基于觸覺(jué)的虛擬裝配技術(shù)研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代中期,虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)(virtual product development, VPD)技術(shù)的出現(xiàn)引起了研究者的廣泛關(guān)注。VPD技術(shù)的基本思想就是通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)的虛擬模型來(lái)模擬和預(yù)測(cè)產(chǎn)品功能、性能及可制造性等。在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,人們可以在虛擬環(huán)境下構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和分析產(chǎn)品,以解決產(chǎn)品存在的問(wèn)題。VPD的實(shí)現(xiàn)需要一系列的技術(shù)與工具支撐,虛擬裝配則是其中的核心技術(shù)之一。虛擬裝配是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性,真實(shí)地

2、模擬產(chǎn)品的三維裝配過(guò)程,并允許用戶(hù)以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過(guò)程,以檢驗(yàn)產(chǎn)品的可裝配性。該定義著眼于產(chǎn)品物理裝配過(guò)程的仿真過(guò)程,體現(xiàn)的思想也是一種分析過(guò)程。虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分,利用虛擬裝配,可以驗(yàn)證裝配設(shè)計(jì)和操作的正確與否,以便及早的發(fā)現(xiàn)裝配中的問(wèn)題,對(duì)模型進(jìn)行修改,并通過(guò)可視化顯示裝配過(guò)程。
　　論文就虛擬裝配開(kāi)發(fā)過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:第一,開(kāi)源的三維圖形引擎Open Scene

3、Graph(OSG)的研究,包括OSG的繪圖框架、用于場(chǎng)景管理的場(chǎng)景圖技術(shù)、立體顯示原理、虛擬相機(jī)的實(shí)現(xiàn)原理以及靈活的使用方法。第二,為了將計(jì)算機(jī)生成的三維數(shù)字圖像實(shí)時(shí)地輸出并顯示在一個(gè)超大幅面的投影幕墻上,使觀(guān)看者和參與者獲得一種身臨其境的虛擬仿真視覺(jué)感受,系統(tǒng)采用了多通道拼接技術(shù),并就平板幕拼接和環(huán)形幕拼接兩大類(lèi)型進(jìn)行了研究。第三,基于對(duì)多種碰撞檢測(cè)算法的分析,論文研究了開(kāi)源的物理引擎Open Dynamic Engine(ODE)

4、,重點(diǎn)闡述了OSG和ODE的結(jié)合使用。利用OSG進(jìn)行場(chǎng)景的渲染,利用ODE進(jìn)行碰撞檢測(cè),從模型中提取幾何信息來(lái)建立ODE的碰撞幾何體。在仿真過(guò)程中可隨時(shí)調(diào)整仿真步長(zhǎng)提高碰撞檢測(cè)的精確度。利用ODE建立了起重機(jī)鋼繩的擺動(dòng)動(dòng)力學(xué)仿真模型。第四,為了提高系統(tǒng)的交互性,采用了數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器等外部交互設(shè)備。對(duì)5DT14觸點(diǎn)數(shù)據(jù)手套、Fastrak和Patriot兩種位置跟蹤器的接口開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究。論文的研究成果在所開(kāi)發(fā)的多模板虛擬裝配系統(tǒng)中