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三維仿真范文1
1電力仿真框架
電力安全培訓的三維仿真系統要想真實地反映電氣設備的外觀結構和運行環境，就需要三維仿真系統能夠展現規模龐大的現實虛擬場景，所以，在開發系統的邏輯控制程序時，就需要將三維仿真系統的整體架構分為電力仿真框架和通用三維仿真引擎兩部分。在現實的操作過程中，操作人員是通過儀表設備操作控制電氣設備的，而在三維仿真培訓系統中，則是通過復雜的邏輯系統實現對其的控制，將現實中的電氣設備和儀表轉化為抽象的虛擬設備和操作邏輯。為了使各種動作狀態在三維效果中顯示得更加正確、合理，達到預定的視覺屬性，往往需要重新組織節點名稱和節點坐標。
2通用三維仿真引擎
通用三維仿真引擎的功能是達到圖形渲染、交互控制和網絡通信的目的。它是由資源管理、場景管理和動畫系統三個子系統組成的。通用三維仿真引擎與邏輯操作無關，它主要是為了實現三維虛擬場景的重建和環境渲染。電力仿真系統與通用三維仿真引擎共同組成了一個完整的三維仿真培訓系統。
二、系統實現的主要技術要求
1仿真對象和電氣屬性的同步
在三維虛擬環境下，為了保證虛擬對象和行為的一致性，往往需要借助事件、屬性、對象的三位一體機制來實現。電氣設備的虛擬設計是電力安全三維仿真培訓系統的主要對象，除了顏色、縮放比例等常見的屬性外，還需要對仿真對象的電氣閉合狀態和相關參數等重要的屬性進行邏輯設計。當虛擬操作導致電氣設備的閉合狀態發生變化時，電氣設備的相關屬性就會發生變化，最終使得電氣設備的參數發生變化。當信息傳遞到設備管理器時，就可以重新計算電網的參數來更新事件的狀態。
2邏輯控制與復雜操作的對應關系
電力安全三維仿真培訓系統的操作過程應當全面支持操作者的各種開放式操作行為。簡單來講，虛擬的操作邏輯應當及時地判斷和反饋操作者的操作行為。開放式的操作控制邏輯與封閉式的操作控制邏輯相比，其應變能力和復雜程度都大幅提高了，在這種操作控制邏輯下，用戶可以根據自己的操作習慣靈活操作，避免復雜的操作流程帶來一定的操作壓力。在錯誤的操作下，操作系統也會及時給予警告或提示，這樣便可以更好地實現智能化培訓的目的。
3大規模場景的情境渲染技術
由于電力安全培訓的三維虛擬場景范圍比較大，需要仿真對象根據培訓人員的操作產生動態移動，這就要求在具體的邏輯設計中，不能把全部的仿真對象放置在同一個渲染列表中，以免影響操作過程控制。在實際設計中，可以將仿真對象分為可渲染對象和可移動對象兩種?？射秩镜姆抡鎸ο笠话闶侵笀鼍皩ο蟮哪Ｐ蛿祿灰笥酗@示的功能，而可移動仿真對象則需要能夠在三維坐標中來回移動。當場景數量較大時，可以分別優化處理靜態場景和動態場景。只更新動態場景的空間信息而忽略了靜態場景的空間信息，不僅能夠提高渲染速率，還可以有效地節約計算資源。
4三維交互模式的實現
三維交互模式的首要功能是當用戶輕點三維場景中的某一個物體時，系統就可以快速地檢測到該信息的傳送情況，并快速反應，從而實現三維交互模式中的人機交互。三維物體是根據射線相交的原理實現的，當鼠標點擊的位置發射一條平行于視線的射線與場景射線相交計算時，交點即該物體的位置標識。常用的三角形檢測方式往往會占用較多的計算資源，影響定位速率。為了避免這種情況的發生，可以采取包圍球體的檢測方式與三角形檢測方式混合使用的方法，提高檢測速率。
三、三維仿真培訓系統的應用
根據上面的整體架構設計和主要問題分析，可以初步實現包含場景編輯器、邏輯編輯器、地圖編輯器在內的三維仿真培訓系統。場景編輯器可以實現三維場景的構建功能，邏輯編輯器可以將復雜的邏輯語言轉化為可視性的操作過程，實現虛擬設備的響應控制功能，而開發人員則可以通過地圖編輯器實現三維場景的布置功能，并且可以及時查看編輯結果。
四、結論
三維仿真范文2
關鍵詞： 制冷設備 虛擬模型 設備拆裝
隨著計算機技術的發展，在專業課教學中采用計算機三維模型仿真教學已成為一個發展方向。在傳統教學方式中，因為掛圖或膠片是靜止的，無法連貫地演示制冷設備的拆裝過程，由此造成老師的講解困難和學生的理解困難，教學效果不理想。
壓縮機與冷凝器、蒸發器、節流裝置共稱為制冷系統的四大部件，以上設備的講解一直是制冷專業的必備知識點，設備的內部結構和拆裝過程是專業技能訓練的重點和難點，普通的理論講解很難使學生對設備的內部結構快速掌握。
1.制冷設備三維實體模型的作用
