三維仿真論文精選(九篇)

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第1篇：三維仿真論文范文

關(guān)鍵詞：建模，裝配仿真，干涉檢查

 

1 引言虛擬制造是實(shí)際制造工程在計(jì)算機(jī)上的映射，船舶建造仿真要求采用三維的模型來(lái)代替實(shí)際的制造工程，將在車(chē)間、船臺(tái)（塢）的工作在虛擬的環(huán)境下先運(yùn)行一遍，從分段裝配、舾裝配合、動(dòng)力學(xué)性能、流體力學(xué)性能等多方面進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而得出船舶建造的邏輯順序與合理性，并為建造過(guò)程的優(yōu)化準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 船舶建造數(shù)字建模及裝配仿真要求船舶的建造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，現(xiàn)代造船技術(shù)以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，采用成組技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)，有層次的對(duì)整個(gè)建造工程實(shí)施分解，在不同的階段，對(duì)三維建模有不同的要求。在以進(jìn)行船舶建造作業(yè)計(jì)劃編制為目的，同時(shí)滿(mǎn)足生產(chǎn)設(shè)計(jì)需要的情況下，對(duì)船舶數(shù)字化建模和裝配仿真技術(shù)的要求是[1,2]：（1）提供編制計(jì)劃所需要的產(chǎn)品特征信息，包括產(chǎn)品的幾何特征、物理特征、工程結(jié)構(gòu)特征等。在實(shí)際建造前根據(jù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與圖形學(xué)映射關(guān)系確定各個(gè)零件的配合情況；（2）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行干涉檢查，確定整個(gè)裝配方案的可行性，在虛擬環(huán)境下消除產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷；（3）通過(guò)裝配仿真，給出產(chǎn)品的裝配信息與約束信息，確定生產(chǎn)計(jì)劃所需要的裝配邏輯順序；（4）以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)仿真，構(gòu)建裝配工藝路線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)可行的裝配工藝規(guī)劃；（5）進(jìn)行裝配工藝仿真后處理，給出適合生產(chǎn)實(shí)際的三維模型與工藝文件。

3 數(shù)字化三維模型的建立這里使用的是CATIA V5 軟件進(jìn)行建模裝配仿真與干涉檢查。CATIA V5 是IBM 和達(dá)索系統(tǒng)公司共同推出的CAD/CAE/CAM 軟件，該軟件能夠在windows和Unix 等平臺(tái)上運(yùn)行，具有較強(qiáng)的三維造型功能，還有較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)仿真功能模塊。

3.1 造船工程分解與任務(wù)包的確定

進(jìn)行三維數(shù)字化建模，不能單純的為了建模而建模，如果只是將船舶按其二維圖紙做成三維物體，則失去了建模的意義。以生產(chǎn)計(jì)劃編制為目標(biāo)的數(shù)字化建模通過(guò)船舶工程分解，來(lái)分清整個(gè)工藝過(guò)程，確立任務(wù)包，在此基礎(chǔ)之上，為后面的裝配仿真打下信息基礎(chǔ)。

船舶生產(chǎn)的過(guò)程實(shí)際上是制造零部件，即所謂的“中間產(chǎn)品”。免費(fèi)論文。這些中間產(chǎn)品經(jīng)過(guò)幾個(gè)制造級(jí)的逐漸變大變復(fù)雜，終而形成一艘船，即最終產(chǎn)品。免費(fèi)論文。因此從中間產(chǎn)品的角度來(lái)分解船舶的建造任務(wù)是理想的方案，這就是產(chǎn)品導(dǎo)向型分解。產(chǎn)品導(dǎo)向型工程分解的原理是：任何系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是層次分明有序可循的，通過(guò)層層分解可以通過(guò)圖表的形式揭示其有序結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)品導(dǎo)向型工程分解用于造船時(shí)，首先按照任務(wù)本質(zhì)的不同將造船全過(guò)程分為船體建造、舾裝和涂裝三大類(lèi)，每一大類(lèi)又分為加工和裝配兩種作業(yè)。例如，將船體建造分為零件加工、零件裝配、部件裝配、小分段裝配、分段裝配、大分段裝配和船體合攏7 個(gè)制造級(jí)。

3.2 分段模擬建模

（1）船體外板的建模

本文是在具有船殼曲面型值表的基礎(chǔ)上進(jìn)行船殼曲面的三維建模。由于型值表中的數(shù)據(jù)有間隔，在生成型線(xiàn)后，還進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行了光順。在具體建模過(guò)程中環(huán)境的設(shè)置如下：以X 正方向?yàn)榇挤较颍琘 正方向?yàn)榇蚁戏较?，Z 正方向?yàn)榇叻较颉Ｖ恍鑈Z 平面一邊建立一半船殼曲面，另一邊映射即可。在生成所有曲面之后，如果還有局部的地方出現(xiàn)棱角，還可以充分利用CATIA 中的曲面修改功能，對(duì)于有棱角的地方可以把帶有棱角線(xiàn)兩邊的曲面連接（Join）成一大塊，然后在棱角線(xiàn)兩邊分別用兩個(gè)參考面把這塊大面截?cái)啵⊿plit）成兩塊面，去掉中間有棱角線(xiàn)的曲面。再由這兩塊Split面通過(guò)Blent（or Fill）命令連接起來(lái)，Blend（or Fill）命令中有保證曲面光順連接的選項(xiàng)，可以保證曲面的光順連接。對(duì)于凹凸不平的小塊曲面也可以用這種方法來(lái)修改。

（2）零件的建模

零件的建模，其目的是為了在以后的裝配仿真和生產(chǎn)計(jì)劃編制中提供必要的信息。其應(yīng)具備下列基本策略：

（a）特征設(shè)計(jì)與特征提取的綜合利用。特征是產(chǎn)品建模的強(qiáng)有力支持。建模時(shí)應(yīng)將特征設(shè)計(jì)與特征提取結(jié)合起來(lái)，充分利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)所提供的特征造型功能，盡量從有關(guān)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)直接提取，同時(shí)要充分的利用人機(jī)交互共功能，通過(guò)交互輸入定義。

（b）面向?qū)ο蟮慕７绞?。面向?qū)ο蟮慕７绞?，具有先粗后精，由抽象到具體的特點(diǎn)，符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的自然思維習(xí)慣，應(yīng)在建模中得到充分應(yīng)用。

（c）模型的層次化組織。免費(fèi)論文。在建模過(guò)程中，應(yīng)該具有大局觀，不能只盯著一個(gè)構(gòu)件，而是應(yīng)該考慮整體的層次性，在經(jīng)過(guò)詳細(xì)科學(xué)的分解以后，分層有計(jì)劃的建模。

模型不僅要處理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸入信息，還應(yīng)能處理設(shè)計(jì)工程中的中間信息和結(jié)果信息，因此模型的信息應(yīng)隨著設(shè)計(jì)過(guò)程的推進(jìn)而逐步豐富和完善。

4 裝配仿真與干涉檢查船舶裝配仿真與干涉檢查是在虛擬的環(huán)境下確定船舶的作業(yè)邏輯順序，提供生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)資料，檢驗(yàn)工藝與設(shè)計(jì)的可行性。它是船舶虛擬制造和生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的至關(guān)重要的一環(huán)，是進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃的基礎(chǔ)。裝配仿真包括了零件裝配、部件裝配和分段裝配三個(gè)制造級(jí)的任務(wù)包。在進(jìn)行裝配仿真的過(guò)程中，應(yīng)該按照工藝順序依次進(jìn)行虛擬，其作用如下：(1) 擬定裝配方案，優(yōu)化裝配結(jié)構(gòu)。從設(shè)計(jì)和制造工藝出發(fā)，在各種約束中尋求裝配的合理性與最優(yōu)性；(2) 改進(jìn)裝配性能，降低裝配成本。船舶裝配所涉及的零件種類(lèi)繁多，數(shù)量巨大，裝配仿真的任務(wù)首先要確保產(chǎn)品的裝配到位，然后要求裝配能夠比較容易實(shí)現(xiàn)，盡量降低成本；(3) 產(chǎn)品可制造性的基礎(chǔ)。由于目前詳細(xì)設(shè)計(jì)一般還是二維的，必須在虛擬三維環(huán)境下檢查產(chǎn)品的可行性；(4) 為計(jì)劃提供必要的信息數(shù)據(jù)。

4.1 裝配仿真

裝配仿真的覆蓋范圍很廣泛，這里具體來(lái)說(shuō)包括裝配順序、裝配路徑和裝配工藝三個(gè)方面的內(nèi)容，其中裝配順序與裝配路徑是最為核心內(nèi)容。

4.2 干涉檢查

船體分段有很多組件構(gòu)成，肉眼很難發(fā)現(xiàn)可能的干涉情況，利用CATIA 所提供的干涉檢查函數(shù)，可以自動(dòng)的檢查所有的干涉情況。下面通過(guò)實(shí)例來(lái)說(shuō)明。

在構(gòu)件中有一工字梁與角鋼交叉，要進(jìn)行干涉檢查，看兩者是否有接觸而不能裝配，應(yīng)用Compute Clash 命令，將兩個(gè)零件同時(shí)選中，即可分析這兩個(gè)零件的干涉情況。當(dāng)對(duì)話(huà)框Result 出現(xiàn)Clash 表示兩個(gè)組件發(fā)生了干涉，出現(xiàn)Contact 則表示選定的兩個(gè)組件相接觸，如果No interference 則表示沒(méi)有干涉。

