支持?jǐn)?shù)字樣機(jī)協(xié)同評(píng)審的網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境支撐技術(shù)研究.pdf

1、面向數(shù)字樣機(jī)的設(shè)計(jì)評(píng)審是復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，隨著產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，產(chǎn)品研發(fā)及制造過(guò)程中的分工越來(lái)越精細(xì)，給產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)的設(shè)計(jì)評(píng)審和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理帶來(lái)了困難，基于網(wǎng)格的協(xié)同虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境為處于異地設(shè)計(jì)環(huán)境下進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)評(píng)審提供了可行的解決方案。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，已在越來(lái)越廣泛的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，成為設(shè)計(jì)公司、生產(chǎn)企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)重要手段;網(wǎng)格技術(shù)作為一種前瞻的面向廣域網(wǎng)的分布式計(jì)算模式，是傳統(tǒng)的并行

2、和分布式計(jì)算在深度和廣度上的拓展，為虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用在更廣的范圍內(nèi)利用資源和提供服務(wù)成為可能。
　　 為支持異地復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)，本文對(duì)數(shù)字樣機(jī)協(xié)同評(píng)審的支撐技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)網(wǎng)格環(huán)境下實(shí)時(shí)評(píng)審資源與任務(wù)管理、復(fù)雜產(chǎn)品海量數(shù)據(jù)模型可視化方法以及網(wǎng)格評(píng)審環(huán)境中協(xié)同交互模式等進(jìn)行了深入探討，并在上述研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一個(gè)靈活、可擴(kuò)展的網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，較好地滿足了復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)的設(shè)計(jì)及協(xié)同評(píng)審需求。本文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方

3、面:
　　 (1)針對(duì)復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及現(xiàn)有數(shù)字樣機(jī)評(píng)審環(huán)境在分布式協(xié)同評(píng)審支持上的不足，基于網(wǎng)格計(jì)算模型，構(gòu)建了一個(gè)面向數(shù)字樣機(jī)協(xié)同評(píng)審的多層體系結(jié)構(gòu)，并給出基于網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的協(xié)同評(píng)審方法。該體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵由私有網(wǎng)格支撐平臺(tái)、基于服務(wù)的分布式并行渲染模塊和協(xié)同評(píng)審應(yīng)用服務(wù)三個(gè)部分組成。
　　 (2)從多用戶實(shí)時(shí)協(xié)同評(píng)審的需求出發(fā)，通過(guò)分析網(wǎng)格系統(tǒng)中資源的異構(gòu)問(wèn)題，提出了適合多用戶實(shí)時(shí)協(xié)同評(píng)審的資源與任務(wù)管理模

4、型，該模型使用基于WebServices的信息索引中心保存系統(tǒng)的資源和任務(wù)信息，為用戶任務(wù)的資源分配和啟動(dòng)提供任務(wù)代理服務(wù)，而在各個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上由本地資源管理服務(wù)負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)資源的注冊(cè)和本地作業(yè)進(jìn)程的啟動(dòng)和監(jiān)控，形成新的專屬網(wǎng)格支撐服務(wù)平臺(tái)，這有助于提高評(píng)審的靈活性，降低異構(gòu)資源共享及參與的實(shí)現(xiàn)難度。
　　 (3)建立了基于服務(wù)的分布式并行渲染技術(shù)框架。面向機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)協(xié)同評(píng)審的需求，研究了復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)審中的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)格

5、動(dòng)態(tài)資源進(jìn)行分布式渲染計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方案，并給出了實(shí)現(xiàn)原型。面向大規(guī)模數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的需求，研究了大規(guī)模數(shù)據(jù)分布式協(xié)同評(píng)審中的效率瓶頸問(wèn)題，提出了一種基于多線程的并行數(shù)據(jù)處理算法，提高了處理效率。
　　 (4)提出了多用戶協(xié)同交互操作方案，該方案能夠支持將地理分散的用戶接入到一個(gè)統(tǒng)一的虛擬環(huán)境中，共同對(duì)虛擬產(chǎn)品進(jìn)行裝配操作評(píng)審。用戶可以采用多種自然的虛擬現(xiàn)實(shí)交互手段，如數(shù)據(jù)手套、位置跟蹤設(shè)備等，同時(shí)也支持鍵盤鼠標(biāo)等常規(guī)交互方式。每個(gè)用

6、戶在虛擬空間中都有一個(gè)獨(dú)立的映射對(duì)象，該對(duì)象代表用戶在虛擬空間中的位置等屬性，并可與其他用戶對(duì)象進(jìn)行交互。該方案提供了一致的接口規(guī)范，建立了統(tǒng)一的基于協(xié)同用戶對(duì)象的交互和管理視圖，便于各領(lǐng)域開發(fā)者進(jìn)行評(píng)審或仿真工具的集成與開發(fā)。
　　 (5)開發(fā)了一個(gè)面向機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)裝配評(píng)審的網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境VRGrid，并進(jìn)行了實(shí)例的設(shè)計(jì)應(yīng)用。VRGrid系統(tǒng)可以匯聚當(dāng)前的空閑計(jì)算資源，在提高資源利用效率的同時(shí)，完成單個(gè)計(jì)算機(jī)所不能完成的