虛擬設(shè)計(jì)概述

1、先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)l第 8 章 生產(chǎn)線l第 9 章 概念設(shè)計(jì)l第 10章 總體設(shè)計(jì)l第 11章 詳細(xì)設(shè)計(jì)l第 12章 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)l第 13章 創(chuàng)新設(shè)計(jì)l第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)l第第 15章章 智能設(shè)計(jì)智能設(shè)計(jì)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)14.1 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)14.2 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)的概念與技術(shù)體系的概念與技術(shù)體系14.3 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)的功能與結(jié)構(gòu)14.4 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬

2、件配置硬件配置14.5 虛擬設(shè)計(jì)的虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用應(yīng)用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)314.1 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)l14.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成l14.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的功能與特征虛擬現(xiàn)實(shí)的功能與特征l14.1.3 虛擬環(huán)境虛擬環(huán)境l14.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)414.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成l產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品開發(fā)流程流程已從斷續(xù)已從斷續(xù)的計(jì)算機(jī)輔助向計(jì)算機(jī)支的計(jì)算機(jī)輔助向計(jì)算機(jī)支持產(chǎn)品開發(fā)的全過(guò)程轉(zhuǎn)變

3、。持產(chǎn)品開發(fā)的全過(guò)程轉(zhuǎn)變。這種過(guò)程的結(jié)合性在數(shù)字這種過(guò)程的結(jié)合性在數(shù)字化的過(guò)程描述中得到了表化的過(guò)程描述中得到了表達(dá)。由于對(duì)集成的要求，達(dá)。由于對(duì)集成的要求，幾何的二維處理已逐漸轉(zhuǎn)幾何的二維處理已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿S處理。幾何模型變?yōu)槿S處理。幾何模型轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M的產(chǎn)品模型，轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M的產(chǎn)品模型，借助虛擬的產(chǎn)品模型，產(chǎn)借助虛擬的產(chǎn)品模型，產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的所有任務(wù)都品開發(fā)過(guò)程的所有任務(wù)都可以得到支持?？梢缘玫街С?。圖圖14-1 基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)514.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成l“虛

4、擬虛擬”有三層含義：有三層含義：它意味著完全數(shù)字化的方法；它意味著完全數(shù)字化的方法；它是在虛擬企業(yè)的意義上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分布式的工作方它是在虛擬企業(yè)的意義上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分布式的工作方式來(lái)達(dá)到；式來(lái)達(dá)到；它使用虛擬現(xiàn)實(shí)（它使用虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)。）技術(shù)。l專家預(yù)言：未來(lái)所有復(fù)雜產(chǎn)品都可用虛擬方式產(chǎn)生專家預(yù)言：未來(lái)所有復(fù)雜產(chǎn)品都可用虛擬方式產(chǎn)生l有人稱有人稱21世紀(jì)為世紀(jì)為“VR時(shí)代時(shí)代”。 先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)614.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成l虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，V

5、R)l是計(jì)算機(jī)交互界面上的一種技術(shù)，是計(jì)算機(jī)交互界面上的一種技術(shù)，在交互界面上用戶所看到的世界是真實(shí)的，在交互界面上用戶所看到的世界是真實(shí)的，動(dòng)作起來(lái)是真實(shí)的，動(dòng)作起來(lái)是真實(shí)的，聲音聽(tīng)起來(lái)是真實(shí)的，聲音聽(tīng)起來(lái)是真實(shí)的，感覺(jué)起來(lái)是真實(shí)的。感覺(jué)起來(lái)是真實(shí)的。l用戶進(jìn)入這個(gè)界面后，是界面上所顯示的世界用戶進(jìn)入這個(gè)界面后，是界面上所顯示的世界中的一個(gè)參與者而不是一個(gè)被動(dòng)的觀察者。中的一個(gè)參與者而不是一個(gè)被動(dòng)的觀察者。lVR利用一種特殊環(huán)境，使用戶可以陶醉在工作利用一種特殊環(huán)境，使用戶可以陶醉在工作之中，體驗(yàn)比現(xiàn)實(shí)世界更加豐富的感受。之中，體驗(yàn)比現(xiàn)實(shí)世界更加豐富的感受。 先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022

6、-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)714.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成l虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)鼻祖是鼻祖是20世紀(jì)世紀(jì)30年代的飛行模擬器。年代的飛行模擬器。60年代出現(xiàn)了電影攝影師的街道摩托車模擬器。年代出現(xiàn)了電影攝影師的街道摩托車模擬器。70年代開發(fā)了一種允許人們通過(guò)電視屏幕操作一個(gè)彈跳年代開發(fā)了一種允許人們通過(guò)電視屏幕操作一個(gè)彈跳的乒乓球的電子游戲。的乒乓球的電子游戲。1963年年Ivan Swthland提出提出“虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)”這個(gè)概念。這個(gè)概念。l1985年用頭盔顯示器年用頭盔顯示器(Head Mounted Display，HMD)來(lái)顯來(lái)顯示計(jì)算機(jī)圖形。示

7、計(jì)算機(jī)圖形。第一臺(tái)基于第一臺(tái)基于LCD的封閉頭盔顯示器，使用的封閉頭盔顯示器，使用了獨(dú)特的棱鏡系統(tǒng)，提供較寬的立體視角。它的分辨率很了獨(dú)特的棱鏡系統(tǒng)，提供較寬的立體視角。它的分辨率很低，且顯示器是單色的。目前已有低，且顯示器是單色的。目前已有20多家廠商提供的多家廠商提供的40多多種種HMD產(chǎn)品。產(chǎn)品。l虛擬現(xiàn)實(shí)引用了虛擬現(xiàn)實(shí)引用了CAD中的圖形學(xué)，獨(dú)立發(fā)展為一種新領(lǐng)域中的圖形學(xué)，獨(dú)立發(fā)展為一種新領(lǐng)域先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)814.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與組成l虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)VR的組成的組成 圖圖14-2 lVR系統(tǒng)為用戶

8、提供系統(tǒng)為用戶提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)觸覺(jué)、嗅覺(jué)甚至甚至味覺(jué)味覺(jué)的多感知。的多感知。lVR技術(shù)的相關(guān)技術(shù)包括技術(shù)的相關(guān)技術(shù)包括 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 圖像處理與模式識(shí)別圖像處理與模式識(shí)別 智能接口技術(shù)智能接口技術(shù) 人工智能技術(shù)人工智能技術(shù) 多傳感器技術(shù)多傳感器技術(shù) 多媒體技術(shù)（語(yǔ)音處理與音響技術(shù)）多媒體技術(shù)（語(yǔ)音處理與音響技術(shù)） 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 并行處理技術(shù)并行處理技術(shù) 高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)圖圖14-2虛擬現(xiàn)實(shí)的組成虛擬現(xiàn)實(shí)的組成1交互作用交互作用 Interaction2視覺(jué)視覺(jué) Visual Perception3聽(tīng)覺(jué)聽(tīng)覺(jué) Ac