開發制冷設備三維實體模型有三個作用：第一，可以開展多項制冷設備的技能訓練，彌補實驗室制冷設備數量的不足，消除拆裝過程對設備本身的不利影響，如果讓每個學生都到實驗室進行拆裝，一是實驗室沒有這么多設備供學生拆裝，二是拆裝每臺設備的時間長，如果輪流拆裝則會影響正常的教學進程，三是會影響壓縮機等制冷設備的配合間隙，影響制冷設備的正常使用。第二，可以積極開展虛擬仿真的技能訓練，提高學生對虛擬仿真模型的掌握能力，發展學生的三維空間的想象能力，增強學生的綜合能力。第三，將三維實體仿真模型應用于專業的技能實訓，彌補制冷設備實訓教學的不足。同時，制冷設備的三維模型開發可以為專業教學的其他實景訓練打下基礎，對高等院校技能人才和企業工程技術人員的培養均起到關鍵作用。
因此，專業教學亟待開發制冷設備三維虛擬仿真模型，通過模型開發，將壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流裝置的內部結構、零部件及裝配順序表達清楚，提高專業教學效率和學生的學習積極性。
2.制冷設備三維仿真模型開發的意義
開發制冷設備三維模擬仿真模型的意義體現在以下四個方面：第一，運用制冷設備三維模擬仿真講解制冷專業課內容可以有效增強教學效果，避免傳統教學中使用掛圖帶來的弊端，使學生迅速掌握制冷設備的內部結構、設備拆卸過程與裝配過程，為制冷設備實體的拆裝與設備的故障排除打下基礎。第二，使用制冷設備三維模擬仿真可以大大提高學生的學習積極性。學生往往對教學掛圖沒有興趣，特別是機械結構掛圖，剖面線錯綜復雜，造成學生的識圖困難，采用三維實體仿真可以避免學生識圖上的困難。第三，運用制冷設備三維模擬仿真可以為學生的實景教學打下基礎，有了三位實體仿真的學習，學生對制冷設備的總體結構有了全新認識。第四，復雜問題由繁化簡，增強教學效果。同時，提高教師運用多媒體手段教授專業知識的能力，為教師開展科研奠定良好基礎。
國家骨干校建設成果提供豐富的科研工作基礎，將國家骨干校建設成果應用到專業教學中是今后制冷專業教研組工作的重點，其中如何融入先進的教學方法與手段是建設成果實施的關鍵。建設成果的實施需要專業的人才培養模式進行轉變，人才培養模式已由過去的傳統教育方式逐漸向工學結合、頂崗實習的模式轉變，也就是說，學生不能僅坐在課堂上學習，更要在真實的或是仿真的工作環境中獲取知識。
3.制冷設備三維實體仿真模型開發
開發三維的模型包括：活塞式壓縮機、水冷式冷凝器、蒸發器和熱力膨脹閥等三維模型。學生通過計算機進行制冷設備四大部件的三維實體仿真拆裝，實現模擬虛擬拆裝環境。要運用當前先進的職業教育設計理念，對制冷設備的三維模型進行教學設計。
基于三維實體軟件Solid Works軟件環境下完成產品的三維模型設計，內容包括活塞式壓縮機的三維造型設計、螺桿壓縮機的設計、蒸發器與冷凝器三維模型分析、熱力膨脹閥的三維模型設計等，其中的三維模型設計必須根據企業的實際情況加以確定。
（1）形成完整的研究過程，選擇當前具有代表性的制冷設備作為零件造型，然后進行裝配設計、運動分析、工藝設計，最后實現虛擬仿真文件，包括活塞式壓縮機、螺桿式壓縮機、水冷式冷凝器、蒸發器與節流裝置熱力膨脹閥的模擬仿真模型，下圖為研究內容框圖。
（2）運用當前先進的教學設計理念，對形成的三維模擬仿真文件進行教學設計，使之適應當前職業教育的發展。多媒體課件本質上是一種計算機應用軟件，軟件工程中通常以流程圖的形式描述軟件產品的設計與制作過程。從總體上看，三維模型的教學設計包括軟件設計、軟件制作、課件設計和課件制作四個階段，前兩個階段已經在三維設計軟件平臺上完成，后兩個階段需運用多媒體技術完成。三維實體軟件應根據高職院校學生的特點進行三維模型的教學設計。
（3）實現人機互動。
在完成制冷設備三維實體構建后，進行三維動態實體虛擬拆卸與裝配，形成制冷設備可執行仿真拆裝文件，有效實現人機交互。學生可以通過計算機對一臺壓縮機進行完整的拆裝，并且整個過程動態可視，實現模擬真實的拆裝環境。拆裝課件通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現人與計算機的對話。通過人機交互，可以輕松實現三維實體虛擬仿真環境下的演示。
4.結語
通過開發制冷設備的三維實體仿真模型，可以調動學生的學習主動性，增強學習效果，提高教學質量。還可以應用于專業技能訓練及教師教學科研、企業工程技術人員培訓之中，真正實現專業教學、科學研究、對外服務的一體化。同時，制冷設備的三維實體仿真模型的開發還可以為開展高校制冷專業課程的其他實驗打好基礎，對高等院校技能人才和企業工程技術人員的培養均起到關鍵作用。
參考文獻：
[1]周鶯，張華俊，李積杰.世界制冷壓縮機現狀及發展動向[J].壓縮機技術，2001（4）：39-46.
