汽车交互虚拟装配中的工具与设备操作仿真

工具和设备是交互虚拟装配仿真的重要组成部分,在用于辅助装配工艺规划时尤为重要。由于装配工具和设备在结构和操作功能上复杂多样,在交互式虚拟装配仿真中工具和设备的操作仿真一直是个热点问题。在对汽车装配中的交互操作进行分析的基础上,首先对虚拟装配工具和设备的功能需求进行定义;建立虚拟装配工具与设备的统一模型,该模型能用于表达各类装配工具和设备的结构、功能和操作方式;随后研究并解决了手动、半自动、自动工具的一般操作流程和关键操作方法;最后将所建立的模型和相关方法应用于某型汽车的总装工位交互操作仿真中。结果表明：虚拟装配工具与设备模型及操作方法能够支持交互式虚拟装配操作仿真中的三类典型装配工具表达与操作。

Abstract：

Tools and equipments play an important role in the simulation of virtual assembly,especially in the assembly process simulation and plan.Because of variety in function and complexity in structure and manipulation,the simulation of tools and equipments remains to be a challenge for interactive assembly operation.Based on analysis of details and characteristics of interactive operations for automobile assembly,the functional requirement for tools and equipments of automobile assembly was given.Then,a unified modeling method for information expression and function realization of general tools and equipments was represented,and the handling methods of manual,semi-automatic,automatic tools and equipments were discussed.Finally,the application in assembly simulation of rear suspension and front suspension of an automobile was given.The result shows that the modeling and handling methods are applicable in the interactive simulation of various tools and equipments,and can also be used for supporting assembly process planning in virtual environment.     

分布式虚拟装配系统的多用户建模与协同技术研究

研究了支持多用户实时协同虚拟装配的关键技术,提出了基于角色访问控制(RBAC)的多用户管理模型和基于HLA/RTI的实时协同装配案,以此为基础开发出了支持实时协同交互装配操作仿真的虚拟装配原型系统,并以某汽车部分总成多用户协同装配为例对相关技术进行了验证.     

面向电力变压器虚拟装配的多感官融合交互方法

虚拟装配技术旨在真实还原设备和物理场景,在真实环境中人们可以通过视觉、听觉、触觉等多种感官与物理世界进行信息交互。针对已有虚拟装配系统的真实感受限于单一感官人机交互方式的问题,提出一种多感官融合的信息交互方法,以提升沉浸感和操作性。提出一种在待装配体零部件体积差异性大的情况下的改进八叉树AABB包围盒碰撞检测算法,提升计算精度的同时极大减少计算量。实验结果表明：该方法在提高操作性和沉浸感方面有优越性。     

发动机虚拟装配教学实验系统关键技术研究

虚拟装配技术是虚拟现实技术在设计与制造领域的重要应用。在对虚拟装配的研究现状分析和总结的基础上,对发动机虚拟装配的关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,包括基于数据手套的虚拟手操作、实时碰撞检测、装配路径和装配顺序规划等问题。并首次提出了将虚拟装配与发动机教学实验相结合的虚拟发动机装配教学实验系统的构想。最后还展示了利用发动机三维可视化虚拟装配教学实验系统完成虚拟装配操作的实例,并分析了该虚拟装配教学实验系统与传统装配相比较的优势和特点。     

虚拟指挥训练环境中受控对象的建模技术研究

虚拟指挥训练环境中的受控对象模型是指挥行为模型的表现载体。针对虚拟指挥环境对受控对象属性的要求,根据集合论的有关原理,基于系统功能提出了受控对象的SMOT模型,定义了模型的分类、结构以及运行机理,分析了受控对象SMOT模型的基本特点和信息传递关系。运用SMOT模型构建了舰船损管指挥虚拟训练系统的受控对象模型,讨论了系统的主要虚拟实体的模型结构和基本属性,给出了系统响应指挥行为的过程和主要虚拟实体之间的信息交互过程。     

