協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺方案

1、中國航天科工集團第六研究院協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺方案北京朗迪鋒科技有限公司2016年4月目 錄1.序言32.用戶需求分析33.協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺總體解決方案43.1.協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺解決方案53.1.1.顯示系統(tǒng)設(shè)計思路53.2.圖形工作站集群183.3.交互系統(tǒng)193.4.矩陣切換系統(tǒng)203.5.中控系統(tǒng)203.6.音響系統(tǒng)213.7.協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件223.7.1.協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件應(yīng)用模式22第六：制作交互式電子手冊243.7.2.協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件的特點244.布局設(shè)計255.項目實施計劃255.1.項目實施內(nèi)容265.2.項目整體實施周

2、期265.3.工期保證措施265.4.項目管理與風險控制266.工程進度266.1.設(shè)備交付階段及設(shè)備到貨點驗計劃表266.2.工程師人員調(diào)配安排計劃表287.裝修建議及要求287.1.環(huán)境條件要求287.2.地面要求287.3.照明要求287.4.天花板及吊頂裝修建議287.5.布線基本原則287.6.設(shè)備發(fā)熱量和制冷要求287.7.虛擬現(xiàn)實中心現(xiàn)場裝修建議287.8.現(xiàn)場出入要求288.質(zhì)量保證與售后服務(wù)288.1.質(zhì)量保證與保修298.2.售后技術(shù)服務(wù)298.3.技術(shù)培訓299.系統(tǒng)配置清單291. 序言隨著計算機技術(shù)、信息技術(shù)、管理技術(shù)的不斷發(fā)展與廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品的工程設(shè)計與制造領(lǐng)域正在

3、發(fā)生著深刻的變革，呈現(xiàn)協(xié)同式、并行化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化的發(fā)展趨勢，而且相應(yīng)的支撐技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展與成熟，其中虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是一項重要的支撐技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設(shè)計、制造領(lǐng)域的成功應(yīng)用改變了“設(shè)計-試制-分析-改進”的傳統(tǒng)模式，虛擬樣機（電子樣機）將逐漸取代研制過程中用于工程分析的實物模型或全尺寸樣機，通過異地系統(tǒng)、多人協(xié)同實現(xiàn)一體化協(xié)同設(shè)計、評審，這種趨勢已經(jīng)成為制造業(yè)中一個不可逆轉(zhuǎn)的潮流。另一方面，由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠提供真實感強的交互式仿真環(huán)境，而且用戶在該虛擬環(huán)境下能夠模擬進行各種動作與操作，因此它具有在維護性、維修性分析領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。通過虛擬維護人員在虛擬樣機上進

4、行維護、維修操作仿真來進行維護性分析可以有效地克服現(xiàn)有定性分析方法的不足。中國航天科工集團第六研究院（以下簡稱六院），隸屬中國航天科工集團公司，是中國第一個大型固體火箭發(fā)動機研制、生產(chǎn)和試驗基地，被譽為中國固體火箭發(fā) 動機的“搖籃”。六院總部位于中國北疆內(nèi)蒙古自治區(qū)首府呼和浩特市。2011年，經(jīng)中國航天科工集團公司固體動力資源整合重組后，現(xiàn)已形成呼和浩特、 西安和湖北三地協(xié)同，可持續(xù)發(fā)展的軍民融合式產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。六院擁有先進的設(shè)計技術(shù)，完備的生產(chǎn)、試驗條件，具備戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、宇航用固體火箭發(fā)動機技術(shù)研 究、設(shè)計、制造、試驗?zāi)芰突ぎa(chǎn)品、機械加工、復合材料、工業(yè)自動化系統(tǒng)集成等多項民用產(chǎn)品的開發(fā)

5、、生產(chǎn)能力，已經(jīng)形成多地協(xié)同管理、專業(yè)門類齊全、配 套完整、綜合實力雄厚的大型固體火箭發(fā)動機研制生產(chǎn)試驗基地。中國航天科工集團第六研究院為了提高自身設(shè)計創(chuàng)新能力，擬建設(shè)虛擬仿真驗證分析系統(tǒng)以輔助設(shè)計人員解決在研發(fā)過程中遇到的設(shè)計方案展示和論證問題，同時為了提高交付產(chǎn)品的可維修性、克服維修困難，以虛擬仿真驗證分析系統(tǒng)為基礎(chǔ)研協(xié)同呼和浩特、西安、湖北三地實現(xiàn)異地協(xié)同式設(shè)計、評審和匯報展示。2. 用戶需求分析從與用戶的溝通中我們了解到，用戶期望構(gòu)建一個綜合性協(xié)同虛擬仿真平臺，以完成產(chǎn)品設(shè)計維修維護性驗證分析，該系統(tǒng)要適應(yīng)用戶已有的產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)，依托數(shù)字樣機，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，進行協(xié)同式方案論證、裝配