9、oustic Perception4觸覺(jué)觸覺(jué) Tactile Perception5嗅覺(jué)嗅覺(jué) Olfactory Perception先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)914.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的功能與特征虛擬現(xiàn)實(shí)的功能與特征(1) 虛擬現(xiàn)實(shí)的功能虛擬現(xiàn)實(shí)的功能1)給用戶制造一個(gè)三維現(xiàn)實(shí)世界的感覺(jué)。給用戶制造一個(gè)三維現(xiàn)實(shí)世界的感覺(jué)。2)使用戶能夠與界面中的環(huán)境交互，并能在其中動(dòng)作，使用戶使用戶能夠與界面中的環(huán)境交互，并能在其中動(dòng)作，使用戶能直接和界面上的圖形實(shí)時(shí)地交互。用戶作為界面中的主人能直接和界面上的圖形實(shí)時(shí)地交互。用戶作為界面中的主人在虛擬世界中遨游

10、。在虛擬世界中遨游。3)用戶能從任意的觀察點(diǎn)來(lái)觀察他所想看到的物體，改變物體用戶能從任意的觀察點(diǎn)來(lái)觀察他所想看到的物體，改變物體的位置和方向，控制物體的行為和外形，對(duì)界面中的物體進(jìn)的位置和方向，控制物體的行為和外形，對(duì)界面中的物體進(jìn)行評(píng)價(jià)而不需要預(yù)先編程。行評(píng)價(jià)而不需要預(yù)先編程。l虛擬現(xiàn)實(shí)是要達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的目的，即用虛擬物體來(lái)豐富、虛擬現(xiàn)實(shí)是要達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的目的，即用虛擬物體來(lái)豐富、增強(qiáng)真實(shí)的環(huán)境，而不是用它來(lái)代替真實(shí)的環(huán)境。增強(qiáng)真實(shí)的環(huán)境，而不是用它來(lái)代替真實(shí)的環(huán)境。 先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1014.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的功能與特征虛擬現(xiàn)實(shí)的功

11、能與特征（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的）虛擬現(xiàn)實(shí)的3個(gè)基本特征個(gè)基本特征lImmersion 沉浸：沉浸： 在虛擬環(huán)境中，操作者應(yīng)能在虛擬環(huán)境中，操作者應(yīng)能很好地感覺(jué)各種不同的刺激很好地感覺(jué)各種不同的刺激lInteraction 交互：交互： 操作者能對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)操作者能對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行操作，并能感覺(jué)操作象進(jìn)行操作，并能感覺(jué)操作的結(jié)果的結(jié)果lImagination 想象：想象： 操作者能感到虛擬環(huán)境中的操作者能感到虛擬環(huán)境中的對(duì)象是對(duì)象是 自主的、可操作的，自主的、可操作的，對(duì)象的行為符合物理規(guī)律對(duì)象的行為符合物理規(guī)律 圖圖14-3 虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的3個(gè)個(gè)I先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2

12、-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1114.1.3 虛擬環(huán)境虛擬環(huán)境l虛擬環(huán)境虛擬環(huán)境Virtual Environment是體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)所具備是體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)所具備的功能的的功能的一種計(jì)算機(jī)環(huán)境一種計(jì)算機(jī)環(huán)境l圖14-4中采用的設(shè)備：采用的設(shè)備：l顯示器：顯示器：頭盔或立體眼頭盔或立體眼鏡和屏幕，顯示出虛擬環(huán)鏡和屏幕，顯示出虛擬環(huán)境的影像；境的影像；l 6自由度跟蹤器，自由度跟蹤器，包括包括信息手套，信息接收器，信息手套，信息接收器，聲音識(shí)別裝置等。聲音識(shí)別裝置等。l軟件有：軟件有：圖形處理器，圖形處理器， 聲音處理器等聲音處理器等。圖圖14-4 虛擬環(huán)境的組成虛擬環(huán)境的組成先進(jìn)設(shè)計(jì)系

13、統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1214.1.3 虛擬環(huán)境虛擬環(huán)境l虛擬環(huán)境必備的三個(gè)條件：虛擬環(huán)境必備的三個(gè)條件：1)和用戶交互和用戶交互。用戶可以用各種方法和虛擬環(huán)境交互，如手的姿。用戶可以用各種方法和虛擬環(huán)境交互，如手的姿勢(shì)、頭部的動(dòng)作或身體其他部位的動(dòng)作，通過(guò)傳感器、跟蹤器勢(shì)、頭部的動(dòng)作或身體其他部位的動(dòng)作，通過(guò)傳感器、跟蹤器及接收器和虛擬環(huán)境中的顯示裝置交互?？梢杂寐曇艚换?，也及接收器和虛擬環(huán)境中的顯示裝置交互。可以用聲音交互，也可以觸摸交互?？梢杂|摸交互。2)實(shí)時(shí)反映所交互的影像實(shí)時(shí)反映所交互的影像。顯幀率。顯幀率(Frame rate)最好是最好是

14、25幀幀/s，最，最少是少是10幀幀/s。每幀安排。每幀安排1 3005 000個(gè)多面體。個(gè)多面體。3)用戶有自主性用戶有自主性。用戶作為環(huán)境中的一分子，有感覺(jué)地參與到虛。用戶作為環(huán)境中的一分子，有感覺(jué)地參與到虛擬環(huán)境中去，要達(dá)到這個(gè)目的，首先要具備擬環(huán)境中去，要達(dá)到這個(gè)目的，首先要具備1)、2)兩個(gè)條件。兩個(gè)條件。用戶的感受是沉浸在虛擬環(huán)境之中。用戶的感受是沉浸在虛擬環(huán)境之中。l在虛擬環(huán)境中，可以使用戶形成一種直覺(jué)的感受。在虛擬環(huán)境中，可以使用戶形成一種直覺(jué)的感受。例如，用戶例如，用戶可以在汽車中來(lái)分析和考察駕駛室內(nèi)各種配置及其功能?？梢栽谄囍衼?lái)分析和考察駕駛室內(nèi)各種配置及其功能。可以在一

15、個(gè)車間內(nèi)來(lái)回走動(dòng)，考查仿真加工的效果?？梢栽谝粋€(gè)車間內(nèi)來(lái)回走動(dòng)，考查仿真加工的效果。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1314.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)l根據(jù)用戶參與的形式及沉浸的程度不同，根據(jù)用戶參與的形式及沉浸的程度不同，VRS可劃分為可劃分為4類。類。1）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它是可供多用戶同時(shí)異地參與的、基它是可供多用戶同時(shí)異地參與的、基于網(wǎng)絡(luò)的、分布式虛擬環(huán)境。于網(wǎng)絡(luò)的、分布式虛擬環(huán)境。2）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它不僅利用它不僅利用VR技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)

16、世界，而且利用它增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法或不方便感知的感受。實(shí)世界，而且利用它增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法或不方便感知的感受。典型的實(shí)例是戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的平視顯示器。典型的實(shí)例是戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的平視顯示器。3）沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。）沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。提供完全沉浸的功能，使用戶有一種提供完全沉浸的功能，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺(jué)。置身于虛擬境界之中的感覺(jué)。4）桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。）桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低檔工作站進(jìn)行仿它利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低檔工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口，通真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口，通過(guò)各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互過(guò)各

