面向复杂产品交互虚拟装配操作的并行碰撞检测算法

运动对象间碰撞检测是交互式虚拟装配的一个基本问题,提出一种虚拟环境中运动对象间的并行化碰撞检测方法.该方法使用一种并行的、基于区域分割和快速相交校验排序的分解算法来包围盒层次模型,检测计算时依据用户的操作动态决定碰撞检测对以减少检测计算量,同时基于微机和局域网的并行方法来计算模型间碰撞,两个模型间碰撞检测时使用包围盒层次树动态更新方法.随后,以某型汽车底盘虚拟装配时的实时碰撞检测来验证算法性能.结果表明,该方法可以快速建立包围盒层次树模型,并可在交互操作中完成给定精度的实时碰撞检测.     

基于分形几何的高度非线性过程虚拟仿真技术研究

针对一类高度非线性过程的虚拟仿真问题,提出一种虚拟环境下仿真新方案,即“物理行为模型 现象发生系统”,该方案由虚拟现实系统、基于分形几何建模、物理行为模型三部分组成,关键技术包括:物理行为模型与现象发生系统之间映射关系建立方法;基于分形几何的复杂拓扑结构几何模型快速构造算法;虚拟环境下基于结点的大量复杂几何对象近似纹理快速处理算法;大量复杂几何对象的实时渲染问题。随后以散体岩石在圆锥破碎机破碎腔中的破碎过程虚拟仿真为例,说明方案的应用过程。     

虚拟装配系统及其关键技术

基于约束识别和混合建模思想开发了一个虚拟装配系统(VAE)．分析并构建了系统的功能模块和体系结构，研究了特征和网格混合建模、约束识别和求解以及实时碰撞检测等支撑VAE的关键技术，据此开发了基于PowerWall硬件系统的VAE原型系统．该原型系统可以完成产品的装配工艺规划和装配操作培训，并具备简单的参数化几何建模功能．     

光固化快速成型中零件制作方向的多目标优化问题研究

阐述了快速成型中与制作方向相关的质量与经济性问题,对制作方向的优化目标进行了定义,并依据该目标建立了制作方向多目标优化模型,针对悬臂变形,台阶效应,过固化及制作时间,分别构造了子目标函数,利用评价函数法,把制作方向优化的多个目标函数化为一个数值目标的评价函数,并给出了优化模型的约束函数,最后,以该优化模型作为计算的理论依据,进行了应用实例的方向优化,计算结果表明：该模型准确地表达了快速成型中的制作方向优化问题,理论正确,方法可行。     

航空发动机半物理仿真试车系统的设计研究

针对研发中航空发动机试车具有危险度高、操作难度大等问题,应用增强现实技术,设计了集试车操作培训、试车过程分析和典型性能故障模拟等功能于一体的半物理仿真试车系统。在分析发动机模型响应快速、计算准确和对人的操作高度仿真等特点的基础上,系统介绍了异地分布式仿真系统架构设计、发动机系统计算模型可视化和三维视景系统试车数据3D实时可视化等关键问题的研究和实现方法,为其他领域中数字化生产提供了理论和方法基础。     

一种高扩展的分布式半实物实时视景仿真系统

针对某导弹攻防仿真系统中仿真节点之间的关系复杂且交互困难的特点,提出了基于Modelica和高层体系结构(HLA)的仿真方法,将攻防仿真系统中各仿真成员融合到基于HLA系统体系构架,各仿真单元采用基于Modelica语言进行建模.经验证该方法提高了仿真系统各仿真节点之间的互操作性及仿真资源的重用性.将实物仿真部分和视景仿真部分通过仿真联邦的邦员加入到整个仿真系统中,提高了系统的扩展性与可维护性.     

分布式虚拟装配环境中碰撞检测方法研究

碰撞检测速度,网络延时和网络带宽对碰撞检测的限制是分布式虚拟装配系统中碰撞检测面临的主要问题.针对上述问题,提出了一种分布式碰撞检测解决方法,并对该方法中的同步方式、碰撞模型生成和几何元素间的相交检测进行了详细论述.应用结果表明该方法的有效性与实时性能够满足分布式虚拟装配的要求.     

基于虚拟环境的矿山运输系统实时监控技术研究

从矿山运输系统数字化和自动化的角度,分析了当前金属矿山井巷开拓运输系统中存在的问题.面向矿山运输系统的仿真和实时监控需要,提出了基于虚拟环境构建对矿山井巷开拓运输系统实行实时监控的新设想,并对矿山虚拟场景建模,生产信息实时采集,运输调度模型等技术进行了研究.应用表明,采用该技术的矿山运输系统能显著提高响应速度,减少故障发生率,降低运输成本,说明该技术具有广泛应用前景.     

基于船舶人机工程的虚拟人操作驱动建模仿真技术

针对船舶设计过程中复杂的人机工程学问题，提出了在虚拟环境中通过满足精度要求的虚拟人实时驱动模型仿真的新方法.采用动态约束方法，基于旋转信息建立虚拟人实时驱动模型，将运动跟踪系统捕获的真人运动参数映射到实时驱动模型而实现对不同百分位人体模型的操作；建立驱动误差模型，分析运动跟踪系统误差对实时驱动模型驱动精度的影响；基于上述方法开发了船舶虚拟人实时驱动模块，并集成到船舶产品设计的虚拟评估系统中;以某型船舶机舱设施布局的人机工程学评估为例进行应用验证.结果表明，所提出的虚拟人操作驱动模型具有较好的有效性.
     

光固化快速成型过程中零件变形的数值模拟

在对光固化快速成型过程中零件层间相互作用的力学行为进行分析后,提出了以固态降温收缩来模拟液－固收缩伯思想,据此建立的逐层累加的等效力学模型用作有限元分析,可借助ANSYS软件进行加工零件的应力、变形分析和预测,试验结果表明：以该力学模型计算出的结果与试验结果一致,可以很好地模拟光固化快速成型零件的翘曲变形,并由此改进零件的制作方案,如生长方向的选定,支撑的添加等。