6、路徑分析，及時反饋設(shè)計修改建議，解決驗證過程的直觀性和分析結(jié)果的可信性。用戶對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的需求由以下幾個部分組成：（1） 多人遠程異地協(xié)同式展示匯報功能協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺的主要建設(shè)目的之一是滿足展示匯報，需要具備高度沉浸感，大視場角的立體匯報展示環(huán)境。由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實顯示環(huán)境只能滿足單一視點跟蹤，與實際設(shè)計過程中的協(xié)同式操作有很大差距，本平臺要求既可以滿足大場景的評審匯報，也可以實現(xiàn)多人異地協(xié)同式設(shè)計評審匯報模式。（2） 可實現(xiàn)多人協(xié)同式虛擬裝配、碰撞檢測分析、柔性體仿真在產(chǎn)品設(shè)計流程的各個階段，可以實現(xiàn)不經(jīng)過任何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，直接將UG建模軟件的三維模型實現(xiàn)多通道立體顯示，至少實現(xiàn)兩

7、人或更多人以第一人稱視角在同一場景下的協(xié)同，允許兩人或更多人協(xié)同裝配驗證，可以實現(xiàn)碰撞檢測，柔性體仿真等功能。（3） CAE工程數(shù)據(jù)可視化及異構(gòu)融合顯示 在評審、匯報過程中，通過CAE可視化軟件可以清楚的展示在設(shè)計過程通過分析軟件計算出的結(jié)果，進而了解產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。要求支持目前主流的CAE分析軟件如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等。支持CAE數(shù)據(jù)和CAD模型的異構(gòu)融合顯示。3. 協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺總體解決方案針對以上用戶需求，結(jié)合用戶產(chǎn)品設(shè)計流程和現(xiàn)有先進技術(shù)手段，我們提供如下解決方案，方案示意如圖：圖 1 協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺解決方案產(chǎn)品的設(shè)計流程大概分為可行性論證

8、、總體方案設(shè)計、初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和設(shè)計定型五個階段，在每個階段虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)都可以發(fā)揮相應(yīng)作用，做到為整個設(shè)計流程服務(wù)，從而給用戶帶來可觀的投資回報。在眾多需求中，協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺首先要解決的核心問題有協(xié)同式沉浸式用戶體驗、交互式體驗、碰撞式虛擬裝配、電子手冊和CAE可視化。根據(jù)圖1所示，協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺主要由顯示系統(tǒng)、圖形工作站集群、交互系統(tǒng)、矩陣切換系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件七大分系統(tǒng)組成。輔助設(shè)備包括UPS、交互機、光纖、數(shù)據(jù)線纜、VR外設(shè)等。3.1. 協(xié)同式虛擬現(xiàn)實仿真驗證平臺解決方案3.1.1. 顯示系統(tǒng)設(shè)計思路綜合考慮協(xié)同工作的需要、匯

9、報展示的需要、場地選擇便利性的需要，以及今后發(fā)展變化的需要，經(jīng)過綜合分析和評價，我們認為若采用過去技術(shù)發(fā)展水平條件下的某一款CAVE或其它類型系統(tǒng)的方式在這里是無法達到令人滿意的效果的。通過分析本項目已經(jīng)了解到的需求，這里建議超高分辨率、大垂直和水平視場角的L型正投系統(tǒng)，同時結(jié)合Mini CAVE的顯示模式，能實現(xiàn)完整的協(xié)同和匯報評審任務(wù)。由于現(xiàn)場場地限制無法建設(shè)規(guī)模較大的評審匯報顯示系統(tǒng)，如果簡單采用正投平幕則過于單調(diào)而無新意。為了擴大視場角的同時進一步提高沉浸感，所以采用正投折幕，增加一部分下視場角度，如下所示。3.1.1.1. 顯示系統(tǒng)設(shè)計形式（1） L型正投顯示系統(tǒng)光路初步設(shè)計圖2 L

