虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在CADCAM上的應用

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1、LOGO虛 擬 現(xiàn) 實 （ VR） 技 術(shù) 及 其 在CAD/CAM中 的 應 用 張 廣 林10721290 Company Logo目 錄 什 么 是 虛 擬 現(xiàn) 實1 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 特 點2 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng)3 VR技 術(shù) 在 CAD/CAM上 的 應 用4 Company Logo一 .虛 擬 現(xiàn) 實v虛 擬 現(xiàn) 實 （ Virtual Reality， 簡 稱 VR） 技 術(shù) ，又 稱 靈 境 技 術(shù) ， 是 以 沉 浸 性 、 交 互 性 和 構(gòu) 想性 為 基 本 特 征 的 計 算 機 高 級 人 機 界 面 。 它 綜合 利 用 了 計 算 機 圖 形 學 、

2、仿 真 技 術(shù) 、 多 媒 體技 術(shù) 、 人 工 智 能 技 術(shù) 、 計 算 機 網(wǎng) 絡 技 術(shù) 、 并行 處 理 技 術(shù) 和 多 傳 感 器 技 術(shù) ， 模 擬 人 的 視 覺 、聽 覺 、 觸 覺 等 感 覺 器 官 功 能 ， 使 人 能 夠 沉 浸在 計 算 機 生 成 的 虛 擬 境 界 中 ， 并 能 夠 通 過 語言 、 手 勢 等 自 然 的 方 式 與 之 進 行 實 時 交 互 ，創(chuàng) 建 了 一 種 人 性 化 的 多 維 信 息 空 間 。 Company Logo二 .虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù)v 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 的 3I特 性1.Immersion沉 浸 性 又

3、稱 臨 場 感 ， 指 用 戶 感 到 作 為 主角 存 在 于 模 擬 環(huán) 境 中 的 真 實 程度 。2.Interaction交 互 性 指 用 戶 對 模 擬 環(huán) 境 內(nèi) 物 體 的 可 操作 程 度 和 從 環(huán) 境 得 到 反 饋 的 自然 程 度 （ 包 括 實 時 性 ） 。3.Imagination構(gòu) 想 性 人 可 從 定 性 和 定 量 綜 合 集 成 的 環(huán)境 中 得 到 感 性 和 理 性 的 認 識 從 而 深 化 概 念 和 萌 發(fā) 新 意 ， 而 不僅 從 以 定 量 計 算 為 主 的 結(jié) 果 中得 到 啟 發(fā) 和 對 事 物 的 認 識 。 IMMERSON沉

4、 浸INTERACTION交 互 IMAGINATION構(gòu) 想I3 Company Logo二 .虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù)v關(guān) 鍵 技 術(shù)虛 擬 現(xiàn) 實 是 多 種 技 術(shù) 的 綜 合 ， 其 關(guān) 鍵 技 術(shù) 和 研 究 內(nèi) 容 包括 以 下 幾 個 方 面 ： 1.環(huán) 境 建 模 技 術(shù)2.立 體 聲 合 成 和 立 體 顯 示 技 術(shù)3.觸 覺 反 饋 技 術(shù)4.交 互 技 術(shù)5.系 統(tǒng) 集 成 技 術(shù) Company Logo三 .虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng)v典 型 的 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 由 一 下 幾 方 面 組 成 ：1.效 果 產(chǎn) 生 器 。2.實 景 仿 真 器 。3.應 用 系

5、 統(tǒng) 。4.幾 何 構(gòu) 造 系 統(tǒng) 。 Company Logo三 .虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng)v實 際 應 用 的 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 可 分 為 三 類 ：1.桌 面 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) ， 也 稱 窗 口 中 的 VR， 成 本 低 ， 主要 用 于 CAD CAM、 建 筑 設 計 等 領 域2.沉 浸 式 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) ， 使 用 頭 盔 顯 示 器 把 用 戶 的 視 覺 、聽 覺 及 其 他 感 覺 封 閉 起 來 ， 產(chǎn) 生 一 種 身 臨 其 境 的 錯 覺3.分 布 式 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) ， 它 建 立 在 沉 浸 式 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng)和 分 布

6、式 交 互 仿 真 (DIS Distributed Interaction Simulation)的 基 礎 上 Company Logo三 .虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng)v硬 件 支 持1.高 性 能 計 算 機2.頭 盔 顯 示 器3.跟 蹤 定 位 系 統(tǒng)4.立 體 聲 音 響 和 三 維 空 間 定位 裝 置 系 統(tǒng)5.觸 覺 /力 量 反 饋 裝 置 Company Logo附 件 Company Logo三 .虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng)v軟 件 支 持 在 軟 件 方 面 ， 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 除 一 般 所 需 的 軟 件 支 撐 環(huán)境 之 外 ， 主 要 是 需 要 提 供 一

7、個 產(chǎn) 生 虛 擬 環(huán) 境 的 工 具集 或 產(chǎn) 生 虛 擬 環(huán) 境 的 外 殼 。 它 至 少 具 有 以 下 的 功能 : 1.能 夠 接 受 各 種 高 性 能 傳 感 器 的 信 息 ， 如 頭 盔 的 跟蹤 信 息 ； 2.能 生 成 立 體 的 顯 示 圖 形 ； 3.能 把 各 種 數(shù) 據(jù) 庫 (如 地 形 地 貌 數(shù) 據(jù) 庫 、 物 體 形 象 數(shù)據(jù) 庫 等 )、 各 種 CAD軟 件 進 行 調(diào) 用 和 互 聯(lián) 的 集 成 環(huán) 境 。 具 有 典 型 代 表 性 的 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 軟 件 有 :虛 擬 世 界 工具 箱 WorldToolKit(WTK)、 Mult

