本文關(guān)鍵詞：自動(dòng)換刀裝置虛擬教學(xué)子系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)

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【摘要】：本課題是“高速數(shù)控加工中心虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)”的子系統(tǒng),基于Solid Works、Deep Exploration、Creator、VC++和Vega Prime的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境,建立了自動(dòng)換刀裝置的三維仿真模型和虛擬場(chǎng)景,制作了自動(dòng)拆裝的演示動(dòng)畫(huà),實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真的沉浸效果,滿足了自動(dòng)換刀裝置虛擬教學(xué)系統(tǒng)的功能要求。本課題主要承擔(dān)的工作以及所取得研究成果如下:(1)分析和研究了自動(dòng)換刀裝置的工作原理,根據(jù)運(yùn)動(dòng)需求對(duì)自動(dòng)換刀裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),運(yùn)用Solid Works建模軟件建立三維模型,并按運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行虛擬裝配;(2)通過(guò)Deep Exploration格式轉(zhuǎn)換軟件,將自動(dòng)換刀裝置Solid Works模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到了Creator能打開(kāi)的文件格式,再對(duì)三維模型進(jìn)行編輯、修改和控制,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀裝置三維虛擬模型的建立;(3)分析自動(dòng)換刀裝置的裝配關(guān)系,編寫(xiě)裝配流程圖,采用Deep Exploration軟件,按照裝配流程圖制作自動(dòng)換刀裝置的自動(dòng)拆裝演示動(dòng)畫(huà);(4)采用VC++編譯軟件,控制自動(dòng)換刀裝置各個(gè)零部件在虛擬空間的運(yùn)動(dòng),結(jié)合碰撞檢測(cè)技術(shù)和數(shù)據(jù)手套技術(shù),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀裝置的手動(dòng)虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真;(5)基于Vega Prime視景仿真軟件,采用VC++作為開(kāi)發(fā)工具,構(gòu)建了教學(xué)系統(tǒng)的三維虛擬場(chǎng)景,具有較好的沉浸感和真實(shí)感,取得了良好的立體效果。(6)分析并研究了三維立體顯示的原理,完成了立體顯示功能,并成功接入空間定位器、數(shù)據(jù)手套與立體眼鏡等虛擬現(xiàn)實(shí)外設(shè),使使用者真正置身于虛擬自動(dòng)換刀裝置教學(xué)系統(tǒng)的三維場(chǎng)景中,實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸效果。本課題基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),完成了“自動(dòng)換刀裝置虛擬教學(xué)子系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)”,該系統(tǒng)具有逼真的三維場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸效果,支持?jǐn)?shù)據(jù)手套和鍵盤鼠標(biāo)響應(yīng)等多種交互方式,能夠使用VC++進(jìn)一步開(kāi)發(fā)教學(xué)研究仿真功能,提高了系統(tǒng)的教學(xué)適用性。本課題的創(chuàng)新之處在于:首先,將Solid Works與Creator相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的快速、精確建模;其次,根據(jù)虛擬系統(tǒng)的不同需求,研發(fā)了兩種機(jī)械模型虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)方法:(1)采用Deep Exploration軟件能夠快速實(shí)現(xiàn)機(jī)械模型的拆卸,適用于教學(xué)過(guò)程模型拆卸的動(dòng)畫(huà)演示;(2)探索了采用VP和VC++實(shí)現(xiàn)虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真的方法,為系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)留下接口。
【關(guān)鍵詞】：換刀裝置 虛擬裝配 Deep Exploration 碰撞檢測(cè) 數(shù)據(jù)手套 立體顯示
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659;TP311.52
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 課題的來(lái)源和意義12
• 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r12-13
• 1.2.2 虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)14-16
• 1.4 主要研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容和技術(shù)難點(diǎn)及其解決方案16-17