三維仿真范文3
關鍵詞：機械模具；三維仿真系統；產品設計；生產指標；工業經濟
1 拉鏈產業與計算機仿真技術
我國在拉鏈生產行業當中起步較早，自1980年至今的發展極為迅速，誕生出一大批以拉鏈生產為主要業務的企業，也使得拉鏈生產的規模逐漸擴大。到了1999年，我國在拉鏈方面的產量能夠占據全球拉鏈總產量的半數左右，總長度超過100億米，一舉成為全球范圍內拉鏈生產量最大的國家。
雖然目前我國的拉鏈生產量仍然占據著世界的首位，但是由于各類文化產業的沖擊，對于生產與制造行業來說，也要順應潮流，將產品推陳出新，也要與世界范圍內各家具有特色的著名拉鏈廠商進行競爭。我國拉鏈市場當中常用的銷售手段為降低價格，雖然銷售量持續增長，但是利潤與以往相比卻并沒有顯著的增加，質量方面也難以達到世界先進水平，行業內部的相關人士擔心長此以往，我國拉鏈行業將逐漸成為夕陽產業，在價格戰的硝煙當中漸漸消失。從另一個角度來思考，其實這種價格戰屬于世界同行業競爭的前奏，降價是一種應對高精尖產業的有效有段之一，在工藝水平、產品質量以及創新性方面達不到國際先進標準時，低廉的價格自然也會成為一種優勢，甚至能夠依靠價格的低廉使我國進入到WTO以及國際市場競爭的行列當中。之所以我國拉鏈的價格持續降低，也是在警示著我國的拉鏈生產企業，要將市場的供求作為關注的主要對象，不僅要將產量予以控制，還要通過各種手段提高質量，以此來開辟更為廣闊的國際市場。
持續的價格競爭雖然能夠在短時間內取得利潤，但是畢竟這種競爭方式屬于最為低級的手段之一，如果將一個拉鏈生產企業所有的希望放在倚靠價格取勝這一個方面，最終該企業將會走上滅亡的道路。因此在價格降低的同時，要將關注點放在這樣的價格降低是否真的是由于成本降低，還是純粹的為了市場而進行惡性壓價。但是大量的市場營銷經驗告訴人們，將競爭對手打垮后獨享市場的情況是不可能實現的，因此還是要將所有的注意力放在提升自身方面，在產品的質量、工藝以及制造方面延伸出更多的優勢，才能夠達到獲得市場份額的最終目標。
計算機仿真學的基礎為多元化的學科理論，其方法為計算機軟件結合各種相關實驗的研究數據最終得出的結論，在實際的應用當中不僅能夠將實驗的結果予以準確實現，還能夠通過不斷的實踐對更為深入的機理與規律進行探索，在科學的領域當中持續保持先驗性。另外，還可以通過建立數學模型的方式并對其進行改良以及更新換代，作為替代實際產品接受檢驗、測量的有效工具，能夠充分應用于各種工程或非工程的領域當中。
本次研究當中，將針對拉鏈生產行業的“仿真系統”進行深入研究，模擬拉鏈的開合效果，再通過這種效果的設計給出拉鏈應該具備的各項指標與性能數據，進而對這些數據進行評估與分析，縮短新產品的開發流程與周期，降低開發與制造成本，提升市場熱度與產品質量，實現利潤方面的豐收，在國際市場當中開辟出更為廣闊的發展路徑，在高檔拉鏈的市場當中搶占地位、份額與利潤，為我國的制造生產行業發展提供參考依據。
2 三維仿真系統開發步驟
三維仿真系統開發的基礎為生命周期法，在階段方面歷經了認識、概念、形式、實現以及測試等五個明顯的階段與周期。
在三維仿真系統開發的過程當中，主要包括以下幾個步驟：
第一，進行軟件分析，分析當中要包括操作者對于系統的使用習慣、使用需求以及軟件本身所具有的功能等方面；
第二，進行軟件框架設計，其中包括對總體系統的設計、總體工作流程的設計以及單個模塊的分解分析等；
第三，進行軟件設計。在進行軟件設計的過程當中，工作內容主要包括數據分析、模型框架設計、知識庫組建、UI設計等方面。數據分析當中包括對數據文件、數據傳輸、動態數據交換等方面進行分析與設計，模型框架設計中包括對拉鏈拉合的受力模型、人工神經網絡、工作模式識別、混沌遺傳算法等方面的設計，UI設計主要針對主界面當中能夠反饋、收集以及拋棄的信息進行集中的歸納總結與設計；
第四，進行程序編制，其中包括建立三維產品接口，搭建設計平臺、選取模式識別算法、BP算法、混沌遺傳算法、建立拉鏈拉合受力模型，進而將整個由數學數據建立起來的結構經過轉變后形成程序語言進行表達。隨后還要建立相關的知識庫，以及對數據進行傳輸的相關程序；
第五，進行系統集成，工作內容包括將算法、數據以及知識庫等模塊進行集成，進而形成三維仿真系統，隨后對其中的各個模塊接口問題、集成問題予以解決，最終完善三維仿真系統。
3 三維仿真系統的功能與開發內容
