協(xié)同式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)方案

1、中國(guó)航天科工集團(tuán)第六研究院協(xié)同式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)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(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)總體解決方案43.1.協(xié)同式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)解決方案53.1.1.顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yàn)證平臺(tái)軟件223.7.1.協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件應(yīng)用模式22第六：制作交互式電子手冊(cè)243.7.2.協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件的特點(diǎn)244.布局設(shè)計(jì)255.項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃255.1.項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容265.2.項(xiàng)目整體實(shí)施周

2、期265.3.工期保證措施265.4.項(xiàng)目管理與風(fēng)險(xiǎn)控制266.工程進(jìn)度266.1.設(shè)備交付階段及設(shè)備到貨點(diǎn)驗(yàn)計(jì)劃表266.2.工程師人員調(diào)配安排計(jì)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(shí)中心現(xiàn)場(chǎng)裝修建議287.8.現(xiàn)場(chǎng)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(xùn)299.系統(tǒng)配置清單291. 序言隨著計(jì)算機(jī)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(jì)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(shì)，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(shí)技術(shù)就是一項(xiàng)重要的支撐技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域的成功應(yīng)用改變了“設(shè)計(jì)-試制-分析-改進(jìn)”的傳統(tǒng)模式，虛擬樣機(jī)（電子樣機(jī)）將逐漸取代研制過程中用于工程分析的實(shí)物模型或全尺寸樣機(jī)，通過異地系統(tǒng)、多人協(xié)同實(shí)現(xiàn)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)、評(píng)審，這種趨勢(shì)已經(jīng)成為制造業(yè)中一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流。另一方面，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供真實(shí)感強(qiáng)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(jìn)行各種動(dòng)作與操作，因此它具有在維護(hù)性、維修性分析領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。通過虛擬維護(hù)人員在虛擬樣機(jī)上進(jìn)

4、行維護(hù)、維修操作仿真來(lái)進(jìn)行維護(hù)性分析可以有效地克服現(xiàn)有定性分析方法的不足。中國(guó)航天科工集團(tuán)第六研究院（以下簡(jiǎn)稱六院），隸屬中國(guó)航天科工集團(tuán)公司，是中國(guó)第一個(gè)大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制、生產(chǎn)和試驗(yàn)基地，被譽(yù)為中國(guó)固體火箭發(fā) 動(dòng)機(jī)的“搖籃”。六院總部位于中國(guó)北疆內(nèi)蒙古自治區(qū)首府呼和浩特市。2011年，經(jīng)中國(guó)航天科工集團(tuán)公司固體動(dòng)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(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，完備的生產(chǎn)、試驗(yàn)條件，具備戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、宇航用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研 究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)?zāi)芰突ぎa(chǎn)品、機(jī)械加工、復(fù)合材料、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成等多項(xiàng)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(shí)力雄厚的大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制生產(chǎn)試驗(yàn)基地。中國(guó)航天科工集團(tuán)第六研究院為了提高自身設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，擬建設(shè)虛擬仿真驗(yàn)證分析系統(tǒng)以輔助設(shè)計(jì)人員解決在研發(fā)過程中遇到的設(shè)計(jì)方案展示和論證問題，同時(shí)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(yàn)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(shí)現(xiàn)異地協(xié)同式設(shè)計(jì)、評(píng)審和匯報(bào)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(gè)綜合性協(xié)同虛擬仿真平臺(tái)，以完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)維修維護(hù)性驗(yàn)證分析，該系統(tǒng)要適應(yīng)用戶已有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，依托數(shù)字樣機(jī)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)行協(xié)同式方案論證、裝配

