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三维仿真范文1
1电力仿真框架
电力安全培训的三维仿真系统要想真实地反映电气设备的外观结构和运行环境，就需要三维仿真系统能够展现规模庞大的现实虚拟场景，所以，在开发系统的逻辑控制程序时，就需要将三维仿真系统的整体架构分为电力仿真框架和通用三维仿真引擎两部分。在现实的操作过程中，操作人员是通过仪表设备操作控制电气设备的，而在三维仿真培训系统中，则是通过复杂的逻辑系统实现对其的控制，将现实中的电气设备和仪表转化为抽象的虚拟设备和操作逻辑。为了使各种动作状态在三维效果中显示得更加正确、合理，达到预定的视觉属性，往往需要重新组织节点名称和节点坐标。
2通用三维仿真引擎
通用三维仿真引擎的功能是达到图形渲染、交互控制和网络通信的目的。它是由资源管理、场景管理和动画系统三个子系统组成的。通用三维仿真引擎与逻辑操作无关，它主要是为了实现三维虚拟场景的重建和环境渲染。电力仿真系统与通用三维仿真引擎共同组成了一个完整的三维仿真培训系统。
二、系统实现的主要技术要求
1仿真对象和电气属性的同步
在三维虚拟环境下，为了保证虚拟对象和行为的一致性，往往需要借助事件、属性、对象的三位一体机制来实现。电气设备的虚拟设计是电力安全三维仿真培训系统的主要对象，除了颜色、缩放比例等常见的属性外，还需要对仿真对象的电气闭合状态和相关参数等重要的属性进行逻辑设计。当虚拟操作导致电气设备的闭合状态发生变化时，电气设备的相关属性就会发生变化，最终使得电气设备的参数发生变化。当信息传递到设备管理器时，就可以重新计算电网的参数来更新事件的状态。
2逻辑控制与复杂操作的对应关系
电力安全三维仿真培训系统的操作过程应当全面支持操作者的各种开放式操作行为。简单来讲，虚拟的操作逻辑应当及时地判断和反馈操作者的操作行为。开放式的操作控制逻辑与封闭式的操作控制逻辑相比，其应变能力和复杂程度都大幅提高了，在这种操作控制逻辑下，用户可以根据自己的操作习惯灵活操作，避免复杂的操作流程带来一定的操作压力。在错误的操作下，操作系统也会及时给予警告或提示，这样便可以更好地实现智能化培训的目的。
3大规模场景的情境渲染技术
由于电力安全培训的三维虚拟场景范围比较大，需要仿真对象根据培训人员的操作产生动态移动，这就要求在具体的逻辑设计中，不能把全部的仿真对象放置在同一个渲染列表中，以免影响操作过程控制。在实际设计中，可以将仿真对象分为可渲染对象和可移动对象两种。可渲染的仿真对象一般是指场景对象的模型数据，它只要求有显示的功能，而可移动仿真对象则需要能够在三维坐标中来回移动。当场景数量较大时，可以分别优化处理静态场景和动态场景。只更新动态场景的空间信息而忽略了静态场景的空间信息，不仅能够提高渲染速率，还可以有效地节约计算资源。
4三维交互模式的实现
三维交互模式的首要功能是当用户轻点三维场景中的某一个物体时，系统就可以快速地检测到该信息的传送情况，并快速反应，从而实现三维交互模式中的人机交互。三维物体是根据射线相交的原理实现的，当鼠标点击的位置发射一条平行于视线的射线与场景射线相交计算时，交点即该物体的位置标识。常用的三角形检测方式往往会占用较多的计算资源，影响定位速率。为了避免这种情况的发生，可以采取包围球体的检测方式与三角形检测方式混合使用的方法，提高检测速率。
三、三维仿真培训系统的应用
根据上面的整体架构设计和主要问题分析，可以初步实现包含场景编辑器、逻辑编辑器、地图编辑器在内的三维仿真培训系统。场景编辑器可以实现三维场景的构建功能，逻辑编辑器可以将复杂的逻辑语言转化为可视性的操作过程，实现虚拟设备的响应控制功能，而开发人员则可以通过地图编辑器实现三维场景的布置功能，并且可以及时查看编辑结果。
四、结论
三维仿真范文2
关键词： 制冷设备 虚拟模型 设备拆装
随着计算机技术的发展，在专业课教学中采用计算机三维模型仿真教学已成为一个发展方向。在传统教学方式中，因为挂图或胶片是静止的，无法连贯地演示制冷设备的拆装过程，由此造成老师的讲解困难和学生的理解困难，教学效果不理想。
压缩机与冷凝器、蒸发器、节流装置共称为制冷系统的四大部件，以上设备的讲解一直是制冷专业的必备知识点，设备的内部结构和拆装过程是专业技能训练的重点和难点，普通的理论讲解很难使学生对设备的内部结构快速掌握。
1.制冷设备三维实体模型的作用