與拉鏈生產相關的系統全稱為“機械模具三維仿真系統”，這一系統將針對對象程序設計專門的方法，在拉鏈產業當中，應用最為先進的操作系統與語言環基于拉鏈生產行業設計的三維仿真系統當中包括了幾大功能，分別為：仿真、設計、預報與尋優。
仿真指的是建立力學模型，模擬模具的裝配過程，對相關的參數進行檢驗后，進行形成完善的拉鏈拉合過程模擬系統。
設計指的是搭建設計平臺，對新類型的產品、模具以及產品庫進行設計與建立。
預報指的是對拉鏈拉合的輕滑度、拉頭拉片結合強力與抗張強力、抗扭力、自鎖強力以及模具裝配的干涉現象進行觀察與監測。
尋優指的是對于特定型號的拉鏈進行最佳靜態參數的考量、拉頭最佳參數確定后的動態考量、鏈牙最佳參數確定后的動態考量，對以上幾個方面進行評估后選定最佳的配比路線，具體工作包括：
3.1 權限管理
針對功能、圖檔以及查閱等方面的授權的限制與開放。
3.2 圖檔管理
將相關文檔形成圖像后輸入數據庫當中，方便日后的查詢、瀏覽、修改、刪除、打印、復制等相關操作。
3.3 設計庫
基本的三維儲存格式總共有12種，主要針對拉頭、拉片、鏈牙進行分類，其中包括尼龍、金屬、塑鋼等不同的材質，另外還包括不同的型號，在數據庫儲存時刻采用SQL-Server。
3.4 靜態尋優
當用戶確定產品材質與型號后，可通過力學性能的選擇，最終形成單個拉頭、拉片以及鏈牙的三維造型、組合造型、尺寸、力學指標等參數，以及標準狀態下所能顯示的力學性能指標圖表，通過模擬監測流程將局部能夠放大、縮小，對整體能夠放大、縮小，對關鍵尺寸的衡量、標注，對具體規格的網格與實體，包括還可以采用動畫的方式進行動態模擬。
3.5 動態尋優
在國際拉鏈產業當中，拉鏈具有一個標準的規格與數據庫，因此可以通過已有的數據庫作為基礎，將拉頭以及鏈牙的關鍵尺寸輸入到數據庫當中，系統即可給出相應的樣品型號，通過自我需求的調整之后，能夠產生最后確定的三維樣品，根據樣品可得到三維組合圖樣以及在常規狀態下或不同狀態下進行檢測的五個力學性能指標參數。對于輕滑度參數的獲取，可以通過下拉角度的調整對不同輕滑度參數進行確定，同時還可以通過動畫進行模擬。對于新型拉鏈的制造，可以通過設計庫當中的已有數據調用某些鏈牙結構，將與之能夠匹配的拉頭結構進行組合，進行優化的動態設計，使其能夠符合現實的力學性能參數。
3.6 模具裝配三維CAD設計系統
將模具當中的標準配件進行設計后，能夠得到一個完整的標準配件庫，可以將不同的產品進行各種形式的組裝，再通過模具進行裝配方面的動態模擬，對其工作流程進行模擬后，可以將運動過程當中所產生的所有參數進行監測與統計，使得模具開發人員能夠對這些參數進行修改、調整、加入或刪減。
3.7 拉鏈產品設計平臺
接入POV-Ray共享軟件，為設計人員提供拉鏈產品的造型設計。
4 三維仿真系統主要模塊的設計理念
在拉鏈產業三維仿真系統的開發當中，所采用的技術要具有科技、難度、交叉等顯著的應用特點，其中將計算機圖形學、OPENGL編程、機械力學、VC#圖形編程技術、分形與混沌理論、人工智能理論、SQL Sercer數據庫技術等進行綜合利用，同時采用以下技術手段：①將計算機圖形學引入力學模型仿真當中；②將混沌理論引入仿真系統當中；③將傳統力學模型與人工智能模型進行融合；④圖形編程技術。
4.1 采用干涉現象檢測八叉樹算法
在拉鏈設計的三維仿真系統當中，主要的仿真模塊功能包括：按照用戶的操作實現：①移動與旋轉三維實體；②計算系統當中的所有靜態或動態信息；③對于運動當中的實體進行監測，觀察其是否與其他物件發生干涉的情況。
八叉樹數據結構是近幾年當中通過CAD軟件發展而來的一種新型數據結構，屬于三維實體模型描述方法當中的一種，在機械制造、幾何運算、機器人設計以及產品生產機械的三維仿真系統當中得到了大量的應用，同時取得了令人滿意的效果。
因此在布局的過程當中，要通過計算機屏幕上對三維實體進行各種操作，進而完成整個仿真的流程。如果對一個三維實體進行操作時，首要考慮的問題就是這一實體是否與其他的實體產生交集、碰撞，因此干涉試驗在任何一個步驟的操作當中都具有必要性。
假設現在要對i進行操作，ST代表狀態空間書，SO代表A的狀態數。
其具體的流程包括：
第一步，將ST空間樹以及代表A的狀態樹SO進行初始化，隨后將第i個操作對象A從ST當中將其信息全部清除，也就是說對ST進行所有節點整數的i位置進行檢查，如果為l，需要將i位置的第16位改為0，將A進行移動操作，對SO狀態樹的根節點狀態進行確認，同時賦予打錢狀態下的節點集；