10、型正投前視圖圖3 L型正投側(cè)視圖圖4 L型正投俯視圖圖5 L型正投側(cè)視圖圖6 L型正投正視圖（2） 緊湊式CAVE顯示系統(tǒng)光路初步設(shè)計圖7 緊湊型CAVE顯示系統(tǒng)圖8 緊湊型CAVE顯示系統(tǒng)側(cè)視圖圖9 緊湊型CAVE顯示系統(tǒng)俯視圖 圖10 緊湊型CAVE顯示系統(tǒng)正視圖3.1.1.2. 顯示系統(tǒng)主要特點和參數(shù)（1） L型正投顯示系統(tǒng)的主要特點：此系統(tǒng)由目前業(yè)界最先進的4K立體投影機 - Mirage 304K及L型正投硬幕等構(gòu)成，能提供高度的沉浸感，可供多人同時觀看使用。此系統(tǒng)能提供數(shù)字樣機階段產(chǎn)品1:1比例的展示、多方參與的人機交互過程顯示、培訓和訓練過程觀摩，以及參與多方協(xié)同工作。全屏像素物

11、理分辨率為4096（橫向）x2160（縱向），最大光通量輸出為30,000流明（29,000ANSI流明），用戶可根據(jù)實際需要靈活設(shè)定輸出亮度，采用光源冗余設(shè)計。由于采用單臺投影機顯示方式，不需要從前不得不采用的多機融合，因而不存在多通道融合系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)參數(shù)差異調(diào)整問題（亮度變化、顏色變化、拼接區(qū)錯位，等等。）以及需要頻繁維護的麻煩。值得一提的是，與背投方式比較，此顯示方式不需要大深度安裝空間，安裝期間材料搬運過程對建筑通道也無特殊要求，因而場地適應(yīng)性相當好。l 圖像參數(shù)圖像寬度6800mm，高度2894mm，兩面屏幕之間夾角105度，過渡區(qū)域旋轉(zhuǎn)半徑400mm，圖像起始高度100mm。詳見

12、設(shè)計圖。此設(shè)計充分考慮到此系統(tǒng)實現(xiàn)多種功能的特點。既能很好地為匯報展示提供大場景、大視場角、高度沉浸感顯示，也能為設(shè)計人員提供協(xié)同的工作環(huán)境。l 亮度輸出超穩(wěn)定光源Mirage 304K出現(xiàn)之前所有高亮度投影機都存在亮度衰減太快的問題，即幾乎所有亮度30,000流明級別的氙燈光源衰減到最大值50%的時間只有約500小時，每運行約80小時亮度輸出下降超過標稱最大值的10%，且通常運行250小時后會伴隨著明顯的燈閃爍（見下面是某廠家手冊公布的實測曲線圖）。目前所有的20,000流明級別的氙燈光源其亮度衰減到最大值50%的運行時間也不超過1000小時。圖11 不同光源的衰減幅度Mirage 304K

13、采用目前最先進的超穩(wěn)定高效光源技術(shù)，其光源亮度衰減到最大值70%的運行時間不低于1,500小時。l 靈活的亮度輸出設(shè)置Mirage 304K亮度輸出可以設(shè)置成下面幾種模式：a. 燈全開啟模式：最大光通量輸出30,000中心流明（29,000ANSI流明）；b. 部分燈開啟模式，即根據(jù)需要任意設(shè)置運行的燈數(shù)量。例如，一只燈運行模式最大亮度輸出5,000流明，2只燈模式下10,000流明，3只燈模式下15,000流明，等等，直到6只燈的30,000流明。所有模式下均可將亮度輸出設(shè)置成恒定亮度顯示方式，如最大值的80%，系統(tǒng)能長期保持此亮度顯示。l 光源冗余設(shè)計Mirage 304K內(nèi)部所有燈采用并

14、聯(lián)設(shè)計方式，任何燈若出現(xiàn)故障不會對其它燈產(chǎn)生影響。多通道系統(tǒng)工作時每臺投影機會將自動將當前實際光通量輸出值傳遞給同系統(tǒng)中的其它投影機以實現(xiàn)多通道系統(tǒng)亮度輸出統(tǒng)一控制。l 超低噪音由于采用目前最先進的光源技術(shù)及降噪工藝，Mirage304K的運行噪音大幅降低，正常工作時噪音不超過42dB。相當于一臺PC工作站。l 低散熱由于采用冷光源技術(shù)，Mirage304K不需要專門配置笨重的排熱管道以及相關(guān)的室外抽風設(shè)備，降低安裝和運用的復雜性，減少對建筑和環(huán)境的長期影響。l 緊湊外觀設(shè)計Mirage304K采用全新緊湊的設(shè)計，機身外觀規(guī)格為959 長x597寬 x305 mm高，適合于所有顯示方式，尤其是

