基于VRML_JAVA的虚拟现实及其协同环境的开发_吴波.doc

基于VRML-JAVA 的虚拟现实及其协同环境的开发 吴 波 周之平 张飒兵 吴介一 （东南大学CIMS中心，南京210096） 虚拟现实（ ’()*+, -.+,’)/ ）最初指应用沉浸式技术在三维 交互式可视化环境中提供真实体验。通常具有三个基本特征， 即沉浸感（ ’00.(1’23 ），浏览性（ 3+4’5+)’23 ）和多感官的交互（ ’36 ).(+7)’23 ）能力。由于这样的系统造价高昂，操作复杂，尚无法在 普通的工作环境中得到应用。因此目前虚拟现实的含义有所拓 宽，使用半沉浸和非沉浸式技术，通过显示器对三维物体进行 浏览同样可被称为虚拟现实系统，从而在更大的范围中普及和 应用虚拟现实技术。各种虚拟现实系统的核心通常都是带有增 强的功能和行为表现的三维计算机模型。 -89 （ ’()*+, -.6 +,’)/ 82:.,’35 9+35*+5. ）就是一种用于通过 ;2(,: ;’:. ;. 发布这种模型并允许用户使用带有插件的普通浏览器对三维 物体进行浏览的国际标准。虽然它不具备沉浸感，但是由于其 易于实现、适合网络传输，对建立基于 ;. 的三维可视化交互 式应用提供了一种很好的解决方案。随着网络带宽和计算机硬 件性能的不断提高，作为 ;. = 技术主流的 -89 正日益 拓宽其应用领域。 虚拟装配是虚拟现实技术在制造业中的一项重要应用。传 统的装配体设计采用自底向上的方式，需要将零件制造出来后 进行装配，往往会造成装配体各部件的干涉以及与设计目标不 符等缺陷。如此反复导致设计成本增加，开发周期延长。虚拟装 配借助虚拟现实技术可以在设计阶段进行装配仿真，从而克服 传统装配设计的缺陷。 敏捷制造是为了应对激烈的市场竞争而提出的先进制造 模式，以多种形式实现竞争环境下的敏捷性，主要包括个性化 需求满足、快速反应性、低成本、生产系统的重组与资源的重用 等。它强调各盟员企业之间的信息和资源共享。敏捷制造模式 中的虚拟装配有其自身特点：企业联盟动态形成，各企业的设 计开发环境不尽相同，因此构建的虚拟装配系统需要不受软硬 件平台和 ?@ 环境的约束。同时出于设备造价和易操作性方 面的考虑，笔者提出建立 ?@AA 生成系统，然后对其产生的装 配工艺在普通工作站上通过开放式三维技术仿真装配设计过 程，以此作为虚拟装配的一种简化形式，将这种方式称为可视 化装配。 -89 作为一种开放的国际标准，可以用其构建一个统一 的三维交互式平台，并可与同样具有平台无关性的 B+4+ 语言 相结合以满足复杂应用系统的需求。但 -89 作为一种通用 基于 !#$%’!’ 的虚拟现实 及其协同环境的开发 吴 波 周之平 张飒兵 吴介一 （东南大学 ?C8D 中心，南京 !EFG ） HI0+’, ： 4’37.3)JKKLEG=$720 摘 要 虚拟现实技术对于制造业信息化有着重要意义。为建立开放技术标准之上的可视化装配系统，该文对基于 -89IB@@ 的虚拟现实技术在工程设计领域的应用进行了研究，提出一种新型的 ;. 环境下 = 交互仿真结构，复杂 的运算和仿真在服务器上进行，从而实现服务器端装配模型和客户端显示模型的分离。并在此基础之上提出协同环境开 发的系统结构。该模型不仅可用于网络环境下的可视化装配，也适合于其他领域基于 ;. 的科学可视化。 关键词 -89 B@@ 装配 可视化 协同 ;. 文章编号 E!IM==EI （ !# ） %IE=GI= 文献标识码 @ 中图分类号 NA=FE$F !#$%’!’ ()*+, !-./0)1 +)1-/2 )3, 4556+.)/-53 -3 ’**+7812 !-*0)1-9)/-53 :0 (5 ;50 ;-6-3= ;)3= )8-3= :0 -+2- （ ?C8D ?.3).( ， D2*)O.+1) P3’4.(1’)/ ， Q+3R’35 !EFG ） ’8*/.)?/ ： ’()*+, -.+,’)/ ).7O32,25/ ’1 4.(/ ’0K2()+3) )2 ?20K*).( C3).5(+).: 8+3*S+7)*(’35 D/1).0$N2 :.4.,2K )O. 4’1*+, +11.0,/ 1/1).0 +1.: 23 2K.3 ).7O32,25/ ， )O. -89IB@@ +1.: ’()*+, -.+,’)/ ).7O32,25/ ’1 :’17*11.:$NO’1 K+K.( K(.1.3)1 + 324., ’3).(+7)’4. = 1’0*,+)’23 1/1).0 S2( ;. +1.: .34’(230.3)1$= 4’1*+,’T+)’23 ’1 .U.7*).: 23 )O. 7,’.3) 1’:. +3: 720K,.U 720K*)+)’2