8、iGen Creator、 Vega、 Maya、 IRIS Performer、VTree、 Open GVS等 等 。 Company Logo四 .虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 CAD/CAM上 的 應 用v計 算 機 的 性 能 快 速 提 高 ， 已 經(jīng) 能 在 微 機 上 進 行CAD/CAM的 虛 擬 現(xiàn) 實 研 究 和 應 用 。 對 身 臨 境 的 真 實感 和 對 超 越 現(xiàn) 實 的 虛 擬 性 ， 以 及 建 立 個 人 能 夠 沉 浸 其中 ， 具 有 交 互 作 用 的 多 維 信 息 系 統(tǒng) 的 追 求 ， 推 動 了 虛擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 CAD/CAM中 的

9、應 用 與 發(fā) 展 。CAD/CAM的 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 涉 及 CAD/CAM各 個 學 科 ，已 顯 示 出 它 的 實 用 性 ， 技 術(shù) 潛 力 巨 大 ， 應 用 前 景 十 分廣 闊 。 Company Logo四 .虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 CAD/CAM上 的 應 用v傳 統(tǒng) 的 仿 真 與 建 模 產(chǎn) 品 的 建 模 和 仿 真 ， 是 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在CAD/CAM的 基 本 應 用 ， CAD/CAM軟 件 從 線框 造 型 、 曲 面 造 型 發(fā) 展 到 特 征 參 數(shù) 化 實 體 造型 ， 反 映 了 制 造 領 域 對 幾 何 建 模 技 術(shù) 的

10、需 求 。在 CAD/CAM中 計 算 機 仿 真 已 經(jīng) 應 用 于 如 下幾 個 方 面 :(l)機 構(gòu) 運 動 軌 跡 方 式 的 仿 真 ;(2)構(gòu) 件 受 力 的 有 限 元 分 析 ;(3)機 器 裝 配 整 體 性 能 模 擬 ;(4)工 程 構(gòu) 件 破 壞 性 實 驗 分 析 。 Company Logo四 .虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 CAD/CAM上 的 應 用v基 于 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 的 仿 真 與 建 模 CAD/CAM的 建 模 (造 型 )是 CAD/CAM的技 術(shù) 核 心 和 基 礎 。 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在CAD/CAM中 主 要 應 用 于 以

11、下 幾 個 方 面 : (l)運 動 仿 真 (2)模 擬 制 造 過 程 (3)機 械 部 件 及 機 器 整 體 性 能 評 價 Company Logo四 .虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 CAD/CAM上 的 應 用vCAD/CAM虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 分 析 CAD/CAM虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 是 一 種 集 立 體 圖 形 、自 然 交 互 等 技 術(shù) ， 以 建 造 與 客 觀 世 界 高 度逼 真 、 虛 擬 的 環(huán) 境 為 主 要 內(nèi) 容 進 行 模 擬 應用 的 系 統(tǒng) 。 CAD/CAM虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 的 重 要特 性 是 具 有 一 種 身 臨 其 境 的 臨

12、場 感 。 在 微機 上 建 立 虛 擬 現(xiàn) 實 系 統(tǒng) 具 有 以 下 特 點 : (l)生 動 真 實 的 計 算 機 場 景 圖 像 (2)自 然 的 人 機 交 互 (3)通 用 的 圖 形 軟 件 平 臺 （ 常 用 OpenGL） Company Logo四 .虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 CAD/CAM上 的 應 用vCAD/CAM虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 的 應 用 在 設 計 規(guī) 劃 中 的 應 用 在 工 程 設 計 過 程 中 的 應 用 在 機 械 設 計 中 的 應 用 數(shù) 控 加 工 Company Logo實 例 展 示D:我 的 文 檔 桌 面 張 廣 林PECVD

13、_SystemPECVD_System.exe Company Logo結(jié) 語v虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 的 發(fā) 展 和 應 用 從 根 本 上 改 變 了人 類 的 思 維 方 式 。 已 經(jīng) 和 理 論 分 析 、 科 學 實驗 一 起 ， 成 為 人 類 探 索 客 觀 世 界 規(guī) 律 三 大 手段 。 CAD/CAM的 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 涉 及CAD/CAM各 個 學 科 ， 已 顯 示 出 它 的 實 用 性 ，技 術(shù) 潛 力 巨 大 ， 應 用 前 景 十 分 廣 闊 。 近 年 來 ，虛 擬 現(xiàn) 實 造 型 語 言 (VRML)已 成 為 信 息 技 術(shù)業(yè) 界 的 一 種 標 準 語 言 。 人 們 正 在 深 人 研 究 和探 討 虛 擬 現(xiàn) 實 和 真 實 現(xiàn) 實 之 間 的 關(guān) 系 ， 發(fā) 現(xiàn)和 挖 掘 真 與 虛 兩 種 現(xiàn) 實 中 的 科 研 課 題 ， 創(chuàng) 建各 種 逼 真 的 虛 擬 現(xiàn) 實 演 示 系 統(tǒng) 、 操 作 系 統(tǒng) 和應 用 系 統(tǒng) 。 LOGO