17、種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1414.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)l目前，目前，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究基于兩類網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的研究基于兩類網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在在Internet上，上，這可追溯到早期基于文本的多參與者游戲這可追溯到早期基于文本的多參與者游戲MUD，還有基于，還有基于虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言(VRML)標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程虛擬標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程虛擬購(gòu)物等。購(gòu)物等。VRML是一種可以發(fā)布是一種可以發(fā)布3D網(wǎng)頁(yè)的跨平臺(tái)語(yǔ)言，可提網(wǎng)頁(yè)的跨平臺(tái)語(yǔ)言，可提供供種更自然的體驗(yàn)方式，包

18、括交互性、動(dòng)態(tài)效果、延續(xù)性，種更自然的體驗(yàn)方式，包括交互性、動(dòng)態(tài)效果、延續(xù)性，以及用戶參與探索。以及用戶參與探索。在高速專用網(wǎng)上，在高速專用網(wǎng)上，如采用如采用異步傳輸模式異步傳輸模式(ATM)技術(shù)的美國(guó)軍技術(shù)的美國(guó)軍方的國(guó)防仿真互聯(lián)網(wǎng)。最早的是方的國(guó)防仿真互聯(lián)網(wǎng)。最早的是1983年美國(guó)陸軍制定的虛擬年美國(guó)陸軍制定的虛擬環(huán)境研究計(jì)劃，進(jìn)行各種復(fù)雜任務(wù)的作戰(zhàn)演練。環(huán)境研究計(jì)劃，進(jìn)行各種復(fù)雜任務(wù)的作戰(zhàn)演練。從從1994年開年開始，美國(guó)陸車與美國(guó)大西洋司令部聯(lián)合開展了戰(zhàn)爭(zhēng)綜合演練始，美國(guó)陸車與美國(guó)大西洋司令部聯(lián)合開展了戰(zhàn)爭(zhēng)綜合演練場(chǎng)的研究，建成了場(chǎng)的研究，建成了個(gè)包括海陸空多兵種、有個(gè)包括海陸空多兵種

19、、有3 700多個(gè)仿真多個(gè)仿真實(shí)體參與的地域范圍覆蓋實(shí)體參與的地域范圍覆蓋500km750km的軍事演練環(huán)境。的軍事演練環(huán)境。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1514.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)l常見(jiàn)的常見(jiàn)的沉浸式系統(tǒng)沉浸式系統(tǒng)有有3種：種：l基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)。基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，參與虛擬體在這種系統(tǒng)中，參與虛擬體驗(yàn)者要戴上一個(gè)頭盔式顯示驗(yàn)者要戴上一個(gè)頭盔式顯示器，視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)與外界限絕，器，視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)與外界限絕，根據(jù)應(yīng)用的不同，系統(tǒng)將提根據(jù)應(yīng)用的不同，系統(tǒng)將提供能隨頭部轉(zhuǎn)動(dòng)而隨之產(chǎn)生供能隨頭部轉(zhuǎn)動(dòng)而

20、隨之產(chǎn)生的具有立體視覺(jué)的三維空間。的具有立體視覺(jué)的三維空間。通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別、數(shù)據(jù)手套、通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)服裝等先進(jìn)的接口設(shè)備，數(shù)據(jù)服裝等先進(jìn)的接口設(shè)備，使參與者以自然的方式與虛使參與者以自然的方式與虛擬世界進(jìn)行交互，如同現(xiàn)實(shí)擬世界進(jìn)行交互，如同現(xiàn)實(shí)世界一樣。世界一樣。圖圖14-1 基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1614.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)l常見(jiàn)的沉浸式系統(tǒng)有常見(jiàn)的沉浸式系統(tǒng)有3種種l投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 圖，圖，攝像機(jī)攝像機(jī)，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)，視頻投

21、影儀視頻投影儀，屏幕屏幕l它可以讓它可以讓參與者參與者從一個(gè)從一個(gè)屏幕上看到他本身在虛屏幕上看到他本身在虛擬境界中的形象。擬境界中的形象。l參與者還可以與虛擬空參與者還可以與虛擬空間進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，計(jì)算間進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，計(jì)算機(jī)可識(shí)別參與者的動(dòng)作，機(jī)可識(shí)別參與者的動(dòng)作，并根據(jù)用戶的動(dòng)作改變并根據(jù)用戶的動(dòng)作改變虛擬空間。虛擬空間。l如，來(lái)回拍一個(gè)虛擬的球或走動(dòng)等，這可如，來(lái)回拍一個(gè)虛擬的球或走動(dòng)等，這可使得參與者感覺(jué)就像是在真實(shí)空間一樣。使得參與者感覺(jué)就像是在真實(shí)空間一樣。圖圖14-5 14-5 投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬

22、設(shè)計(jì)1714.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)l常見(jiàn)的常見(jiàn)的沉浸式系統(tǒng)沉浸式系統(tǒng)有有3種：種：l遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)是一種虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)是一種虛擬現(xiàn)實(shí)與機(jī)器人控制技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)。當(dāng)某處的參與與機(jī)器人控制技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)。當(dāng)某處的參與者操縱一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)，其結(jié)果卻在另一個(gè)者操縱一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)，其結(jié)果卻在另一個(gè)地方發(fā)生，參與者通過(guò)分體顯示器獲得深度感，地方發(fā)生，參與者通過(guò)分體顯示器獲得深度感，顯示器與遠(yuǎn)地的攝像機(jī)相連；通過(guò)運(yùn)動(dòng)跟蹤與反顯示器與遠(yuǎn)地的攝像機(jī)相連；通過(guò)運(yùn)動(dòng)跟蹤與反饋裝置跟蹤操作者的運(yùn)動(dòng)，反饋遠(yuǎn)地的運(yùn)動(dòng)過(guò)程饋裝置跟蹤操作者的運(yùn)動(dòng)

23、，反饋遠(yuǎn)地的運(yùn)動(dòng)過(guò)程（如阻尼、碰撞等（如阻尼、碰撞等)，并把動(dòng)作傳送到遠(yuǎn)地完成。，并把動(dòng)作傳送到遠(yuǎn)地完成。 先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1814.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)系系統(tǒng)統(tǒng)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)虛擬手部控制器虛擬手部控制器圖圖14-6 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)1914.2 虛擬設(shè)計(jì)的概念與技術(shù)體系虛擬設(shè)計(jì)的概念與技術(shù)體系l14.2.1 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)l14.2.2 虛擬制造虛擬制造l14.2.3 虛擬原型虛擬原

24、型l14.2.4 虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系l14.2.5 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)體系虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)體系先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2014.2.1 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)Virtual Design，VD是指設(shè)計(jì)者在虛擬環(huán)境中是指設(shè)計(jì)者在虛擬環(huán)境中 進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)者可以用不同的交互手進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)者可以用不同的交互手段在虛擬環(huán)境中對(duì)參數(shù)化的模型進(jìn)行修改。段在虛擬環(huán)境中對(duì)參數(shù)化的模型進(jìn)行修改。l虛擬不等于虛幻、虛無(wú)，而是虛擬不等于虛幻、虛無(wú)，而是“本質(zhì)本質(zhì)”的意思，的意思， 是指通過(guò)數(shù)字化手段對(duì)物質(zhì)

