基于VRML的虚拟现实技术在机械设计中的应用

基于VRML的虚拟现实技术在机械设计中的应用

吴金来[1]2007年在《基于VRML的坦克火炮网络教学系统的研究》文中研究表明计算机辅助教学与网络技术的结合,促进了远程网络教学的诞生。虚拟现实技术的发展又催生了叁维交互式技术在网络教学中的应用。本论文目的是利用虚拟现实技术和网络技术,研究设计坦克火炮网络教学训练系统,实现坦克火炮实际训练项目的网络化教学训练。回顾了虚拟现实技术和计算机辅助教学技术的发展概况。VRML能够生成叁维交互式虚拟文件,适合网络传输,将极大地促进计算机网络教学的发展。论述了坦克火炮模型的建模方法及具体实现过程。充分发挥SolidWorks所具有的基于特征的参数化实体造型的特点,设计坦克火炮零件,并利用其装配设计工具组装生成坦克装配体。在3DS MAX中将虚拟文件转换为vrml97格式,便于浏览器的显示。阐述了虚拟现实建模语言VRML在设计坦克火炮网络教学系统中的具体应用。建立真实感场景、设计悬浮菜单控制坦克在场景中漫游。利用VrmlPad编辑工具,在vrml97格式文件中定义Script节点编写JavaScript脚本程序,控制坦克火炮虚拟操作练习中的直线运动、旋转运动和复合运动。为了体现多媒体网络教学的形象直观性,在每一项操作练习前安排avi视频动画,不仅丰富了网络教学的内容和教学形式,而且起到一个引导操作的作用。利用Flash设计了坦克火炮发射电路的控制演示动画,利用3DS MAX设计了每种操作练习和火炮发射的模拟演示avi文件。最后结合多种网络技术,在本地计算机,运用IIS5.0创建Web网站,在Dreamweaver中设计制作网络教学课件。将课件上传到Web网站实现网络化教学。研究表明,利用VRML和3DS MAX等软件结合可以开发经济、实用、高效的虚拟操作训练系统,在军事装备训练上具有广阔的应用前景。

高建洪[2]2007年在《基于VRML的工程制图虚拟模型室的研究与实现》文中指出利用立体模型来帮助学生培养空间想象能力和形象思维能力是工程制图教学中常用的手段和方法,但传统实物模型的使用受到时间和空间的限制,无法最大限度地发挥其作用。因此,设计、开发一个可以随时随地供学生参观使用的网络虚拟模型室来代替传统的实物教学模型室是一个具有实际意义的课题。但是目前国内图学界所开发的虚拟模型室本质上只是由单个模型集合起来的模型库,学生无法得到在真实模型室中进行漫游和参观的体验,缺乏应有的沉浸感和交互性。本文提出并构建了一个逼真自然的工程制图虚拟模型室,给学生创造了一种身临其境的虚拟漫游体验,具有较强的实时性、交互性和沉浸感。分析了虚拟现实建模语言VRML的特点,研究了虚拟现实系统的关键技术,主要包括VRML的叁维建模技术、事件路由机制、视点控制技术以及VRML场景与Java程序的通信机理。利用VRML和Java技术构建了一个实时交互的虚拟模型室,用户可以对模型进行任意角度的观察和自由操作,并实现了虚拟场景的自动漫游、自动切换:同时实现了虚拟装配动画和叁维模型连续变化的实时交互动画。虚拟模型室的建立,可以有效地解决学生对模型的需求,同时提供一个生动逼真的学习环境,并将在高校的图学教学中得到广泛应用。