开发制冷设备三维实体模型有三个作用：第一，可以开展多项制冷设备的技能训练，弥补实验室制冷设备数量的不足，消除拆装过程对设备本身的不利影响，如果让每个学生都到实验室进行拆装，一是实验室没有这么多设备供学生拆装，二是拆装每台设备的时间长，如果轮流拆装则会影响正常的教学进程，三是会影响压缩机等制冷设备的配合间隙，影响制冷设备的正常使用。第二，可以积极开展虚拟仿真的技能训练，提高学生对虚拟仿真模型的掌握能力，发展学生的三维空间的想象能力，增强学生的综合能力。第三，将三维实体仿真模型应用于专业的技能实训，弥补制冷设备实训教学的不足。同时，制冷设备的三维模型开发可以为专业教学的其他实景训练打下基础，对高等院校技能人才和企业工程技术人员的培养均起到关键作用。
因此，专业教学亟待开发制冷设备三维虚拟仿真模型，通过模型开发，将压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置的内部结构、零部件及装配顺序表达清楚，提高专业教学效率和学生的学习积极性。
2.制冷设备三维仿真模型开发的意义
开发制冷设备三维模拟仿真模型的意义体现在以下四个方面：第一，运用制冷设备三维模拟仿真讲解制冷专业课内容可以有效增强教学效果，避免传统教学中使用挂图带来的弊端，使学生迅速掌握制冷设备的内部结构、设备拆卸过程与装配过程，为制冷设备实体的拆装与设备的故障排除打下基础。第二，使用制冷设备三维模拟仿真可以大大提高学生的学习积极性。学生往往对教学挂图没有兴趣，特别是机械结构挂图，剖面线错综复杂，造成学生的识图困难，采用三维实体仿真可以避免学生识图上的困难。第三，运用制冷设备三维模拟仿真可以为学生的实景教学打下基础，有了三位实体仿真的学习，学生对制冷设备的总体结构有了全新认识。第四，复杂问题由繁化简，增强教学效果。同时，提高教师运用多媒体手段教授专业知识的能力，为教师开展科研奠定良好基础。
国家骨干校建设成果提供丰富的科研工作基础，将国家骨干校建设成果应用到专业教学中是今后制冷专业教研组工作的重点，其中如何融入先进的教学方法与手段是建设成果实施的关键。建设成果的实施需要专业的人才培养模式进行转变，人才培养模式已由过去的传统教育方式逐渐向工学结合、顶岗实习的模式转变，也就是说，学生不能仅坐在课堂上学习，更要在真实的或是仿真的工作环境中获取知识。
3.制冷设备三维实体仿真模型开发
开发三维的模型包括：活塞式压缩机、水冷式冷凝器、蒸发器和热力膨胀阀等三维模型。学生通过计算机进行制冷设备四大部件的三维实体仿真拆装，实现模拟虚拟拆装环境。要运用当前先进的职业教育设计理念，对制冷设备的三维模型进行教学设计。
基于三维实体软件Solid Works软件环境下完成产品的三维模型设计，内容包括活塞式压缩机的三维造型设计、螺杆压缩机的设计、蒸发器与冷凝器三维模型分析、热力膨胀阀的三维模型设计等，其中的三维模型设计必须根据企业的实际情况加以确定。
（1）形成完整的研究过程，选择当前具有代表性的制冷设备作为零件造型，然后进行装配设计、运动分析、工艺设计，最后实现虚拟仿真文件，包括活塞式压缩机、螺杆式压缩机、水冷式冷凝器、蒸发器与节流装置热力膨胀阀的模拟仿真模型，下图为研究内容框图。
（2）运用当前先进的教学设计理念，对形成的三维模拟仿真文件进行教学设计，使之适应当前职业教育的发展。多媒体课件本质上是一种计算机应用软件，软件工程中通常以流程图的形式描述软件产品的设计与制作过程。从总体上看，三维模型的教学设计包括软件设计、软件制作、课件设计和课件制作四个阶段，前两个阶段已经在三维设计软件平台上完成，后两个阶段需运用多媒体技术完成。三维实体软件应根据高职院校学生的特点进行三维模型的教学设计。
（3）实现人机互动。
在完成制冷设备三维实体构建后，进行三维动态实体虚拟拆卸与装配，形成制冷设备可执行仿真拆装文件，有效实现人机交互。学生可以通过计算机对一台压缩机进行完整的拆装，并且整个过程动态可视，实现模拟真实的拆装环境。拆装课件通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机的对话。通过人机交互，可以轻松实现三维实体虚拟仿真环境下的演示。
4.结语
通过开发制冷设备的三维实体仿真模型，可以调动学生的学习主动性，增强学习效果，提高教学质量。还可以应用于专业技能训练及教师教学科研、企业工程技术人员培训之中，真正实现专业教学、科学研究、对外服务的一体化。同时，制冷设备的三维实体仿真模型的开发还可以为开展高校制冷专业课程的其他实验打好基础，对高等院校技能人才和企业工程技术人员的培养均起到关键作用。
参考文献：
[1]周莺，张华俊，李积杰.世界制冷压缩机现状及发展动向[J].压缩机技术，2001（4）：39-46.
