基于觸覺的虛擬裝配技術研究.pdf

1、20世紀90年代中期,虛擬產(chǎn)品開發(fā)(virtual product development, VPD)技術的出現(xiàn)引起了研究者的廣泛關注。VPD技術的基本思想就是通過計算機內(nèi)的虛擬模型來模擬和預測產(chǎn)品功能、性能及可制造性等。在產(chǎn)品的開發(fā)過程中,人們可以在虛擬環(huán)境下構思、設計、制造、測試和分析產(chǎn)品,以解決產(chǎn)品存在的問題。VPD的實現(xiàn)需要一系列的技術與工具支撐,虛擬裝配則是其中的核心技術之一。虛擬裝配是根據(jù)產(chǎn)品設計的形狀特性、精度特性,真實地

2、模擬產(chǎn)品的三維裝配過程,并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實模擬裝配過程,以檢驗產(chǎn)品的可裝配性。該定義著眼于產(chǎn)品物理裝配過程的仿真過程,體現(xiàn)的思想也是一種分析過程。虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分,利用虛擬裝配,可以驗證裝配設計和操作的正確與否,以便及早的發(fā)現(xiàn)裝配中的問題,對模型進行修改,并通過可視化顯示裝配過程。
　　論文就虛擬裝配開發(fā)過程中的幾個關鍵問題進行了以下幾個方面的研究:第一,開源的三維圖形引擎Open Scene

3、Graph(OSG)的研究,包括OSG的繪圖框架、用于場景管理的場景圖技術、立體顯示原理、虛擬相機的實現(xiàn)原理以及靈活的使用方法。第二,為了將計算機生成的三維數(shù)字圖像實時地輸出并顯示在一個超大幅面的投影幕墻上,使觀看者和參與者獲得一種身臨其境的虛擬仿真視覺感受,系統(tǒng)采用了多通道拼接技術,并就平板幕拼接和環(huán)形幕拼接兩大類型進行了研究。第三,基于對多種碰撞檢測算法的分析,論文研究了開源的物理引擎Open Dynamic Engine(ODE)

4、,重點闡述了OSG和ODE的結(jié)合使用。利用OSG進行場景的渲染,利用ODE進行碰撞檢測,從模型中提取幾何信息來建立ODE的碰撞幾何體。在仿真過程中可隨時調(diào)整仿真步長提高碰撞檢測的精確度。利用ODE建立了起重機鋼繩的擺動動力學仿真模型。第四,為了提高系統(tǒng)的交互性,采用了數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器等外部交互設備。對5DT14觸點數(shù)據(jù)手套、Fastrak和Patriot兩種位置跟蹤器的接口開發(fā)進行了研究。論文的研究成果在所開發(fā)的多模板虛擬裝配系統(tǒng)中