李冉[3]2005年在《虚拟现实技术在工程建模和仿真中的应用》文中认为虚拟现实技术是90年代才广泛兴起的一门崭新的综合性信息技术,它综合了计算机图形学、通信、系统仿真等技术,提供给用户一个身临其境的、具有完善交互能力、能构筑和启发构思的叁维虚拟环境,使用户能够通过直观而又自然的感知交互手段,与这个虚拟的世界进行对话和交互,从而使用户与虚拟环境融为一体。将虚拟现实技术应用在工程建模和仿真中,除能减少工程设计过程中的重复工作外,还可以提高工程设计、生产等过程的可视化程度,使用户可以真正参与到虚拟场景中。 本文以构建高速公路施工中的场景虚拟布置和施工过程模拟,实现与用户的实时动态交互为目标,对虚拟现实技术在工程建模和仿真中的应用进行了深入的研究。本文简要分析了虚拟现实的建模技术和仿真技术,重点论述了VRML技术及与Java外部工具的接口;结合高速公路工程施工虚拟仿真系统的建设,分析了运用基于VRML的虚拟现实技术构造仿真场景中叁维模型的几种方式;研究了基于细节层次(LOD)的地形场景的构建方式,并实现了运用GeoVRML与Java建立叁维地形;深入探讨了仿真系统中动画与交互的实现机制,并运用EAI等技术实现了施工过程的动态模拟。最后分析了基于VRML的查询实现方式,并实现虚拟场景中造型的查询。 本文为高速公路施工场景布置提供一种直观的叁维设计方案,对工程施工现场的叁维可视化仿真具有借鉴意义。

高威[4]2007年在《基于VRML的组合夹具虚拟装配仿真》文中研究表明装配设计是产品设计的重要环节,对产品的成本、质量和上市时间有重大影响。虚拟装配是虚拟制造技术的一个重要组成部分,近年来受到了学术界和工业界的广泛关注。通过建立产品的装配模型,对产品的装配过程进行模拟与分析,可及早发现潜在的装配冲突与缺陷,缩短产品开发周期,降低生产成本,提高产品在市场中的竞争力。同时,可通过虚拟装配的操作训练,增强技术操作人员对实际装配的认识,及时获得装配体各方面信息,运用装配知识,更迅速、全面、安全地完成装配任务。随着以网络程序设计语言VRML为核心的Web技术的发展,基于VRML的虚拟产品技术越来越受到人们的重视。在机械工程领域里,VRML被广泛地用来实现机械产品的虚拟装配,真实地模拟机械产品的装配、拆卸过程。观察者只需操作浏览器就可以对这一过程进行多角度、全方位观察。这对于基于Web的产品展示及对设备维护维修工人和学生的培训等都具有重要的意义。本文在分析虚拟装配技术的产生背景、概念及国内外的研究概况基础上,进行了基于VRML的组合夹具虚拟装配仿真的研究,探讨了虚拟环境下的人机交互方式,并研究了网络环境下实现组合夹具虚拟装配的相关问题、平台结构、实现方法等关键技术。论文在理论和实践中主要成果和特色如下:(1)在分析论述面向虚拟装配的叁维产品建模技术的基础上,以组合夹具为例,探讨了3D max环境下叁维产品建模的方法和过程,以及如何用VRML创建叁维可视化的虚拟装配场景的方法。(2)介绍了VRML这种Internet网络上适用的叁维虚拟建模语言的基本概念,研究了VRML中的几种关键技术,选择了合适的VRML浏览器和编辑工具。(3)利用Java抽象窗口工具包(Abstract Windows Toolkit,AWT)编写平台交互界面,分析了VRML与Java的两种扩展机制——JSAI和EAI,并确定了采用EAI与Java Applet的通信机制完成平台装配操作、数据输出等功能,实现了虚拟环境下的人机交互。(4)VRML虚拟装配平台中,用面向对象的方法建立碰撞对象,实现了系统的碰撞检测功能。(5)结合数据库和Web技术,构建了网络环境下基于VRML与Java的组合夹具虚拟装配系统。

路乃华[5]2007年在《长春大学虚拟校园的设计与研究》文中提出随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展,信息的可视化成为新的应用发展方向,基于虚拟现实的仿真技术日益成为当前研究的热点,将虚拟现实技术引入“数字校园”的研究中,为校园的规划和设计提供了一种全新的手段。本文在分析了虚拟现实技术在国内外发展及应用情况的基础上,结合校园的具体情况,设计了虚拟校园漫游系统,包括校园叁维场景建模,设计了具有虚拟现实特点的视景仿真系统,实现了场景动画和交互控制的功能。本文主要工作集中在叁维建模上,通过3DS MAX和VRML技术相结合共同建模的方案。利用3DS MAX强大的叁维建模和输出功能,创建较复杂的叁维模型并且将叁维场景及模型转化为.wrl文件格式输出。对于造型较简单的模型则通过VRML编写建模。以长春大学正门为实例进行了叁维建模。并提出了一种基于VRML与Jvav交互技术的校园漫游系统,研究了系统中的一些关键性技术,完成了长春大学虚拟校园的设计工作。