5 結(jié)語(yǔ)本文以編制生產(chǎn)計(jì)劃為目的，研究了基于虛擬制造下的三維數(shù)字化建模的方法。在CATIA 環(huán)境下，研究了怎樣通過(guò)對(duì)工藝合理性分析結(jié)合裝配分析，虛擬干涉檢查、產(chǎn)品裝配、生產(chǎn)工藝仿真，最后得到適合生產(chǎn)計(jì)劃編制的數(shù)字化模型。

第2篇：三維仿真論文范文

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展，發(fā)展，展望

 

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR技術(shù)），又稱(chēng)靈境技術(shù)，是以浸沒(méi)感、交互性和感知性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計(jì)算機(jī)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，以仿真的方式給用戶(hù)創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過(guò)頭盔顯示器(HMD)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，給用戶(hù)提供一個(gè)觀測(cè)與該虛擬世界交互的三維界面，使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測(cè)周?chē)h(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，使人和計(jì)算機(jī)很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

作為尖端科技，虛擬現(xiàn)實(shí)綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和傳感技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、模擬軍事演習(xí)、工程、教育、醫(yī)學(xué)、字化酒店、商品展示、娛樂(lè)等領(lǐng)域，也同樣適用于網(wǎng)絡(luò)會(huì)展。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在會(huì)展業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)多媒體展示技術(shù)的結(jié)合，在展覽方面也不斷涌現(xiàn)出一些結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)展。如今國(guó)外的虛擬會(huì)展業(yè)已經(jīng)十分成熟，如著名的德國(guó)漢諾威展，在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立三維立體的展示系統(tǒng)；國(guó)外一些城市宣傳也開(kāi)始采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如網(wǎng)上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等，運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示一些有價(jià)值的文物、展品和三維場(chǎng)景，使用戶(hù)能夠通過(guò)Internet遠(yuǎn)程連接去體驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)的虛擬會(huì)展目前還基本屬于界面包裝，主要通過(guò)二維平面靜態(tài)地網(wǎng)頁(yè)展示，如中國(guó)茶葉博覽會(huì)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)茶具和茶文化進(jìn)行網(wǎng)上瀏覽，還有虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)球網(wǎng)站（www．vwww．com）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)上展銷(xiāo)；再如武漢國(guó)際機(jī)電博覽會(huì)，采用網(wǎng)上虛擬武博會(huì)和武博會(huì)同期開(kāi)幕，未到展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的客戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊該網(wǎng)站，就可像親赴現(xiàn)場(chǎng)一樣，可在場(chǎng)館內(nèi)每一個(gè)展位前流連，任意觀看各種產(chǎn)品，了解它們的性能和用途，甚至突破實(shí)際參觀過(guò)程中的限制，深入了解展品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，瀏覽武博會(huì)的即時(shí)信息。

虛擬展覽系統(tǒng)按其表現(xiàn)形式可分為三類(lèi)：①運(yùn)用圖文聲像以及環(huán)視圖展示物品和場(chǎng)景。這類(lèi)系統(tǒng)因表現(xiàn)形式的局限，不能更生動(dòng)、更全面的展示。②單純的三維場(chǎng)景展示，用戶(hù)可以隨意漫游，但只提供展覽會(huì)的表面形式，不提供展覽內(nèi)容與展覽場(chǎng)景的關(guān)聯(lián)。③既提供三維場(chǎng)景，也提供實(shí)際展覽內(nèi)容，并與三維場(chǎng)景結(jié)合在一起[3]。

三、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)展發(fā)展的展望

在綜合考慮現(xiàn)有技術(shù)條件及未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展前景的情況下，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出兩種模式，即現(xiàn)階段的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式和未來(lái)的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式，具體理念如下：

（一）實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式

網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為會(huì)展業(yè)一種新的發(fā)展形勢(shì)，有著廣闊的發(fā)展前景。但目前網(wǎng)絡(luò)會(huì)展還只是實(shí)物會(huì)展的補(bǔ)充和配角，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展只有作為實(shí)體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認(rèn)識(shí)而發(fā)展起來(lái)。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。就目前情況而言，線(xiàn)上展會(huì)和線(xiàn)下展會(huì)二者可相互補(bǔ)充，二者有機(jī)融合會(huì)相得益彰的。當(dāng)然雙方會(huì)有部分重疊，但不可輕言取代，否則就是昏了頭了，若干年后或許會(huì)的，但至少目前不會(huì)。因此，我們不能夸大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用，基于傳統(tǒng)會(huì)展的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)會(huì)展仍然起著主導(dǎo)作用。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。同時(shí)，隨著會(huì)展業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進(jìn)了電子商務(wù)技術(shù)向會(huì)展業(yè)的滲透，在某種程度上彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)會(huì)展技術(shù)的不足，促進(jìn)著網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展。

總之，在目前甚至今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)會(huì)展將遵循實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式，即充分利用電子商務(wù)技術(shù)大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會(huì)展，實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并舉，實(shí)物會(huì)展結(jié)束后，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為實(shí)物會(huì)展的延伸和補(bǔ)充，繼續(xù)實(shí)行“永不落幕的會(huì)展”，并不斷更新、豐富和完善，使實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展相互促進(jìn)，共同發(fā)展壯大。

（二）實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式

由于網(wǎng)絡(luò)展會(huì)的模式模糊和傳統(tǒng)展會(huì)的主導(dǎo)地位，中國(guó)會(huì)展業(yè)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代還有很長(zhǎng)的一段路要走。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，網(wǎng)上會(huì)展前景不可限量，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，必將成為現(xiàn)代展覽業(yè)的重要組成部分，必將代替部分實(shí)物會(huì)展，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并存的局面，這是一種必然的趨勢(shì)。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。因?yàn)榫W(wǎng)上會(huì)展有不受時(shí)空限制、節(jié)省展覽交易成本等優(yōu)勢(shì)，很多商品和服務(wù)都適合在網(wǎng)上進(jìn)行展覽和銷(xiāo)售。如網(wǎng)絡(luò)圖書(shū)展就有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閳D書(shū)沒(méi)有過(guò)多的質(zhì)地的要求、尺寸的要求，在網(wǎng)上看到的這本書(shū)和書(shū)店買(mǎi)到的書(shū)幾乎沒(méi)有差別。另外，從目前網(wǎng)絡(luò)交易的商品清單看，網(wǎng)絡(luò)交易的對(duì)象正從數(shù)碼產(chǎn)品迅速擴(kuò)展到服裝、電器、日用品、玩具、個(gè)人護(hù)理品等眾多產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品正是我國(guó)制造的優(yōu)勢(shì)所在，也是目前辦展頻率最高的產(chǎn)品。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這些產(chǎn)品將來(lái)都可以作為網(wǎng)絡(luò)會(huì)展展示的對(duì)象，市場(chǎng)前景好。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

此外，會(huì)展業(yè)的發(fā)展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見(jiàn)端倪。政府不可能無(wú)止境的耗費(fèi)大量土地進(jìn)行場(chǎng)館建設(shè)，同時(shí)場(chǎng)館建設(shè)投入大、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大，而在互聯(lián)網(wǎng)上建立虛擬展館，舉辦網(wǎng)絡(luò)展覽卻可以節(jié)省大量時(shí)間和金錢(qián)，大大提高展會(huì)的效益。可見(jiàn)，我們既要看到目前實(shí)物會(huì)展的優(yōu)勢(shì)，也要前瞻性的看到網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的優(yōu)勢(shì)，尤其是網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的后發(fā)優(yōu)勢(shì)和趨勢(shì)，為大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會(huì)展，共創(chuàng)低碳會(huì)展經(jīng)濟(jì)做好一切準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：三維仿真論文范文

題

報(bào)

告

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目

HT150銑刀箱體的鑄造工藝設(shè)計(jì)

題目類(lèi)型

工程設(shè)計(jì)（項(xiàng)目）

論文類(lèi)

作品設(shè)計(jì)類(lèi)

其他

一、選題簡(jiǎn)介、意義

高速切削技術(shù)是當(dāng)今世界制造業(yè)中一項(xiàng)快速發(fā)展的先進(jìn)實(shí)用的制造技術(shù)，具有強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展和高速鏜銑加工中心等高性能機(jī)床的不斷開(kāi)發(fā)，高速銑削技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)和模具等制造行業(yè)，工序集約化和高速加工設(shè)備通用化使得高速銑削已經(jīng)成為關(guān)鍵零部件高效、高精度加工首選工藝方案。目前，高速銑削作為提高企業(yè)敏捷力與柔性制造能力的核心技術(shù)，在金屬切削加工領(lǐng)域取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為當(dāng)今世界制造業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)。

高速銑削最顯著的特點(diǎn)和技術(shù)核心是采用可靠刀具，這就需要我們研究出非?？煽康牡毒邅?lái)使用，以高切削速度和高進(jìn)給速度進(jìn)行高精度和高表面質(zhì)量加工，滿(mǎn)足上述功能要求的高速銑刀成為實(shí)現(xiàn)高速銑削加工的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)高速切削基礎(chǔ)理論和高速刀具技術(shù)滯后于高速切削加工實(shí)際應(yīng)用，在高速銑刀及其加工數(shù)據(jù)完整性和清晰度方面存在諸多問(wèn)題，使得高速機(jī)床效能未能得到充分發(fā)揮，嚴(yán)重限制了高速銑削技術(shù)的應(yīng)用范圍。研究銑刀的箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其相關(guān)技術(shù)，對(duì)深刻認(rèn)識(shí)銑刀的箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推動(dòng)高速銑削技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展具有重要理論價(jià)值和實(shí)際意義。

