基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的橋吊仿真訓(xùn)練器是集場(chǎng)景模型仿真、設(shè)備通訊、駕駛課程訓(xùn)練為一體的綜合性訓(xùn)練系統(tǒng)。本文以港口起重機(jī)裝卸集裝箱工作環(huán)境為研究背景,運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù),研制開(kāi)發(fā)了具有實(shí)時(shí)場(chǎng)景三維立體仿真、人機(jī)實(shí)時(shí)交互控制、定制訓(xùn)練課程等主要功能的橋吊仿真訓(xùn)練系統(tǒng),并提出了基于虛擬機(jī)器人的漫游引擎設(shè)計(jì),運(yùn)用狀態(tài)方程描述動(dòng)力學(xué)模型以及碰撞檢測(cè)引擎平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),具有重要的實(shí)踐意義和參考價(jià)值。 本文結(jié)合橋吊起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài),分析了目前主要的三維建模技術(shù)和方法,采用一種基于3D Max軟件的建模方法。應(yīng)用了多紋理貼圖技術(shù)、LOD細(xì)節(jié)層次技術(shù)和優(yōu)化軟件WUModeler對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和物理重心校正,大大降低了多邊形數(shù)量,提高運(yùn)算和渲染效率。在動(dòng)力學(xué)模型建模方面,以起重機(jī)各部分物理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析的為基礎(chǔ),建立了二維和三維空間的動(dòng)力學(xué)方程,結(jié)合狀態(tài)方程進(jìn)行表示,并采用龍格庫(kù)塔四階法對(duì)狀態(tài)方程求解,對(duì)每個(gè)時(shí)刻模型的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述和輸出。虛擬漫游引擎是本文的重點(diǎn),通過(guò)提出引入虛擬機(jī)器人模型來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),主要設(shè)計(jì)了漫游檢測(cè)的流程算法,對(duì)模型的加載、場(chǎng)景的調(diào)度、視點(diǎn)變換、虛擬機(jī)器人映射、狀態(tài)交互控制... 

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖I.2軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)局部界面

碰撞檢測(cè)模塊、虛擬漫游系統(tǒng)、訓(xùn)練管理系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)等主要模塊和子系統(tǒng)，每個(gè)組成部分都具有與其相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入輸出和處理功能，有機(jī)的結(jié)合在一起組成一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件支撐平臺(tái)，如圖2.7所示為本文的軟件體系架構(gòu)圖。圖2.7軟件體系架構(gòu)圖Fig.2.7Arehiteetureofthesystem模型控制系統(tǒng)主要通過(guò)對(duì)模型的裝載與讀取模塊對(duì)優(yōu)化后的在建模軟件中構(gòu)造的三維幾何模型以數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行解析并實(shí)時(shí)構(gòu)造，各個(gè)模型的空間初始定位，使整個(gè)虛擬場(chǎng)景達(dá)到較好的逼真效果;對(duì)加載進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的各個(gè)模型進(jìn)行對(duì)應(yīng)的運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行組合綁定，使各個(gè)模型具有各自不同的運(yùn)行動(dòng)力機(jī)理;以模擬真實(shí)環(huán)境為基礎(chǔ)，對(duì)大車(chē)、小車(chē)、駕駛室、吊具、繩索等模型的質(zhì)量、大小、位置等進(jìn)行設(shè)定，對(duì)各個(gè)環(huán)境變量，諸如風(fēng)力、重力、阻尼力等進(jìn)行初始化設(shè)定。

箱綁定吊具關(guān)系，繼承吊具的所有運(yùn)動(dòng)。集裝箱模型作為最終吊具的吊具具有同樣的運(yùn)行路徑，其都是在三維空間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，一切運(yùn)動(dòng)的。作手柄模型模型的獨(dú)立建模是為了進(jìn)行虛擬場(chǎng)景中使用數(shù)字手套進(jìn)行虛擬操作使形狀不規(guī)則而且具有復(fù)雜曲面，所以使用的NURBS建模方式，這樣好的反應(yīng)手柄的形狀和光滑度，同時(shí)為了進(jìn)行模型優(yōu)化，對(duì)模型的曲控制。理場(chǎng)景模型場(chǎng)景是整個(gè)空間的體現(xiàn)，具體表現(xiàn)的有海邊、天空、周?chē)鷺?shù)木、集裝大地等等，天空的模型采用NURBS扭曲半球形面片方式，采用多紋可以利用很少的面片建造逼真的環(huán)繞天空。其他的遠(yuǎn)景采用慣用的遠(yuǎn)，可以達(dá)到較好的遠(yuǎn)觀效果。3為使用3DMxa軟件[3l]口2]建造中的模型圖:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]玉米冠層內(nèi)光合有效輻射三維空間分布的測(cè)定和分析[J]. 王錫平,李保國(guó),郭焱,翟志席.  作物學(xué)報(bào). 2004(06)
[2]采用VR技術(shù)的集裝箱吊裝模擬器原型機(jī)的研究[J]. 尹勇,林錦堯,郭國(guó)忠.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2004(02)
[3]利用SIMULINK對(duì)集裝箱起重機(jī)防搖進(jìn)行建模與仿真[J]. 周勇,李勇智,黃曉兵.  港口裝卸. 2003(01)
[4]集裝箱起重機(jī)仿真駕駛訓(xùn)練器[J]. 王重華,梁崗,梁承姬.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2002(07)
[5]岸橋駕駛仿真訓(xùn)練器中偏擺的實(shí)時(shí)仿真探討[J]. 劉剛,董明望,王少梅.  港口裝卸. 2002(02)
[6]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中視景建�？旖輰�(shí)現(xiàn)的軟件[J]. 郭恒業(yè),李晗靜,王力明.  計(jì)算機(jī)仿真. 2000(03)
[7]VECW:一個(gè)虛擬環(huán)境的構(gòu)造和漫游系統(tǒng)[J]. 周昆,童一穎,潘志庚,石教英.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2000(05)
[8]線性多時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析[J]. 陳東彥,張景瑞,徐世杰.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 1999(06)
[9]多媒體教育應(yīng)用的重大意義及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 何克抗.  天津電大學(xué)報(bào). 1998(S1)
[10]虛擬制造技術(shù)研究概況綜述[J]. 陳曉川,張暴暴,劉曉冰,馮辛安.  機(jī)械制造. 1998(12)

碩士論文
[1]基于虛擬現(xiàn)實(shí)的三維漫游技術(shù)研究與實(shí)踐[D]. 王洪.電子科技大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3648214