多用户虚拟场景的EAI实现

EAI是VRML与JAVA程序之间交流事件信息的界面，使用该技术可以实现用户之间的交互，本文介绍了用EAI和JavaApplet控制VRML对象，实现交互的方法，提出一种在因特网上实现多用户虚拟场景的框架，允许多个用户相互沟通，同时与虚拟场景进行交互。     

基于关键事件的虚拟文化遗产展示

为了增强虚拟文化遗产中故事展示的逼真性和生动性,采用Agent模型表,磁拟环境中所有的角色模型;基于叙事性表现技术中关键事件描述,设计了一种较为筒单且能满足故事表现的事件过渡结构,实现交互与自动事件生成及其过泼;并运用故事生成模型构造曲故事脚本．最后,在“虚拟巴东”中重组“土家族婚礼”的诸多角色、行为等内容。应用表明该方法可以增强参观者的沉浸感,让其更好地理解具有湖北特色的民族文化。     

面向装配工艺规划的集成式装配模型研究

虚拟装配能够有效地支持装配设计过程,提高产品可装配性。提出了面向装配工艺规划的虚拟装配体系结构,在此基础上提出了一种面向装配工艺规划的集成式装配模型,并分析了模型的信息组成、获取方式和组织结构。结合某燃料电池设计项目,在清华大学国家CIMS工程技术研究中心的虚拟装配支持系统VASS上对面向装配工艺规划的虚拟装配体系结构和集成式装配模型进行了验证。应用表明,该集成的产品装配模型能够有效支持产品装配工艺规划的全过程。     

基于VR的航空发动机虚拟教学实验系统设计

通过航空发动机虚拟教学实验系统的建设,将VR(Virtual Reality)技术中的三维立体仿真建模、三维场景管理、基于数据手套与碰撞检测的人机交互式虚拟装配、基于立体眼睛与头盔的立体显示等技术进行了一次综合的实验探索,是将VR综合技术与实验课堂教学相结合的一个尝试.重点论述了系统开发中模型建造的几何建模和实例化、视点控制、虚拟手建模及数据手套交互、立体显示技术等.该系统通过对某航空发动机提供虚拟装配及拆卸、模化教学实验、模型流场的动态显示及发动机试车等实验系统,将学生的视、听积极性充分调动起来,使学生可获得身临其境的感受和体会.     

虚拟装配技术的研究综述

虚拟装配是虚拟现实技术在制造业的典型应用.从虚拟装配环境、虚拟装配关键技术、虚拟装配应用系统三个方面对虚拟装配技术的研究状况进行了分析和综述.探讨了现有虚拟装配环境系统的不足,研究了两种考虑人体活动的新型虚拟装配环境系统.总结了虚拟装配各关键技术的研究和应用概况,重点分析了虚拟环境下的装配建模、约束定位、工艺规划、人机因素等技术研究状况,指出了目前面临的主要问题.最后介绍了几种最近几年出现的典型虚拟装配应用系统,并指出了将来的发展方向.     

城市仿真技术概述

近年来,随着计算机及网络技术的飞速发展,数字城市逐渐引起人们的注意.城市仿真技术在数字城市的构造中发挥着重要作用,因此成为一个新的研究热点.城市仿真是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域.而“虚拟现实”是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术.简要地介绍了城市仿真技术及相应的仿真软件.列举了一些成功的仿真案例,并分析了国内外城市仿真的差距和城市仿真技术在中国的发展前景.     

层次约束关系不变的虚拟拆装模型及其VRML实现

通过对实际装备拆装和复装过程的深入分析,提出了一种层次约束关系不变的层次交互式虚拟拆装模型(hiVMM),分析了模型应该支持的六种原子操作.由于模型保持了装备树的层次结构,使得装备模型在拆装或复装过程中保持了待拆装或待复装子部件的完整性,避免了平面式拆复装造成的混乱,使得拆复装操作更高效、灵活和自然.最后,在VRML环境下实现了该虚拟拆装模型原型,并利用软件空间传感器进行了测试,实验表明该拆复装模型是有效的.     