三维仿真范文3
关键词：机械模具；三维仿真系统；产品设计；生产指标；工业经济
1 拉链产业与计算机仿真技术
我国在拉链生产行业当中起步较早，自1980年至今的发展极为迅速，诞生出一大批以拉链生产为主要业务的企业，也使得拉链生产的规模逐渐扩大。到了1999年，我国在拉链方面的产量能够占据全球拉链总产量的半数左右，总长度超过100亿米，一举成为全球范围内拉链生产量最大的国家。
虽然目前我国的拉链生产量仍然占据着世界的首位，但是由于各类文化产业的冲击，对于生产与制造行业来说，也要顺应潮流，将产品推陈出新，也要与世界范围内各家具有特色的著名拉链厂商进行竞争。我国拉链市场当中常用的销售手段为降低价格，虽然销售量持续增长，但是利润与以往相比却并没有显著的增加，质量方面也难以达到世界先进水平，行业内部的相关人士担心长此以往，我国拉链行业将逐渐成为夕阳产业，在价格战的硝烟当中渐渐消失。从另一个角度来思考，其实这种价格战属于世界同行业竞争的前奏，降价是一种应对高精尖产业的有效有段之一，在工艺水平、产品质量以及创新性方面达不到国际先进标准时，低廉的价格自然也会成为一种优势，甚至能够依靠价格的低廉使我国进入到WTO以及国际市场竞争的行列当中。之所以我国拉链的价格持续降低，也是在警示着我国的拉链生产企业，要将市场的供求作为关注的主要对象，不仅要将产量予以控制，还要通过各种手段提高质量，以此来开辟更为广阔的国际市场。
持续的价格竞争虽然能够在短时间内取得利润，但是毕竟这种竞争方式属于最为低级的手段之一，如果将一个拉链生产企业所有的希望放在倚靠价格取胜这一个方面，最终该企业将会走上灭亡的道路。因此在价格降低的同时，要将关注点放在这样的价格降低是否真的是由于成本降低，还是纯粹的为了市场而进行恶性压价。但是大量的市场营销经验告诉人们，将竞争对手打垮后独享市场的情况是不可能实现的，因此还是要将所有的注意力放在提升自身方面，在产品的质量、工艺以及制造方面延伸出更多的优势，才能够达到获得市场份额的最终目标。
计算机仿真学的基础为多元化的学科理论，其方法为计算机软件结合各种相关实验的研究数据最终得出的结论，在实际的应用当中不仅能够将实验的结果予以准确实现，还能够通过不断的实践对更为深入的机理与规律进行探索，在科学的领域当中持续保持先验性。另外，还可以通过建立数学模型的方式并对其进行改良以及更新换代，作为替代实际产品接受检验、测量的有效工具，能够充分应用于各种工程或非工程的领域当中。
本次研究当中，将针对拉链生产行业的“仿真系统”进行深入研究，模拟拉链的开合效果，再通过这种效果的设计给出拉链应该具备的各项指标与性能数据，进而对这些数据进行评估与分析，缩短新产品的开发流程与周期，降低开发与制造成本，提升市场热度与产品质量，实现利润方面的丰收，在国际市场当中开辟出更为广阔的发展路径，在高档拉链的市场当中抢占地位、份额与利润，为我国的制造生产行业发展提供参考依据。
2 三维仿真系统开发步骤
三维仿真系统开发的基础为生命周期法，在阶段方面历经了认识、概念、形式、实现以及测试等五个明显的阶段与周期。
在三维仿真系统开发的过程当中，主要包括以下几个步骤：
第一，进行软件分析，分析当中要包括操作者对于系统的使用习惯、使用需求以及软件本身所具有的功能等方面；
第二，进行软件框架设计，其中包括对总体系统的设计、总体工作流程的设计以及单个模块的分解分析等；
第三，进行软件设计。在进行软件设计的过程当中，工作内容主要包括数据分析、模型框架设计、知识库组建、UI设计等方面。数据分析当中包括对数据文件、数据传输、动态数据交换等方面进行分析与设计，模型框架设计中包括对拉链拉合的受力模型、人工神经网络、工作模式识别、混沌遗传算法等方面的设计，UI设计主要针对主界面当中能够反馈、收集以及抛弃的信息进行集中的归纳总结与设计；
第四，进行程序编制，其中包括建立三维产品接口，搭建设计平台、选取模式识别算法、BP算法、混沌遗传算法、建立拉链拉合受力模型，进而将整个由数学数据建立起来的结构经过转变后形成程序语言进行表达。随后还要建立相关的知识库，以及对数据进行传输的相关程序；
第五，进行系统集成，工作内容包括将算法、数据以及知识库等模块进行集成，进而形成三维仿真系统，随后对其中的各个模块接口问题、集成问题予以解决，最终完善三维仿真系统。