25、世界的真實(shí)表現(xiàn)，是指通過(guò)數(shù)字化手段對(duì)物質(zhì)世界的真實(shí)表現(xiàn)， 亦即對(duì)真實(shí)世界的動(dòng)態(tài)模擬。亦即對(duì)真實(shí)世界的動(dòng)態(tài)模擬。l設(shè)計(jì)則泛指圍繞產(chǎn)品全生命周期的整個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)過(guò)程。設(shè)計(jì)則泛指圍繞產(chǎn)品全生命周期的整個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)過(guò)程。l虛擬設(shè)計(jì)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)。虛擬設(shè)計(jì)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)。 圖圖14-7 14-7 汽車的虛擬設(shè)計(jì)汽車的虛擬設(shè)計(jì)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2114.2.2 虛擬制造虛擬制造lVD和和虛擬制造虛擬制造 (Virtual Manufacture，VM)既有聯(lián)系又有區(qū)別既有聯(lián)系又有區(qū)別lVM是指利用計(jì)算機(jī)模型

26、和仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造。是指利用計(jì)算機(jī)模型和仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造。l從某種意義上說(shuō)，從某種意義上說(shuō)，VD是是VM的重要組成部分。的重要組成部分。l根據(jù)目前根據(jù)目前VM研究中不同的側(cè)重點(diǎn)，可將研究中不同的側(cè)重點(diǎn)，可將VM歸納成歸納成3類類1)以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造。以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造。這就是虛擬設(shè)計(jì)。它將制造信息這就是虛擬設(shè)計(jì)。它將制造信息加入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中加入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中,并且在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)并且在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)字化的字化的“制造制造”。其主要目的是盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中潛在的問(wèn)題。其主要目的是盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中潛在的問(wèn)題。2)以生產(chǎn)為中心的虛擬制造。以生產(chǎn)為中心的虛擬制造。

27、將仿真能力加入到生產(chǎn)計(jì)劃模型將仿真能力加入到生產(chǎn)計(jì)劃模型中其目的是方便和快捷地評(píng)價(jià)多種生產(chǎn)計(jì)劃，優(yōu)化制造環(huán)中其目的是方便和快捷地評(píng)價(jià)多種生產(chǎn)計(jì)劃，優(yōu)化制造環(huán)境的配置和生產(chǎn)的供給計(jì)劃。境的配置和生產(chǎn)的供給計(jì)劃。3)以控制為中心的虛擬制造。以控制為中心的虛擬制造。將仿真能力增加到設(shè)備控制模型將仿真能力增加到設(shè)備控制模型中，提供對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程仿真的環(huán)境。其目的是優(yōu)化制造過(guò)中，提供對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程仿真的環(huán)境。其目的是優(yōu)化制造過(guò)程，改進(jìn)制造系統(tǒng)。程，改進(jìn)制造系統(tǒng)。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2214.2.3 虛擬原型虛擬原型l虛擬原型虛擬原型(Virtual

28、Prototype) 也叫也叫虛擬產(chǎn)品虛擬產(chǎn)品(Virtual Product)、 虛擬樣機(jī)虛擬樣機(jī)lVP是虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品模型，是虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品模型， 是基于知識(shí)的產(chǎn)品模型是基于知識(shí)的產(chǎn)品模型, 是現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品模型在虛擬環(huán)境中的映像。是現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品模型在虛擬環(huán)境中的映像。 虛擬原型虛擬原型的的核心核心是是機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)，機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)， 同時(shí)還包括：同時(shí)還包括： 三維三維CAD建模技術(shù)、建模技術(shù)、 有限元分析技術(shù)、有限元分析技術(shù)、 機(jī)電液控制技術(shù)、機(jī)電液控制技術(shù)、 最優(yōu)化技術(shù)最優(yōu)化技術(shù) 等相關(guān)技術(shù)。等相關(guān)技術(shù)。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-1

29、6第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2314.2.3 虛擬原型虛擬原型l虛擬原型的特點(diǎn)：虛擬原型的特點(diǎn)：1）是數(shù)字化定義的產(chǎn)品模型。）是數(shù)字化定義的產(chǎn)品模型。圖圖14-8 2) 應(yīng)該具有其物理原型的形體和表現(xiàn)，應(yīng)該具有其物理原型的形體和表現(xiàn)， 可以在計(jì)算機(jī)上逼真展示產(chǎn)品性能?？梢栽谟?jì)算機(jī)上逼真展示產(chǎn)品性能。 幾何外形信息是全面和完整的；幾何外形信息是全面和完整的； 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息是詳盡的。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息是詳盡的。3) 應(yīng)該能以自然方式被人感受應(yīng)該能以自然方式被人感受l虛擬原型虛擬原型的發(fā)展將增強(qiáng)的發(fā)展將增強(qiáng)虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)的能力，的能力，l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)為為虛擬原型虛擬原型提供了應(yīng)用環(huán)境。提供

30、了應(yīng)用環(huán)境。圖圖14-8 渲染幾何體的細(xì)部渲染幾何體的細(xì)部先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2414.2.4 虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系(1)虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)與與仿真仿真。l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)依靠依靠仿真技術(shù)仿真技術(shù)來(lái)模擬設(shè)計(jì)、裝配和生產(chǎn)過(guò)程，來(lái)模擬設(shè)計(jì)、裝配和生產(chǎn)過(guò)程，使設(shè)計(jì)者可以在計(jì)算機(jī)中使設(shè)計(jì)者可以在計(jì)算機(jī)中“制造制造”產(chǎn)品。產(chǎn)品。l仿真仿真是是虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而的基礎(chǔ)，而虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)是是仿真仿真的擴(kuò)展。的擴(kuò)展。l傳統(tǒng)意義上的傳統(tǒng)意義上的仿真仿真一般不強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，用戶基本上是一般不強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，用戶基本上是“旁

31、觀者旁觀者”，沒(méi)有，沒(méi)有“身臨其境身臨其境”的感覺(jué)。的感覺(jué)。l在在虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)中，模型往往是動(dòng)態(tài)的。用戶看到的景象會(huì)中，模型往往是動(dòng)態(tài)的。用戶看到的景象會(huì)隨視點(diǎn)的變化即時(shí)改變、可以和場(chǎng)景中物體進(jìn)行交互、隨視點(diǎn)的變化即時(shí)改變、可以和場(chǎng)景中物體進(jìn)行交互、讓感官接收到在真實(shí)情況中才能接收到的信息，增加了讓感官接收到在真實(shí)情況中才能接收到的信息，增加了現(xiàn)場(chǎng)的沉浸感使人現(xiàn)場(chǎng)的沉浸感使人“身臨其境身臨其境”。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2514.2.4 虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系(2)虛擬設(shè)計(jì)與虛擬設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形