虚拟殷墟博物苑的三维展示技术

介绍了使用VRML网络语言搭建虚拟殷墟博物苑的实现方法和应用技术。所搭建的虚拟博物苑是一种360°全视角的三维立体模型,用户通过互联网就可以直接对殷墟博物苑及其收藏甲骨进行全方位立体考察。所采用的主要技术包括虚拟展示技术、虚拟导游及游客技术、拾阶而上的仿真效果及其多媒体展示的同步触发实现等。该方法所搭建的模型可用于数字考古以及虚拟旅游的三维实现。     

一种新的虚拟卷尺测量交互仿真方法

虚拟卷尺测量是工业培训系统中重要的工序,其交互仿真的逼真度主要取决于抓取的稳定性和卷尺建模的精确性。结合虚拟手,提出一种新的虚拟卷尺测量交互仿真方法,并应用到风力发电机对中培训仿真系统中。通过融合几何规则和物理规则改进抓取判断方法,并利用四元数调整抓取姿态。在三维Bresenham算法的基础上,通过优化顶点设置解决宽度不均等问题,实现虚拟尺条的平滑伸缩。实验结果表明,该方法是有效的,抓取准确自然,卷尺仿真逼真,能够大大提高虚拟培训效果。     

虚拟原型技术及其在控制系统设计中的应用

虚拟原型技术是当前设计、制造领域中的一个新技术。数字式的虚拟原型机交在很多场合替代物理原型机的使用,大大缩短设计周期,节约设计经费。本文具体分析虚拟原型在控制系统设计中的应用,阐述构筑虚拟原型机所需的应用技术。在控制系统设计中,虚拟原型机可以分成三个层次,分别完成控制律的设计,控制软件的开发和控制系统的定型验证的任务。     

支持导弹总体设计的虚拟协同设计空间

导弹武器系统总体设计过程的复杂性为模型和设计参数的共享、优化带来了新的挑战。本文在虚拟样机、计算机支持的协同工作等技术的基础上，提出了虚拟协同设计空间的概念，给出了支持导弹一体化设计与优化的VCSIMDO体系结构，实现了一个原型系统。     

灵境技术及其在系统仿真中的应用

灵境技术是多媒体技术的顶峰，也是人机接口技术的最后堡垒。本文从灵境的定义出发，论述了建造灵境的基本原则和它的技术基础。通过灵境应用示例，展示出其诱人的发展前景。最后，分析了系统仿真对灵境技术的需求，探讨了灵境技术在系统仿真中的应用。     

建模与仿真技术的若干问题探讨

提出建模与仿真的概念模型、技术特征、仿真数据库／模型库、仿真平台体系结构、综合自然环境建模与仿真、虚拟技术等若干问题，并对此进行探讨。     

虚拟现实与仿真器

本文从仿真器角度讨论了虚拟现实（ＶＲ）技术与仿真器技术之间的异同，并对ＶＲ技术进行了介绍，提出了其仿真器技术发展的渗透和影响，以及虚拟技术应用前景。     

用虚拟现实技术研究月球探测中的开拓性问题

提出了采用月球探测车探测月球的总体构想 ,其特点是将虚拟现实技术引入其中。着重讨论了运用虚拟现实技术进行月球探测车地面模拟和仿真的方法 ,对月球探测车虚拟环境系统的生成、虚拟月球地形地貌的创建、虚拟月球探测车、动力学仿真、建模与仿真的校核、验证和确认进行了论述。为了验证提出的月球探测车地面模拟与仿真虚拟现实技术方法的可行性和有效性 ,已经建立了虚拟月球环境的平台 ,设计了虚拟月球探测车模型 ,基本解决了月球环境下的动力学仿真问题