3 三维仿真系统的功能与开发内容
与拉链生产相关的系统全称为“机械模具三维仿真系统”，这一系统将针对对象程序设计专门的方法，在拉链产业当中，应用最为先进的操作系统与语言环基于拉链生产行业设计的三维仿真系统当中包括了几大功能，分别为：仿真、设计、预报与寻优。
仿真指的是建立力学模型，模拟模具的装配过程，对相关的参数进行检验后，进行形成完善的拉链拉合过程模拟系统。
设计指的是搭建设计平台，对新类型的产品、模具以及产品库进行设计与建立。
预报指的是对拉链拉合的轻滑度、拉头拉片结合强力与抗张强力、抗扭力、自锁强力以及模具装配的干涉现象进行观察与监测。
寻优指的是对于特定型号的拉链进行最佳静态参数的考量、拉头最佳参数确定后的动态考量、链牙最佳参数确定后的动态考量，对以上几个方面进行评估后选定最佳的配比路线，具体工作包括：
3.1 权限管理
针对功能、图档以及查阅等方面的授权的限制与开放。
3.2 图档管理
将相关文档形成图像后输入数据库当中，方便日后的查询、浏览、修改、删除、打印、复制等相关操作。
3.3 设计库
基本的三维储存格式总共有12种，主要针对拉头、拉片、链牙进行分类，其中包括尼龙、金属、塑钢等不同的材质，另外还包括不同的型号，在数据库储存时刻采用SQL-Server。
3.4 静态寻优
当用户确定产品材质与型号后，可通过力学性能的选择，最终形成单个拉头、拉片以及链牙的三维造型、组合造型、尺寸、力学指标等参数，以及标准状态下所能显示的力学性能指标图表，通过模拟监测流程将局部能够放大、缩小，对整体能够放大、缩小，对关键尺寸的衡量、标注，对具体规格的网格与实体，包括还可以采用动画的方式进行动态模拟。
3.5 动态寻优
在国际拉链产业当中，拉链具有一个标准的规格与数据库，因此可以通过已有的数据库作为基础，将拉头以及链牙的关键尺寸输入到数据库当中，系统即可给出相应的样品型号，通过自我需求的调整之后，能够产生最后确定的三维样品，根据样品可得到三维组合图样以及在常规状态下或不同状态下进行检测的五个力学性能指标参数。对于轻滑度参数的获取，可以通过下拉角度的调整对不同轻滑度参数进行确定，同时还可以通过动画进行模拟。对于新型拉链的制造，可以通过设计库当中的已有数据调用某些链牙结构，将与之能够匹配的拉头结构进行组合，进行优化的动态设计，使其能够符合现实的力学性能参数。
3.6 模具装配三维CAD设计系统
将模具当中的标准配件进行设计后，能够得到一个完整的标准配件库，可以将不同的产品进行各种形式的组装，再通过模具进行装配方面的动态模拟，对其工作流程进行模拟后，可以将运动过程当中所产生的所有参数进行监测与统计，使得模具开发人员能够对这些参数进行修改、调整、加入或删减。
3.7 拉链产品设计平台
接入POV-Ray共享软件，为设计人员提供拉链产品的造型设计。
4 三维仿真系统主要模块的设计理念
在拉链产业三维仿真系统的开发当中，所采用的技术要具有科技、难度、交叉等显著的应用特点，其中将计算机图形学、OPENGL编程、机械力学、VC#图形编程技术、分形与混沌理论、人工智能理论、SQL Sercer数据库技术等进行综合利用，同时采用以下技术手段：①将计算机图形学引入力学模型仿真当中；②将混沌理论引入仿真系统当中；③将传统力学模型与人工智能模型进行融合；④图形编程技术。
4.1 采用干涉现象检测八叉树算法
在拉链设计的三维仿真系统当中，主要的仿真模块功能包括：按照用户的操作实现：①移动与旋转三维实体；②计算系统当中的所有静态或动态信息；③对于运动当中的实体进行监测，观察其是否与其他物件发生干涉的情况。
八叉树数据结构是近几年当中通过CAD软件发展而来的一种新型数据结构，属于三维实体模型描述方法当中的一种，在机械制造、几何运算、机器人设计以及产品生产机械的三维仿真系统当中得到了大量的应用，同时取得了令人满意的效果。
因此在布局的过程当中，要通过计算机屏幕上对三维实体进行各种操作，进而完成整个仿真的流程。如果对一个三维实体进行操作时，首要考虑的问题就是这一实体是否与其他的实体产生交集、碰撞，因此干涉试验在任何一个步骤的操作当中都具有必要性。
假设现在要对i进行操作，ST代表状态空间书，SO代表A的状态数。