32、學(xué)。l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)依靠依靠計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)來(lái)建立計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字化模來(lái)建立計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字化模型，這種模型可以表達(dá)三維的立體數(shù)據(jù)，還可以像真實(shí)型，這種模型可以表達(dá)三維的立體數(shù)據(jù)，還可以像真實(shí)物品一樣可視、可運(yùn)動(dòng)。物品一樣可視、可運(yùn)動(dòng)。l從人機(jī)交互的自然程度來(lái)看，從人機(jī)交互的自然程度來(lái)看， 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)要遠(yuǎn)勝于在要遠(yuǎn)勝于在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)上建立的基礎(chǔ)上建立的CADCAD系統(tǒng)，而系統(tǒng)，而且且虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)用戶感知方式的多樣性，可使用戶更更強(qiáng)調(diào)用戶感知方式的多樣性，可使用戶更“直接直接”地感知模型的物理特性。地感知模型的物理特性。 CADCAD模型模型往往是提供給專業(yè)

33、人員使用，而往往是提供給專業(yè)人員使用，而虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)更支持不同更支持不同技術(shù)背景，甚至非專業(yè)人員進(jìn)行評(píng)價(jià)與討論。技術(shù)背景，甚至非專業(yè)人員進(jìn)行評(píng)價(jià)與討論。l從基礎(chǔ)技術(shù)上看，從基礎(chǔ)技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)又是又是虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，的基礎(chǔ)，虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)采用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，大量采用采用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，大量采用計(jì)算機(jī)圖形技計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)術(shù)來(lái)渲染場(chǎng)景，增加場(chǎng)景真實(shí)性。來(lái)渲染場(chǎng)景，增加場(chǎng)景真實(shí)性。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2614.2.4 虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系(3)虛擬設(shè)計(jì)與可視化虛擬設(shè)計(jì)與可視化。l

34、可視化可視化是一種計(jì)算機(jī)方法，它將信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像，使研究是一種計(jì)算機(jī)方法，它將信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像，使研究者能觀察他們的模擬與計(jì)算，以豐富科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。者能觀察他們的模擬與計(jì)算，以豐富科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。l按模擬執(zhí)行與結(jié)果圖像的結(jié)合程度，可視化研究分為按模擬執(zhí)行與結(jié)果圖像的結(jié)合程度，可視化研究分為3個(gè)層次個(gè)層次： 后置處理后置處理：圖形顯示是在數(shù)據(jù)計(jì)算后產(chǎn)生的，與數(shù)據(jù)源之間沒(méi)有交互，其：圖形顯示是在數(shù)據(jù)計(jì)算后產(chǎn)生的，與數(shù)據(jù)源之間沒(méi)有交互，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)果圖像可方便地重復(fù)顯示，如計(jì)算流體力學(xué)、有限元計(jì)算結(jié)果的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)果圖像可方便地重復(fù)顯示，如計(jì)算流體力學(xué)、有限元計(jì)算結(jié)果的后置處理后置處理 跟蹤跟

35、蹤：圖形顯示與計(jì)算過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，特點(diǎn)：圖形顯示與計(jì)算過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，特點(diǎn)：是計(jì)算中間結(jié)果及最后結(jié)是計(jì)算中間結(jié)果及最后結(jié)果都能及時(shí)顯示，因而對(duì)計(jì)算中的錯(cuò)誤可以及早發(fā)現(xiàn)，必要時(shí)可以停止執(zhí)果都能及時(shí)顯示，因而對(duì)計(jì)算中的錯(cuò)誤可以及早發(fā)現(xiàn)，必要時(shí)可以停止執(zhí)行，行，圖像直接從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生，甚至數(shù)據(jù)無(wú)須寫入存儲(chǔ)介質(zhì)中。圖像直接從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生，甚至數(shù)據(jù)無(wú)須寫入存儲(chǔ)介質(zhì)中。 控制控制：在計(jì)算過(guò)程中對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，對(duì)數(shù)值模擬進(jìn)行直接控制和引導(dǎo)。：在計(jì)算過(guò)程中對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，對(duì)數(shù)值模擬進(jìn)行直接控制和引導(dǎo)。l當(dāng)當(dāng)可視化可視化達(dá)到控制層次時(shí)，應(yīng)可納入達(dá)到控制層次時(shí)，應(yīng)可納入VR的范疇，的范疇， 可視化可視化主要強(qiáng)調(diào)了主要強(qiáng)調(diào)

36、了“視覺(jué)視覺(jué)”通道的人機(jī)界面。通道的人機(jī)界面。l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)為了揭露為了揭露虛擬原型虛擬原型的本質(zhì)的本質(zhì)功能、性能，功能、性能， 可視化可視化技術(shù)是其關(guān)鍵的支撐技術(shù)。技術(shù)是其關(guān)鍵的支撐技術(shù)。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2714.2.4 虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系(4)虛擬設(shè)計(jì)與多媒體技術(shù)。虛擬設(shè)計(jì)與多媒體技術(shù)。l多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)中的中的“媒體媒體” Multimedia一詞，其含義是信息的載一詞，其含義是信息的載體，如圖形、文字、聲音、圖像等。體，如圖形、文字、聲音、圖像等。計(jì)算機(jī)中的信息通過(guò)這些媒體來(lái)表達(dá)。計(jì)

37、算機(jī)中的信息通過(guò)這些媒體來(lái)表達(dá)。如果媒體攜帶的信息種類僅有一種，則此媒體稱如果媒體攜帶的信息種類僅有一種，則此媒體稱 單媒體單媒體如果媒體攜帶的信息是文、圖和聲的綜合，則稱多媒體如果媒體攜帶的信息是文、圖和聲的綜合，則稱多媒體多媒體技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為核心的集多媒體技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為核心的集圖、文、聲、像圖、文、聲、像處理技處理技術(shù)于術(shù)于體的綜合性處理技術(shù)。體的綜合性處理技術(shù)。l多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)雖然強(qiáng)調(diào)了多種信息雖然強(qiáng)調(diào)了多種信息“通道通道”，但主要還是提供視覺(jué)，但主要還是提供視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)，感知范圍沒(méi)有與聽(tīng)覺(jué)，感知范圍沒(méi)有虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)中關(guān)鍵技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)VR廣，廣，虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)還還包括

38、了觸覺(jué)、力覺(jué)等感知包括了觸覺(jué)、力覺(jué)等感知。l一般說(shuō)來(lái)，一般說(shuō)來(lái)，多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)不強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互性，如可視場(chǎng)景不隨用戶不強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互性，如可視場(chǎng)景不隨用戶視點(diǎn)而變，因此，它提供的真實(shí)感不同于視點(diǎn)而變，因此，它提供的真實(shí)感不同于VR的存在感的存在感。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)2814.2.4 虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系虛擬設(shè)計(jì)與其他概念之間的關(guān)系(5)虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)與與虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)。 Virtual Enterprisel虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)是敏捷制造的動(dòng)態(tài)組織形態(tài)。是敏捷制造的動(dòng)態(tài)組織形態(tài)。l它是指為了贏得某它是指為了贏得某市場(chǎng)機(jī)遇，圍繞某