6、路徑分析，及時(shí)反饋設(shè)計(jì)修改建議，解決驗(yàn)證過程的直觀性和分析結(jié)果的可信性。用戶對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的需求由以下幾個(gè)部分組成：（1） 多人遠(yuǎn)程異地協(xié)同式展示匯報(bào)功能協(xié)同式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)的主要建設(shè)目的之一是滿足展示匯報(bào)，需要具備高度沉浸感，大視場(chǎng)角的立體匯報(bào)展示環(huán)境。由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示環(huán)境只能滿足單一視點(diǎn)跟蹤，與實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的協(xié)同式操作有很大差距，本平臺(tái)要求既可以滿足大場(chǎng)景的評(píng)審匯報(bào)，也可以實(shí)現(xiàn)多人異地協(xié)同式設(shè)計(jì)評(píng)審匯報(bào)模式。（2） 可實(shí)現(xiàn)多人協(xié)同式虛擬裝配、碰撞檢測(cè)分析、柔性體仿真在產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段，可以實(shí)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(shí)現(xiàn)多通道立體顯示，至少實(shí)現(xiàn)兩

7、人或更多人以第一人稱視角在同一場(chǎng)景下的協(xié)同，允許兩人或更多人協(xié)同裝配驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)，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(píng)審、匯報(bào)過程中，通過CAE可視化軟件可以清楚的展示在設(shè)計(jì)過程通過分析軟件計(jì)算出的結(jié)果，進(jìn)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(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)總體解決方案針對(duì)以上用戶需求，結(jié)合用戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程和現(xiàn)有先進(jìn)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(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)解決方案產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程大概分為可行性論證

8、、總體方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)定型五個(gè)階段，在每個(gè)階段虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都可以發(fā)揮相應(yīng)作用，做到為整個(gè)設(shè)計(jì)流程服務(wù)，從而給用戶帶來(lái)可觀的投資回報(bào)。在眾多需求中，協(xié)同式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)首先要解決的核心問題有協(xié)同式沉浸式用戶體驗(yàn)、交互式體驗(yàn)、碰撞式虛擬裝配、電子手冊(cè)和CAE可視化。根據(jù)圖1所示，協(xié)同式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)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(yàn)證平臺(tái)軟件七大分系統(tǒng)組成。輔助設(shè)備包括UPS、交互機(jī)、光纖、數(shù)據(jù)線纜、VR外設(shè)等。3.1. 協(xié)同式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真驗(yàn)證平臺(tái)解決方案3.1.1. 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路綜合考慮協(xié)同工作的需要、匯

9、報(bào)展示的需要、場(chǎng)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(píng)價(jià)，我們認(rèn)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(wú)法達(dá)到令人滿意的效果的。通過分析本項(xiàng)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(chǎng)角的L型正投系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合Mini CAVE的顯示模式，能實(shí)現(xiàn)完整的協(xié)同和匯報(bào)評(píng)審任務(wù)。由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制無(wú)法建設(shè)規(guī)模較大的評(píng)審匯報(bào)顯示系統(tǒng)，如果簡(jiǎn)單采用正投平幕則過于單調(diào)而無(wú)新意。為了擴(kuò)大視場(chǎng)角的同時(shí)進(jìn)一步提高沉浸感，所以采用正投折幕，增加一部分下視場(chǎng)角度，如下所示。3.1.1.1. 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)形式（1） L型正投顯示系統(tǒng)光路初步設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)和參數(shù)（1） L型正投顯示系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：此系統(tǒng)由目前業(yè)界最先進(jìn)的4K立體投影機(jī) - 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(shí)觀看使用。此系統(tǒng)能提供數(shù)字樣機(jī)階段產(chǎn)品1:1比例的展示、多方參與的人機(jī)交互過程顯示、培訓(xùn)和訓(xùn)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(shí)際需要靈活設(shè)定輸出亮度，采用光源冗余設(shè)計(jì)。由于采用單臺(tái)投影機(jī)顯示方式，不需要從前不得不采用的多機(jī)融合，因而不存在多通道融合系統(tǒng)帶來(lái)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(cuò)位，等等。）以及需要頻繁維護(hù)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(yùn)過程對(duì)建筑通道也無(wú)特殊要求，因而場(chǎng)地適應(yīng)性相當(dāng)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(jì)圖。此設(shè)計(jì)充分考慮到此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種功能的特點(diǎn)。既能很好地為匯報(bào)展示提供大場(chǎng)景、大視場(chǎng)角、高度沉浸感顯示，也能為設(shè)計(jì)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(jī)都存在亮度衰減太快的問題，即幾乎所有亮度30,000流明級(jí)別的氙燈光源衰減到最大值50%的時(shí)間只有約500小時(shí)，每運(yùn)行約80小時(shí)亮度輸出下降超過標(biāo)稱最大值的10%，且通常運(yùn)行250小時(shí)后會(huì)伴隨著明顯的燈閃爍（見下面是某廠家手冊(cè)公布的實(shí)測(cè)曲線圖）。目前所有的20,000流明級(jí)別的氙燈光源其亮度衰減到最大值50%的運(yùn)行時(shí)間也不超過1000小時(shí)。圖11 不同光源的衰減幅度Mirage 304K