15、正投吊裝方式。l 低運營維護成本Mirage 304K由于采用長壽命低成本光源，其每小時運營成本不及同亮度氙燈投影機的1/3。l 內(nèi)置高精度象素位置控制調(diào)節(jié)Mirage 304K繼承了長期以來專業(yè)級虛擬現(xiàn)實類投影機的特點：提供先進的投影機內(nèi)置硬件方式實現(xiàn)像素位置幾何實時校正及電子邊緣融合，避免了外置設(shè)備帶來的信號轉(zhuǎn)換損失、增加的延遲、高故障率以及長期維護的麻煩等。l 全屏亮度均勻性和一致性控制調(diào)節(jié)Mirage 304K投影機內(nèi)置的Twist Pro（選項）提供了對任意顯示區(qū)域甚至像素點亮度進行調(diào)節(jié)控制的能力。通過啟用此功能，可以實現(xiàn)通道內(nèi)100%亮度均勻性顯示，以及通道間亮度一致性控制調(diào)節(jié)。這

16、對于大規(guī)格屏幕尤其是背投顯示情況下消除太陽效應(yīng)非常關(guān)鍵。l 光學引擎全密封及液冷技術(shù)Mirage304K投影機采用光學引擎全封裝技術(shù)，其優(yōu)點：a. 光學引擎全密封避免了長期使用過程中無法過濾掉的灰塵及空氣中的水氣等進入引擎而導致的圖像質(zhì)量逐漸下降以及“死點”現(xiàn)象。b. 液冷技術(shù)讓DLP投影機內(nèi)部能在較低溫度環(huán)境下工作，其結(jié)果是圖像色彩和色溫更加穩(wěn)定，這是目前任何風冷技術(shù)都無法實現(xiàn)的。c. 液冷技術(shù)減少了風扇數(shù)量，降低了轉(zhuǎn)速，在不降低圖像質(zhì)量的前提下實現(xiàn)投影機噪音顯著降低。液冷條件下的DLP芯片壽命顯著增加。l 亮度輸出一致自動控制技術(shù)（LiteLOC）所有類型的投影機亮度輸出均會出現(xiàn)隨著光源使

17、用時間增加帶來亮度輸出下降，亮度輸出下降曲線表現(xiàn)為非規(guī)則的特點，因此專業(yè)類顯示系統(tǒng)需要具有亮度輸出一致性自動調(diào)節(jié)能力。LiteLOC技術(shù)既包括多通道系統(tǒng)應(yīng)用條件下時通道間亮度輸出自動一致性控制，也包括單通道條件下隨時間變化亮度輸出一致性表現(xiàn)控制。通過利用投影機內(nèi)部光路上的亮度傳感器和光通量輸出控制裝置動態(tài)測量并控制亮度輸出，實現(xiàn)亮度輸出的恒定。主要特點：a. 整體亮度一致性不受多種因素（光學部件非均勻損耗、電壓變化等）影響；b. 新舊光源可以混合使用，系統(tǒng)中的燈不必同時更換。通過對多通道間投影機亮度輸出參數(shù)進行統(tǒng)一的閉環(huán)探測和控制，動態(tài)實現(xiàn)系統(tǒng)中多個投影機亮度輸出實時自動一致的方法，系統(tǒng)能自動

18、調(diào)節(jié)所有燈的亮度以適應(yīng)所有燈中最低的值。通道間自動白平衡處理技術(shù)，目的是確保無論顯示暗場景還是亮場景圖像通道間能自動保持亮度一致性，尤其在新舊燈混合使用的情況下。保證圖象均勻度和對比度一致性光門技術(shù) 能確保不同亮度場合下所有通道輸出的白電和黑電平指標一致；尤其在新舊燈混合使用的情況下，系統(tǒng)各通道間后仍能保持統(tǒng)一的黑白電平指標。l 色彩空間一致自動控制（CCA技術(shù)）所有投影機天然的顏色空間表現(xiàn)均有一定程度的差異，因此專業(yè)類顯示系統(tǒng)需要具有顏色輸出一致性自動調(diào)節(jié)能力。通常采用的方法包括：l 目前業(yè)界唯一的專業(yè)級120Hz立體信號輸入和處理能力基于目前業(yè)界最先進的TruLife像素處理技術(shù)，Mira