39、種新產(chǎn)品開發(fā)，通過(guò)選市場(chǎng)機(jī)遇，圍繞某種新產(chǎn)品開發(fā)，通過(guò)選用不同組織或公司的優(yōu)勢(shì)資源，綜合成單一的靠網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)系用不同組織或公司的優(yōu)勢(shì)資源，綜合成單一的靠網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)系的階段性經(jīng)營(yíng)實(shí)體，也稱的階段性經(jīng)營(yíng)實(shí)體，也稱動(dòng)態(tài)聯(lián)盟動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。l動(dòng)態(tài)聯(lián)盟動(dòng)態(tài)聯(lián)盟具有集成性和實(shí)效性兩大特點(diǎn)，它實(shí)質(zhì)上是不同組織具有集成性和實(shí)效性兩大特點(diǎn)，它實(shí)質(zhì)上是不同組織或企業(yè)間的動(dòng)態(tài)集成，隨市場(chǎng)機(jī)遇的存亡而聚散?；蚱髽I(yè)間的動(dòng)態(tài)集成，隨市場(chǎng)機(jī)遇的存亡而聚散。l在在虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)中的伙伴能共享受生產(chǎn)、工藝和產(chǎn)品的信息，中的伙伴能共享受生產(chǎn)、工藝和產(chǎn)品的信息， 這些信息以數(shù)據(jù)的形式表示，能夠分布到不同的計(jì)算環(huán)境中。這些信息以數(shù)據(jù)的形

40、式表示，能夠分布到不同的計(jì)算環(huán)境中。l虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)和和虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)沒(méi)有很強(qiáng)的相互依賴關(guān)系。沒(méi)有很強(qiáng)的相互依賴關(guān)系。l虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下快速和敏捷的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織和管理。強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下快速和敏捷的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織和管理。l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是仿真產(chǎn)品的生命周期中的各個(gè)活動(dòng)。的重點(diǎn)是仿真產(chǎn)品的生命周期中的各個(gè)活動(dòng)。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)29VD與與7個(gè)個(gè)概念的辨別概念的辨別l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)VDVD的概念與相關(guān)的的概念與相關(guān)的7 7個(gè)概念有相對(duì)獨(dú)立性。個(gè)概念有相對(duì)獨(dú)立性。虛擬制造虛擬制造是指利用計(jì)算機(jī)模型和仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造。

41、是指利用計(jì)算機(jī)模型和仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造。 以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造就是以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造就是VDVD。虛擬原型虛擬原型增強(qiáng)增強(qiáng)VDVD的能力，的能力，VDVD為虛擬原型提供了應(yīng)用環(huán)境。為虛擬原型提供了應(yīng)用環(huán)境。仿真仿真不強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性。仿真是不強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性。仿真是VDVD的基礎(chǔ)，而的基礎(chǔ)，而VDVD是仿真的擴(kuò)展是仿真的擴(kuò)展。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是建立是建立CADCAD系統(tǒng)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 VDVD依靠計(jì)算機(jī)圖形學(xué)來(lái)建立計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字化模型依靠計(jì)算機(jī)圖形學(xué)來(lái)建立計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字化模型?？梢暬梢暬_(dá)到控制層次，就進(jìn)入達(dá)到控制層次，就進(jìn)入VDVD的范疇，的范疇， 可視化技術(shù)是可視化技術(shù)是VDV

42、D關(guān)鍵的支撐技術(shù)。關(guān)鍵的支撐技術(shù)。多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)一般不強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互。它主要是提供視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)，一般不強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互。它主要是提供視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)，VDVD包括了觸覺(jué)、力覺(jué)等感知包括了觸覺(jué)、力覺(jué)等感知。虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)強(qiáng)調(diào)環(huán)境下快速和敏捷的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織和管理。強(qiáng)調(diào)環(huán)境下快速和敏捷的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織和管理。 VDVD的重點(diǎn)是仿真產(chǎn)品的生命周期中的各個(gè)活動(dòng)的重點(diǎn)是仿真產(chǎn)品的生命周期中的各個(gè)活動(dòng)。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3014.2.5 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)體系虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)體系l虛擬設(shè)計(jì)的虛擬設(shè)計(jì)的“三要素三要素”是：產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)、是：產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)、 環(huán)境定義數(shù)據(jù)、產(chǎn)

43、品與環(huán)境的交互作用規(guī)律。環(huán)境定義數(shù)據(jù)、產(chǎn)品與環(huán)境的交互作用規(guī)律。l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)意味著用數(shù)字模型代替物理原型來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的意味著用數(shù)字模型代替物理原型來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的分析與評(píng)價(jià)。它以產(chǎn)品的分析與評(píng)價(jià)。它以產(chǎn)品的CAD模型為基礎(chǔ)，應(yīng)用不同的分析方模型為基礎(chǔ)，應(yīng)用不同的分析方法可以檢驗(yàn)并改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)果。法可以檢驗(yàn)并改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)果。CAE系統(tǒng)，如有限元方法系統(tǒng)，如有限元方法(FEM)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真可以提供有關(guān)產(chǎn)品性能的詳細(xì)信息。動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真可以提供有關(guān)產(chǎn)品性能的詳細(xì)信息。l虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)將動(dòng)畫和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與建模和仿真方法結(jié)合，為產(chǎn)將動(dòng)畫和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與建模和仿真方法結(jié)合，為產(chǎn)品開發(fā)

44、提供了新的可能方法，使不同的設(shè)計(jì)方案可以進(jìn)行快速品開發(fā)提供了新的可能方法，使不同的設(shè)計(jì)方案可以進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)。與物理原型相比，與物理原型相比，虛擬原型生成快，能直接操作和修改，虛擬原型生成快，能直接操作和修改，數(shù)據(jù)是可重用的。應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)可以大大減少對(duì)真實(shí)原型數(shù)據(jù)是可重用的。應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)可以大大減少對(duì)真實(shí)原型的需求數(shù)量，并加快產(chǎn)品和工藝開發(fā)。這意味著極大地減少開的需求數(shù)量，并加快產(chǎn)品和工藝開發(fā)。這意味著極大地減少開發(fā)費(fèi)用。發(fā)費(fèi)用。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3114.2.5 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)體系虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)體系l圖圖14-9虛擬環(huán)境下的產(chǎn)品

45、開發(fā)從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、數(shù)字原型支持下的各種性能分析和仿真、以及虛擬虛擬環(huán)境下的產(chǎn)品開發(fā)從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、數(shù)字原型支持下的各種性能分析和仿真、以及虛擬原型支持下的各種性能分析，在各種技術(shù)的支撐下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段在計(jì)算機(jī)上的虛擬化。原型支持下的各種性能分析，在各種技術(shù)的支撐下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段在計(jì)算機(jī)上的虛擬化。圖圖14-9 14-9 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的體系框圖虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的體系框圖概念概念設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)用戶需求用戶需求系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能分功能分功能系統(tǒng)綜合系統(tǒng)綜合初模型初模型詳細(xì)詳細(xì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能性能設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)字?jǐn)?shù)字原型原型有限元分析有限元分析性能分析性能

46、分析運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真試驗(yàn)動(dòng)力學(xué)仿真試驗(yàn)動(dòng)力學(xué)仿真試驗(yàn)虛擬原型虛擬原型可制造性分析可制造性分析人因工程分析人因工程分析可維修性分析可維修性分析可裝配性分析可裝配性分析虛擬試驗(yàn)與測(cè)試虛擬試驗(yàn)與測(cè)試產(chǎn)品產(chǎn)品開發(fā)開發(fā)產(chǎn)品生命產(chǎn)品生命周期管理周期管理技術(shù)技術(shù)集成集成技術(shù)技術(shù)支撐技術(shù)支撐技術(shù)優(yōu)化優(yōu)化技術(shù)技術(shù)可視可視化化技術(shù)技術(shù)虛擬虛擬現(xiàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)技術(shù)技術(shù)仿真仿真技術(shù)技術(shù)建模建模技術(shù)技術(shù)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)方法方法數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)技術(shù)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)技術(shù)人因人因工程工程學(xué)學(xué)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3214.3 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)l14.3.

