虚拟现实技术及其在CADCAM上的应用.ppt

虚拟现实（VR）技术及其在CAD/CAM中的应用 目录 一.虚拟现实 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术，又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种人性化的多维信息空间。 二.虚拟现实技术 虚拟现实技术的3I特性 1.Immersion沉浸性 又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 2.Interaction交互性 指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。 3.Imagination构想性 人可从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识从而深化概念和萌发新意，而不仅从以定量计算为主的结果中得到启发和对事物的认识。 二.虚拟现实技术 关键技术 虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术和研究内容包括以下几个方面： 1.环境建模技术 2.立体声合成和立体显示技术 3.触觉反馈技术 4.交互技术 5.系统集成技术 三.虚拟现实系统 典型的虚拟现实系统由一下几方面组成： 1.效果产生器。 2.实景仿真器。 3.应用系统。 4.几何构造系统。 三.虚拟现实系统 实际应用的虚拟现实系统可分为三类： 1.桌面虚拟现实系统，也称窗口中的VR，成本低，主要用于CAD／CAM、建筑设计等领域 2.沉浸式虚拟现实系统，使用头盔显示器把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉 3.分布式虚拟现实系统，它建立在沉浸式虚拟现实系统和分布式交互仿真(DIS—Distributed Interaction Simulation)的基础上 三.虚拟现实系统 硬件支持 1.高性能计算机 2.头盔显示器 3.跟踪定位系统 4.立体声音响和三维空间定位装置系统 5.触觉/力量反馈装置 附件 三.虚拟现实系统 软件支持 在软件方面，虚拟现实系统除一般所需的软件支撑环境之外，主要是需要提供一个产生虚拟环境的工具集或产生虚拟环境的外壳。它至少具有以下的功能: 1.能够接受各种高性能传感器的信息，如头盔的跟踪信息； 2.能生成立体的显示图形； 3.能把各种数据库(如地形地貌数据库、物体形象数据库等)、各种CAD软件进行调用和互联的集成环境。 具有典型代表性的虚拟现实系统软件有:虚拟世界工具箱WorldToolKit(WTK)、MultiGen Creator、Vega、Maya、IRIS Performer、VTree、Open GVS等等。 四.虚拟现实技术在CAD/CAM上的应用 计算机的性能快速提高，已经能在微机上进行CAD/CAM的虚拟现实研究和应用。对身临境的真实感和对超越现实的虚拟性，以及建立个人能够沉浸其中，具有交互作用的多维信息系统的追求，推动了虚拟现实技术在CAD/CAM中的应用与发展。CAD/CAM的虚拟现实技术涉及CAD/CAM各个学科，已显示出它的实用性，技术潜力巨大，应用前景十分广阔。 四.虚拟现实技术在CAD/CAM上的应用 传统的仿真与建模 产品的建模和仿真，是虚拟现实技术在CAD/CAM的基本应用，CAD/CAM软件从线框造型、曲面造型发展到特征参数化实体造型，反映了制造领域对几何建模技术的需求。在CAD/CAM中计算机仿真已经应用于如下几个方面: (l)机构运动轨迹方式的仿真; (2)构件受力的有限元分析; (3)机器装配整体性能模拟; (4)工程构件破坏性实验分析。 四.虚拟现实技术在CAD/CAM上的应用 基于虚拟现实技术的仿真与建模 CAD/CAM的建模(造型)是CAD/CAM的技术核心和基础。虚拟现实技术在CAD/CAM中主要应用于以下几个方面: (l)运动仿真 (2)模拟制造过程 (3)机械部件及机器整体性能评价 四.虚拟现实技术在CAD/CAM上的应用 CAD/CAM虚拟现实系统分析 CAD/CAM虚拟现实系统是一种集立体图形、自然交互等技术，以建造与客观世界高度逼真、虚拟的环境为主要内容进行模拟应用的系统。CAD/CAM虚拟现实系统的重要特性是具有一种身临其境的临场感。在微机上建立虚拟现实系统具有以下特点: (l)生动真实的计算机场景图像 (2)自然的人机交互 (3)通用的图形软件平台（常用OpenGL） 四.虚拟现实技术在CAD/CAM上的应用 CAD/CAM虚拟现实技术的应用 在设计规划中的应用 在工程设计过程中的应用 在机械设计中的应用 数控加工 实例展示