二、課題綜述（課題研究，主要研究的內(nèi)容，要解決的問(wèn)題，預(yù)期目標(biāo)，研究步驟、方法及措施等）

研究?jī)?nèi)容：

本文以常用HT150銑刀箱體為研究對(duì)象，在以下方面開(kāi)展研究工作：

（1）

根據(jù)HT150銑刀箱體大小規(guī)格繪制二維和三維機(jī)械圖；

（2）

根據(jù)HT150銑刀箱體大小規(guī)格設(shè)計(jì)鑄造工藝圖；

（3）

使用軟件繪制箱體的鑄造工藝圖；

（4）

采用鑄造仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)的鑄造工藝進(jìn)行仿真模擬，分析仿真結(jié)果，找到最優(yōu)的銑刀箱體鑄造工藝設(shè)計(jì)。

研究方法：

（1）

鑄造工藝設(shè)計(jì)

參考常用HT150銑刀箱體的規(guī)格尺寸，結(jié)合李弘英、趙成志主編的《鑄造工藝設(shè)計(jì)》，設(shè)計(jì)銑刀箱體的鑄造工藝過(guò)程

（2）

步驟

參考國(guó)內(nèi)外對(duì)銑刀箱體鑄造工藝的研究成果，

結(jié)合本科階段所學(xué)的知識(shí)，對(duì)已有銑刀箱體鑄造工藝進(jìn)行大膽的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出幾種不同的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)繪制三維鑄造工藝圖，

并用

鑄造仿真軟件進(jìn)行仿真模擬，分析仿真結(jié)果，得到最優(yōu)的銑刀箱體鑄造設(shè)計(jì)方案。

（3）

措施

查閱相關(guān)文獻(xiàn)和書(shū)籍，在現(xiàn)有銑刀箱體鑄造工藝基礎(chǔ)上提出改進(jìn)意見(jiàn)，設(shè)計(jì)改進(jìn)的鑄造工藝；將設(shè)計(jì)好的鑄造工藝通過(guò)繪制工藝圖以及鑄造仿真軟件對(duì)鑄造工藝進(jìn)行仿真模擬。

三、設(shè)計(jì)（論文）體系、結(jié)構(gòu)（大綱）

第一章

引言

1.1研究的意義

1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究

1.3研究?jī)?nèi)容和課題來(lái)源

第二章

HT150的概述

2.1HT150的簡(jiǎn)介

2.2HT150的基本結(jié)構(gòu)

2.3HT150的工作原理

2.4HT150的特點(diǎn)

2.5HT150的應(yīng)用

第三章

箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1箱體的主要功能

3.2箱體的分類(lèi)

3.3按箱體的制造方法

3.4設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)要求

3.5箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第四章

HT150銑刀箱體的鑄造工藝設(shè)計(jì)

4.1HT150的選取

4.2銑刀功能分解及其交互作用分析

4.3基于HT150設(shè)計(jì)的銑刀功能規(guī)劃

4.4銑刀箱體設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

4.5銑刀箱體設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

結(jié)論

參考文獻(xiàn)

指導(dǎo)教師意見(jiàn)：

簽字：

院（系）審批意見(jiàn)：

年

月

日

簽章：

年

第4篇：三維仿真論文范文

關(guān)鍵詞：非圓齒輪；ABQUS；振動(dòng)特性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.225

普通圓齒輪能完成定傳動(dòng)比傳動(dòng)，然而面對(duì)有變傳動(dòng)比傳動(dòng)需要的機(jī)械時(shí)，普通圓齒輪則無(wú)法勝任。非圓齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則可實(shí)現(xiàn)非勻速比傳動(dòng)要求，且該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。其作為新型的傳動(dòng)形式，對(duì)傳統(tǒng)的齒輪加工、設(shè)計(jì)、研發(fā)等技術(shù)提出了更高的要求，傳動(dòng)理論也亟需完善。

1 建立非圓齒輪有限元模型

ABQUS軟件中的有子空間迭代和Lanczos兩種特征值提取方法，適用于不同特征模態(tài)下的仿真分析，通過(guò)分析，本論文選擇了適合多自由度系統(tǒng)建模的Lanczos方法計(jì)算。

（1）確定仿真對(duì)象。本論文以非圓齒輪中的卵型齒輪為仿真對(duì)象，設(shè)置仿真參數(shù)如下：齒數(shù)為20，模數(shù)為5mm，，偏心率為0.1，齒頂高系數(shù)為1，頂隙系數(shù)為0.25，計(jì)算出齒輪長(zhǎng)半軸為52.728，齒寬為 25mm，內(nèi)徑為25mm。

（2）建立有限元模型：在ABQUS中選擇創(chuàng)建steel材料模塊，設(shè)定相關(guān)模型參數(shù)如下：齒輪材質(zhì)為45號(hào)鋼，彈性模量為2.0×1011N/m，泊松比為0.3，密度為8×103kg/m，將該模塊設(shè)置作為非圓齒輪截面。根據(jù)非圓齒輪的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行條件設(shè)置模型的邊界條件參數(shù)。研究可知當(dāng)非圓齒輪完成嚙合時(shí)，其內(nèi)表面和軸之間為鍵聯(lián)接、過(guò)盈配合關(guān)系，在構(gòu)建模型時(shí)，用剛性聯(lián)接來(lái)代替齒輪與軸之間的過(guò)盈配合，通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果顯示，這樣的簡(jiǎn)化帶來(lái)的誤差可以忽略。為了更加準(zhǔn)確的仿真出非圓齒輪的嚙合過(guò)程，需要約束齒輪內(nèi)表面的5個(gè)自由度，包括繞X軸、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)及沿X軸、Y軸、Z軸方向水平移動(dòng)。在仿真軟件中，對(duì)三維實(shí)體模型只能約束3個(gè)軸向平移自由度，而要完成繞X軸、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的約束，可以通過(guò)增加一個(gè)非圓齒輪內(nèi)表面耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)，把內(nèi)表面關(guān)聯(lián)至非圓齒輪旋轉(zhuǎn)中心軸上的控制點(diǎn)上，然后借助對(duì)該點(diǎn)自由度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)約束非圓齒輪繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。

非圓齒輪的模態(tài)參數(shù)與外載荷沒(méi)有關(guān)系，因此無(wú)需設(shè)置非圓齒輪的載荷邊界參數(shù)。

在進(jìn)行非圓齒輪有限元模型網(wǎng)格劃分時(shí)，應(yīng)盡量避免扭曲網(wǎng)格的出險(xiǎn)，在扭曲程度較嚴(yán)重的部位，需采用更小的網(wǎng)格線(xiàn)行，從而降低模型誤差。在構(gòu)建三維模型時(shí)，應(yīng)盡量使用六面體結(jié)構(gòu)單元，其得到的仿真結(jié)果相對(duì)更好，計(jì)算量也較低，而若采用四面體結(jié)構(gòu)單元，則仿真結(jié)果精度會(huì)下降，需要使用更多的結(jié)構(gòu)單元來(lái)彌補(bǔ)，這會(huì)讓計(jì)算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)增加。根據(jù)以上原理，本論文中采用掃掠網(wǎng)格劃分技術(shù)構(gòu)建模型，使用8 節(jié)點(diǎn)六面體減縮積分單元，得到非圓齒輪結(jié)構(gòu)模型，包括結(jié)構(gòu)單元49528個(gè)，節(jié)點(diǎn)59440個(gè)。

2 非圓齒輪有限元模態(tài)分析結(jié)果

非圓齒輪的結(jié)構(gòu)振動(dòng)可看成是由各階固有振型組合而成，高階振動(dòng)對(duì)非圓齒輪結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響較小，而低階振動(dòng)則會(huì)對(duì)非圓齒輪的動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生較大影響。通?？扇∏?0階結(jié)果作為模態(tài)分析對(duì)象。為了更加直觀的對(duì)比出非圓齒輪的振動(dòng)特性，還同時(shí)構(gòu)建了當(dāng)量圓柱齒輪的有限元模型，仿真出其振型及固有頻率，其對(duì)比結(jié)果如表1所示，并得到結(jié)論如下：（1）非圓齒輪的各階固有頻率差別很大，相比而言，圓柱齒輪的各階固有頻率差別很小。這種現(xiàn)象是因?yàn)閳A柱齒輪的輪齒是均勻分布的而非圓齒輪的輪齒則不是均勻分布所導(dǎo)致的；（2）非圓齒輪中不同輪齒的各階振型振幅差距明顯。如從非圓齒輪的第二階傘陣型對(duì)比可見(jiàn)，90度位置的輪齒振幅非常小，而0度位置的輪齒振幅則很明顯；（3）在非圓齒輪振型中，圓周振與對(duì)折振很明顯，而基本沒(méi)有徑向振動(dòng)。

綜上所述，在非圓齒輪中，圓周振與對(duì)折振發(fā)生的概率最高；在研發(fā)非圓齒輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)時(shí)，要對(duì)仿真結(jié)果中顯示的固有頻率與振型加以分析，避免出現(xiàn)機(jī)構(gòu)的工作頻率接近卵形齒輪固有頻率的情況，防止共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。

第5篇：三維仿真論文范文

在研究并建立某石化廠(chǎng)區(qū)3D仿真GIS的基礎(chǔ)上，應(yīng)用該GIS系統(tǒng)管理廠(chǎng)區(qū)內(nèi)廠(chǎng)房、裝置、設(shè)施設(shè)備、危險(xiǎn)源、罐區(qū)及消防設(shè)施等各類(lèi)地物的地理位置和屬性信息。在發(fā)生各類(lèi)燃燒、爆炸、泄漏事故時(shí)可以快速查找事故發(fā)生區(qū)域、調(diào)取事故地點(diǎn)裝置、設(shè)備及消防設(shè)施等地物信息，進(jìn)行救援路線(xiàn)的選擇，從而為石化企業(yè)安全生產(chǎn)、應(yīng)急管理及救援等提供幫助。