47、1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDSl14.3.2 不需要傳送數(shù)據(jù)的不需要傳送數(shù)據(jù)的VDSl14.3.3 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)的特點(diǎn)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3314.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDSl虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)(VDS)：基于：基于VR技術(shù)的技術(shù)的CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)。l一個(gè)一個(gè)VDS要具備要具備3個(gè)功能：個(gè)功能：1) 3D用戶界面。用戶界面。設(shè)計(jì)者用手勢(shì)、聲音、球標(biāo)等多種方式設(shè)計(jì)者用手勢(shì)、聲音、球標(biāo)等多種方式進(jìn)行交互。進(jìn)行交互。2) 選擇參數(shù)。選擇參數(shù)。設(shè)計(jì)者用各種交互方式選擇或激活一個(gè)在設(shè)計(jì)者用各種交互方式選

48、擇或激活一個(gè)在虛擬環(huán)境中的數(shù)據(jù)修改原來(lái)的數(shù)據(jù)。參數(shù)修改后，在虛擬環(huán)境中的數(shù)據(jù)修改原來(lái)的數(shù)據(jù)。參數(shù)修改后，在虛擬環(huán)境中的模型變成新模型。虛擬環(huán)境中的模型變成新模型。3) 數(shù)據(jù)傳送機(jī)制。數(shù)據(jù)傳送機(jī)制。模型修改后所生成的數(shù)據(jù)要傳送到模型修改后所生成的數(shù)據(jù)要傳送到CAD/CAM系統(tǒng)，在虛擬環(huán)境中所修改的模型有時(shí)還系統(tǒng)，在虛擬環(huán)境中所修改的模型有時(shí)還要返回到要返回到CAD/CAM系系B/S統(tǒng)中進(jìn)行精確整理和再輸出統(tǒng)中進(jìn)行精確整理和再輸出圖形。這是雙向數(shù)據(jù)傳送機(jī)制。圖形。這是雙向數(shù)據(jù)傳送機(jī)制。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3414.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送

49、數(shù)據(jù)的VDSl圖中下方的方框中比較成熟的部分。VR部分由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)接口、核心層、VR應(yīng)用層、C/S層或者B/S層組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與客戶取得聯(lián)系；開展協(xié)同工作。圖圖14-10 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Client/Server層層虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用層虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用層核心層核心層先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3514.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDSl根據(jù)是否需要傳送數(shù)據(jù)，可以將根據(jù)是否需要傳送數(shù)據(jù)，可以將VDS分為兩種：分為兩種：1）需要傳送數(shù)據(jù)的）需要傳送數(shù)據(jù)的VDS， 它包含一個(gè)獨(dú)立的它包含一個(gè)獨(dú)立的CAD/CAM系統(tǒng)，系統(tǒng)， 為虛擬

50、環(huán)境提供建造模型的功能。為虛擬環(huán)境提供建造模型的功能。2）不必有數(shù)據(jù)傳送的）不必有數(shù)據(jù)傳送的VDS ， 在虛擬環(huán)境中建造模型，稱為在虛擬環(huán)境中建造模型，稱為VR-CAD系統(tǒng)系統(tǒng)。 先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3614.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDS圖圖14-11 VEDAM-虛擬設(shè)計(jì)、裝配和制造系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)、裝配和制造系統(tǒng)主界面主界面用用 戶戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集成器集成器參數(shù)化參數(shù)化CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)VDEVAEVMEMMEVEDAM先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3714.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需

51、要傳送數(shù)據(jù)的VDSl圖圖14-11一個(gè)設(shè)計(jì)、裝配和制造虛擬環(huán)境系統(tǒng)（一個(gè)設(shè)計(jì)、裝配和制造虛擬環(huán)境系統(tǒng)（VEDAM）的基本原理。）的基本原理。lVAE是虛擬裝配環(huán)境，是虛擬裝配環(huán)境，VME是虛擬制造環(huán)境，是虛擬制造環(huán)境，VDE是虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境。是虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境。l在本系統(tǒng)中，在本系統(tǒng)中，VDE、VAE和和VME可獨(dú)立使用。可獨(dú)立使用。l參數(shù)化參數(shù)化CAD/CAM系統(tǒng)可以系統(tǒng)可以Pro/Engineer，或，或Auto CAD等。等。1）MME。它是用戶用它是用戶用“參數(shù)化參數(shù)化CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)”建造產(chǎn)品模型后的儲(chǔ)存處。建造產(chǎn)品模型后的儲(chǔ)存處。 它是它是VEDAM系統(tǒng)中唯一的一個(gè)不在沉浸環(huán)境中的

52、模塊。系統(tǒng)中唯一的一個(gè)不在沉浸環(huán)境中的模塊。2）主界面。）主界面。它是用戶和虛擬環(huán)境交互的主要界面，它可以是頭盔中的顯示器，它是用戶和虛擬環(huán)境交互的主要界面，它可以是頭盔中的顯示器，也可以是計(jì)算機(jī)屏幕、大投影屏幕。也可以是計(jì)算機(jī)屏幕、大投影屏幕。3）數(shù)據(jù)集成器。）數(shù)據(jù)集成器。它是它是“模型管理器模型管理器”的一部分，負(fù)責(zé)在虛擬環(huán)境和的一部分，負(fù)責(zé)在虛擬環(huán)境和CAD/CAM系統(tǒng)之間的雙向傳送數(shù)據(jù)的任務(wù)。系統(tǒng)之間的雙向傳送數(shù)據(jù)的任務(wù)。4）VEDAM的軟件配置。的軟件配置。 C+，用于寫所有的對(duì)象類程序；，用于寫所有的對(duì)象類程序； Performer 2.0，生成圖形；，生成圖形； Pro/Engi

53、neer，生成三維圖形。，生成三維圖形。 圖圖14-11 VEDAM-虛擬設(shè)計(jì)、裝配和制造系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)、裝配和制造系統(tǒng)主界面主界面用用 戶戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集成器集成器參數(shù)化參數(shù)化CAD/CAM系統(tǒng)系統(tǒng)VDEVAEVMEMMEVEDAM先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3814.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDS(2)需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDS的組成的組成l該系統(tǒng)中有兩大分支：該系統(tǒng)中有兩大分支：用于建立虛擬環(huán)境用于建立虛擬環(huán)境主界面的對(duì)象類主界面的對(duì)象類；用于開發(fā)虛擬環(huán)境中的用于開發(fā)虛擬環(huán)境中的軟件工具的對(duì)象類軟件工具的對(duì)象類。l每個(gè)分支所包含