13、采用目前最先進(jìn)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(yùn)行時(shí)間不低于1,500小時(shí)。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(yùn)行的燈數(shù)量。例如，一只燈運(yùn)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(zhǎng)期保持此亮度顯示。l 光源冗余設(shè)計(jì)Mirage 304K內(nèi)部所有燈采用并

14、聯(lián)設(shè)計(jì)方式，任何燈若出現(xiàn)故障不會(huì)對(duì)其它燈產(chǎn)生影響。多通道系統(tǒng)工作時(shí)每臺(tái)投影機(jī)會(huì)將自動(dòng)將當(dāng)前實(shí)際光通量輸出值傳遞給同系統(tǒng)中的其它投影機(jī)以實(shí)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(jìn)的光源技術(shù)及降噪工藝，Mirage304K的運(yùn)行噪音大幅降低，正常工作時(shí)噪音不超過42dB。相當(dāng)于一臺(tái)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(fēng)設(shè)備，降低安裝和運(yùn)用的復(fù)雜性，減少對(duì)建筑和環(huán)境的長(zhǎng)期影響。l 緊湊外觀設(shè)計(jì)Mirage304K采用全新緊湊的設(shè)計(jì)，機(jī)身外觀規(guī)格為959 長(zhǎng)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(yùn)營(yíng)維護(hù)成本Mirage 304K由于采用長(zhǎng)壽命低成本光源，其每小時(shí)運(yùn)營(yíng)成本不及同亮度氙燈投影機(jī)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(zhǎng)期以來(lái)專業(yè)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)類投影機(jī)的特點(diǎn)：提供先進(jìn)的投影機(jī)內(nèi)置硬件方式實(shí)現(xiàn)像素位置幾何實(shí)時(shí)校正及電子邊緣融合，避免了外置設(shè)備帶來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)換損失、增加的延遲、高故障率以及長(zhǎng)期維護(hù)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(jī)內(nèi)置的Twist Pro（選項(xiàng)）提供了對(duì)任意顯示區(qū)域甚至像素點(diǎn)亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的能力。通過啟用此功能，可以實(shí)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(duì)于大規(guī)格屏幕尤其是背投顯示情況下消除太陽(yáng)效應(yīng)非常關(guān)鍵。l 光學(xué)引擎全密封及液冷技術(shù)Mirage304K投影機(jī)采用光學(xué)引擎全封裝技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)：a. 光學(xué)引擎全密封避免了長(zhǎng)期使用過程中無(wú)法過濾掉的灰塵及空氣中的水氣等進(jìn)入引擎而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量逐漸下降以及“死點(diǎn)”現(xiàn)象。b. 液冷技術(shù)讓DLP投影機(jī)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(fēng)冷技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。c. 液冷技術(shù)減少了風(fēng)扇數(shù)量，降低了轉(zhuǎn)速，在不降低圖像質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)投影機(jī)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(dòng)控制技術(shù)（LiteLOC）所有類型的投影機(jī)亮度輸出均會(huì)出現(xiàn)隨著光源使