關(guān)鍵詞：

GIS，石化企業(yè)，應(yīng)急處置，三維仿真

長(zhǎng)期以來(lái)GIS僅限于人與數(shù)據(jù)或模型之間的交流，這使得認(rèn)識(shí)空間和使用工具處理問(wèn)題的方法不一致，導(dǎo)致GIS僅能應(yīng)對(duì)一、二維世界中的問(wèn)題；然而真實(shí)的地理世界是三維連續(xù)分布，傳統(tǒng)的GIS缺乏描述真實(shí)三維客觀世界的能力，導(dǎo)致其很難適應(yīng)GIS社會(huì)化、公眾化的發(fā)展趨勢(shì)［1］，制約其在不同行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用。

相對(duì)2D－GIS，3D－GIS從立體角度描述地理空間現(xiàn)象，將客觀世界以一種逼真的效果帶給人更加真實(shí)的感受，從而為管理者帶來(lái)全新的管理方法［2］。3D－GIS從平面和垂向兩個(gè)方面來(lái)表達(dá)和描述空間對(duì)象之間的關(guān)系，并且可實(shí)現(xiàn)對(duì)空間對(duì)象的三維空間分析與操作功能，而這能夠?qū)⒖陀^世界以一種更真實(shí)的方式展示給用戶(hù)［3－5］。在石化企業(yè)應(yīng)急處置中通常對(duì)危險(xiǎn)及危害單元僅以危險(xiǎn)等級(jí)的形式表示危險(xiǎn)程度，并不能以直觀的資料如視頻、動(dòng)畫(huà)、圖表、聲音等形式展示給管理者［6］；建立3D－GIS系統(tǒng)后，管理者可以通過(guò)系統(tǒng)直觀地瀏覽重點(diǎn)裝置、危險(xiǎn)源及其他設(shè)備設(shè)施，滿(mǎn)足其對(duì)生產(chǎn)事故的預(yù)警、應(yīng)急管理以及指揮的需求，從而提高事故應(yīng)急管理水平，并可在短時(shí)間內(nèi)制定應(yīng)急救援方案［7］。本文將介紹某石化廠(chǎng)三維仿真可視化管理信息系統(tǒng)，表明3D－GIS在石化企業(yè)安全應(yīng)急處置中的前景。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)將某石化企業(yè)下屬某廠(chǎng)內(nèi)各類(lèi)裝置儀器、廠(chǎng)房、管廊、道路、儲(chǔ)罐等地物通過(guò)三維建模的方式生成模型圖，通過(guò)Ar-cGISServer，實(shí)現(xiàn)了廠(chǎng)區(qū)圖形要素的三維瀏覽、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)及緩沖區(qū)分析等功能，為某石化企業(yè)在安全管理、企業(yè)規(guī)劃等方面提供直觀、形象的數(shù)據(jù)及信息。采用B／S架構(gòu)的開(kāi)發(fā)方式，以ArcGISServer9．3為數(shù)據(jù)管理和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三維仿真數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等資料海量數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)；采用Java語(yǔ)言，應(yīng)用Flex富客戶(hù)端技術(shù)，使系統(tǒng)交互性更強(qiáng)、界面更加友好、網(wǎng)絡(luò)效率更高，系統(tǒng)的整體功能更加強(qiáng)大。嚴(yán)格按照軟件工程相關(guān)規(guī)范進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，以面向?qū)ο蟮姆治龇椒ㄟM(jìn)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，將三維仿真管理信息系統(tǒng)建設(shè)成為易于維護(hù)、易于擴(kuò)展、易于理解、效果逼真、功能強(qiáng)大的三維仿真系統(tǒng)。對(duì)于GIS數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)，系統(tǒng)將采用B／S和C／S模式的混合開(kāi)發(fā)方式，以C／S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的編輯、維護(hù)，B／S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的、瀏覽。系統(tǒng)功能分為地圖基本操作、空間分析、數(shù)據(jù)編輯和系統(tǒng)管理等四部分：1）地圖基本操作，包括三維仿真地圖和二維地圖的漫游、放大、縮小、全圖等功能；2）空間分析，包括量測(cè)、緩沖區(qū)分析、要素的查詢(xún)、分析、統(tǒng)計(jì)等功能；3）數(shù)據(jù)編輯，提供對(duì)裝置、廠(chǎng)房、儲(chǔ)罐以及廠(chǎng)區(qū)和注記的添加、修改、刪除等功能；4）系統(tǒng)管理，為系統(tǒng)管理人員提供用戶(hù)的添加、修改、刪除以及角色、權(quán)限的添加、修改和權(quán)限分配功能。

2應(yīng)用

該系統(tǒng)依托ArcGIS9．3平臺(tái)，以石化企業(yè)某廠(chǎng)為基礎(chǔ)構(gòu)建三維仿真管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各車(chē)間廠(chǎng)房、設(shè)備設(shè)施、消防設(shè)施及其他數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和資源共享。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)管理者在事故安全應(yīng)急管理工作中可以通過(guò)該系統(tǒng)直觀的獲取廠(chǎng)區(qū)的各類(lèi)地物信息，不僅確保了安全應(yīng)急管理工作中所需數(shù)據(jù)的可靠性，更為在事故發(fā)生時(shí)管理者的應(yīng)急決策提供了技術(shù)支持。管理者通過(guò)地圖操作即可實(shí)現(xiàn)即三維仿真地圖和二維地圖的漫游、放大、縮小、全圖等功能。通過(guò)查詢(xún)統(tǒng)計(jì)分析即可查詢(xún)某一區(qū)域內(nèi)廠(chǎng)房、設(shè)備、圓罐等的分布情況；信息查詢(xún)可以精確查詢(xún)某一裝置的詳細(xì)信息，如名稱(chēng)、組成、建設(shè)年限、投入使用日期等；消防統(tǒng)計(jì)則可以顯示某區(qū)域內(nèi)消防井、消防栓、消防炮等設(shè)施的分布情況及數(shù)量信息。其他功能如最優(yōu)路徑選擇，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，通往事故發(fā)生地有多條路徑中，但其中幾條路徑有障礙或者需要最短的路徑時(shí)，可以選擇路徑選取工具，進(jìn)行最優(yōu)路徑選擇。當(dāng)廠(chǎng)區(qū)某處發(fā)生變更時(shí)，可以通過(guò)系統(tǒng)直接添加或者刪除變更處的信息，從而做到了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。當(dāng)管理者面對(duì)生產(chǎn)事故應(yīng)急處置時(shí)，通過(guò)本系統(tǒng)便可快速調(diào)取事故地點(diǎn)詳細(xì)信息，如事故區(qū)域內(nèi)廠(chǎng)房、裝置、設(shè)備、消防設(shè)施等的地理位置、屬性信息，從而便于管理者調(diào)配救援資源，同時(shí)系統(tǒng)還可以根據(jù)管理者的條件設(shè)定，給出最佳的救援線(xiàn)路以縮短救援時(shí)間，減少事故造成的損失。

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的地圖基本操作、空間分析、數(shù)據(jù)編輯和系統(tǒng)管理等功能實(shí)現(xiàn)了某石化企業(yè)某廠(chǎng)區(qū)二、三維可視化。在研究三維仿真GIS在石化企業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對(duì)企業(yè)所需羅列了管理者通過(guò)該系統(tǒng)獲得的技術(shù)支持，如瀏覽全局，查詢(xún)裝置、設(shè)備設(shè)施、危險(xiǎn)源的地理位置和屬性等信息，事故發(fā)生時(shí)緩沖區(qū)域的建立、救援路徑的選擇等，不僅能為企業(yè)的日常生產(chǎn)、安全管理提供幫助，更能夠在事故發(fā)生時(shí)為管理者在應(yīng)急處置、救援中提供直觀、科學(xué)的參考。

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第6篇：三維仿真論文范文

關(guān)鍵詞：船舶；虛擬仿真技術(shù)；建造評(píng)估；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）08-0084-02

1 船舶虛擬仿真技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

在船舶工業(yè)里面對(duì)虛擬仿真技術(shù)加以應(yīng)用，能使敏捷造船、并行工程以及數(shù)字化造船得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)它也是我國(guó)傳統(tǒng)造船模式轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)之一。對(duì)虛擬仿真技術(shù)加以運(yùn)用，在建造船舶之前，工程師可在虛擬環(huán)境下對(duì)船舶的建造過(guò)程進(jìn)行仿真，從而改進(jìn)和評(píng)價(jià)船舶的工藝與設(shè)計(jì)，這樣便于指導(dǎo)船廠(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)。在船舶行業(yè)里運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，能使生產(chǎn)效率得到提升，降低生產(chǎn)成本，使建筑周期縮短，從而為我國(guó)船舶行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

船舶的建造評(píng)估和設(shè)計(jì)可以使先前工藝或前期設(shè)計(jì)導(dǎo)致的工程修改得以消除，進(jìn)而對(duì)船舶企業(yè)的成本、質(zhì)量以及生產(chǎn)效率產(chǎn)生直接的影響?，F(xiàn)如今，許多國(guó)家正在開(kāi)展以虛擬仿真評(píng)估和數(shù)字化描述相結(jié)合的船舶虛擬制造、設(shè)計(jì)仿真技術(shù)的應(yīng)用研究，并且在船舶建造中也應(yīng)用了多種仿真評(píng)估軟件，而且其研制水平和效率還在近年來(lái)得到了大幅提升，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都正在尋求提升研制質(zhì)量、節(jié)省研制費(fèi)用、縮短研制時(shí)間的新方式。