54、的對(duì)象類及其相互關(guān)系，圖每個(gè)分支所包含的對(duì)象類及其相互關(guān)系，圖14-12。l該圖只表示各對(duì)象類之間的主要關(guān)系，有些對(duì)象類，如該圖只表示各對(duì)象類之間的主要關(guān)系，有些對(duì)象類，如幾何類、參數(shù)類和兩大分支都有關(guān)系。幾何類、參數(shù)類和兩大分支都有關(guān)系。l對(duì)象類之間的錯(cuò)綜關(guān)系在編制軟件時(shí)先編制一個(gè)相互關(guān)對(duì)象類之間的錯(cuò)綜關(guān)系在編制軟件時(shí)先編制一個(gè)相互關(guān)系的流程圖。系的流程圖。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)3914.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDS圖圖14-12 需要傳送數(shù)據(jù)的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成需要傳送數(shù)據(jù)的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022

55、-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)4014.3.1 需要傳送數(shù)據(jù)的需要傳送數(shù)據(jù)的VDS（3）需要傳送數(shù)據(jù)的）需要傳送數(shù)據(jù)的VDS的開發(fā)步驟的開發(fā)步驟1)確定一個(gè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品；確定一個(gè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品；2)選定一個(gè)和虛擬環(huán)境協(xié)同工作的選定一個(gè)和虛擬環(huán)境協(xié)同工作的CAD/CAM系統(tǒng)，了解其數(shù)系統(tǒng)，了解其數(shù)據(jù)表達(dá)和傳送的機(jī)制，并用它來(lái)建造所要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的零件據(jù)表達(dá)和傳送的機(jī)制，并用它來(lái)建造所要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的零件和部件的三維模型；和部件的三維模型；3)確定一個(gè)需要建立的虛擬環(huán)境，明確其功能、規(guī)模和使用的確定一個(gè)需要建立的虛擬環(huán)境，明確其功能、規(guī)模和使用的硬件設(shè)備、工具軟件、編程語(yǔ)言及數(shù)據(jù)表達(dá)；硬件設(shè)備、工具

56、軟件、編程語(yǔ)言及數(shù)據(jù)表達(dá)；4)確定確定CADCAM系統(tǒng)和所要建立的虛擬環(huán)境之間的數(shù)據(jù)交系統(tǒng)和所要建立的虛擬環(huán)境之間的數(shù)據(jù)交換方式；換方式；5)建立各對(duì)象類的模塊，明確各模塊之間的關(guān)系，集成起來(lái)，建立各對(duì)象類的模塊，明確各模塊之間的關(guān)系，集成起來(lái)，進(jìn)行調(diào)試。測(cè)試雙向數(shù)據(jù)交換的效果和考核整體效果。進(jìn)行調(diào)試。測(cè)試雙向數(shù)據(jù)交換的效果和考核整體效果。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)4114.3.2 不需要傳送數(shù)據(jù)的不需要傳送數(shù)據(jù)的VDSlVR-CAD最主要的特點(diǎn)是最主要的特點(diǎn)是用戶直接在用戶直接在3D虛擬環(huán)境中造型。虛擬環(huán)境中造型。l基于這個(gè)特點(diǎn)基于這個(gè)特點(diǎn)，V

57、R-CAD系統(tǒng)的組成和建造方法系統(tǒng)的組成和建造方法可歸納如下可歸納如下：1)建立一個(gè)基本體系庫(kù)，建立一個(gè)基本體系庫(kù)，包括：長(zhǎng)方體、圓柱體、球體、圓環(huán)體包括：長(zhǎng)方體、圓柱體、球體、圓環(huán)體等，選擇一個(gè)在虛擬環(huán)境中建模工具軟件，如等，選擇一個(gè)在虛擬環(huán)境中建模工具軟件，如WKTTM。2)確定在虛擬環(huán)境中基本體素之間的交互方法。確定在虛擬環(huán)境中基本體素之間的交互方法。選擇合適的硬件選擇合適的硬件來(lái)完成交互操作，例如用手勢(shì)控制、聲音控制來(lái)完成交互操作，例如用手勢(shì)控制、聲音控制。3)確定用基本體素完成機(jī)械零部件造型以后所要求的精度。確定用基本體素完成機(jī)械零部件造型以后所要求的精度。對(duì)精對(duì)精度要求不高的場(chǎng)所，

58、如概念設(shè)計(jì)階段，可采用一般的碰撞檢查度要求不高的場(chǎng)所，如概念設(shè)計(jì)階段，可采用一般的碰撞檢查方法；對(duì)精度要求高的場(chǎng)所，如需要完成零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，方法；對(duì)精度要求高的場(chǎng)所，如需要完成零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，可采用基于約束的方法或許用運(yùn)動(dòng)法等達(dá)到一定的裝配精度?？刹捎没诩s束的方法或許用運(yùn)動(dòng)法等達(dá)到一定的裝配精度。4)建造一個(gè)交互界面，觀察造型過(guò)程及結(jié)果，建造一個(gè)交互界面，觀察造型過(guò)程及結(jié)果，選用不同的圖形顯選用不同的圖形顯示裝置，例如選用示裝置，例如選用PC及立體眼鏡。及立體眼鏡。 先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)4214.3.3 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)虛擬設(shè)計(jì)系

59、統(tǒng)的特點(diǎn)lVDS一般應(yīng)具有兩個(gè)基本模式：漫游模式和造型模式。一般應(yīng)具有兩個(gè)基本模式：漫游模式和造型模式。l在漫游模式下，在漫游模式下，用戶可以在設(shè)計(jì)空間中，依靠手、眼的運(yùn)動(dòng)用戶可以在設(shè)計(jì)空間中，依靠手、眼的運(yùn)動(dòng)和語(yǔ)音命令的導(dǎo)航來(lái)查看已經(jīng)生成的幾何形體，系統(tǒng)為用戶和語(yǔ)音命令的導(dǎo)航來(lái)查看已經(jīng)生成的幾何形體，系統(tǒng)為用戶提供實(shí)時(shí)三維圖象、聲音和觸覺(jué)反饋。提供實(shí)時(shí)三維圖象、聲音和觸覺(jué)反饋。l在造型模式下，在造型模式下，用戶可以通過(guò)手、眼的運(yùn)動(dòng)和語(yǔ)音命令來(lái)創(chuàng)用戶可以通過(guò)手、眼的運(yùn)動(dòng)和語(yǔ)音命令來(lái)創(chuàng)建和修改幾何形體系統(tǒng)也為用戶提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)的建和修改幾何形體系統(tǒng)也為用戶提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)的反饋。設(shè)計(jì)人

60、員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中可在兩種模式間方便地切換。反饋。設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中可在兩種模式間方便地切換。l用以定義用戶行為的結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)是建立界面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，用戶用以定義用戶行為的結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)是建立界面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，用戶的每一個(gè)行為都用網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)來(lái)表示，由于一個(gè)行為的的每一個(gè)行為都用網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)來(lái)表示，由于一個(gè)行為的前后又有可供選擇的行為，因此這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就形成了一個(gè)代表前后又有可供選擇的行為，因此這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就形成了一個(gè)代表這個(gè)關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這個(gè)關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)2022-2-16第第 14章章 虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)4314.3.3 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)l初步的分析認(rèn)為與漫游模初