的背景进行了系统的归纳和深入的讨论 .在此基础上 ,对虚拟企业构建问题进行深入探讨 ,并给出一个框架 .     

采摘机械手虚拟设计与仿真系统的研究

在产品虚拟设计与仿真系统的开发中,为了实现智能设计,虚拟设计与企业产品设计的协同性、同一性和可重用性,实体建模属性的统一规范和标准定义十分必要。第一,首次提出和制定了可以用于虚拟产品建模与仿真的命名规则标准,为虚拟机械产品的设计提供参考。第二,构建水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统的体系结构,建立了机械手机构设计模块,它包括机构的参数化设计和知识重用;第三,构建了机械手设计知识库和三维仿真模块;第四,已知机械手视觉获取目标的三维坐标,用软件实现反求机械手运动及其算法,并实现虚拟环境下的机械手对目标定位和采摘的三维仿真;第五,开发了水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统。最后,通过三维仿真和实验样机对关键技术进行了验证。

Abstract：

In the development of product virtual design and simulation system, in order to achieve the cooperativity, identity and reusability of intelligent design, virtual design and enterprise product design, the unified standard and standard definition about solid modeling properties were necessary. First, the virtual product naming standards used for modeling and simulation as a reference for the virtual mechanical product design were firstly proposed. Second, the structure of the fruit picking manipulator virtual design and simulation system was constructed, and a manipulator mechanism design module was developed, including the parametric design and knowledge reuse. Third, the knowledge base and 3-D simulation module were constructed. Fourth, through the known 3-D coordinates of objects obtained by manipulator visual, the inverse about manipulator movement and algorithm were realized by software, and the 3-D simulation about the object positioning and picking was realized in virtual environment. Fifth, the fruit picking manipulator virtual design and simulation system was developed. Finally, 3-D simulation and experimental prototype were used to validate the critical technologies.     

液压集成系统智能化虚拟设计中的核心算法研究

通过对液压集成系统设计中存在的问题进行分析,提出以集成块布局布孔集成方案的智能优化设计算法为核心,以具有沉浸感的虚拟现实环境为人机交互界面的智能化虚拟设计新方法。针对集成块这种复杂的立体空间带约束布局问题,介绍了智能型虚拟设计系统的构造方案,重点对其核心算法—运用智能计算方法及其混合优化策略实现集成块布局布孔自动优化设计的方法和实现技术进行阐述,为建造高度智能的液压集成块虚拟设计系统提供了可靠的理论依据。     

机电一体化系统多能量域集成产品建模与仿真技术

复杂机电一体化系统（如飞机、汽车、加工中心、机器人等）的研发过程越来越表现为基于网络的分布、并行、同、虚拟、智能、集成的网络设计与制造，机电一体化系统集成产品建模问题已成为国际上CAD领域的一大研究热点与难点。本文从系统换角度出发,根据各类工具系统之间的相似性，提出基于端口的多能量域集成组件模型并进行形式化描述。以此为基础提出了机电一体化系统多能量或集成产品建模与仿真框架，可以较好的支持机电一体化系统异地设计的演化过程。     

基于虚拟样机技术的火炮反后坐装置设计评价研究

反后坐装置是火炮系统的核心部件,其工作性能的优劣直接影响着整个火炮的性能.首先介绍了火炮反后坐装置设计评价的必要性,建立了反映反后坐装置工作状况的火炮虚拟样机.提出了表征反后坐装置工作性能的三个指标,基于虚拟样机仿真研究设计参数对反后坐装置性能指标的影响规律,从而将对反后坐装置设计的评价转化为对其性能的评估,实现了火炮反后坐装置设计评价的定量化,评价实例说明了利用虚拟样机评价反后坐装置设计的优越性.最后,展望了虚拟样机在武器装备工程研究领域应用的前景和下一步工作的重点.     

单侧弹射发射系统故障虚拟复现与设计改进

利用虚拟样机技术对单侧弹射发射试验的故障虚拟复现及其设计改进方案的可行性进行了研究.在建立发射系统多刚体动力学模型、燃气发生器数学模型、关键部件柔性体模型和制动锥简化力学模型的基础上,应用ADAMS软件建立了该弹射发射系统的刚柔耦合多体动力学虚拟样机模型,对弹射发射故障进行了虚拟复现,提出了合理的改进建议,最后利用虚拟样机技术对设计改进方案的可行性进行了评定.通过后续成功弹射试验表明:所建立的虚拟样机模型是准确可靠的,研究结果对发射系统的优化设计具有一定的现实指导意义.