17、用時(shí)間增加帶來(lái)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(diǎn)，因此專業(yè)類顯示系統(tǒng)需要具有亮度輸出一致性自動(dòng)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(shí)通道間亮度輸出自動(dòng)一致性控制，也包括單通道條件下隨時(shí)間變化亮度輸出一致性表現(xiàn)控制。通過利用投影機(jī)內(nèi)部光路上的亮度傳感器和光通量輸出控制裝置動(dòng)態(tài)測(cè)量并控制亮度輸出，實(shí)現(xiàn)亮度輸出的恒定。主要特點(diǎn)：a. 整體亮度一致性不受多種因素（光學(xué)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(shí)更換。通過對(duì)多通道間投影機(jī)亮度輸出參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的閉環(huán)探測(cè)和控制，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中多個(gè)投影機(jī)亮度輸出實(shí)時(shí)自動(dòng)一致的方法，系統(tǒng)能自動(dòng)

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(dòng)白平衡處理技術(shù)，目的是確保無(wú)論顯示暗場(chǎng)景還是亮場(chǎng)景圖像通道間能自動(dòng)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(duì)比度一致性光門技術(shù) 能確保不同亮度場(chǎng)合下所有通道輸出的白電和黑電平指標(biāo)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(biāo)。l 色彩空間一致自動(dòng)控制（CCA技術(shù)）所有投影機(jī)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(dòng)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(jí)120Hz立體信號(hào)輸入和處理能力基于目前業(yè)界最先進(jìn)的TruLife像素處理技術(shù)，Mira

19、ge 304K內(nèi)部像素處理帶寬能達(dá)到1.2Gpx/s，因而能接收、處理和輸出120Hz主動(dòng)立體圖像，徹底改變了4K投影機(jī)只能接收60Hz圖像的歷史。120Hz主動(dòng)立體輸入和處理能有效避免因低刷新率帶來(lái)的快速移動(dòng)應(yīng)用顯示跳躍以及丟幀等問題。對(duì)于低刷新率立體（48 - 60Hz），投影機(jī)內(nèi)部會(huì)自動(dòng)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(lái)幾年更高性能計(jì)算機(jī)顯卡處理能力，因?yàn)橛?jì)算機(jī)顯卡的升級(jí)換代周期遠(yuǎn)比顯示系統(tǒng)短。Mirage 304K還可以接受左右兩路被動(dòng)立體信號(hào)輸入，內(nèi)部合成輸出主動(dòng)立體的方式。l 極好的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性限于過去技術(shù)發(fā)展水平限制，早期的4K主動(dòng)立體投影

20、機(jī)均為電影放映機(jī)改裝而成。由于過去高亮度顯示只能采用氙燈光源，導(dǎo)致巨大的噪音、外觀笨重以及必須采取機(jī)身幾乎水平擺放的安裝方式，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)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(shí)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(jī)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(shí)際工程中會(huì)給投影機(jī)安裝位置帶來(lái)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(huì)帶來(lái)像素及亮度的損失。l 專業(yè)級(jí)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(hù)需要采用基于遙控器逐通道工作的方式。這既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，效率低下。目前Christie系統(tǒng)調(diào)試只需在個(gè)人電腦上運(yùn)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(biāo)配）Twist PremiumTwist Pro支持的投影機(jī)數(shù)量618無(wú)限制控制點(diǎn)最多81個(gè)網(wǎng)格控制點(diǎn)最多87個(gè)網(wǎng)格控制點(diǎn)，含6個(gè)任意調(diào)節(jié)控制點(diǎn)。最多1500個(gè)網(wǎng)格控制點(diǎn)（任意調(diào)節(jié)控制點(diǎn)或網(wǎng)格點(diǎn)）亮度均勻性調(diào)節(jié)無(wú)有有Auto blending (Wallpaper)無(wú)有有Auto blending (Field of View)無(wú)無(wú)有任意調(diào)節(jié)控制點(diǎn)無(wú)最多6個(gè)無(wú)限制l 屏幕及機(jī)械