其具体的流程包括：
第一步，将ST空间树以及代表A的状态树SO进行初始化，随后将第i个操作对象A从ST当中将其信息全部清除，也就是说对ST进行所有节点整数的i位置进行检查，如果为l，需要将i位置的第16位改为0，将A进行移动操作，对SO状态树的根节点状态进行确认，同时赋予打钱状态下的节点集；
第二步，对当前的节点集进行确认，换个角度来说，也就是对SO当中能够组成当前节点集的单个节点进行确定，同时将半满节点与全满节点进行集合的分析；
第三步，将当前节点集当中的节点状态为全满的节点予以确认，并进行二次集合操作；
第四步，将全满节点进行排序，对其ST节点的状态进行依次检查，如果某一点的状态为半满或全满，则将会发生干涉，流程结束，否则继续对下一个节点进行检查；
第五步，对所检查节点集当中的所有半满节点进行二次集合；
第六步，将半满节点集当中的节点进行编号，同时选取下一个节点为当前节点；
第七步，对ST当中与当前节点产生对应的节点状态进行检查，如果节点状态为全满，则将会发生干涉，流程结束；如果节点状态为半满，进行第八步；如果节点状态为全空，进行第九步；
第八步，在SO当中的当前节点选取8个初始化后的子节点，将其进行二次集合后形成当前节点集，同时转为第二步；
第九步，对半满的节点集进行检查并确定是否检查结束，结束后进行第十步；如果未检查结束，则转为第六步；
第十步，对当前节点集进行检查，确认是否为根节点，如果是根节点，则不会发生干涉现象，流程结束；如果不是根节点，则进行第十一步；
第十一步，将当前节点集转换为上层节点集，如果无任何剩余节点，则执行第十步；如果有剩余节点，执行第六步。
4.2 力学与人工智能模型的结合技术
4.2.1 力学模型的建立
在力学模型的建立当中，主要工作包括拉链在转弯状态下的受力分析、在扭曲状态下的受力分析、在特殊环境下的受力分析、拉链拉和过程当中链牙的啮齿原理、拉动角度问题、拉头提拉结合力、极限扭力以及抗张抗压强力。
4.2.2 以力学模型为基础的人工智能建模
以力学模型为基础所建立的数学模型由于计算速度无法加快，计算后得到的数据又不具有时效性，因此在很大程度上影响了仿真的效果。因此应用人工神经网络，能够忽略前期对先验知识的采用，只需要根据研究对象的数据进行直接的模型建立，使其在高度非线性、严重不确定性的系统建模与控制方面具有极强的解决能力。但是由于在问题的处理当中，人工神经网络对问题的原理无法理解，同时也无法对其中表示的物理意义予以表达，因此将力学模型与人工神经网络进行结合后，不仅能够准确表达物力意义，还能够准确描述工艺的整个过程。
4.3 以混沌变量为基础进行变步长梯度下降算法的寻优
在非线性问题的寻优过程当中，梯度法为常用的计算方法，但是由于该方法具有收敛速度较慢、在收敛的过程当中过度依赖变量尺度等缺陷，因此在小点的计算过程当中应用较为适宜。
混沌在自然界当中属于无序的常见现象，虽然从表面看上去没有任何逻辑可言，但是却具有着独特的内在结构，具有随机、遍历、规律等显著特点，在一些领域当中应用能够根据自身的随机性规律进行不重复性的遍历状态。
参照这两种方法的特点，将两者结合后形成以混沌变量作为基础的变尺度梯度下降优化算法，能够采用梯度下降法当中的初始解作用，将k个具有细微差异的混沌变量陆续家在职变步长当中，通过梯度下降进行寻优，如果在寻找的过程中发现与初始值相比更好的优化点，则采用改值替代初始值，否则将会继续寻优。在不断的运用过程当中，变步长的因子将会逐渐缩小，因此在最优点临近处将不会产生拉锯现象。
参考文献
[1]Vamaguchi K，Kunii T L，Fujimure K.Octree-Related Data Structure and Algorithms [J].IEEE Computer Graphics and Applications（S0272-1716）. 2011，21（4）：53-59.
[2]Colorni A.Dorigo M，Maniezzo V.Distributed Optimization by Ant Colonies[C].//Procoflst European Conf. Artificial Life. Pans， France： Elsevier，2011.