第二步，對當前的節點集進行確認，換個角度來說，也就是對SO當中能夠組成當前節點集的單個節點進行確定，同時將半滿節點與全滿節點進行集合的分析；
第三步，將當前節點集當中的節點狀態為全滿的節點予以確認，并進行二次集合操作；
第四步，將全滿節點進行排序，對其ST節點的狀態進行依次檢查，如果某一點的狀態為半滿或全滿，則將會發生干涉，流程結束，否則繼續對下一個節點進行檢查；
第五步，對所檢查節點集當中的所有半滿節點進行二次集合；
第六步，將半滿節點集當中的節點進行編號，同時選取下一個節點為當前節點；
第七步，對ST當中與當前節點產生對應的節點狀態進行檢查，如果節點狀態為全滿，則將會發生干涉，流程結束；如果節點狀態為半滿，進行第八步；如果節點狀態為全空，進行第九步；
第八步，在SO當中的當前節點選取8個初始化后的子節點，將其進行二次集合后形成當前節點集，同時轉為第二步；
第九步，對半滿的節點集進行檢查并確定是否檢查結束，結束后進行第十步；如果未檢查結束，則轉為第六步；
第十步，對當前節點集進行檢查，確認是否為根節點，如果是根節點，則不會發生干涉現象，流程結束；如果不是根節點，則進行第十一步；
第十一步，將當前節點集轉換為上層節點集，如果無任何剩余節點，則執行第十步；如果有剩余節點，執行第六步。
4.2 力學與人工智能模型的結合技術
4.2.1 力學模型的建立
在力學模型的建立當中，主要工作包括拉鏈在轉彎狀態下的受力分析、在扭曲狀態下的受力分析、在特殊環境下的受力分析、拉鏈拉和過程當中鏈牙的嚙齒原理、拉動角度問題、拉頭提拉結合力、極限扭力以及抗張抗壓強力。
4.2.2 以力學模型為基礎的人工智能建模
以力學模型為基礎所建立的數學模型由于計算速度無法加快，計算后得到的數據又不具有時效性，因此在很大程度上影響了仿真的效果。因此應用人工神經網絡，能夠忽略前期對先驗知識的采用，只需要根據研究對象的數據進行直接的模型建立，使其在高度非線性、嚴重不確定性的系統建模與控制方面具有極強的解決能力。但是由于在問題的處理當中，人工神經網絡對問題的原理無法理解，同時也無法對其中表示的物理意義予以表達，因此將力學模型與人工神經網絡進行結合后，不僅能夠準確表達物力意義，還能夠準確描述工藝的整個過程。
4.3 以混沌變量為基礎進行變步長梯度下降算法的尋優
在非線性問題的尋優過程當中，梯度法為常用的計算方法，但是由于該方法具有收斂速度較慢、在收斂的過程當中過度依賴變量尺度等缺陷，因此在小點的計算過程當中應用較為適宜。
混沌在自然界當中屬于無序的常見現象，雖然從表面看上去沒有任何邏輯可言，但是卻具有著獨特的內在結構，具有隨機、遍歷、規律等顯著特點，在一些領域當中應用能夠根據自身的隨機性規律進行不重復性的遍歷狀態。
參照這兩種方法的特點，將兩者結合后形成以混沌變量作為基礎的變尺度梯度下降優化算法，能夠采用梯度下降法當中的初始解作用，將k個具有細微差異的混沌變量陸續家在職變步長當中，通過梯度下降進行尋優，如果在尋找的過程中發現與初始值相比更好的優化點，則采用改值替代初始值，否則將會繼續尋優。在不斷的運用過程當中，變步長的因子將會逐漸縮小，因此在最優點臨近處將不會產生拉鋸現象。
參考文獻
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三維仿真范文4
本教學研究項目是通過搭建B/S結構模型平臺，在研究如何經濟、高效地制作三維村鎮模型的方法與步驟方面取得了初步成果，一定程度上提升了浙江省村鎮規劃信息化水平。
1．1本教學研究項目依托浙江省典型村鎮三維仿真規劃信息化平臺模型，實現美麗鄉村仿真場景漫游及規劃信息化管理。著重研究在教學研究項目過程中采用的各種紋理建模方面的優化方案，包括紋理建模過程和烘焙過程的優化，以及開發軟件平臺自身提供的一些優化方案和優化技術。
1．2教學研究項目通過本地或者遠程管理界面，對三維村鎮規劃
信息化平臺場景中的個體信息進行交互，做到規劃信息數據實時更新。
2．教學研究項目平臺的開發流程
2．1三維場景模型的構建
