仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)ppt課件

1、目錄第1章 緒論第2章 仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)概述第3章 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)第4章 國內(nèi)外研討現(xiàn)狀第5章 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)存在問題第6章 未來開展方向第7章 終了語. 伴隨著科學(xué)的不斷開展,人類社會步入了嶄新 的世紀(jì)。各種新技術(shù)層出不窮,而各個(gè)學(xué)科相互交融開展,又產(chǎn)生了許多新的學(xué)科技術(shù)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是這樣的一門學(xué)科。每一次新科技的出現(xiàn),都會給產(chǎn)品設(shè)計(jì)的途徑、方式帶來新的開展和變化。仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提的,對設(shè)計(jì)、加工、裝配、維護(hù)等等,經(jīng)過一致建模構(gòu)成虛擬的環(huán)境,虛擬的過程,虛擬的產(chǎn)品。仿真與虛擬技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代,到90年代才逐漸開展完善起來,如今曾經(jīng)運(yùn)用到了制造、軍工、醫(yī)

2、學(xué)、航天、建筑等很多領(lǐng)域,并且都獲得了很大的勝利。仿真與虛擬技術(shù)運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,更會表達(dá)出它的很多優(yōu)勢,給設(shè)計(jì)業(yè)帶來全新的理念和方式。 如圖總結(jié)了幾個(gè)世紀(jì)以來產(chǎn)品設(shè)計(jì)的演化過程。前往目錄第章 緒論.前往設(shè)計(jì)的演化過程.第2章 仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)概述什么是仿真？什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？前往目錄.什么是仿真? 仿真Simulation屬于一門根底性學(xué)科，仿真就是利用模型進(jìn)展的一種實(shí)驗(yàn)，它可極為有效而經(jīng)濟(jì)地用于科研設(shè)計(jì)訓(xùn)練以及系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。仿真技術(shù)是以控制實(shí)際類似原理數(shù)模與計(jì)算技術(shù)信息技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)及其運(yùn)用領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)技術(shù)為根底，以計(jì)算機(jī)和多種公用物理效應(yīng)設(shè)備為工具借助系統(tǒng)模型，對實(shí)踐的或想象的系統(tǒng)進(jìn)展動態(tài)實(shí)

3、驗(yàn)研討的一門新興綜合性技術(shù)。 前往.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？ 虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual reality簡稱VR)，是人類與計(jì)算機(jī)和極其復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)展交互的一種方法。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指利用人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、視聽技術(shù)等高新技術(shù)模擬人在特定環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)。 前往.第3章 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用前往目錄.虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)1.虛擬概念設(shè)計(jì)2.虛擬裝配設(shè)計(jì)3.虛擬環(huán)境中的聲音系統(tǒng)4.虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的接觸及力量反響前往.虛擬概念設(shè)計(jì) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程可以概括分為兩個(gè)步驟

4、：概念設(shè)計(jì)(Conceptual Design)和構(gòu)型設(shè)計(jì)(Configuration De-sign)1。前者的目的是制定出設(shè)計(jì)方案，后者的目的是設(shè)計(jì)出詳細(xì)構(gòu)型。概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的初步階段，它的目的是獲得足夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和外形的信息。它是設(shè)計(jì)過程的重要階段，由于產(chǎn)品本錢的60%70%是由這個(gè)階段決議的。在概念設(shè)計(jì)階段，人們需求研討大量可行的設(shè)計(jì)方案，從而確定經(jīng)濟(jì)效益最好的設(shè)計(jì)。 虛擬概念設(shè)計(jì)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為設(shè)計(jì)者提供基于語音識別和手勢跟蹤的輸入方式，設(shè)計(jì)者可以很方便地在三維虛擬環(huán)境中支配產(chǎn)品及零件，進(jìn)展各種外形建模和修正。利用這種系統(tǒng)進(jìn)展計(jì)算機(jī)建模，無須準(zhǔn)確的尺寸定義。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)消除

