机电产品虚拟设计与仿真PPT文档格式.ppt
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1)语言类:
如C+、VBML等;
2)建模软件类:
如AuoCAD、SolidWorks、ProE、CATIA等。
3)应用软件类:
指用户自己的各种需求,选择或者开发的自用软件。
4)通用的商用工具软件包:
如:
WTK,VRML等。
虚拟设计技术结构体系虚拟设计技术结构体系虚拟现实硬件基础虚拟现实硬件基础
(1)概论虚拟现实常用的主要硬件设备包括:
高性能计算机;
广角(宽视野)的立体显示设备;
观察者(头、眼)的跟踪设备;
人体姿势的跟踪设备;
立体声;
触觉、力学反馈;
语音输入输出等硬件设备。
(2)3D位置跟踪器在3D空间中移动对象共有三个平移参数和三个旋转参数。
这些参数可组成一个6维的数据集。
在早期,人们主要采用机械方式测量上述参数;
当今,非接触3D跟踪技术已经取代了机械测量。
3D非接触跟踪技术包括磁场、超声波、雷达和摄象机等。
(3)传感手套数据手套可以帮助计算机测试人手的位置与指向,从而可以实时的生成手与物体接近和远离的图像。
但迄今为止,商品化的数据手套都不提供触觉反馈作用。
常见的数据手套常见的数据手套虚拟设计技术结构体系虚拟设计技术结构体系(4)三维鼠标普通的鼠标只能感受在平面的运动,而立体鼠标能够感受用户在六个自由度的运动。
虚拟设计技术结构体系虚拟设计技术结构体系(5)数据衣数据衣采用与数据手套相同的光纤弯曲传感技术,将大量的光纤安装在一个紧身衣服上,它能测量肢体的位置,然后用计算机重建出图像。
目前,数据衣还不是真正的商品,还在进一步研究之中。
虚拟设计技术结构体系虚拟设计技术结构体系(6)触觉和力反馈的装置为了产生虚拟的触摸感觉,研究人员开发了触觉和力反馈装置。
虽然它们的样式和大小各不相同,但它们大致上做相同的事情:
推我们的手臂,并把机械或动力信号记录下来。
力反馈的装置相对于触觉要容易,国际上已有一些机械的力反馈装置。
(7)立体显示设备头盔式显示器HMD;
特殊的头部显示器BOOM(双目全方位监视器);
立体眼镜(用户戴在眼睛上能从显示器上看到立体的图像);
立体投影显示;
3D显示器。
头盔式显示器HMD虚拟设计技术结构体系虚拟设计技术结构体系(8)3D声音生成器“3D声音”不是立体声的概念,它是指由计算机生成的、能由人工设定声源在空间中三维位置的一种声音。
3D声音生成器是利用人类定位声音的特点生成出3D声音的一套软硬件系统。
人类进行声音的定位依据两个要素:
两耳时间差和两耳强度差其他硬件双筒全方位双筒全方位显示器示器(BinocularOmni-OrientationMonitorBOOM)立体投影显示立体投影显示立体眼镜立体眼镜等等等等1.31.3虚拟现实的发展历程与现状虚拟现实的发展历程与现状发展展历程程19651965年年SutherlandSutherland提出提出19661966年年开始开始HDMHDM的研究的研究19681968年年研制出第一台研制出第一台HMDHMD19751975年年MyronKruegerMyronKrueger提提出出ARAR的思想的思想19851985年年研制出数据手套研制出数据手套19861986年年VIEWVIEW系统研制成功系统研制成功19901990年年SiggraphSiggraph会议确定会议确定VRVR技术的发展方向技术的发展方向2020世纪世纪9090年代以来年代以来VRVR应用到众多领域应用到众多领域国外虚拟现实技术的研究现状国外虚拟现实技术的研究现状美国宇航局美国宇航局(NASA)(NASA)美美国国宇宇航航局局(NASA)(NASA)的的AmesAmes实验室室完完善善了了HMDHMD,并并将将VPLVPL的的数数据据手手套套工工程程化化,使使其其成成为可可用用性性较高高的的产品。
品。
NASANASA完完成成的的一一项项著著名名的的工工作作是是对对哈哈勃勃太太空空望望远远镜的仿真。
镜的仿真。
现现在在NASANASA已已经经建建立立了了航航空空、卫卫星星维维护护VRVR训训练练系系统统、空空间间站站VRVR训训练练系系统统,并并且且已已经经建建立立了了可可供供全全国国使使用的用的VRVR教育系统。
教育系统。
ASAASA的的AmesAmes现现在在正正在在致致力力于于一一个个叫叫“虚虚拟拟行行星星探探索索(VPE)(VPE)”的的实实验验计计划划,这这一一项项目目能能使使“虚虚拟拟探探索索者者(Virtual(VirtualExplorer)Explorer)”利利用用虚虚拟拟环环境境来来考考察察遥远的行星,他们的第一个目标是火星。
遥远的行星,他们的第一个目标是火星。
虚拟现实的国内外研究现状虚拟现实的国内外研究现状北卡罗来纳大学北卡罗来纳大学(UNC)(UNC)的计算机系是进行的计算机系是进行VRVR研究最早研究最早最著名的大学。
他们主要研究分子建模、航空驾驶、最著名的大学。
他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。
在显示技术上外科手术仿真、建筑仿真等。