浙江省美麗鄉村三維虛擬現實教學研究項目組織與實施及開發流程的研究。教學研究項目首先是對單個美麗鄉村模型場景的創建，通過B/S瀏覽方式進行整合。(1)教學研究項目的需求分析及相關數據收集與整理。通過課程組成員調查走訪，合作單位直接提供等方式獲取一手資料，再結合衛星地圖，綜合創建地形地貌。大量的建設貼圖通過單反相機進行實地拍攝。(2)CAD總平面圖的處理。通過測繪部門或者鄉村相關職能部門獲取的鄉村CAD總圖信息量大，對模型創建來說需要精簡，然后導入3dsMAX軟件進行場景模型的創建。(3)優化創建的模型，通過多種技術手段，精簡三維模型面數等信息，確保在平臺運行時的流暢。(4)村鎮場景模型的烘焙。在目前虛擬現實場景中，通常都是由建筑模型在貼圖、燈光等一系列步驟后進行烘焙(在Unity最新的5．0系統中，可實現實時光影，不一定需要烘焙步驟)輸出到相關平臺，這樣能獲得的視覺效果更佳。(5)在3DSMAX環境中直接導出并合并場景至相關虛擬仿真平臺，可分為兩種方式進行，部分靜態模型的導出與全部靜態模型導出，根據不同需求選擇進行。
2．2系統功能的實現
系統功能的設計，包括虛擬現實引擎和相關技術的選擇以及在應用中如何提高信息管理水平的研究。(1)創建相機及相機動畫，在無人交互操作的時候，可以通過動態相機對美麗鄉村進行飛行鳥瞰等預設。(2)虛擬現實場景碰撞屬性的設置，默認可以直接把場景中的所有物體設置為碰撞體，減少工作量，但在實踐中發現，這樣會在一定程度上造成系統運算量大，執行效率較低，影響最終的運行速度。所以一般都是人為設置一個較簡單的物體，設置碰撞后，進行隱藏操作。(3)創建特效與周圍環境。教學研究項目可根據需求，設置不同季節及不同氣候條件下的模擬環境，對表現水景效果、蝴蝶飛舞等特效的制作，動態效果通過3dsMAX進行動作設定，導入到虛擬現實引擎進行后期處理。(4)村鎮地圖的導航制作。導航圖的制作關鍵是要在3dsMAX平臺中進行坐標的定位，確定坐標參數后，在虛擬現實平臺中進行相關的參數設定。(5)美麗鄉村數據庫的創建。平臺可以支持的數據庫豐富，包括ACCESS、Oracle、SQLServer、MySQL等，虛擬對象與數據庫的關聯操作和數據庫查詢功能的實現是平臺實現交互的堅實基礎。(6)交互功能的實現。平臺支持的交互功能眾多，可能鼠標事件、距離、鍵盤等觸發調用相應的響應事件，大量的交互功能還涉及到數據庫的數據讀寫，這在本教學研究項目中是一個非常重要的環節。(7)教學研究項目。教學研究項目平臺支持生成EXE可執行文件脫離平臺環境單獨運行，也可以到互聯網絡中進行網頁瀏覽交互，本教學研究項目最終是通過生成單個的網絡版本，通過WEB樹形目錄，把浙江省的各個村鎮的三維虛擬仿真系統合成到大平臺中。今后的研究中考慮使用跨平臺支持效果更好的Uni-ty3D引擎。
2．3平臺特點與特色
本平臺采用Photoshop，AutoCAD，3DMAX等圖形圖像軟件結合虛擬現實平成，腳本引擎功能強大，壓縮率高，真實感強，沉浸感好，可嵌入音頻、flash、視頻、圖片、網頁。(1)平臺仿真度高，區別于能流暢實現村鎮的三維漫游功能，部分村鎮信息查詢等功能，滿足決策者對美麗鄉村規劃功能的要求。(2)可以實時把畫面用“虛擬相機”進行拍攝出圖，能直觀、精確、更大范圍地展現規劃設計方案，有效地提高規劃審批決策科學性。(3)該系統作為公共服務平臺，可通過二次開發，開放接口，擴展到經濟、衛生、交通、應急、消防等領域。
3．教學研究項目平臺的經濟與社會效益
浙江省村鎮共有1500多個，教學研究項目建成后，為浙江省美麗鄉村規劃信息化水平提升做出明顯成效，也為浙江省鄉村建筑數字化程度的提升做出重大貢獻。研究成果專注于虛擬現實與三維可視化技術在浙江省美麗鄉村規劃領域中研發和推廣，目標是國內領先的村鎮虛擬現實技術解決方案。教學研究項目能滿足不同數字規劃管理領域，不同層次決策者對數字仿真的需求。
4．平臺的保障力量
4．1人員保障
教學研究項目分別由高校、企業與政府職能機構等三部分技術力量組成:教學研究項目主持單位高職院校在教學研究項目實施過程中，采集村鎮基礎數據，利用研究小組學生在暑期社會實踐中調查數據、采集可視化資料及到鄉村管理部門查詢資料，也為教學研究項目的完成打下堅實基礎。本科院校為本教學研究項目提供理論支撐，在校的虛擬現實方面的碩士研究生，也參與到教學研究項目中，為教學研究項目提供了技術保障。
4．2資料保障
規劃設計院作為合作企業單位，負責提供浙江省典型美麗鄉村規劃圖紙。企業內部有較多的規劃專家，可以對教學研究項目進行深度研究。提供一手資料，研究中的浙江省溪口美麗鄉村規劃方案就由他們提供，為該教學研究項目的順利進行起到了重要的保障作用。
4．3政策保障