22、結(jié)構(gòu)屏幕及機(jī)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(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、定制加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝服務(wù)和長(zhǎng)期維護(hù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)條件、觀眾數(shù)量、工作方式，提供最佳的視場(chǎng)區(qū)域、系統(tǒng)亮度和色彩均勻性。我們會(huì)提供專業(yè)的光路設(shè)計(jì)提供機(jī)械設(shè)計(jì)，得到用戶確認(rèn)后才能定制生產(chǎn)。（2） 緊湊型CAVE顯示系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：4面緊湊型CAVE系統(tǒng)。主要包括4臺(tái)低噪音、長(zhǎng)壽命的激光投影機(jī)、背投硬屏幕和機(jī)械結(jié)構(gòu)。了解虛擬現(xiàn)實(shí)工作原理的人都清楚，無(wú)論CAVE系統(tǒng)規(guī)格多大，實(shí)際上同一套顯示系統(tǒng)中只能有一個(gè)顯示正確的觀看眼點(diǎn)。這決定了多人在一套CAVE中根本無(wú)法實(shí)

23、現(xiàn)協(xié)同工作，即根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)多人（多眼點(diǎn)）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(shí)現(xiàn)虛擬漫游、展示、人機(jī)交互，當(dāng)然也能實(shí)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(shí)際需要設(shè)置成明亮（1700流明）、常規(guī)（1350流明）和經(jīng)濟(jì)（900流明）模式。光源壽命達(dá)60,000小時(shí)。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(lái)長(zhǎng)時(shí)間工作，符合正常的工作習(xí)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(jìn)行位置移動(dòng)；安裝期間材料搬運(yùn)過程對(duì)建筑通道也無(wú)特殊要求。所以場(chǎng)地適應(yīng)性極好。l 圖像參數(shù)請(qǐng)參考設(shè)計(jì)圖。l 更強(qiáng)的使用真實(shí)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(jī)光線從頂部方向投射過來(lái)，這不可避免地會(huì)產(chǎn)生陰影，在一定程度上會(huì)影響真實(shí)感。緊湊型CAVE系統(tǒng)全部為背投方式，人在工作時(shí)既體會(huì)不到陰影，也聽不到機(jī)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(jī)亮度和色彩輸出相當(dāng)平穩(wěn)，實(shí)際亮度輸出是基于LED光源投影機(jī)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(jì)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(diǎn)激光顆粒組成，激光顆粒二極管非常穩(wěn)定可靠。即便有個(gè)別顆粒點(diǎn)損壞設(shè)備仍可正常使用，不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。ALPD投影機(jī)提供2個(gè)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(zhǔn)電流保證機(jī)器出廠時(shí)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(chǎng)坐標(biāo)一致。l 低噪音采用業(yè)界風(fēng)評(píng)最佳Sanyo Denki靜音風(fēng)扇，系統(tǒng)機(jī)器運(yùn)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(yuǎn)小與其它光源光機(jī)功耗。l 亮度可擴(kuò)充由于激光具

26、有單向性好低擴(kuò)散角的特性，因此投影機(jī)內(nèi)部可以提供雙燈源架構(gòu)，對(duì)于亮度的倍增擴(kuò)充保留了彈性l 開機(jī)無(wú)需等待基于ALPD的投影機(jī)開機(jī)即可應(yīng)用，無(wú)需預(yù)熱。l 屏幕及機(jī)械結(jié)構(gòu)屏幕及機(jī)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(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、定制加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝服務(wù)和長(zhǎng)期維護(hù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)條件、觀眾數(shù)量、工作方式，提供最佳的視場(chǎng)區(qū)域、系統(tǒng)亮度和色彩均勻性。我們會(huì)提供專業(yè)的光路設(shè)計(jì)提供機(jī)械設(shè)計(jì)，得到用戶確認(rèn)后才能定制生產(chǎn)。l 投影機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)如下：分辨率：1600x1200光源壽命：60,000小時(shí)。投影機(jī)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(jì)。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(yùn)行條件：運(yùn)行濕度：最大90%，無(wú)冷凝。運(yùn)行溫度：0°C-35°C工作相對(duì)濕度：20%-80%（無(wú)冷凝）噪音：<32 dB(A)3.2. 圖形工作站集群圖形工作站主要負(fù)責(zé)圖形圖像的輸出，通過信號(hào)傳輸系統(tǒng)到顯示系統(tǒng)。圖形工作站的運(yùn)算能力決定了實(shí)時(shí)渲染的速率，也就是顯示效果的流暢程度

