發(fā)布時間：2018-05-29 01:37

  本文選題：虛擬車削仿真系統(tǒng) + 虛擬現(xiàn)實技術(shù)　； 參考：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著虛擬制造以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展,虛擬制造系統(tǒng)可為學(xué)生們在相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)提供更為便捷的條件。本文將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與機械制造技術(shù)相結(jié)合,基于目前國際領(lǐng)先的可穿戴虛擬現(xiàn)實設(shè)備Oculus,研發(fā)沉浸式虛擬車削仿真系統(tǒng)。通過該系統(tǒng),學(xué)生們無需來到工廠,便可親身體驗理論知識中所描述的各類機床的加工工藝及加工特性。這增加了學(xué)生們實踐的機會,而不存在任何安全隱患。本文的主要研究內(nèi)容如下:結(jié)合可穿戴虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備的優(yōu)勢,對沉浸式虛擬車削系統(tǒng)進行了總體設(shè)計。確立了系統(tǒng)所用的軟件平臺Unity3D以及沉浸式虛擬現(xiàn)實設(shè)備Oculus和Leap Motion。在Unity3D軟件中構(gòu)建基于Oculus的沉浸式仿真環(huán)境,利用SolidWorks和3ds Max軟件完成對車床主體及主軸箱部分的建模及動態(tài)化,并將其導(dǎo)入至Unity3D中進行渲染。在Unity3D中完成車削基本加工形式、刀具幾何角度以及車床主軸箱內(nèi)部運動的仿真。分別從微觀以及宏觀的角度,對車削加工中不同條件下的切屑形態(tài)以及切屑形成過程展開仿真。通過對切屑形狀參數(shù)數(shù)學(xué)模型的建立,完成了基于三角面片的切屑形成過程的仿真�；趫A臺離散法,通過Unity3D中的碰撞檢測,建立基本的可交互式車削加工平臺�；谑謩萁换ピO(shè)備Leap Motion,對可交互式虛擬車削系統(tǒng)進行開發(fā)。通過層次包圍盒法完成了對虛擬車床各部件干涉檢測的探究。與傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)具有較高的沉浸感,學(xué)生們通過可穿戴虛擬現(xiàn)實設(shè)備,可身臨其境地從各個角度觀察切削加工過程,甚至可以"鉆入"主軸箱中,觀察主軸箱內(nèi)各傳動軸的運動情況。這使得學(xué)生們的實踐能力得到充足地鍛煉,并大幅度地提高他們對理論知識的理解能力,從而提高了他們對相關(guān)知識的學(xué)習(xí)興趣。本系統(tǒng)對今后類似的虛擬現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)提供了新的路徑,開創(chuàng)了教學(xué)實踐培養(yǎng)的新模式。
[Abstract]:With the development of virtual manufacturing and virtual reality technology, virtual manufacturing system can provide more convenient conditions for students to learn relevant professional knowledge. This paper combines virtual reality technology with mechanical manufacturing technology and develops an immersive virtual turning simulation system based on the international leading wearable virtual reality device Oculus. Through this system, students can experience the machining process and characteristics of various machine tools described in theoretical knowledge without having to go to the factory. This increases the chance for students to practice without any safety risks. The main contents of this paper are as follows: combined with the advantages of wearable virtual reality interactive device, the immersion virtual turning system is designed. The software platform Unity3D and immersive virtual reality devices Oculus and Leap motion are established. The immersive simulation environment based on Oculus is constructed in Unity3D software. The modeling and dynamic modeling of the main body of lathe and the spindle box are completed by SolidWorks and 3ds Max software, and the simulation environment is imported into Unity3D to render. The basic machining form of turning, the geometric angle of cutting tool and the internal motion of the spindle box of lathe are simulated in Unity3D. From the micro and macro point of view, the chip morphology and chip formation process under different conditions in turning are simulated. By establishing the mathematical model of chip shape parameters, the chip forming process based on triangle face is simulated. Based on the circular platform discrete method, a basic interactive turning platform is established by collision detection in Unity3D. An interactive virtual turning system is developed based on gesture interactive device Leap motion. The interference detection of all parts of virtual lathe is studied by the method of hierarchical bounding box. Compared with the traditional simulation system, the system has a higher immersive feeling. Through wearable virtual reality devices, students can observe the cutting process from various angles and even "drill into" the spindle box. Observe the movement of each drive shaft in the spindle box. This makes the students' practical ability get enough exercise, and greatly improve their understanding of theoretical knowledge, thus enhancing their interest in learning related knowledge. This system provides a new way for the similar virtual reality teaching system in the future, and creates a new mode of teaching practice cultivation.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.9;TG51

【參考文獻】

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本文編號：1948994