浙江省住房和城鄉建設廳科技委村鎮建設專業委員會，對教學研究項目的推廣提供政策上的扶持，所在的村鎮建設專業委員會在教學研究項目研究中還負責對村鎮管理者規劃信息化方面進行指導。每年都會對浙江省村鎮優秀規劃方案進行匯編、獲獎教學研究項目的收集整理，具有非常豐富的參考資源，對建設系統相關職能部門具有良好的溝通協調能力，便于教學研究項目具體實施過路中的運行與推廣。
5．結束語
三維仿真范文5
一、SolidEdge軟件特點
（一）友好的用戶界面
SolidEdge采用SrnartRibbon界面技術，用戶操作時，可得到命令的具體內容、詳細步驟及下一步工作內容等信息。同時SolidEdge自帶了制作精良的教程(Tutorial，引導用戶由淺入深地學習。
（二）二次開發
SolidEdge在OLE2的一些標準上保持對VB開發軟件的應用提供一定的便利性，這樣可以更好地運用VB進行二次開發，編寫具有自己企業特點的應用程序。
（三）參數設計技術和特征技術
SolidEdge是基于參數和特征實體造型的新一代機械設計CAD系統，是專門為設計人員開發的、易于理解和操作的實體造型系統，它完全執行設計工程師的意圖。專業設計人員完全可以利用參數技術，完成幾乎任何機械零件或裝配件的造型。
（四）先進的基于特征的造型技術
SolidEdge采用特征造型技術，記錄了設計的全部過程，工程師可在特征管理器(FeaturePathFinder)中方便地瀏覽、修改特征，甚至改變特征的次序。
二、VB與仿真軟件
來自EDS公司的SolidEdge仿真軟件是一個功能非常強大的三維CAD軟件，SolidEdge是為機械設計量身定制的一款設計軟件，裝配體設計到工程制圖，各種功能無所不在，裝配造型無與倫比，通用零件造型功能強大，它可以使機械產品、加工產品以及機電產品等設計者方便快捷地創建、記錄和共享產品知識，這一功能是管理實現的。SolidEdge由于其創新功能和使用快捷方便性，成為世界上成千上萬的公司首選應用軟件。根據多年來的研究，SolidEdge仿真軟件系統一般應具有以下特點：(1)模塊化的體系結構。系統應該按照一定規則劃分為若干個子模塊，各模塊相互獨立，實現自己的功能，模塊之間通過簡單的接口聯系起來。模塊化是開放式SolidEdge仿真軟件系統實現開放的基礎。(2)統一的接口標準。系統各個構成要素之間應該有完善的，統一的接口標準。來自不同廠商的產品，只要遵循這個標準，就可以方便地集成到系統當中。接口標準是實現系統集成的關鍵。(3)動態的系統配置。用戶可以根據自己的需要定義系統的功能，決定系統的復雜程度，并且可以選用不同廠商的產品，配置出具有個性化特征的SolidEdge仿真軟件系統。(4)方便的升級與維護。當系統中的某一個模塊出現問題時，可以很方便地選用新的模塊替換它；當某一模塊的功能需要增強時，只要保證原有接口不變，添加新的接口即可；當系統需要添加新的功能時，只需保證原有模塊不變，增加新的功能模塊即可。(5)良好的外部接口。能與其它的SolidEdge仿真軟件系統甚至是企業的其它軟件如CAD，CAPP等實現互操作?？傊ㄟ^以上分析可以看出VB開發仍然是SolidEdge的基本開發手段，它適合一般開發者用于較為簡單交互性程序的開發。ASS將逐步被更為完善的AR.所取代。VB則成為SolidEdge用戶二次開發的另一支生力軍。SolidEdge提供的開發手段讓各類開發者都能有適合于自己的開發工具。
三、VB在仿真軟件中操控三維對象的實現
三維仿真范文6
Abstract: On the basis of understanding the working principle of laser probe, the characteristic simulation model of laser triangulation probe which was expressed by the relation of surface tilt angle and receiving lens,receiving optical power through light scattering theory was established. It was simulated through computer, which obtained the relation of signal input between displacement and surface tilt angle.