挪威UD公司作為船舶設(shè)計(jì)的佼佼者，現(xiàn)如今，他們?cè)趯?duì)新船型進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，全都會(huì)對(duì)三維模型加以利用，然后在虛擬環(huán)境下綜合評(píng)價(jià)鉆井船的設(shè)備布局、布置、外觀等，分析虛擬船舶水動(dòng)力，對(duì)虛擬評(píng)估進(jìn)行分段劃分，并仿真船舶的作業(yè)過(guò)程。

自20世紀(jì)90年代一來(lái)，我國(guó)開(kāi)始對(duì)各種先進(jìn)的仿真技術(shù)加以研究，并開(kāi)展大規(guī)模系統(tǒng)仿真。但將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在海洋和船舶領(lǐng)域的起步還比較晚，現(xiàn)如今，其工作最主要集中在初步實(shí)施和理論研究的應(yīng)用階段，此外，國(guó)內(nèi)的船舶研究所也開(kāi)發(fā)有虛擬仿真的軟件系統(tǒng)和硬件平臺(tái)。

2 將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在船舶的建造評(píng)估中

此項(xiàng)技術(shù)通過(guò)對(duì)虛擬實(shí)體模型加以利用，來(lái)實(shí)現(xiàn)評(píng)估船舶建造過(guò)程的目的，包含船舶生產(chǎn)工藝規(guī)劃、操作順序驗(yàn)證、生產(chǎn)系統(tǒng)創(chuàng)建。它能支持船舶生產(chǎn)管理、機(jī)器人仿真、人機(jī)功效分析、作業(yè)時(shí)間測(cè)定、工藝規(guī)劃與驗(yàn)證等的內(nèi)容。

2.1 在建造前期的論證評(píng)估中運(yùn)用

船舶建造的內(nèi)容之一便是根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)力布局要求以及實(shí)際能力，對(duì)船舶企業(yè)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和發(fā)展條件加以研究，對(duì)船舶企業(yè)的發(fā)展方向和規(guī)模進(jìn)行預(yù)測(cè)和論證，將企業(yè)建設(shè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)擬定出來(lái)。在建造船舶的前期對(duì)生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行論證評(píng)估是一項(xiàng)綜合性非常強(qiáng)的工作，這個(gè)過(guò)程需要對(duì)企業(yè)多方面信息進(jìn)行分析。此項(xiàng)技術(shù)可用于對(duì)當(dāng)前企業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)規(guī)模以及結(jié)構(gòu)分布進(jìn)行虛擬，并由設(shè)計(jì)人員在虛擬中模擬各種設(shè)想，經(jīng)由分析信息數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)各種設(shè)想利弊進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)其可行性加以論證，這就包括環(huán)境影響、船型選擇、生態(tài)保護(hù)、現(xiàn)狀分析等工作。此項(xiàng)技術(shù)為船舶的建造前期論證提供了論證方式和技術(shù)手段。

2.2 在建造方案的設(shè)計(jì)評(píng)估中運(yùn)用

船舶建造方案通過(guò)設(shè)計(jì)人員將各種想法不斷形象法和概念法，同時(shí)用相應(yīng)生產(chǎn)手段加以表達(dá)出來(lái)，這個(gè)過(guò)程需要對(duì)前后進(jìn)行參照，在設(shè)計(jì)方案時(shí)，要求方案的初步設(shè)計(jì)和深入設(shè)計(jì)必須具有交互性。對(duì)虛擬仿真技術(shù)所具備的交互性和真實(shí)性特征加以利用，可用于對(duì)三維空間進(jìn)行虛擬，從而使設(shè)計(jì)人員可以對(duì)他們的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行更精確的表達(dá)。例如，由中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)研究所開(kāi)發(fā)出來(lái)的虛擬仿真評(píng)估系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)不同總組方案的比較，將船舶的建造設(shè)計(jì)思維在虛擬環(huán)境里展現(xiàn)出來(lái)，讓設(shè)計(jì)人員可直觀的對(duì)其進(jìn)行評(píng)析，通過(guò)對(duì)方案生產(chǎn)環(huán)境、結(jié)構(gòu)布局的協(xié)調(diào)性進(jìn)行觀測(cè)并比較，可對(duì)設(shè)計(jì)思維進(jìn)行修改完善。對(duì)虛擬三維空間加以利用，進(jìn)而為生產(chǎn)方案在場(chǎng)地位置設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)調(diào)整、生產(chǎn)布局選擇、結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面提供依據(jù)，從而使后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程可以更為合理。

2.3 在生產(chǎn)方案的比較中運(yùn)用

此技術(shù)所創(chuàng)建的環(huán)境為三維虛擬環(huán)境，它可對(duì)構(gòu)建環(huán)境進(jìn)行全方位展示，并且通過(guò)虛擬現(xiàn)狀，讓建造方案可以更加真實(shí)。此技術(shù)可以讓建造方案在表現(xiàn)上突破原有平面、靜態(tài)的模式，讓建造人員的思想可以更形象和直觀的呈現(xiàn)在操作者面前，使規(guī)劃方案與操作者之間能有更強(qiáng)的交互性，從而對(duì)多人員多層次協(xié)調(diào)參與船舶的建造有利。

可通過(guò)許多途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)需要達(dá)到的目標(biāo)，而這當(dāng)中必不可少的一環(huán)便是方案比較。虛擬仿真技術(shù)為方案比較提供了一個(gè)更為有效和方便的應(yīng)用工具。在進(jìn)行方案比較時(shí)，可在船舶建造的虛擬系統(tǒng)中對(duì)生產(chǎn)方案加以直接使用，讓設(shè)計(jì)方案可以在虛擬三維空間里得到體現(xiàn)。對(duì)試用不同的方案，并考察其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境所形成的影響，對(duì)各生產(chǎn)要素不同的設(shè)想進(jìn)行評(píng)價(jià)比較，并進(jìn)行不同方案的實(shí)時(shí)切換，然后在同一建造序列和生產(chǎn)項(xiàng)目中感受不同的生產(chǎn)效果，從而對(duì)設(shè)計(jì)合理性加以判斷。與此同時(shí)，還可運(yùn)用技術(shù)手段量化分析比較方案中的具體指標(biāo)，從而使船舶生產(chǎn)方案能更加合理。例如，運(yùn)用SPD-V3.2設(shè)計(jì)軟件虛擬布置機(jī)艙管路的結(jié)構(gòu)方案。在評(píng)估方案的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)艙管路設(shè)計(jì)合理性以及工藝合理性進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而將設(shè)計(jì)中存在的缺陷找出，從而使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)返工率得以降低。

2.4 在建造過(guò)程中運(yùn)用

在建造船舶時(shí)，對(duì)虛擬仿真評(píng)估技術(shù)加以利用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶建造方案實(shí)施效果進(jìn)行先期檢驗(yàn)，也就是看其能否達(dá)到環(huán)境、生產(chǎn)的最佳綜合效益，并在實(shí)施中不斷選擇和修改，最終幫助決策者來(lái)決定后續(xù)的生產(chǎn)方案。比如，可通過(guò)虛擬仿真技術(shù)將某虛擬方案和船舶生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，進(jìn)而將建造方案實(shí)施狀況予以真實(shí)展現(xiàn)，從而使由于方案欠缺而造成的效益損失狀況得以減少。此外，此技術(shù)還能對(duì)溫度、噪音等不可見(jiàn)現(xiàn)象進(jìn)行模擬，從而達(dá)到檢測(cè)影響船舶生產(chǎn)各因素的目的。

3 船舶虛擬仿真的評(píng)估應(yīng)用實(shí)現(xiàn)現(xiàn)存問(wèn)題

①虛擬仿真技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。作為船舶建造領(lǐng)域極為重要的技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)一定要與建造技術(shù)規(guī)范、規(guī)定等相符。但由當(dāng)前情況可知，因?yàn)榇敖ㄔ鞓?biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題尚未解決，為保障虛擬軟件商的軟件獨(dú)立性，使得軟件系統(tǒng)之間存在較差的兼容性，要想使仿真成果的協(xié)調(diào)和共享得以實(shí)現(xiàn)，就必須對(duì)仿真技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題加以研究。通過(guò)對(duì)同一設(shè)計(jì)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，使協(xié)同平臺(tái)集成效率得到提升，從而在更大范圍上實(shí)現(xiàn)信息的共享和設(shè)計(jì)的協(xié)同。

②改進(jìn)建造設(shè)計(jì)技術(shù)。在傳統(tǒng)船舶的設(shè)計(jì)中絕大部分平面結(jié)構(gòu)圖的表達(dá)方式為二維表達(dá)，最近幾年開(kāi)始引進(jìn)三維技術(shù)，從而形成了三維與二維相結(jié)合的建造技術(shù)模式。但在我國(guó)，由于虛擬仿真技術(shù)欠缺完善化和標(biāo)準(zhǔn)化的仿真軟件作為載體，假如能將生產(chǎn)技術(shù)改為規(guī)范化的三維表達(dá)和設(shè)計(jì)模式，將會(huì)對(duì)此技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的進(jìn)一步應(yīng)用有利。