28、，所以我方建議圖形工作站采用較為高端的圖卡。建議配置如下：Ø 型號(hào)：HP Z840 Ø CPU：2顆E5-2667v3；Ø 內(nèi)存：64GBDDR4-2133；Ø 顯卡：每節(jié)點(diǎn)配備1塊NVIDIA Quadro K6000；Ø 硬盤：1塊 1000GB SATA 7200和512GB SATA SSD硬盤；Ø 光驅(qū)： 9.5mm Slim SuperMulti DVDRW 2st ODD；Ø 網(wǎng)卡：千兆以太網(wǎng)卡；Ø 同步卡：Nvidia Quadro Sync Card；Ø 顯示器：24寸液晶顯示器；

29、16; 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(duì)虛擬裝配、裝配路徑優(yōu)化分析的需求應(yīng)用考慮，為實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)評(píng)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(shuō)是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的靈魂和亮點(diǎn)，交互區(qū)設(shè)計(jì)的好壞將會(huì)關(guān)系到整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用效果。針對(duì)該項(xiàng)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(shí)另外建設(shè)交互區(qū)用于人機(jī)功效分析。當(dāng)用戶應(yīng)用模式為大規(guī)模匯報(bào)展示時(shí)，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(dāng)用于做人機(jī)功效驗(yàn)證時(shí)，可以在交互區(qū)通過穿戴顯示器實(shí)

30、現(xiàn)多人協(xié)同的人機(jī)功效分析。 圖12 ART交互系統(tǒng)在虛擬現(xiàn)實(shí)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(gè)跟蹤目標(biāo)（1）SmartTrack跟蹤攝像頭 SmartTrack是一個(gè)完整整合的獨(dú)立光學(xué)追蹤系統(tǒng)。它涉及用于小范圍（大約2m3）的空間。一個(gè)封閉的盒子里集成了兩臺(tái)攝像頭和一個(gè)控制器，一經(jīng)校準(zhǔn)即可使用?！白粉櫋笔侵复_定空間中運(yùn)動(dòng)物體或物件位置的測(cè)量過程。這些被追蹤的物體或物件需要裝備單獨(dú)的標(biāo)記點(diǎn)或預(yù)制剛體標(biāo)記點(diǎn)（=剛體物體或目標(biāo)）。（2）Flystick2虛擬現(xiàn)實(shí)專用的交互設(shè)備無(wú)線發(fā)射器6 個(gè)按鈕 類似游戲操縱桿使用保護(hù)過的被動(dòng)反光式球體（3

31、） 頭部視點(diǎn)跟蹤套件Headtracking 可跟蹤頭部眼點(diǎn)位置 無(wú)線簡(jiǎn)便，可方便置于立體眼鏡或者頭盔 適用于各類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 6自由度輸出 支持多套虛擬現(xiàn)實(shí)軟件 3.4. 矩陣切換系統(tǒng)本系統(tǒng)中我們配置的是一臺(tái)Extron SMX200 多重矩陣，里面插有1 塊SMX88 V 輸入輸出板卡，能實(shí)現(xiàn)8 路視頻信號(hào)輸入輸出切換；1 塊SMX 88 A 輸入輸出板卡，能實(shí)現(xiàn)8 路音頻信號(hào)輸入輸出切換；1 塊SMX 88 SYNC 輸入輸出板卡，能實(shí)現(xiàn)8 路立體同步信號(hào)輸入輸出切換。多重矩陣的主要作用是保證同步型號(hào)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(duì)投影機(jī)及矩陣切換器工作模式的切換控

32、制，并且可以控制虛擬仿真系統(tǒng)投影機(jī)、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(jī)CR-PGM手持無(wú)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(wú)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(jī)裝配仿真系統(tǒng)提供演示所用音效，同時(shí)也可能會(huì)兼顧到視頻的演示、普通會(huì)議或者演講報(bào)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