19、ge 304K內(nèi)部像素處理帶寬能達到1.2Gpx/s，因而能接收、處理和輸出120Hz主動立體圖像，徹底改變了4K投影機只能接收60Hz圖像的歷史。120Hz主動立體輸入和處理能有效避免因低刷新率帶來的快速移動應(yīng)用顯示跳躍以及丟幀等問題。對于低刷新率立體（48 - 60Hz），投影機內(nèi)部會自動倍頻輸出顯示。Mirage 304K既能適應(yīng)目前高端專業(yè)應(yīng)用，也考慮到了未來幾年更高性能計算機顯卡處理能力，因為計算機顯卡的升級換代周期遠比顯示系統(tǒng)短。Mirage 304K還可以接受左右兩路被動立體信號輸入，內(nèi)部合成輸出主動立體的方式。l 極好的現(xiàn)場適應(yīng)性限于過去技術(shù)發(fā)展水平限制，早期的4K主動立體投影

20、機均為電影放映機改裝而成。由于過去高亮度顯示只能采用氙燈光源，導致巨大的噪音、外觀笨重以及必須采取機身幾乎水平擺放的安裝方式，給實際應(yīng)用帶來很多限制（例如不適合于正投吊裝應(yīng)用）和麻煩。Mirage 304K的出現(xiàn)徹底解決了這些問題。l 傾斜安裝時圖像顯示調(diào)整能力 Scheimpflug功能Mirage 304K鏡頭配置有Scheimpflug（Boresight）調(diào)節(jié)能力，機身傾斜一定范圍角度內(nèi)通過采用此條件能正確顯示圖像信息。實際工程中會給投影機安裝位置帶來更大的靈活性。與采用像素位置幾何校正方法不同，Scheimpflug調(diào)節(jié)不會帶來像素及亮度的損失。l 專業(yè)級系統(tǒng)調(diào)試工具Twist過去多

21、通道顯示系統(tǒng)安裝調(diào)試及維護需要采用基于遙控器逐通道工作的方式。這既費時又費力，效率低下。目前Christie系統(tǒng)調(diào)試只需在個人電腦上運行Twist軟件即能方便快捷地操作。下面是Twist不同版本的特性。特性Twist（標配）Twist PremiumTwist Pro支持的投影機數(shù)量618無限制控制點最多81個網(wǎng)格控制點最多87個網(wǎng)格控制點，含6個任意調(diào)節(jié)控制點。最多1500個網(wǎng)格控制點（任意調(diào)節(jié)控制點或網(wǎng)格點）亮度均勻性調(diào)節(jié)無有有Auto blending (Wallpaper)無有有Auto blending (Field of View)無無有任意調(diào)節(jié)控制點無最多6個無限制l 屏幕及機械

22、結(jié)構(gòu)屏幕及機械結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的重要組成部分，與系統(tǒng)可靠性和質(zhì)量密切相關(guān)。我們這里提供的是定制的系統(tǒng)整體解決方案，包括光路設(shè)計、機械設(shè)計、定制加工、現(xiàn)場安裝服務(wù)和長期維護。系統(tǒng)設(shè)計時會綜合考慮現(xiàn)場條件、觀眾數(shù)量、工作方式，提供最佳的視場區(qū)域、系統(tǒng)亮度和色彩均勻性。我們會提供專業(yè)的光路設(shè)計提供機械設(shè)計，得到用戶確認后才能定制生產(chǎn)。（2） 緊湊型CAVE顯示系統(tǒng)的主要特點：4面緊湊型CAVE系統(tǒng)。主要包括4臺低噪音、長壽命的激光投影機、背投硬屏幕和機械結(jié)構(gòu)。了解虛擬現(xiàn)實工作原理的人都清楚，無論CAVE系統(tǒng)規(guī)格多大，實際上同一套顯示系統(tǒng)中只能有一個顯示正確的觀看眼點。這決定了多人在一套CAVE中根本無法實

23、現(xiàn)協(xié)同工作，即根本無法實現(xiàn)多人（多眼點）顯示和操作。通過配置多套緊湊型CAVE系統(tǒng)，通過與合適應(yīng)用軟件的配合，系統(tǒng)便能容易地實現(xiàn)虛擬漫游、展示、人機交互，當然也能實現(xiàn)多人協(xié)同工作。此緊湊CAVE系統(tǒng)每通道（面）物理分辨率為1600x1200，最大光通量輸出為1700流明，能根據(jù)實際需要設(shè)置成明亮（1700流明）、常規(guī)（1350流明）和經(jīng)濟（900流明）模式。光源壽命達60,000小時。與傳統(tǒng)的CAVE比較，這里提供的緊湊型CAVE能讓人員舒適地坐下來長時間工作，符合正常的工作習慣；與過去占地空間巨大的CAVE不同，緊湊型CAVE不需要專門的房間，正常辦公室環(huán)境就能滿足空間要求；系統(tǒng)能根據(jù)需要方