③生產(chǎn)設(shè)計(jì)習(xí)慣與傳統(tǒng)觀念問(wèn)題。因?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)尚且處在推廣使用期，現(xiàn)如今設(shè)計(jì)人員對(duì)此技術(shù)的認(rèn)識(shí)尚且不足，并且傳統(tǒng)觀念并未隨著技術(shù)進(jìn)步而有所改進(jìn)。絕大部分船舶企業(yè)在此項(xiàng)技術(shù)上尚且停留在演示層次，并未認(rèn)識(shí)到此項(xiàng)技術(shù)的深層效用。此外，由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)習(xí)慣對(duì)新方法的使用形成了一定制約作用，要想在短時(shí)間內(nèi)改變此種設(shè)計(jì)習(xí)慣還有一定難度。對(duì)此技術(shù)進(jìn)行及時(shí)的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)此技術(shù)的三維平臺(tái)設(shè)計(jì)平臺(tái)加以搭建，將對(duì)培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員普及性有利。

④虛擬仿真技術(shù)有待完善。因?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)自身存在一定局限性，使得此技術(shù)在船舶設(shè)計(jì)某些場(chǎng)合中的應(yīng)用尚且存在一定難度。比如，對(duì)建造方案在構(gòu)思期的表達(dá)模糊性問(wèn)題以及修改實(shí)時(shí)性問(wèn)題，建立標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系統(tǒng)、建立預(yù)測(cè)分析模型等問(wèn)題上依舊存在一定的技術(shù)障礙。

⑤船舶行業(yè)中虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用效果不顯著。此項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)需要投入大量資金和尖端設(shè)備。盡管此項(xiàng)技術(shù)在研究船舶生產(chǎn)作業(yè)形式和建造方案上屬于高科技手段，但由于開(kāi)發(fā)此項(xiàng)軟件產(chǎn)品的價(jià)格確實(shí)相當(dāng)昂貴，并且其系統(tǒng)兼容性也比較差，現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)對(duì)此系統(tǒng)的應(yīng)用還多半依賴(lài)于進(jìn)口提供，因?yàn)槟壳拔覈?guó)的科研院無(wú)法對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全面配置，在各高校也無(wú)法運(yùn)用多系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)員的全面培訓(xùn)，導(dǎo)致此項(xiàng)技術(shù)在船舶行業(yè)中并不能取得很好的應(yīng)用效果，這也是實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)在船舶設(shè)計(jì)中應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。

要想使上述問(wèn)題得到解決，極為重要的一點(diǎn)便是全面應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，在軟件開(kāi)發(fā)公司的作用下，開(kāi)發(fā)具有普及型的仿真技術(shù)軟件是非常必要的，同時(shí)需要科研院和相關(guān)院校合作，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的培訓(xùn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)的船舶生產(chǎn)評(píng)估過(guò)程中應(yīng)用虛擬仿真評(píng)估技術(shù)尚屬起步階段，并且在國(guó)外也并無(wú)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用模式可供借鑒，再加上國(guó)內(nèi)造船現(xiàn)狀有別于國(guó)外，此外，由于船舶虛擬仿真的評(píng)估技術(shù)是伴隨船舶制造工藝以及技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，所以，它的研究工作、虛擬維修、新工藝等許多方面還有待完善和改進(jìn)。現(xiàn)如今，集成化仿真已經(jīng)成為船舶制造的發(fā)展方向，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)成為船舶制造模式最為關(guān)鍵性的技術(shù)，并且已經(jīng)變成船舶制造能力得到提升的手段之一，此外，在船舶企業(yè)中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，將會(huì)為企業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 蔣艷會(huì)，甄希金，韋乃琨，等.船舶虛擬裝配系統(tǒng)研究及應(yīng)用[A].第十二屆全國(guó)內(nèi)河船舶與航運(yùn)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].北京：《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤(pán)版）》電子雜志社，2012.

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第7篇：三維仿真論文范文

關(guān)鍵詞：三維模型，Creator，LOD，DOF

 

1 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）是20世紀(jì)80 年代末90 年代初崛起的一種實(shí)用技

術(shù)，它以構(gòu)想性(Imagination)、交互性(Interaction)、沉浸性（Immersion）三大特點(diǎn)為用戶(hù)

提供臨場(chǎng)感。場(chǎng)景建模是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的表現(xiàn)形式之一，它匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。場(chǎng)景建模用計(jì)算機(jī)軟、硬件對(duì)事物進(jìn)行模擬，這種模擬要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)由三維數(shù)據(jù)信息所構(gòu)成的可操控的空間。其最重要的目標(biāo)是真實(shí)體驗(yàn)和后期的方便自然的人機(jī)交互。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景與科學(xué)價(jià)值已引起了人們的廣泛關(guān)注，特別是在軍事、教育訓(xùn)練、工程技術(shù)、建筑工程、醫(yī)學(xué)等方面有廣泛的應(yīng)用前景。

高架庫(kù)仿真系統(tǒng)可以作為部隊(duì)倉(cāng)庫(kù)管理人員的訓(xùn)練系統(tǒng)，本文主要是探討虛擬現(xiàn)實(shí)軟件Multigen Creator（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Creator）在高架庫(kù)場(chǎng)景建模（如圖1所示）的中的應(yīng)用。

2 Creator簡(jiǎn)介

Creator是美國(guó)MultiGen-Paradigm公司推出的一種建模軟件系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建用于視景仿真的實(shí)時(shí)三維模型。它性能優(yōu)越、系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定性好，具有其它建模軟件無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在可視化仿真領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如圖2所示。它具有強(qiáng)大的建模功能，可為眾多的不同圖像發(fā)生器提供建模系統(tǒng)及工具；同時(shí)，它提供更靈活的Open Flight格式，該格式成為三維建模領(lǐng)域中流行的圖像生成格式，并成為仿真領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Creator的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）具有多種視圖結(jié)構(gòu)與開(kāi)發(fā)工具，有類(lèi)似于AutoCAD以及3Dmax的菜單及視圖架構(gòu)，使用方便。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)清晰，便于快速建模與維護(hù)。作為一種層次性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，Creator使用幾何層次結(jié)構(gòu)和屬性來(lái)描述三維物體，可以對(duì)幾何層的數(shù)據(jù)進(jìn)行直接操作。

（3）采用LOD（Level of Detail）節(jié)點(diǎn)技術(shù)使創(chuàng)建、結(jié)構(gòu)化、修改和優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫(kù)更容易，數(shù)據(jù)處理更加合理，高效，非常適用于大型的視景仿真建模。LOD是Creator數(shù)據(jù)處理的主要技術(shù)之一，它根據(jù)觀察視點(diǎn)的位置，來(lái)確定模型的精細(xì)程度，距離視點(diǎn)近的模型精細(xì)度高，而距離視點(diǎn)遠(yuǎn)的模型精細(xì)度低。

（4）采用DOF（Degree of Freedom）節(jié)點(diǎn)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)后期的人機(jī)交互。DOF技術(shù)也是Creator數(shù)據(jù)處理的主要技術(shù)之一，它是通過(guò)為動(dòng)態(tài)模型設(shè)置一個(gè)DOF父節(jié)點(diǎn)，然后，在Vega（視景驅(qū)動(dòng)軟件）中通過(guò)控制DOF節(jié)點(diǎn)來(lái)控制其子節(jié)點(diǎn)（該動(dòng)態(tài)模型）在虛擬場(chǎng)景中運(yùn)動(dòng)。

另外，Creator完成三維建模與傳統(tǒng)的AutoCAD、3Dmax建模方法有很大的不同，Creator更多的考慮系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性，它采用紋理、光照等技術(shù)來(lái)提高逼真度，減小數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)冗余性，使存儲(chǔ)格式更精煉，滿(mǎn)足觀眾和仿真之間的動(dòng)態(tài)交互。

3 場(chǎng)景建模

高架庫(kù)場(chǎng)景建模的流程圖如圖3所示。

（1）模型設(shè)計(jì)

高架庫(kù)需要建立的場(chǎng)景三維模型劃分為兩大部分：靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。。靜態(tài)模型主要包括：庫(kù)房、控制臺(tái)、高架、軌道等。動(dòng)態(tài)模型主要包括：分揀帶、RGV車(chē)、傳送帶、垛機(jī)、轉(zhuǎn)向車(chē)、戰(zhàn)儲(chǔ)箱等。另外，還需要掌握整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的物體的布局以及哪些物體的表面需要使用貼圖以增加逼真度。對(duì)于需要實(shí)時(shí)交互控制的物體要重點(diǎn)考慮，比如垛機(jī)、控制屏，其中控制屏內(nèi)的每一個(gè)按鈕都需要建模，這是因?yàn)閷?shí)時(shí)交互時(shí)需要操縱它來(lái)控制垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

（2）實(shí)物數(shù)據(jù)收集

實(shí)地考察高架庫(kù)，采集實(shí)物屬性數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)：通過(guò)測(cè)量獲得庫(kù)房、內(nèi)部設(shè)備的尺寸和位置坐標(biāo)等屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)拍攝獲得實(shí)物的真實(shí)紋理數(shù)據(jù)和參數(shù)。需要說(shuō)明的是，根據(jù)模型設(shè)計(jì)所述，對(duì)于具有比較復(fù)雜的表面或者無(wú)足輕重、可使用貼圖建模的物體，比如控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)屏幕、地面紋理、戰(zhàn)儲(chǔ)箱的表面迷彩，需要拍下其表面的圖像，處理后用于最后的紋理建模。拍攝時(shí)盡量正面拍，不要開(kāi)閃光燈，因?yàn)殚W光燈所造成的光斑可能會(huì)和虛擬環(huán)境及所設(shè)燈光不符。

（3）實(shí)物建模

建模的關(guān)鍵技術(shù)是坐標(biāo)系的各種變換，這是使用Creator進(jìn)行建模的基礎(chǔ)。建模的一般方法是：首先，利用所獲得的屬性數(shù)據(jù)在Creator中分別建立各實(shí)物的模型，然后，把它們集成到場(chǎng)景中。下面僅對(duì)高架庫(kù)建模的特點(diǎn)及其方法介紹如下：