三维仿真范文4
本教学研究项目是通过搭建B/S结构模型平台，在研究如何经济、高效地制作三维村镇模型的方法与步骤方面取得了初步成果，一定程度上提升了浙江省村镇规划信息化水平。
1．1本教学研究项目依托浙江省典型村镇三维仿真规划信息化平台模型，实现美丽乡村仿真场景漫游及规划信息化管理。着重研究在教学研究项目过程中采用的各种纹理建模方面的优化方案，包括纹理建模过程和烘焙过程的优化，以及开发软件平台自身提供的一些优化方案和优化技术。
1．2教学研究项目通过本地或者远程管理界面，对三维村镇规划
信息化平台场景中的个体信息进行交互，做到规划信息数据实时更新。
2．教学研究项目平台的开发流程
2．1三维场景模型的构建
浙江省美丽乡村三维虚拟现实教学研究项目组织与实施及开发流程的研究。教学研究项目首先是对单个美丽乡村模型场景的创建，通过B/S浏览方式进行整合。(1)教学研究项目的需求分析及相关数据收集与整理。通过课程组成员调查走访，合作单位直接提供等方式获取一手资料，再结合卫星地图，综合创建地形地貌。大量的建设贴图通过单反相机进行实地拍摄。(2)CAD总平面图的处理。通过测绘部门或者乡村相关职能部门获取的乡村CAD总图信息量大，对模型创建来说需要精简，然后导入3dsMAX软件进行场景模型的创建。(3)优化创建的模型，通过多种技术手段，精简三维模型面数等信息，确保在平台运行时的流畅。(4)村镇场景模型的烘焙。在目前虚拟现实场景中，通常都是由建筑模型在贴图、灯光等一系列步骤后进行烘焙(在Unity最新的5．0系统中，可实现实时光影，不一定需要烘焙步骤)输出到相关平台，这样能获得的视觉效果更佳。(5)在3DSMAX环境中直接导出并合并场景至相关虚拟仿真平台，可分为两种方式进行，部分静态模型的导出与全部静态模型导出，根据不同需求选择进行。
2．2系统功能的实现
系统功能的设计，包括虚拟现实引擎和相关技术的选择以及在应用中如何提高信息管理水平的研究。(1)创建相机及相机动画，在无人交互操作的时候，可以通过动态相机对美丽乡村进行飞行鸟瞰等预设。(2)虚拟现实场景碰撞属性的设置，默认可以直接把场景中的所有物体设置为碰撞体，减少工作量，但在实践中发现，这样会在一定程度上造成系统运算量大，执行效率较低，影响最终的运行速度。所以一般都是人为设置一个较简单的物体，设置碰撞后，进行隐藏操作。(3)创建特效与周围环境。教学研究项目可根据需求，设置不同季节及不同气候条件下的模拟环境，对表现水景效果、蝴蝶飞舞等特效的制作，动态效果通过3dsMAX进行动作设定，导入到虚拟现实引擎进行后期处理。(4)村镇地图的导航制作。导航图的制作关键是要在3dsMAX平台中进行坐标的定位，确定坐标参数后，在虚拟现实平台中进行相关的参数设定。(5)美丽乡村数据库的创建。平台可以支持的数据库丰富，包括ACCESS、Oracle、SQLServer、MySQL等，虚拟对象与数据库的关联操作和数据库查询功能的实现是平台实现交互的坚实基础。(6)交互功能的实现。平台支持的交互功能众多，可能鼠标事件、距离、键盘等触发调用相应的响应事件，大量的交互功能还涉及到数据库的数据读写，这在本教学研究项目中是一个非常重要的环节。(7)教学研究项目。教学研究项目平台支持生成EXE可执行文件脱离平台环境单独运行，也可以到互联网络中进行网页浏览交互，本教学研究项目最终是通过生成单个的网络版本，通过WEB树形目录，把浙江省的各个村镇的三维虚拟仿真系统合成到大平台中。今后的研究中考虑使用跨平台支持效果更好的Uni-ty3D引擎。
2．3平台特点与特色
本平台采用Photoshop，AutoCAD，3DMAX等图形图像软件结合虚拟现实平成，脚本引擎功能强大，压缩率高，真实感强，沉浸感好，可嵌入音频、flash、视频、图片、网页。(1)平台仿真度高，区别于能流畅实现村镇的三维漫游功能，部分村镇信息查询等功能，满足决策者对美丽乡村规划功能的要求。(2)可以实时把画面用“虚拟相机”进行拍摄出图，能直观、精确、更大范围地展现规划设计方案，有效地提高规划审批决策科学性。(3)该系统作为公共服务平台，可通过二次开发，开放接口，扩展到经济、卫生、交通、应急、消防等领域。
3．教学研究项目平台的经济与社会效益
浙江省村镇共有1500多个，教学研究项目建成后，为浙江省美丽乡村规划信息化水平提升做出明显成效，也为浙江省乡村建筑数字化程度的提升做出重大贡献。研究成果专注于虚拟现实与三维可视化技术在浙江省美丽乡村规划领域中研发和推广，目标是国内领先的村镇虚拟现实技术解决方案。教学研究项目能满足不同数字规划管理领域，不同层次决策者对数字仿真的需求。
4．平台的保障力量
4．1人员保障
教学研究项目分别由高校、企业与政府职能机构等三部分技术力量组成:教学研究项目主持单位高职院校在教学研究项目实施过程中，采集村镇基础数据，利用研究小组学生在暑期社会实践中调查数据、采集可视化资料及到乡村管理部门查询资料，也为教学研究项目的完成打下坚实基础。本科院校为本教学研究项目提供理论支撑，在校的虚拟现实方面的硕士研究生，也参与到教学研究项目中，为教学研究项目提供了技术保障。