33、果優(yōu)良。針對(duì)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，我方提供一下配置：FedYco BN6000功率放大器；全頻主擴(kuò)聲揚(yáng)聲器全頻音箱 RM-8；NE8800數(shù)字音頻矩陣；4支PG58有線麥克風(fēng)、2套PGX/24/PG58無(wú)線麥克風(fēng)。3.7. 協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件:MakeReal3D VSP3.7.1. 協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件應(yīng)用模式根據(jù)用戶提出的協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)需求描述的6點(diǎn)重要要求，該軟件結(jié)合上述各個(gè)硬件子系統(tǒng)為用戶提供以下6種不同的應(yīng)用場(chǎng)景描述，解決用戶關(guān)于本平臺(tái)的應(yīng)用的需求。第一：協(xié)同式展示匯報(bào)模式：MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件是一款理想的快速立體可視化解決方案，適用于

34、任何顯示設(shè)備，包括基于投影機(jī)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 VSP協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)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(shí)現(xiàn)協(xié)同顯示模式，展示匯報(bào)時(shí)，由多名操作人員以各自的第一人稱視點(diǎn)在緊湊型CAVE中進(jìn)行匯報(bào)操作，觀眾可以在L型正投顯示系統(tǒng)前觀摩評(píng)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(diǎn)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(bào)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(shí)現(xiàn)聯(lián)合顯示，突破了傳統(tǒng)匯報(bào)展示模式只能展示單一視點(diǎn)模式

35、，更加貼近實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配、維修過程中多人合作的工作模式。當(dāng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地協(xié)同評(píng)審模式時(shí)，參與操作的人員在CAVE中與異地人員進(jìn)行協(xié)同評(píng)審，觀眾則可以通過大屏幕實(shí)時(shí)觀看現(xiàn)場(chǎng)或異地人員的第一人稱視角，同時(shí)也可以第三人稱角度觀看本地和異地人員的操作活動(dòng)。以達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)的目的。第二：可實(shí)現(xiàn)多人協(xié)同模式的虛擬裝配和碰撞檢測(cè)分析多臺(tái)緊湊式CAVE顯示系統(tǒng)和MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件的聯(lián)合設(shè)計(jì)正是為了滿足多人協(xié)同模式下的虛擬裝配和碰撞檢測(cè)分析。傳統(tǒng)的虛擬仿真驗(yàn)證系統(tǒng)因?yàn)樵O(shè)計(jì)原理所限制，產(chǎn)品的裝配關(guān)系只能由一個(gè)人進(jìn)行驗(yàn)證，大量重復(fù)性的工作導(dǎo)致的慣性思維會(huì)導(dǎo)致不可避免的出現(xiàn)裝配關(guān)系

36、上的設(shè)計(jì)誤差。我方提供的MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)可以滿足兩個(gè)人甚至更多人在同一場(chǎng)景下互相配合完成裝配關(guān)系的驗(yàn)證和評(píng)審，例如多人配合進(jìn)行零部件裝配等。這種應(yīng)用模式和我們實(shí)際上操作實(shí)物樣機(jī)的習(xí)慣是完全一致的。MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件內(nèi)置了高精度的工業(yè)物理引擎，可以實(shí)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(yàn)證平臺(tái)軟件可以實(shí)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(cè)、線軸模擬等。第三：實(shí)現(xiàn)不同三維設(shè)計(jì)軟

37、件的異構(gòu)融合顯示產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中CAD建模只是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，在實(shí)物樣機(jī)生產(chǎn)之前還要結(jié)合CAD模型進(jìn)行各種仿真計(jì)算，如流體力學(xué)仿真、振動(dòng)噪聲仿真、熱輻射仿真等各種CAE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(jì)問題，MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件可以支持各種三維設(shè)計(jì)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(gè)坐標(biāo)系，將CAE分析可視化并對(duì)應(yīng)在CAD結(jié)構(gòu)上，極大的方便了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審人員對(duì)于各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題的判斷和理解。圖14 協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)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(yàn)證平臺(tái)軟件的特點(diǎn)第一：MakeReal3D VSP協(xié)同式虛擬仿真驗(yàn)證平臺(tái)軟件是國(guó)內(nèi)完全自主開發(fā)的軟件平臺(tái)，可以提供比進(jìn)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)