24、便地進行位置移動；安裝期間材料搬運過程對建筑通道也無特殊要求。所以場地適應(yīng)性極好。l 圖像參數(shù)請參考設(shè)計圖。l 更強的使用真實感所有的4面CAVE類系統(tǒng)地幕圖像均需采用正投方式，即投影機光線從頂部方向投射過來，這不可避免地會產(chǎn)生陰影，在一定程度上會影響真實感。緊湊型CAVE系統(tǒng)全部為背投方式，人在工作時既體會不到陰影，也聽不到機器噪音。l 亮度輸出超平穩(wěn)的光源基于低功率二極管的激光技術(shù)，這里的激光投影機亮度和色彩輸出相當平穩(wěn)，實際亮度輸出是基于LED光源投影機光源亮度的2倍以上，且更省電。l 可調(diào)節(jié)的亮度輸出有三種亮度輸出模式：明亮模式：1700流明，功率250W；常規(guī)模式：1350流明，功率

25、200W；經(jīng)濟模式：900流明，功率155W。l 提供系統(tǒng)冗余和更高的可靠性這里的ALPD激光燈源模塊為16點激光顆粒組成，激光顆粒二極管非常穩(wěn)定可靠。即便有個別顆粒點損壞設(shè)備仍可正常使用，不會影響系統(tǒng)正常運行。ALPD投影機提供2個或以上電源。l 亮度和色彩一致性控制通過調(diào)節(jié)控制基準電流保證機器出廠時通道間亮度偏差小于50流明，確保系統(tǒng)初始狀態(tài)通道間亮度和顏色均勻；RGBY電流分段可調(diào)保證白場坐標一致。l 低噪音采用業(yè)界風評最佳Sanyo Denki靜音風扇，系統(tǒng)機器運作噪音低于25dB。適用于非常安靜的工作環(huán)境。l 低功耗最大功耗為200W，遠小與其它光源光機功耗。l 亮度可擴充由于激光具

26、有單向性好低擴散角的特性，因此投影機內(nèi)部可以提供雙燈源架構(gòu)，對于亮度的倍增擴充保留了彈性l 開機無需等待基于ALPD的投影機開機即可應(yīng)用，無需預熱。l 屏幕及機械結(jié)構(gòu)屏幕及機械結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的重要組成部分，與系統(tǒng)可靠性和質(zhì)量密切相關(guān)。我們這里提供的是定制的系統(tǒng)整體解決方案，包括光路設(shè)計、機械設(shè)計、定制加工、現(xiàn)場安裝服務(wù)和長期維護。系統(tǒng)設(shè)計時會綜合考慮現(xiàn)場條件、觀眾數(shù)量、工作方式，提供最佳的視場區(qū)域、系統(tǒng)亮度和色彩均勻性。我們會提供專業(yè)的光路設(shè)計提供機械設(shè)計，得到用戶確認后才能定制生產(chǎn)。l 投影機主要技術(shù)指標如下：分辨率：1600x1200光源壽命：60,000小時。投影機亮度：明亮模式1700流明

27、；典型模式1350流明；節(jié)能模式900流明。功率：明亮模式250W；典型模式200W；節(jié)能模式155W。引擎技術(shù)：引擎密封，防塵設(shè)計。顯示技術(shù)：背投DLP亮度均勻性：85% ANSI 9；重量：投影模塊重量18kg；輸入：DVI電源要求：100 - 240 VAC, 50 - 60Hz運行條件：運行濕度：最大90%，無冷凝。運行溫度：0C-35C工作相對濕度：20%-80%（無冷凝）噪音：32 dB(A)3.2. 圖形工作站集群圖形工作站主要負責圖形圖像的輸出，通過信號傳輸系統(tǒng)到顯示系統(tǒng)。圖形工作站的運算能力決定了實時渲染的速率，也就是顯示效果的流暢程度，所以我方建議圖形工作站采用較為高端的圖

28、卡。建議配置如下： 型號：HP Z840 CPU：2顆E5-2667v3； 內(nèi)存：64GBDDR4-2133； 顯卡：每節(jié)點配備1塊NVIDIA Quadro K6000； 硬盤：1塊 1000GB SATA 7200和512GB SATA SSD硬盤； 光驅(qū)： 9.5mm Slim SuperMulti DVDRW 2st ODD； 網(wǎng)卡：千兆以太網(wǎng)卡； 同步卡：Nvidia Quadro Sync Card； 顯示器：24寸液晶顯示器； 操作系統(tǒng)：Windows 7 Professional 64bit OS（中文版）；3.3. 交互系統(tǒng)基于用戶對虛擬裝配、裝配路徑優(yōu)化分析的需求應(yīng)用考慮，