贾东亮, 吴晓光, 王卉[6]2011年在《基于VRML的虚拟现实技术在钻掘机械设计中的应用与研究》文中研究指明虚拟现实技术的出现使工业生产领域中产品设计理念和方法产生了巨大的变革。在分析虚拟现实技术在钻掘机械设计过程中应用的必要性的基础上,利用虚拟现实技术提出了一种基于VRML虚拟现实技术的钻掘机械设计流程,并将其应用于某钻机设计,取得了较理想的效果。

郭丹阳[7]2009年在《基于虚拟环境的典型机械产品装配运动仿真研究》文中提出近年来,虚拟现实技术的应用越来越广泛,它大大改变了人与计算机之间的交互方式。在这种情况下产生了虚拟制造技术,而虚拟装配是虚拟制造技术的一个重要组成部分,是当前装配设计技术的一种崭新的思路和方法,具有非常重要的研究价值。虚拟装配设计是产品设计的重要环节,它可以为企业带来众多的经济效益,例如缩短产品的开发周期,提高产品的质量和可靠性,降低生产成本和减少库存等。本论文在虚拟现实技术与CAD技术相结合的基础上,以典型机械产品为研究对象,对虚拟装配的理论和关键技术进行了研究,包括产品的叁维建模、位姿调整、交互控制、干涉检测及系统优化等内容。详细研究了装配过程仿真中利用零部件在叁维空间的位姿运动矩阵及其变换矩阵解决零部件的装配和拆卸问题。研究了虚拟现实建模语言VRML及其工程应用,并且对装配规划中的碰撞检测技术进行了较为深入的研究。用VRML语言和Javascript语言构建虚拟装配的交互环境,实现用户可以实时交互控制的动态虚拟装配,模拟了运动机构的工作情况,并进行了干涉检验,及时改善和修正产品设计方案,减少物理样机实验次数。最后以齿轮泵为例实现产品的虚拟装配和运动机构的模拟分析,以验证上述理论研究与方法的可行性。此方案为典型机械产品的开发研制提供了一种可借鉴的技术与方法。

游万里[8]2006年在《基于VRML的虚拟叁维实体模型库的建立》文中进行了进一步梳理基于VRML的制图教学模型库是VRML技术和制图教学的结合,它是网络教学由二维走向叁维的一个开始,也为制图教学提供了一个很好的网络平台。在基于VRML的制图教学模型库设计制作中,笔者借鉴任课教师的大量教学实践,使用了大量的Java技术,为VRML技术添加了强劲的运算能力,让很多原本实现起来很复杂的工作,都成为了可能,在网络上实现了原来的教学演示动画。基于VRML的制图教学模型库在与JSP技术结合方向上的探索,也是制图教学模型库的一个前沿课题。 本论文介绍了虚拟现实语言的发展历史、基本概念,以及目前在Internet环境下虚拟现实技术VRML的应用与该技术在制图教学中的基本实现,本论文还运用了Pro/E软件进行了虚拟实体的建模,大大地提高了模型库的视觉效果,并详细阐述了如何通过Script节点、EAI技术来实现虚拟场景与外部世界的交互技术和实现方法,其中包括了如何从Java程序中访问虚拟场景中的数据以及如何将数据返回给VRML场景,论文还把JSP/Servlet技术运用在了模型库中,为动态地实现虚拟场景又提供了一个可行的方案。为了方便用户制作VRML的虚拟实体演示动画,笔者还开发了一些小的实用软件。 本论文主要的研究内容: 1.教学用虚拟动画的研究和开发 2.Java与VRML交互的研究 3.JSP/Servlet技术与VRML的整合 4.实用小软件的编写与开发