① 高架庫(kù)組成元素的多樣性決定了其三維模型的復(fù)雜程度非常高，其數(shù)據(jù)庫(kù)的面片數(shù)量很大，要驅(qū)動(dòng)這么大的場(chǎng)景，計(jì)算機(jī)要顯示的面片數(shù)是很多的，為了能夠節(jié)省系統(tǒng)資源，可以將一些離瀏覽者比較遠(yuǎn)的模型進(jìn)行一些顯示上的細(xì)節(jié)調(diào)整，這就需要用到LOD節(jié)點(diǎn)技術(shù)。通過(guò)LOD節(jié)點(diǎn)我們可以將高架、戰(zhàn)儲(chǔ)箱、傳送帶的轉(zhuǎn)軸（它們占了整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的50%）進(jìn)行一些細(xì)節(jié)顯示的控制，讓它們?cè)陔x瀏覽者不同的距離時(shí)顯示不同精度的模型。

以戰(zhàn)儲(chǔ)箱為例，當(dāng)距離很近時(shí)應(yīng)顯示最高精度的細(xì)節(jié)，比如，這時(shí)因?yàn)樾枰蜷_(kāi)它的門(mén)取放器材，所以它的門(mén)要顯示出來(lái)；距離稍遠(yuǎn)時(shí)，只能看到其外表，所以可以把門(mén)所在面上的所有面片合并為一個(gè)面片；當(dāng)距離再遠(yuǎn)些，其頂部的面片可以去掉，漫游到倉(cāng)庫(kù)庫(kù)房外時(shí)，則不再顯示該戰(zhàn)儲(chǔ)箱。那么，可以使用LOD技術(shù)實(shí)現(xiàn)這三個(gè)細(xì)節(jié)層次，具體設(shè)置步驟如下：

首先，在數(shù)據(jù)庫(kù)中該戰(zhàn)儲(chǔ)箱DOF節(jié)點(diǎn)（其名稱(chēng)為4_1_2）下創(chuàng)建三個(gè)LOD節(jié)點(diǎn)，分別為：LOD_1作為最近距離節(jié)點(diǎn)，LOD_2作為中距離節(jié)點(diǎn)，LOD_3作為遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)，如圖4所示。LOD的有效距離范圍是SwitchOut-Switch In，Switch Out表示模型距離瀏覽者的最近距離，SwitchIn表示模型距離瀏覽者的最遠(yuǎn)距離，在圖4中，它們的有效距離分別為0-50米、50米-80米、80米-200米。當(dāng)距離超出200米時(shí)就看不到它了，因?yàn)閳?chǎng)景不再渲染它了，這就加快了漫游的速度。

然后，根據(jù)距離越近精度越高的原則設(shè)置三個(gè)LOD節(jié)點(diǎn)下的戰(zhàn)儲(chǔ)箱模型的細(xì)節(jié)。

最后，需要在視景仿真軟件中調(diào)用該文件，以查看該戰(zhàn)儲(chǔ)箱的細(xì)節(jié)控制的效果，然后適當(dāng)調(diào)整各LOD節(jié)點(diǎn)的SwitchOut和Switch In參數(shù)值即可。

② 高架庫(kù)需要?jiǎng)?chuàng)建的動(dòng)態(tài)模型數(shù)量很多，如果在Vega中通過(guò)為這些設(shè)備（包括設(shè)備上局部的動(dòng)態(tài)構(gòu)件）設(shè)置不同的Player（Vega中可被驅(qū)動(dòng)的對(duì)象），那么任務(wù)量太大，而且不便于人機(jī)交互以及模型之間的關(guān)聯(lián)動(dòng)作的設(shè)置。Creator的DOF節(jié)點(diǎn)技術(shù)可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。。下面以垛機(jī)（如圖5所示）為例說(shuō)明DOF的設(shè)置方法。

垛機(jī)需要?jiǎng)討B(tài)控制的部分包括：垛機(jī)、載物平臺(tái)、叉桿（包括低、中、高三組，作用是從高架上取送戰(zhàn)儲(chǔ)箱等）。它們之間的關(guān)系是“父子”關(guān)系，“父”帶著“子”一起運(yùn)動(dòng)，“子”的運(yùn)動(dòng)不影響“父”的運(yùn)動(dòng)。所以，在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建DOF節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，需要按照它們之間的“父子”順序，自上而下建立5個(gè)DOF節(jié)點(diǎn)，名稱(chēng)分別為duoji、pingtai、cha_down、cha_middle、cha_up，然后把垛機(jī)、載物平臺(tái)、低叉桿、中叉桿、高叉桿的模型分別設(shè)置為這五個(gè)DOF節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)即可，如圖6所示。這樣，在視景仿真軟件（比如Vega）中就可以通過(guò)DOF節(jié)點(diǎn)來(lái)分別控制垛機(jī)、載物平臺(tái)、低叉桿、中叉桿、高叉桿等模型的運(yùn)動(dòng)了。

（4）編輯紋理

由于高架庫(kù)模型數(shù)量很大，需要使用大量的貼圖，所以在編輯紋理時(shí)，一定要用圖形處理軟件將圖像處理得盡可能最小，以圖像不失真為準(zhǔn)。否則，圖像太大會(huì)消耗掉大量的顯存，影響實(shí)時(shí)渲染的速度。

對(duì)紋理貼圖寬高比只要求和所應(yīng)用的面相同或大致相同的圖像來(lái)說(shuō)，只要把它的寬高比、明亮度、色調(diào)等稍作調(diào)整就可以了，如戰(zhàn)儲(chǔ)箱的貼圖處理。

圖形格式要和后期使用的實(shí)時(shí)場(chǎng)景仿真軟件所支持的格式相符，比如Vega 支持的紋理的格式有RGB、RGBA、INT、INTA、BMP、JPG。

（5）紋理建模

紋理建模就是把編輯好的真實(shí)場(chǎng)景的紋理貼圖應(yīng)用到相應(yīng)的模型上，所有使用的貼圖都放在貼圖庫(kù)里進(jìn)行統(tǒng)一管理。圖7所示是將編輯好的戰(zhàn)儲(chǔ)箱的正面紋理作為貼圖應(yīng)用到它的模型表面。。

最后，導(dǎo)出為.flt文件。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以基于Creator建模工具進(jìn)行高架庫(kù)的場(chǎng)景建模的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)明了Creator在創(chuàng)建用于視景仿真的實(shí)時(shí)三維模型方面，具有其他建模軟件沒(méi)有的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，非常適合像高架庫(kù)一樣海量數(shù)據(jù)的大場(chǎng)景的建模。另外，本文所闡述的建模流程、高架庫(kù)建模中的實(shí)際要求及其解決方法對(duì)所有基于Creator進(jìn)行的場(chǎng)景建模都有一定的借鑒意義和實(shí)用價(jià)值。

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第8篇：三維仿真論文范文

關(guān)鍵詞：SMT 貼片機(jī) 仿真 虛擬設(shè)備 3D

表面貼裝技術(shù)（Surface Mounting Technology，SMT）是應(yīng)用最為廣泛的新一代的電子組裝技術(shù)，元器件不斷的向微型化和密集化方向發(fā)展被譽(yù)為電子組裝技術(shù)一次革命。

在電子產(chǎn)品組裝生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式中，設(shè)計(jì)一般是由設(shè)計(jì)工程師在計(jì)算機(jī)上利用多種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具來(lái)完成，生產(chǎn)制造則在各種數(shù)控設(shè)備（如貼裝機(jī)等）上完成。每一種產(chǎn)品在加工之前，制造工程師首先必須對(duì)設(shè)備編程并反復(fù)試驗(yàn)，以確保操作規(guī)程的可行性和正確性，然后進(jìn)行試生產(chǎn)，反復(fù)修改直到最后定型，再投入實(shí)際的批量生產(chǎn)。生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間很長(zhǎng)，投入資金很大。

SMT虛擬生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)，即采用計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，通過(guò)三維模型及動(dòng)畫(huà)或虛擬現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程，以增強(qiáng)制造過(guò)程各級(jí)的決策與控制能力。虛擬制造是對(duì)已有或未來(lái)的制造活動(dòng)進(jìn)行仿真，它基本上不消耗現(xiàn)實(shí)物質(zhì)資源，所進(jìn)行的過(guò)程是虛擬過(guò)程，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，產(chǎn)品交貨周期必須縮短，生產(chǎn)成本必須控制，因此迫切需要在這兩個(gè)“孤島”間建立聯(lián)系，虛擬制造被認(rèn)為是其最好的解決方案。

1. 三維可視化建模的基本理論

1.1 幾何建模的基本方法

對(duì)于三維物體建模，幾何建模包括體素和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面：體素，用來(lái)構(gòu)造物體的原子單位，其選取決定建模系統(tǒng)所能構(gòu)造的對(duì)象范圍；結(jié)構(gòu)，用來(lái)決定體素如何組合已購(gòu)成新的對(duì)象。

1.2 建模軟件

（1） 3DMAX：3DMAX的功能強(qiáng)大，內(nèi)置工具十分豐富，同時(shí)外置接口也很多，命令簡(jiǎn)單明了，易于掌握。3DS Studio的算法很先進(jìn)，所帶來(lái)的質(zhì)感和圖形工作站制作的圖形幾乎沒(méi)有差別，可存儲(chǔ)32位真彩圖像，其強(qiáng)大的功能使它成為PC三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的首選軟件。