在显示技术上UNCUNC开开发了一个帮助用户在复杂视景中建立实时动态显示发了一个帮助用户在复杂视景中建立实时动态显示的并行处理系统叫做像素飞机的并行处理系统叫做像素飞机(PixelPlanes)(PixelPlanes)。
麻省理工学院麻省理工学院(MIT)(MIT)是一个一直走在最新技术前沿的是一个一直走在最新技术前沿的科学研究机构。
科学研究机构。
19851985年年M1TM1T成立了媒体实验室,进行成立了媒体实验室,进行虚拟环境的正规研究。
此外,虚拟环境的正规研究。
此外,M1TM1T还在进行还在进行“路径规路径规划划”与与“运动计划运动计划”等研究。
等研究。
SRISRI研研究究中中心心建建立立了了“视视觉觉感感知知计计划划”,研研究究现现有有VRVR技技术术的的进进一一步步发发展展。
19911991年年后后,SRISRI进进行行了了利利用用VRVR技技术术对对军军用用飞飞机机或或车车辆辆驾驾驶驶的的训训练练研研究究,试试图图通通过过仿仿真真来来减减少少飞飞行行事事故故。
此此外外,SRISRI还还利利用用遥遥控控技技术术进进行行外科手术仿真的研究。
外科手术仿真的研究。
虚拟现实的国内外研究现状虚拟现实的国内外研究现状华华盛盛顿顿大大学学华华盛盛顿顿技技术术中中心心的的人人机机界界面面技技术术实实验验室室(HIT(HITLab)Lab)在在新新概概念念的的研研究究中中起起着着领领先先作作用用,同同时时也也在在进进行行感感知知、知知觉觉、认认知知和和运运动动控控制制能能力力的的研研究究。
HITHIT将将VRVR研研究究引引人人了了教教育育、设设计计、娱娱乐乐和和制制造造领领域域。
例例如如,波波音音公公司司的的V22V22运运输输机机就就是是先先在在实实验验室室中中造造出出虚虚拟机后再投人生产的。
拟机后再投人生产的。
欧欧共共体体(CEC)(CEC)认认为为VRVR是是一一门门新新兴兴技技术术,已已经经组织了几次评价组织了几次评价VRVR的专题活动。
的专题活动。
虚拟现实的国内外研究现状虚拟现实的国内外研究现状虚拟现实的国内外研究现状虚拟现实的国内外研究现状Windustries位于Leicester,是国际VR界的著名开发机构,正在开发一系列VR产品,主要是娱乐业方面的。
正在计划推出新型轻量显示头盔和功能强大的图形引擎(GraphicsEngine)。
BritishAerospace(BAE)的许多部门参与了VR,其中最有成效是在RoyKalawsky教授领导下,利用VR技术设计高级战斗机座舱,BAE开发的大项目VECTA(VirtualEnvironmentConfigurableTrainingAid)是一个高级测试平台,用于研究VR技术以及考察用VR代替传统模拟器方法的潜力。
VECTA的子项目RAVE(RealAndVirtualEnvironment)就是专门为在座舱内训练飞行员而研制的,已在1992年的Famborough航空展示会上进行了首次演示。
虚拟现实的国内外研究现状虚拟现实的国内外研究现状DimensionInternational是桌面是桌面VR的先驱,尽管桌面的先驱,尽管桌面VR是非沉浸式的,但是与那些可视效果和动态质量差是非沉浸式的,但是与那些可视效果和动态质量差的沉浸式的沉浸式(Immersive)系统相比,许多学术界和工业界系统相比,许多学术界和工业界的用户更喜欢该公司基于的用户更喜欢该公司基于PC486系统提供的优质图像系统提供的优质图像和实时交互特性,该公司已生产了一系列商用和实时交互特性,该公司已生产了一系列商用VR软件软件包,都命名为包,都命名为Superseape。
Dimension还与电视公司还与电视公司合作开发合作开发Cyberzone(宣称是世界上第一个宣称是世界上第一个VR电视游戏电视游戏节目节目)。
英国的高级机器人研究有限公司英国的高级机器人研究有限公司(ARRL)关于远程呈现关于远程呈现的实验研究主要包括的实验研究主要包括VR技术重构问题。
技术重构问题。
ARRL与与Overview公司合作开发了一系列头控立体摄像系统,公司合作开发了一系列头控立体摄像系统,同时同时ARRL还与还与Airmuscle公司合作首先在手套和公司合作首先在手套和3D6D鼠标上使用了触觉反馈。
鼠标上使用了触觉反馈。
ARBL在在VR方面的工作仍方面的工作仍在继续,除了高级机器人和遥现场领域外还包括发在继续,除了高级机器人和遥现场领域外还包括发动机设计、动机设计、CAD软件包转换、烟雾和爆炸的建模与可软件包转换、烟雾和爆炸的建模与可视化、视化、VR多媒体集成系统、医学可视化以及纳米技术多媒体集成系统、医学可视化以及纳米技术(Nanotechnology)。
虚拟现实的国内外研究现状虚拟现实的国内外研究现状在德国有大约在德国有大约5050个个FraunhoferFraunhofer研究所,研究所,DarmstadtDarmstadt的的FraunhoferFraunhofer计算机图形研究所计算机图形研究所(IGD
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- 机电产品 虚拟 设计 仿真