關鍵詞： 激光測頭；三維點；仿真
Key words: laser probe；Three-dimensional point；simulation
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）18-0146-01
0引言
CAD/CAM技術的迅速發展，使得汽車、模具、航空等工業在復雜自由曲面的設計方面的應用越來越廣泛。近幾年來，隨著制造業的發展，對3-D自由曲面的測量越來越多，特別是逆向工程方法引入到模具制造以及汽車、航空航天和玩具業的發展，使用接觸測頭的CMM測量大規模數據點的問題越來越多。激光非接觸掃描系統與接觸測頭相比，可以快速獲取曲面的三維數據，而且不受測量材料的限制，目前的商業激光掃描測頭可以直接裝到數控銑床、機器人或三坐標測量機上。近年來激光測頭的研究開發使自由曲面的非接觸測量得到了廣泛的應用。應用激光非接觸測頭，測量系統的精度和測量速度都得到了顯著的提高。
1激光測頭的工作原理
一般的激光掃描測頭在精度上要比接觸測頭少一個數量級。這在一定程度上限制了激光掃描方法的使用。為了解決這個問題，有必要對激光三角法掃描測頭的特性進行詳細研究。
本文研究的激光測頭是帶有測頭控制器的ANR1280激光位移傳感器。激光測頭的測量原理是激光三角形法。圖1顯示激光掃描系統采集數據的過程及被測表面傾角和測量深度與被測曲面的相對關系。
由測頭控制器輸出的電壓信號是-5V～+5V，代表測頭到被測表面的距離為60mm～100mm。這一電壓信號可通過數據采集卡A/D轉換器將其變為計算機數字量，以便存儲或運算。A/D卡的選擇主要考慮兩個方面：①輸入電壓范圍；②數字分辨率和轉換精度。已知測頭的輸出范圍為-5V～+5V（4mm/V），最高分辨率為2μm，線性度為1%，標定后的相對誤差為0.1。最短采集時間為0.15ms，則A/D卡的選擇應滿足：①輸入電壓范圍：-5V～+5V；②數字分辨率：（2μm×0.25V/mm）/10V=1/20000。按上述要求，可以選擇A/D數據采集卡，性能指標為：輸入電壓范圍-10V～+10V；數據寬度為16位；數字分辨率：1/65536；轉換精度
2點激光測頭特性仿真模型
從激光測量系統得到的三坐標點的坐標值x,y,z，x坐標值和Y坐標值是由精密伺服系統控制的測頭的位置，因此是可靠的；但z向的坐標值是通過激光測頭的位置傳感器通過對光的感應而確定的，精度較差，因此需要控制z向的坐標值的誤差，這就需要研究激光測頭的特性，建立激光測頭的模型進行仿真分析。
激光掃描測頭掃描被物體表面時，根據被測曲面的幾何形狀，每個掃描點對應不同的掃描深度、表傾斜角和入射角。由于漫反射表面的光強分布以朗伯模型來描述，在接收透鏡徑上所接收的光功率并不是均勻的。這就使得光電接收面上的像光斑的光能質相對其幾何中心產生偏移。當被測表面上入射光點處的法線與入射光方向不重合時稱被測表面發生了傾斜。隨著傾斜角的不同，散射光場的空間分布也將發生變化，從而使接收透鏡的接收光功率發生變化。物體表面的光散射是一個十分復雜的問題，與表面的粗糙度及物體的復折射率均有關。由于在應用中被測表面通常較為粗糙，為了使問題簡化，又不失一般性，可假設被測表面為理想的漫散射表面，其散射光的空間分布用朗伯定律表示為：I=I0cosΦ （1）
Φ為散射光方向與入射光點處法線之間的夾角，I為單位立體角單位時間散射的光能量，I0為法線方向單位立體角單位時間散射的光能量。由朗伯定律可知，理想漫散射表面的散射光場的空間分布與入射光的入射方向無關，僅由散射面法線的空間取向所定。被測表面法線在測量入射面內的傾斜對位移測量的影響最大。根據上述朗伯定律的理論基礎研究接收光功率P。
接收光功率P的基本計算公式P=IΩ0（2）
式中I為接收透鏡所對應的接收光強，Ω0為接收透鏡所對應的立體角。當被測表面法線與入射光束一致時，即入射光束與被測表面垂直時，根據前面假設的理想情況，單位立體角單位時間散射的光能量I=I0；當被測表面傾斜角為α，則I=I0cosα （3）
接收透鏡所對應的立體角Ω0=πR2/r2（4）
式中r是在表面有傾斜及位移時，投射光點到透鏡中心點的距離，當R/r很小時可近似為r=a-xcosθ0 （5）
經計算整理后可得到接收光功率的計算式
P=I0πR2cosα/（a-xcosθ0）2 （6）
從上式可知接收光功率有如下的變化規律：①當傾斜角一定時，接收光功率P隨被測表面位移呈線性變化關系；②當被測表面位置一定時，接收光功率P隨傾斜角α的變化規律為：當α0時，P隨α增大而減小，當α=0時，P取最大值。
3仿真結果分析
由于被測表面的傾斜改變了散射光場相對于接收透鏡的空間分布，使得PSD上會聚光斑的光能分布的等效中心的位置相對于垂直入射時發生了改變。接受到的光功率越少，產生的測量誤差越大。所以將接收光功率的輸出表示為誤差的相對大小的輸出。
4總結
本文根據激光測頭的三角法測量原理，通過光散射原理建立了被測表面傾斜角與接收透鏡接收光功率的關系來表示激光三角法測頭的特性仿真模型。通過計算機對其進行模擬獲得了信號輸入分別與位移與表面傾角的關系。
參考文獻：