（2） Solidworks： Solidworks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，而且對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。

（3） Pro/Engineer： 采用模塊化方式，用戶(hù)可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。

2. SMT設(shè)備可視化建模和仿真

建摸三維模型的軟件有很多，SolidWorks、Pro/Enginner、UG、AuToCAD、3DS Max

等等。但是考慮到容易獲得3DS檔.采用了3Dsmax進(jìn)行貼片機(jī)建模。由于動(dòng)臂式貼片機(jī)的曲線(xiàn)機(jī)構(gòu)較多，特別是供料器與貼片頭的弧度設(shè)計(jì)， 利用3Dsmax有利于各個(gè)元件參數(shù)的修改與模擬，將會(huì)具有較高的仿真程度。同時(shí)旋轉(zhuǎn)式貼片機(jī)具有高速貼裝頭，軌道沿X、Y方向運(yùn)行的特點(diǎn)，并且每個(gè)貼片頭安裝的吸嘴數(shù)量較多。另外3Dsmax具有強(qiáng)大的裝配功能，能夠?qū)崿F(xiàn)管理并發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)并行工程。在動(dòng)畫(huà)制作上，旋轉(zhuǎn)式貼片機(jī)通過(guò)兩個(gè)方向的絲桿傳動(dòng)，以及貼片頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，共同實(shí)現(xiàn)了芯片的高速吸取貼裝工作。

根據(jù)組裝生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，在表面貼裝工藝中基本有單面板生產(chǎn)和雙面板生產(chǎn)這兩種，生產(chǎn)工藝流程為：印刷錫膏——貼元器件——回流焊接——清洗——測(cè)試——包裝； 生產(chǎn)流水線(xiàn)則包括送料機(jī)，印刷機(jī)，高速機(jī)，貼片機(jī)，回流焊，收料機(jī)，包裝機(jī)等。通過(guò)建模與仿真可以更直觀了解各種設(shè)備運(yùn)行方式，并為生產(chǎn)培訓(xùn)節(jié)約成本。本論文主要以貼片機(jī)為核心，其他設(shè)備建模方法和貼片機(jī)建模相同。

2.1 貼片機(jī)外部建模

2.1.1 貼片機(jī)的外殼

貼片機(jī)的外殼的主要組成：本體部分、顯示器控制部分和操作控制部分外殼本體。

（1）本體部分：可以分為上架外殼、下架外殼和基礎(chǔ)連接架三部分組成。

將基礎(chǔ)連接架與裸機(jī)相連；F架外殼與基礎(chǔ)連接架相連；上外殼架與下架外殼相連。這樣就是外殼本體成為一個(gè)剛性好、穩(wěn)定性高的整體結(jié)構(gòu)。

（2）顯示器：顯示器安放在外殼本體上，警示燈通過(guò)螺栓直接安裝在外殼本體上。

（3）操作控制部分在這里主要指的是鍵盤(pán)、電器開(kāi)關(guān)等。鼠標(biāo)和鍵盤(pán)的安裝可以相對(duì)隨意一點(diǎn)，可以和PC顯示器放在一起。對(duì)于電器開(kāi)關(guān)，需要直接安裝在外殼本體上。

2.1.2 建模實(shí)現(xiàn)

（1）殼體建模：通過(guò)拉伸、擠出、修剪、布爾運(yùn)算等命令來(lái)獲得模型結(jié)構(gòu)。

（2）顯示器建模：創(chuàng)建簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方體再通過(guò)布爾運(yùn)算功能截取顯示器的主體結(jié)構(gòu)。警報(bào)器的建模，合并幾個(gè)圓柱體。

（3）操作控制部分：主要是電器開(kāi)關(guān)，建模相對(duì)較簡(jiǎn)單。

（4）裝配模型

2.2 貼片機(jī)內(nèi)部建模

由于實(shí)體貼片機(jī)的內(nèi)部組成較復(fù)雜.因此，在實(shí)際建模過(guò)程中，做出相應(yīng)的簡(jiǎn)化，旨在強(qiáng)調(diào)工作過(guò)程原理的實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部系統(tǒng)包含：機(jī)架、PCB傳送系統(tǒng)、X定位系統(tǒng)、Y定位系統(tǒng)、Z定位系統(tǒng)、貼片頭部件、吸嘴庫(kù)、喂料器、其他部件等。

2.2.1 建模實(shí)現(xiàn)

（1）貼裝頭：由于貼片的形式有三種：旋轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)塔式、動(dòng)臂式。這里主要?jiǎng)?chuàng)建旋轉(zhuǎn)式貼片頭。通過(guò)圓柱體的布爾運(yùn)算和陣列操作創(chuàng)建。

（2）送料器：通過(guò)拉伸創(chuàng)建圓盤(pán)型送科器，以及輔助原件。

（3）X.Y定位臺(tái)：通常有兩種結(jié)構(gòu)：支撐貼裝頭沿X.Y方向運(yùn)行（動(dòng)臂式）；支撐PCB沿X.Y方向運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)塔式）

（4）吸嘴級(jí)底座：通過(guò)圓柱體的布爾運(yùn)算創(chuàng)建。

（5）視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)：上照相機(jī)固定安置在機(jī)座上，貼裝頭從送料器位置每抓取一個(gè)元件后，都要首先移動(dòng)到其上進(jìn)行視覺(jué)檢查，檢查其元件缺陷和位置偏差，而后才移動(dòng)到貼裝位置進(jìn)行貼裝；下照相機(jī)通常和處于中間位的貼片頭固聯(lián)在一起，可以隨貼片頭沿X—Y方向在貼片工作臺(tái)面內(nèi)移動(dòng).完成PCB定位標(biāo)識(shí)的視覺(jué)檢查。

（6）PCB傳送機(jī)構(gòu)：建模主要以長(zhǎng)方體和圓柱體及相應(yīng)的布爾運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。

建立完成模型如圖1所示。

圖1 貼片機(jī)模型

結(jié)論

以上簡(jiǎn)介了貼片機(jī)得建模以及模擬仿真的過(guò)程。可以看出計(jì)算機(jī)技術(shù)在模擬仿真這方面用很大的幫助作用。同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有真實(shí)機(jī)器的情況下達(dá)到培訓(xùn)人員的作用。另一方面，我們也可以運(yùn)用模擬仿真更好地服務(wù)真實(shí)貼片機(jī)研究。最后，我們可以看出可視化虛擬仿真技術(shù)會(huì)更具有廣泛的發(fā)展前景?！?/p>

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第9篇：三維仿真論文范文

實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)新能力培養(yǎng)最直接最有效的載體之一。實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建要盡量設(shè)置一些綜合性、設(shè)計(jì)性及具有探索性的實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生參加一些高新技術(shù)項(xiàng)目的訓(xùn)練，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

建構(gòu)“五崗六層”生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系

我校通過(guò)對(duì)生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的深入研究，開(kāi)發(fā)了以生物發(fā)酵、酶制劑制造、食品檢驗(yàn)、食品類(lèi)生產(chǎn)操作、生物制品營(yíng)銷(xiāo)崗位為依托，以單項(xiàng)實(shí)踐、綜合實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、社會(huì)實(shí)踐、企業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)為支撐的“五崗六層”生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系框架(表略)，在進(jìn)行崗位實(shí)踐教學(xué)能力結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，制定出了各實(shí)踐項(xiàng)目的目標(biāo)、內(nèi)容及考核方式，編制了與之配套的微生物應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐、企業(yè)實(shí)習(xí)等15門(mén)實(shí)踐課程標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)教材

架構(gòu)“五位一體”的生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)支撐保障體系

實(shí)踐教學(xué)設(shè)備、仿真環(huán)境與校內(nèi)生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地、校外基地、實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)、雙師型教學(xué)團(tuán)隊(duì)“五位一體”的支撐保障體系是生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系得以實(shí)施的基礎(chǔ)。其中實(shí)踐教學(xué)設(shè)備以及仿真環(huán)境與校內(nèi)生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地是生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)得以實(shí)現(xiàn)的載體。近年來(lái)，我校生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)建成了基因工程、酶工程、細(xì)胞工程等18個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室，購(gòu)置600多萬(wàn)元實(shí)踐教學(xué)儀器設(shè)備。建成了檸檬酸生產(chǎn)車(chē)間、啤酒釀造車(chē)間、果蔬汁生產(chǎn)車(chē)間、焙烤車(chē)間、今麥郎實(shí)訓(xùn)室等校內(nèi)生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)車(chē)間，基本滿(mǎn)足了發(fā)酵產(chǎn)品及生物制品的模擬式教學(xué)和體驗(yàn)式教學(xué)的需要。深度合作的校外實(shí)習(xí)基地是保證頂崗實(shí)習(xí)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。我校生物技術(shù)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)與青島啤酒(徐州)彭城有限公司、徐州恒順萬(wàn)通食品釀造有限公司等8家生物技術(shù)、食品類(lèi)企業(yè)建立了深度合作關(guān)系。實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)方面，我們不僅開(kāi)發(fā)了實(shí)踐教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)踐教學(xué)教材，還開(kāi)發(fā)了一些動(dòng)畫(huà)素材及多媒體課件。在師資隊(duì)伍建設(shè)方面，從行業(yè)企業(yè)聘請(qǐng)專(zhuān)家和工程技術(shù)人員構(gòu)建專(zhuān)兼結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)雙師團(tuán)隊(duì)，不僅能大幅度提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，而且為校內(nèi)專(zhuān)業(yè)教師雙師素質(zhì)的塑造提供了一個(gè)直接高效的培養(yǎng)機(jī)會(huì)。