4．2资料保障
规划设计院作为合作企业单位，负责提供浙江省典型美丽乡村规划图纸。企业内部有较多的规划专家，可以对教学研究项目进行深度研究。提供一手资料，研究中的浙江省溪口美丽乡村规划方案就由他们提供，为该教学研究项目的顺利进行起到了重要的保障作用。
4．3政策保障
浙江省住房和城乡建设厅科技委村镇建设专业委员会，对教学研究项目的推广提供政策上的扶持，所在的村镇建设专业委员会在教学研究项目研究中还负责对村镇管理者规划信息化方面进行指导。每年都会对浙江省村镇优秀规划方案进行汇编、获奖教学研究项目的收集整理，具有非常丰富的参考资源，对建设系统相关职能部门具有良好的沟通协调能力，便于教学研究项目具体实施过路中的运行与推广。
5．结束语
三维仿真范文5
一、SolidEdge软件特点
（一）友好的用户界面
SolidEdge采用SrnartRibbon界面技术，用户操作时，可得到命令的具体内容、详细步骤及下一步工作内容等信息。同时SolidEdge自带了制作精良的教程(Tutorial，引导用户由浅入深地学习。
（二）二次开发
SolidEdge在OLE2的一些标准上保持对VB开发软件的应用提供一定的便利性，这样可以更好地运用VB进行二次开发，编写具有自己企业特点的应用程序。
（三）参数设计技术和特征技术
SolidEdge是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，是专门为设计人员开发的、易于理解和操作的实体造型系统，它完全执行设计工程师的意图。专业设计人员完全可以利用参数技术，完成几乎任何机械零件或装配件的造型。
（四）先进的基于特征的造型技术
SolidEdge采用特征造型技术，记录了设计的全部过程，工程师可在特征管理器(FeaturePathFinder)中方便地浏览、修改特征，甚至改变特征的次序。
二、VB与仿真软件
来自EDS公司的SolidEdge仿真软件是一个功能非常强大的三维CAD软件，SolidEdge是为机械设计量身定制的一款设计软件，装配体设计到工程制图，各种功能无所不在，装配造型无与伦比，通用零件造型功能强大，它可以使机械产品、加工产品以及机电产品等设计者方便快捷地创建、记录和共享产品知识，这一功能是管理实现的。SolidEdge由于其创新功能和使用快捷方便性，成为世界上成千上万的公司首选应用软件。根据多年来的研究，SolidEdge仿真软件系统一般应具有以下特点：(1)模块化的体系结构。系统应该按照一定规则划分为若干个子模块，各模块相互独立，实现自己的功能，模块之间通过简单的接口联系起来。模块化是开放式SolidEdge仿真软件系统实现开放的基础。(2)统一的接口标准。系统各个构成要素之间应该有完善的，统一的接口标准。来自不同厂商的产品，只要遵循这个标准，就可以方便地集成到系统当中。接口标准是实现系统集成的关键。(3)动态的系统配置。用户可以根据自己的需要定义系统的功能，决定系统的复杂程度，并且可以选用不同厂商的产品，配置出具有个性化特征的SolidEdge仿真软件系统。(4)方便的升级与维护。当系统中的某一个模块出现问题时，可以很方便地选用新的模块替换它；当某一模块的功能需要增强时，只要保证原有接口不变，添加新的接口即可；当系统需要添加新的功能时，只需保证原有模块不变，增加新的功能模块即可。(5)良好的外部接口。能与其它的SolidEdge仿真软件系统甚至是企业的其它软件如CAD，CAPP等实现互操作。总之，通过以上分析可以看出VB开发仍然是SolidEdge的基本开发手段，它适合一般开发者用于较为简单交互性程序的开发。ASS将逐步被更为完善的AR.所取代。VB则成为SolidEdge用户二次开发的另一支生力军。SolidEdge提供的开发手段让各类开发者都能有适合于自己的开发工具。
三、VB在仿真软件中操控三维对象的实现
三维仿真范文6
Abstract: On the basis of understanding the working principle of laser probe, the characteristic simulation model of laser triangulation probe which was expressed by the relation of surface tilt angle and receiving lens,receiving optical power through light scattering theory was established. It was simulated through computer, which obtained the relation of signal input between displacement and surface tilt angle.
