沉浸式虛擬裝配技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、傳統(tǒng)產(chǎn)品在設(shè)計開發(fā)以及工藝規(guī)劃上，需要花費(fèi)大量的人力、物力、時間。并且制造出的產(chǎn)品在實(shí)際裝配過程不可避免地會發(fā)生無法裝配的情況，造成零部件返工、報廢，甚至重新進(jìn)行裝配工藝規(guī)劃，勢必將延誤開發(fā)周期。隨著近幾年國內(nèi)外眾多學(xué)者對虛擬裝配技術(shù)的研究越來越深入，研制一套廉價、系統(tǒng)的、全面的沉浸式虛擬裝配系統(tǒng)成為當(dāng)前關(guān)注焦點(diǎn)之一。這不僅有助于設(shè)計人員在虛擬產(chǎn)品開發(fā)的早期就發(fā)現(xiàn)零部件之間可能存在的裝配問題，還能推動國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的發(fā)展，為今后進(jìn)一

2、步研究更為復(fù)雜的以知識、語義為導(dǎo)航的虛擬裝配系統(tǒng)，人機(jī)功效問題等奠定基礎(chǔ)。
　　本文以搭建一個沉浸式虛擬裝配系統(tǒng)為主線展開，首先依據(jù)沉浸式虛擬裝配系統(tǒng)的特點(diǎn)，從整體上設(shè)計了系統(tǒng)的框架和功能模塊。接著，分析了常用的虛擬裝配技術(shù)的原理，并對某些關(guān)鍵技術(shù)的算法做了改進(jìn)和實(shí)現(xiàn)。最后應(yīng)用這些虛擬裝配技術(shù)，研制了一套沉浸式虛擬裝配系統(tǒng)。主要工作如下：
　?。?）從整體上設(shè)計了沉浸式虛擬裝配系統(tǒng)的框架，并按功能將系統(tǒng)抽象出三個層次：視圖層

3、，業(yè)務(wù)層，數(shù)據(jù)持久層。在視圖層闡述了系統(tǒng)的渲染流程以及相關(guān)核心類的設(shè)計。同時重點(diǎn)研究了虛擬裝配中的人機(jī)交互技術(shù)，分析了用虛擬探針模擬三維零部件拾取的原理，研究了Arcball算法并在三維鼠標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了視圖旋轉(zhuǎn)、平移、縮放傳感器，研究了使用ART跟蹤球?qū)崿F(xiàn)頭部跟蹤立體顯示的原理，并給出了透視矩陣、視圖矩陣的計算公式；業(yè)務(wù)層從宏觀上闡述了虛擬裝配系統(tǒng)中場景節(jié)點(diǎn)的組織方式，以及它們是如何作用于碰撞檢測和路徑仿真功能上；數(shù)據(jù)持久層則概述了場景數(shù)據(jù)

4、在裝配系統(tǒng)中的加載過程以及仿真動畫的存儲方式。
　?。?）從微觀上深入研究了裝配仿真過程涉及到的虛擬裝配技術(shù)：碰撞檢測技術(shù)、交互式仿真技術(shù)。對碰撞檢測算法做了最初的設(shè)計以及進(jìn)一步地改進(jìn)，推理論證了基于OBB算法的保守快速探測前進(jìn)的偽動態(tài)碰撞檢測算法。接著，研究了自由移動、沿軸平移、沿軸旋轉(zhuǎn)三種快捷的零部件移動模式并給出它們的變換公式。最后對“可拆卸即可裝配”的路徑仿真原理，做了詳細(xì)地分析、設(shè)計與應(yīng)用。
　?。?）論文的最后一