• 1.4.1 主要研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容16
• 1.4.2 技術(shù)難點(diǎn)及其解決方案16-17
• 1.5 本課題所承擔(dān)的任務(wù)17-18
• 2 虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能分析及實(shí)施方案18-26
• 2.1 虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能組成18-20
• 2.1.1 系統(tǒng)功能組成概述18-19
• 2.1.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成19-20
• 2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)技術(shù)要求20-21
• 2.2.1 軟件系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)要求20
• 2.2.2 動(dòng)畫(huà)展示模塊技術(shù)要求20-21
• 2.2.3 手動(dòng)裝配模塊技術(shù)要求21
• 2.2.4 運(yùn)動(dòng)仿真模塊技術(shù)要求21
• 2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方案論證21-24
• 2.3.1 三維幾何建模工具選擇21-22
• 2.3.2 三維視景開(kāi)發(fā)軟件選擇22
• 2.3.3 仿真軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇22-23
• 2.3.4 系統(tǒng)總體架構(gòu)23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 3 建立高速數(shù)控自動(dòng)換刀裝置虛擬對(duì)象模型26-40
• 3.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-28
• 3.1.1 刀庫(kù)形式的選擇26
• 3.1.2 刀庫(kù)與機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)26-28
• 3.2 各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與建模28-36
• 3.2.1 刀庫(kù)外殼的設(shè)計(jì)與建模28
• 3.2.2 機(jī)械手安裝軸承座設(shè)計(jì)與建模28-29
• 3.2.3 機(jī)械手組件設(shè)計(jì)與建模29-30
• 3.2.4 凸輪組件設(shè)計(jì)與建模30-33
• 3.2.5 蝸輪蝸桿組件的設(shè)計(jì)與建模33-34
• 3.2.6 蝸輪軸承座組件設(shè)計(jì)與建模34-35
• 2.2.7 刀盤組件設(shè)計(jì)與建模35
• 3.2.8 其他零部件的設(shè)計(jì)與建模35-36
• 3.3 自動(dòng)換刀裝置整體裝配36
• 3.4 虛擬建模36-39
• 3.4.1 模型轉(zhuǎn)換37
• 3.4.2 模型優(yōu)化37-38
• 3.4.3 運(yùn)動(dòng)分析與DOF節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 自動(dòng)換刀裝置拆裝動(dòng)畫(huà)制作原理與應(yīng)用40-52
• 4.1 軟件選擇40
• 4.2 動(dòng)畫(huà)制作理論原則40-42
• 4.2.1 拆裝動(dòng)畫(huà)的簡(jiǎn)化40
• 4.2.2 最優(yōu)視點(diǎn)理論40-42
• 4.2.3 部件出現(xiàn)與隱藏42
• 4.3 動(dòng)畫(huà)制作42-50
• 4.3.1 模型編輯和外觀渲染42-44
• 4.3.2 換刀裝置拆裝動(dòng)畫(huà)44-49
• 4.3.3 換刀裝置部件展示動(dòng)畫(huà)49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 5 虛擬手動(dòng)拆裝與運(yùn)動(dòng)仿真52-82
• 5.1 虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路52-55
• 5.2 數(shù)據(jù)手套技術(shù)研究55-63
• 5.2.1 虛擬手的結(jié)構(gòu)與建模56-58
• 5.2.2 數(shù)據(jù)手套的接入與校準(zhǔn)58-60
• 5.2.3 基于數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器的虛擬手操作60-63
• 5.3 碰撞檢測(cè)技術(shù)研究63-64
• 5.4 目標(biāo)拾取技術(shù)研究64-65
• 5.5 立體顯示技術(shù)研究65-67
• 5.5.1 雙目立體視覺(jué)原理65-66
• 5.5.2 立體顯示功能實(shí)現(xiàn)66-67
• 5.5.3 獲取三維視覺(jué)效果67
• 5.6 拆裝子程序67-73
• 5.6.1 結(jié)構(gòu)程序分類67-68
• 5.6.2 結(jié)構(gòu)程序編制68-71
• 5.6.3 模塊程序編制71-73
• 5.7 運(yùn)動(dòng)仿真73-80
• 5.7.1 自動(dòng)換刀過(guò)程運(yùn)動(dòng)分析73-76
• 5.7.2 自動(dòng)換刀動(dòng)作的編程實(shí)現(xiàn)76-80
• 5.8 本章小結(jié)80-82
• 6 結(jié)論和展望82-84
• 6.1 結(jié)論82-83
• 6.2 展望83-84
• 致謝84-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄90-91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：821794