景韶宇[9]2001年在《面向并行工程的网络协同设计系统的研究》文中认为本文以提高机械产品的TQCSE指标为目的,分析了目前现代产品开发模式的一些新概念,提出了面向并行工程的网络协同设计系统的模式,探讨了网络协同设计系统的基本体系和所需的关键技术,重点研究了其中的产品建模技术、网络虚拟现实技术、协同支持环境技术、基于网络的协同设计技术和虚拟零件库。本文所建立的虚拟协作中心是网络协同设计的基本平台,在此平台上,应用VRML(虚拟现实建模语言)和JAVA等技术实现Internet上的虚拟现实。基于Web的协同环境和协作式虚拟环境提供了网络设计中的协同支持,论文提出面向对象的特征设计这一机械产品设计的新思路,实现了基于VRML的轴类零件的协同设计。在此基础上,提出虚拟零件库的理论依据和具体实现方法,实现了滚动轴承的参数化虚拟零件库。

李春波[10]2008年在《工程图学虚拟实验室的研究》文中认为虚拟实验室可摆脱传统实验教学在空间、时间等方面的限制,激发学习者的学习兴趣,培养实践能力,在现代教育领域具有重要的意义。计算机网络技术、多媒体技术和VR技术的快速发展,特别是远程教育的蓬勃发展,有力地推动了网上虚拟实验及虚拟实验室的发展。本论文利用虚拟现实技术、网络技术和CAI技术,以工程图学课程CAI为例,针对其教学特点,设计并实现了工程图学网络虚拟实验室。针对虚拟装配以及网络的特点,应用虚拟现实建模语言VRML、结合JavaScript等技术,构建了基于网络的虚拟装配的交互环境,控制虚拟操作中的直线运动、旋转运动和复合运动,实现对虚拟物体的真实感操作。利用智能导航原理,使用视点转移技术捕捉使用者意图,根据其意图实现下一步操作。研究了虚拟现实建模语言VRML在设计虚拟实验室教学系统中的具体应用:建立真实感场景、构建叁维实验室、设计悬浮菜单、自动或手动控制虚拟物体在场景中的操作。论述了虚拟模型的建模方法及具体实现过程。充分发挥SolidWorks所具有的基于特征的参数化实体造型的特点,设计零件,并利用其装配设计工具组装生成装配体,利用其与VRML的接口进行文件格式转化。提出了二维、叁维动画联动表达技术,利用Flash的ActionScript技术实现了同一窗口二维平面图形和叁维实体模型动画的实时联动,而且形体形状尺寸可在一定范围内通过交互方式修改。最后结合网络技术,在本地计算机,运用IIS创建Web网站,将设计制作的网络教学课件上传到Web网站实现网络化教学。

参考文献:

[1]. 基于VRML的坦克火炮网络教学系统的研究[D]. 吴金来. 大连理工大学. 2007

[2]. 基于VRML的工程制图虚拟模型室的研究与实现[D]. 高建洪. 苏州大学. 2007

[3]. 虚拟现实技术在工程建模和仿真中的应用[D]. 李冉. 河海大学. 2005

[4]. 基于VRML的组合夹具虚拟装配仿真[D]. 高威. 河北工业大学. 2007

[5]. 长春大学虚拟校园的设计与研究[D]. 路乃华. 吉林大学. 2007

[6]. 基于VRML的虚拟现实技术在钻掘机械设计中的应用与研究[J]. 贾东亮, 吴晓光, 王卉. 煤矿机械. 2011

[7]. 基于虚拟环境的典型机械产品装配运动仿真研究[D]. 郭丹阳. 长春理工大学. 2009

[8]. 基于VRML的虚拟叁维实体模型库的建立[D]. 游万里. 天津科技大学. 2006

[9]. 面向并行工程的网络协同设计系统的研究[D]. 景韶宇. 西北工业大学. 2001

[10]. 工程图学虚拟实验室的研究[D]. 李春波. 大连理工大学. 2008

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