29、為實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計評審中的交互功能，我們需要在緊湊型CAVE系統(tǒng)中加入位置跟蹤系統(tǒng)。交互功能可以說是一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的靈魂和亮點，交互區(qū)設(shè)計的好壞將會關(guān)系到整個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應(yīng)用效果。針對該項目的應(yīng)用模式，我們采用在CAVE系統(tǒng)中采用捕捉范圍較小的交互設(shè)備，同時另外建設(shè)交互區(qū)用于人機功效分析。當用戶應(yīng)用模式為大規(guī)模匯報展示時，可以采用第一人稱視角在CAVE內(nèi)操作，第三人稱視角在巨幕觀看，當用于做人機功效驗證時，可以在交互區(qū)通過穿戴顯示器實現(xiàn)多人協(xié)同的人機功效分析。 圖12 ART交互系統(tǒng)在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的應(yīng)用模式一套位置跟蹤系統(tǒng)主要組成部分包括：跟蹤攝像頭手持交互式手柄flystick多個跟蹤目標

30、（1）SmartTrack跟蹤攝像頭 SmartTrack是一個完整整合的獨立光學追蹤系統(tǒng)。它涉及用于小范圍（大約2m3）的空間。一個封閉的盒子里集成了兩臺攝像頭和一個控制器，一經(jīng)校準即可使用?！白粉櫋笔侵复_定空間中運動物體或物件位置的測量過程。這些被追蹤的物體或物件需要裝備單獨的標記點或預制剛體標記點（=剛體物體或目標）。（2）Flystick2虛擬現(xiàn)實專用的交互設(shè)備無線發(fā)射器6 個按鈕 類似游戲操縱桿使用保護過的被動反光式球體（3） 頭部視點跟蹤套件Headtracking 可跟蹤頭部眼點位置 無線簡便，可方便置于立體眼鏡或者頭盔 適用于各類虛擬現(xiàn)實系統(tǒng) 6自由度輸出 支持多套虛擬現(xiàn)實軟件

31、 3.4. 矩陣切換系統(tǒng)本系統(tǒng)中我們配置的是一臺Extron SMX200 多重矩陣，里面插有1 塊SMX88 V 輸入輸出板卡，能實現(xiàn)8 路視頻信號輸入輸出切換；1 塊SMX 88 A 輸入輸出板卡，能實現(xiàn)8 路音頻信號輸入輸出切換；1 塊SMX 88 SYNC 輸入輸出板卡，能實現(xiàn)8 路立體同步信號輸入輸出切換。多重矩陣的主要作用是保證同步型號的輸入輸出。3.5. 中控系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)主要是完成對投影機及矩陣切換器工作模式的切換控制，并且可以控制虛擬仿真系統(tǒng)投影機、燈光、音響系統(tǒng)等其它周邊設(shè)備的開關(guān)。鑒于穩(wěn)定性及服務(wù)質(zhì)量，這里我們推薦使用快捷CR-PGMII中控系統(tǒng)。圖13 中控系統(tǒng)的控制

32、連接示意圖中控系統(tǒng)主要包含以下設(shè)備：高性能網(wǎng)絡(luò)化可編程控制主機CR-PGM手持無線可編程觸摸屏CR-Wireless電源控制器CR-POWER8III音量控制器CR-VOLII可編程8路多串口器CR-UART8 IIIRF無線接收器CRRFA-3.6. 音響系統(tǒng)音響系統(tǒng)主要用于為三維數(shù)字樣機裝配仿真系統(tǒng)提供演示所用音效，同時也可能會兼顧到視頻的演示、普通會議或者演講報告等使用，也可為集多功能于一身，因此要求系統(tǒng)要穩(wěn)定、使用便捷、音響效果優(yōu)良。針對本項目的特點，我方提供一下配置：FedYco BN6000功率放大器；全頻主擴聲揚聲器全頻音箱 RM-8；NE8800數(shù)字音頻矩陣；4支PG58有線麥

