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【6h】

基于Virtools的交互式装配仿真系统的研究

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文摘

英文文摘

致谢

1 引言

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.2.1 国内外现状

1.2.2 本文中的开发工具

1.3 论文的研究任务

1.3.1 重点和难点

1.3.2 主要内容

1.3.3 工作流程

2 三维模型优化设计

2.1 模型数据结构分析

2.1.1 VRML格式

2.1.2 STL格式

2.1.3 IGES格式

2.1.4 OBJ格式

2.2 模型转换处理

2.2.1 VRML格式转换

2.2.2 STL格式转换

2.2.3 IGES格式

2.2.4 OBJ格式转换

2.2.5 四种格式转换分析

2.3 三维网格模型简化

2.4 LOD模型简化

3 装配仿真的实现

3.1 虚拟装配

3.1.1 概述

3.1.2 装配关系

3.1.3 可装配性评价

3.2 装配序列

3.3 碰撞检测

3.3.1 碰撞检测算法

3.3.2 球形包围盒法

3.3.3 AABB检测法

4 交互式装配仿真系统的设计

4.1 人机交互界面设计

4.2 三维交互设计

4.3 材质和光照

4.3.1 三维模型材质设置

4.3.2 三维模型光照设置

4.4 交互模块设计

4.4.1 VT选取模块

4.4.2 VT操纵模块

4.4.3 VT释放模块

5 SHJ-72减速器交互式装配仿真系统的实现

5.1 基于Virtools的交互式仿真系统设计

5.2 SHJ-72减速器模型建立

5.3 SHJ-72减速器装配系统交互的实现

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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摘要

三维交互仿真已然成为虚拟现实研究的重要部分。近年来,随着计算机软件和硬件的迅速发展,三维交互仿真技术越来越得到人们的重视,其应用领域越来越广泛。
   本文围绕SHJ-72减速器的三维交互仿真系统的实现过程,主要分析并研究了下面几个内容:三维模型格式转换、三维模型简化和优化、人机交互技术实现以及装配问题并给出解决的方法。三维模型格式转换分析了由CAD系统到虚拟环境的数据交换问题。三维模型优化是当前仿真和虚拟现实面临的重要攻关问题。交互界面和交互设计则是三维交互仿真系统的必要内容。碰撞检测问题是为了提高系统的真实感和交互性而提出的。
   1.三维模型数据转换研究。由于Pro/E建模后其模型无法直接导入到Virtools中,所以本文以3DSMAX软件为转换媒介,采用四种CAD软件常用格式分别对模型进行转换,然后基于各种转换方法的转换效果的分析比对,得出不同模型的转换方法的选择依据,为交互式虚拟装配系统的建立奠定基础。
   2.模型的简化和优化。为了满足交互实时性的要求,需要对模型进行简化,达到数据压缩的目的,同时满足视觉效果的要求。本文综合运用3DSMAX和Virtools进行模型的简化和优化,探索了一种模型简化和优化技术方法。
   3.虚拟装配方法的研究。对虚拟装配中的主要技术问题进行了分析研究,研究了装配序列和碰撞检测等问题,通过Virtools对两种碰撞检测方法进行了分析。
   4.三维交互仿真系统的设计与实现。在交互界面中,设计了多层信息模块,辅助用户进行人机交互,实现人性化的SHJ-72减速器的三维交互仿真系统。

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