关键词： 激光测头；三维点；仿真
Key words: laser probe；Three-dimensional point；simulation
中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）18-0146-01
0引言
CAD/CAM技术的迅速发展，使得汽车、模具、航空等工业在复杂自由曲面的设计方面的应用越来越广泛。近几年来，随着制造业的发展，对3-D自由曲面的测量越来越多，特别是逆向工程方法引入到模具制造以及汽车、航空航天和玩具业的发展，使用接触测头的CMM测量大规模数据点的问题越来越多。激光非接触扫描系统与接触测头相比，可以快速获取曲面的三维数据，而且不受测量材料的限制，目前的商业激光扫描测头可以直接装到数控铣床、机器人或三坐标测量机上。近年来激光测头的研究开发使自由曲面的非接触测量得到了广泛的应用。应用激光非接触测头，测量系统的精度和测量速度都得到了显著的提高。
1激光测头的工作原理
一般的激光扫描测头在精度上要比接触测头少一个数量级。这在一定程度上限制了激光扫描方法的使用。为了解决这个问题，有必要对激光三角法扫描测头的特性进行详细研究。
本文研究的激光测头是带有测头控制器的ANR1280激光位移传感器。激光测头的测量原理是激光三角形法。图1显示激光扫描系统采集数据的过程及被测表面倾角和测量深度与被测曲面的相对关系。
由测头控制器输出的电压信号是-5V～+5V，代表测头到被测表面的距离为60mm～100mm。这一电压信号可通过数据采集卡A/D转换器将其变为计算机数字量，以便存储或运算。A/D卡的选择主要考虑两个方面：①输入电压范围；②数字分辨率和转换精度。已知测头的输出范围为-5V～+5V（4mm/V），最高分辨率为2μm，线性度为1%，标定后的相对误差为0.1。最短采集时间为0.15ms，则A/D卡的选择应满足：①输入电压范围：-5V～+5V；②数字分辨率：（2μm×0.25V/mm）/10V=1/20000。按上述要求，可以选择A/D数据采集卡，性能指标为：输入电压范围-10V～+10V；数据宽度为16位；数字分辨率：1/65536；转换精度
2点激光测头特性仿真模型
从激光测量系统得到的三坐标点的坐标值x,y,z，x坐标值和Y坐标值是由精密伺服系统控制的测头的位置，因此是可靠的；但z向的坐标值是通过激光测头的位置传感器通过对光的感应而确定的，精度较差，因此需要控制z向的坐标值的误差，这就需要研究激光测头的特性，建立激光测头的模型进行仿真分析。
激光扫描测头扫描被物体表面时，根据被测曲面的几何形状，每个扫描点对应不同的扫描深度、表倾斜角和入射角。由于漫反射表面的光强分布以朗伯模型来描述，在接收透镜径上所接收的光功率并不是均匀的。这就使得光电接收面上的像光斑的光能质相对其几何中心产生偏移。当被测表面上入射光点处的法线与入射光方向不重合时称被测表面发生了倾斜。随着倾斜角的不同，散射光场的空间分布也将发生变化，从而使接收透镜的接收光功率发生变化。物体表面的光散射是一个十分复杂的问题，与表面的粗糙度及物体的复折射率均有关。由于在应用中被测表面通常较为粗糙，为了使问题简化，又不失一般性，可假设被测表面为理想的漫散射表面，其散射光的空间分布用朗伯定律表示为：I=I0cosΦ （1）
Φ为散射光方向与入射光点处法线之间的夹角，I为单位立体角单位时间散射的光能量，I0为法线方向单位立体角单位时间散射的光能量。由朗伯定律可知，理想漫散射表面的散射光场的空间分布与入射光的入射方向无关，仅由散射面法线的空间取向所定。被测表面法线在测量入射面内的倾斜对位移测量的影响最大。根据上述朗伯定律的理论基础研究接收光功率P。
接收光功率P的基本计算公式P=IΩ0（2）
式中I为接收透镜所对应的接收光强，Ω0为接收透镜所对应的立体角。当被测表面法线与入射光束一致时，即入射光束与被测表面垂直时，根据前面假设的理想情况，单位立体角单位时间散射的光能量I=I0；当被测表面倾斜角为α，则I=I0cosα （3）
接收透镜所对应的立体角Ω0=πR2/r2（4）
式中r是在表面有倾斜及位移时，投射光点到透镜中心点的距离，当R/r很小时可近似为r=a-xcosθ0 （5）
经计算整理后可得到接收光功率的计算式
P=I0πR2cosα/（a-xcosθ0）2 （6）
从上式可知接收光功率有如下的变化规律：①当倾斜角一定时，接收光功率P随被测表面位移呈线性变化关系；②当被测表面位置一定时，接收光功率P随倾斜角α的变化规律为：当α0时，P随α增大而减小，当α=0时，P取最大值。
3仿真结果分析
由于被测表面的倾斜改变了散射光场相对于接收透镜的空间分布，使得PSD上会聚光斑的光能分布的等效中心的位置相对于垂直入射时发生了改变。接受到的光功率越少，产生的测量误差越大。所以将接收光功率的输出表示为误差的相对大小的输出。
4总结
本文根据激光测头的三角法测量原理，通过光散射原理建立了被测表面倾斜角与接收透镜接收光功率的关系来表示激光三角法测头的特性仿真模型。通过计算机对其进行模拟获得了信号输入分别与位移与表面倾角的关系。
参考文献：