33、克風、2套PGX/24/PG58無線麥克風。3.7. 協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件:MakeReal3D VSP3.7.1. 協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件應(yīng)用模式根據(jù)用戶提出的協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺需求描述的6點重要要求，該軟件結(jié)合上述各個硬件子系統(tǒng)為用戶提供以下6種不同的應(yīng)用場景描述，解決用戶關(guān)于本平臺的應(yīng)用的需求。第一：協(xié)同式展示匯報模式：MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件是一款理想的快速立體可視化解決方案，適用于任何顯示設(shè)備，包括基于投影機的顯示系統(tǒng)、穿戴式顯示器、LED屏等等。該產(chǎn)品不受分辨率、尺寸、形狀或性能的影響，可在任何情況下正常顯示3D模型。MakeReal3D

34、 VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件可以式L型正投顯示系統(tǒng)和緊湊型CAVE顯示系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)同顯示模式，展示匯報時，由多名操作人員以各自的第一人稱視點在緊湊型CAVE中進行匯報操作，觀眾可以在L型正投顯示系統(tǒng)前觀摩評審，正投幕顯示內(nèi)容可以同CAVE顯示系統(tǒng)中的第一人稱視點保持一致，也可以顯示第三方視角，以便于觀眾觀察和理解操作人員的匯報思路。該應(yīng)用模式的創(chuàng)新之處在于能夠?qū)⒍嗳藚f(xié)同式操作實現(xiàn)聯(lián)合顯示，突破了傳統(tǒng)匯報展示模式只能展示單一視點模式，更加貼近實際產(chǎn)品設(shè)計、裝配、維修過程中多人合作的工作模式。當實現(xiàn)遠程異地協(xié)同評審模式時，參與操作的人員在CAVE中與異地人員進行協(xié)同評審，觀眾則可以通過大屏幕實

35、時觀看現(xiàn)場或異地人員的第一人稱視角，同時也可以第三人稱角度觀看本地和異地人員的操作活動。以達到協(xié)同設(shè)計的目的。第二：可實現(xiàn)多人協(xié)同模式的虛擬裝配和碰撞檢測分析多臺緊湊式CAVE顯示系統(tǒng)和MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件的聯(lián)合設(shè)計正是為了滿足多人協(xié)同模式下的虛擬裝配和碰撞檢測分析。傳統(tǒng)的虛擬仿真驗證系統(tǒng)因為設(shè)計原理所限制，產(chǎn)品的裝配關(guān)系只能由一個人進行驗證，大量重復性的工作導致的慣性思維會導致不可避免的出現(xiàn)裝配關(guān)系上的設(shè)計誤差。我方提供的MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺可以滿足兩個人甚至更多人在同一場景下互相配合完成裝配關(guān)系的驗證和評審，例如多人配合進行零

36、部件裝配等。這種應(yīng)用模式和我們實際上操作實物樣機的習慣是完全一致的。MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件內(nèi)置了高精度的工業(yè)物理引擎，可以實現(xiàn)零部件之間的碰撞分析，可以顯示碰撞里的大小和方向，高精度模擬裝配關(guān)系中零部件之間的碰撞關(guān)系。MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件可以實現(xiàn)柔性體仿真，如線纜、管路等柔性體的布線、柔性體與柔性體之間以及柔性體與剛體之間的碰撞檢測、線軸模擬等。第三：實現(xiàn)不同三維設(shè)計軟件的異構(gòu)融合顯示產(chǎn)品設(shè)計流程中CAD建模只是其中一個環(huán)節(jié)，在實物樣機生產(chǎn)之前還要結(jié)合CAD模型進行各種仿真計算，如流體力學仿真、振動噪聲仿真、熱輻射仿真等各種CA

37、E分析，單純的CAE分析結(jié)果比較抽象，不便于理解分析結(jié)果意味著什么樣的設(shè)計問題，MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件可以支持各種三維設(shè)計軟件的異構(gòu)融合顯示，不僅可以支持不同款CAD建模軟件的模型在同一界面下的裝配，也可以將各種CAE分析軟件如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等和CAE模型疊加顯示在同一個坐標系，將CAE分析可視化并對應(yīng)在CAD結(jié)構(gòu)上，極大的方便了現(xiàn)場評審人員對于各種產(chǎn)品設(shè)計問題的判斷和理解。圖14 協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件支持異構(gòu)融合顯示3.7.2. MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件的特點第一：MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗證平臺軟件是國內(nèi)完全自主開發(fā)的軟件平臺，可以提供比進口軟件更完善、更便捷的服務(wù)，能夠滿足用戶提出的各種增值開發(fā)服務(wù)和內(nèi)容制作的要求，反饋更及時，服務(wù)更有效。軟件開發(fā)