交互式虛擬裝配體驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)與研究
《交互式虛擬裝配體驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)與研究》主要論述交互虛擬裝配系統(tǒng)與虛擬體驗(yàn)平臺(tái)的研制與開發(fā)過程。深入研究虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言的概念、特點(diǎn)及其應(yīng)用,以及基于圖形渲染建模的有關(guān)理論,虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)、動(dòng)畫交互原理,實(shí)現(xiàn)虛擬的“能裝即裝,能拆即拆”交互虛擬裝配設(shè)計(jì)與開發(fā)方法。深入研究虛擬體驗(yàn)仿真運(yùn)動(dòng)的六自由度運(yùn)動(dòng)方程、二分法精準(zhǔn)碰撞理論,實(shí)現(xiàn)Unity3D精準(zhǔn)碰撞。
《交互式虛擬裝配體驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)與研究》通過C#開發(fā)的底層腳本封裝設(shè)計(jì)成Excel表格等可編輯文本腳本開發(fā)接口,利用Excel表格驅(qū)動(dòng)完成虛擬功能開發(fā),實(shí)現(xiàn)虛擬體驗(yàn)平臺(tái)整體功能開發(fā),主要包括虛擬場(chǎng)景、平臺(tái)登錄界面與平臺(tái)重置、新手引導(dǎo)、漫游體驗(yàn)、虛擬駕駛等功能,最后完成平臺(tái)PC版和VR版發(fā)布。利用RPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)端的互聯(lián)通信,實(shí)現(xiàn)云課堂與虛擬體驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸。
《交互式虛擬裝配體驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)與研究》可為工程師、教師、學(xué)生等開發(fā)虛擬裝配交互系統(tǒng)、虛擬體驗(yàn)平臺(tái)提供借鑒,也可為學(xué)校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等開發(fā)網(wǎng)上及云平臺(tái)教學(xué)系統(tǒng)提供借鑒。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)品的虛擬化開發(fā)具有提高工作效率、支持設(shè)計(jì)創(chuàng)新、降低成本并縮短上市時(shí)間等優(yōu)勢(shì),正在逐漸得到企業(yè)的認(rèn)可并獲得蓬勃發(fā)展。虛擬體驗(yàn)也適用于教學(xué),生動(dòng)的模擬改變了傳統(tǒng)的CAI教學(xué)模式,更新了教學(xué)手段,使“傳統(tǒng)”課程的教學(xué)更加形象直觀,能夠幫助學(xué)生理解、記憶、建立和增強(qiáng)空間想象力,有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,從而提高教學(xué)效果。
由虛擬體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)所遵循的兩個(gè)理論基礎(chǔ)——建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和人本主義學(xué)習(xí)理論提出虛擬體驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則。分析了虛擬裝配的建模步驟、建模過程以及如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言建立虛擬場(chǎng)景;深入研究了與工程中常用的特征造型技術(shù)等有關(guān)的幾何造型理論、三維幾何變換的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、圖形渲染中的明暗效應(yīng)以及常用的顏色理論。以球閥為例闡述了虛擬裝配系統(tǒng)采用靜態(tài)行為與動(dòng)態(tài)行為相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法;詳細(xì)分析了傳感器節(jié)點(diǎn)、內(nèi)插器節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)、Script節(jié)點(diǎn)的使用原理,及怎樣利用它們與VRML的其他節(jié)點(diǎn)相結(jié)合創(chuàng)建生動(dòng)、有趣的動(dòng)畫交互場(chǎng)景;研究了VRML的基本執(zhí)行模式及其基于事件驅(qū)動(dòng)實(shí)施方法以及執(zhí)行模式的工作原理,通過路由將各節(jié)點(diǎn)的輸入、輸出字段相連,使事件在各節(jié)點(diǎn)中傳輸,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)畫交互;完成了虛擬裝配系統(tǒng)零件模塊和交互性模塊的程序設(shè)計(jì),開發(fā)了虛擬裝配交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)可應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備虛擬培訓(xùn)的交互式裝配設(shè)計(jì),能夠展示虛擬裝配的方法和交互裝配過程,可降低企業(yè)的培訓(xùn)成本、減少次品率,為學(xué)校降低教學(xué)難度,使學(xué)生更容易吸收掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
前言
第1章 緒論
1.1 研究的背景與意義
1.1.1 研究的背景及應(yīng)用
1.1.2 研究意義
1.2 虛擬仿真技術(shù)研究概述
1.3 交互虛擬裝配與虛擬仿真平臺(tái)的概述
1.4 本書研究?jī)?nèi)容
第2章 虛擬裝配與體驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)
2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)
2.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的特征
2.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成
2.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程中的研究與應(yīng)用
2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言
2.2.1 VRML概念及其基本特性
2.2.2 VRML的發(fā)展歷程
2.2.3 VRML的場(chǎng)景圖和事件體系
2.2.4 VRML與教育
2.3 虛擬裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.4 系統(tǒng)的開發(fā)工具選擇
2.5 虛擬裝配系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法
2.6 虛擬體驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)工具
2.6.1 建模平臺(tái)的選擇
2.6.2 開發(fā)平臺(tái)的選擇
2.6.3 Unity3D開發(fā)引擎簡(jiǎn)介
2.7 本章小結(jié)
第3章 3D虛擬模型創(chuàng)建
3.1 相關(guān)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論研究
3.1.1 幾何造型
3.1.2 3D幾何變換
3.1.3 明暗效應(yīng)
3.1.4 顏色理論
3.2 虛擬模型的建立
3.2.1 建模方法
3.2.2 建立模型的步驟
3.2.3 建立零件模型
3.2.4 場(chǎng)景設(shè)置
3.3 本章小結(jié)
……
第4章 虛擬體驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)
第5章 基于VRML的虛擬裝配交互設(shè)計(jì)
第6章 游艇虛擬仿真體驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)
第7章 平臺(tái)的教學(xué)應(yīng)用與用戶行為數(shù)據(jù)獲取分析
第8章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)