5、了鼠標(biāo)、鍵盤等的輸入方式給用戶帶來的限制，同時(shí)系統(tǒng)還可以為用戶提供三維立體圖像，設(shè)計(jì)者可以在三維空間中對設(shè)計(jì)對象進(jìn)展察看和操作。前往.虛擬裝配設(shè)計(jì)前往.頭盔顯示器 前往.數(shù)據(jù)手套前往.前往虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)造圖.虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為軍事和航天領(lǐng)域的先鋒技術(shù)2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為一種商業(yè)運(yùn)營手段和戰(zhàn)略3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為學(xué)校教學(xué)手段和教學(xué)方式的重要組成部分4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將成為工程設(shè)計(jì)的得力助手前往.虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)軍事和航天領(lǐng)域的運(yùn)用前往.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為一種商業(yè)運(yùn)營手段和戰(zhàn)略國際企業(yè)管理挑戰(zhàn)賽的中心是一套完善的電腦軟件系統(tǒng)，它用模擬方式把一個(gè)企業(yè)在國際規(guī)范市場環(huán)境中所面臨的各種管

6、理問題反映出來，參賽者作為虛擬企業(yè)的指點(diǎn)人就此進(jìn)展決策。由于它與市場中變化莫測的真實(shí)商戰(zhàn)相吻合，國際上許多公司將其作為訓(xùn)練員工的手段。虛擬仿真技術(shù)已日漸成熟，如虛擬仿真技術(shù)的汽車演示廳，人們可以在汽車上面對虛擬道路。了解汽車的性能。虛擬仿真技術(shù)的駕駛廳，可以協(xié)助駕駛員在虛擬道路上訓(xùn)練等等。如今許多公司都把代理人模擬軟件視為企業(yè)運(yùn)營的有力工具。在美國思想工具公司所開發(fā)的工程挑戰(zhàn)模擬安裝中，挑戰(zhàn)者以形神兼?zhèn)涞奶摂M任務(wù)組成員的容顏出現(xiàn)，展開猛烈的商戰(zhàn)。虛擬公司和虛擬運(yùn)營戰(zhàn)略越來越遭到各大公司的青睞。前往.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為學(xué)校教學(xué)手段和教學(xué)方式的重要組成部分早在1995年，華盛頓的中小學(xué)校就開場了虛擬

7、教學(xué)。教室里沒有黑板和講臺，每個(gè)座位的前方都有特殊的頭盔和支配桿。孩子們只需帶上頭盔，手握支配桿，眼前就會出現(xiàn)一幅幅栩栩如生的景象，既生動又籠統(tǒng)，這是虛擬教學(xué)。傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)際和教學(xué)實(shí)際不斷忽視籠統(tǒng)思想的開展與完善，片面強(qiáng)調(diào)籠統(tǒng)思想，這是目前課堂教學(xué)普遍存在的枯燥、乏味、籠統(tǒng)、難懂的重要緣由之一。美國加州和印第安納州之間的一堂關(guān)于宇航和太空知識的遠(yuǎn)程教學(xué)課也是一個(gè)很好的實(shí)例。遠(yuǎn)在美國東部印第安納州的教師和他的學(xué)生們一同出如今大屏幕電視上。教師用生動的講解和大量的影視資料把孩子帶進(jìn)了太空，為了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和參與認(rèn)識，課堂上還特意預(yù)備了五顏六色的小墨鏡和小扇子，這樣當(dāng)孩子們和屏幕上的宇航員一同飛向太

8、空時(shí)，孩子們戴上小塑料墨鏡并扇起小紙扇，仿佛真的有耀眼的太陽和灼熱的高溫需求抵御。同時(shí)課堂上還可以品味到宇航員常吃的脫水后的雞蛋、蘋果醬和冰激凌在整個(gè)的教學(xué)活動中，孩子們都能和遠(yuǎn)隔千里的教師交流本人的感受和領(lǐng)會所以說，利用虛擬技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)籠統(tǒng)思想教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，提高素質(zhì)教學(xué)的程度。虛擬教學(xué)已開場走向全球化，置信我國的教學(xué)在這一方面的運(yùn)用將越來越廣泛。前往.虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用前往. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用1、提高設(shè)計(jì)直觀性和真實(shí)性2、縮短設(shè)計(jì)流程，提高設(shè)計(jì)效率3、降低設(shè)計(jì)本錢，提高產(chǎn)品競爭力前往.第4章 國內(nèi)外虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的研討現(xiàn)狀國外虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的研討現(xiàn)狀國

9、內(nèi)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的研討現(xiàn)狀前往目錄.國外虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的研討現(xiàn)狀諾格公司用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為美設(shè)計(jì)新航母前往.國內(nèi)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的研討現(xiàn)狀前往.第5章 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)存在的問題1由虛擬環(huán)境到CAD的數(shù)據(jù)交換問題2數(shù)據(jù)接口3數(shù)據(jù)縮減4實(shí)時(shí)與真實(shí)5硬件方面的問題6網(wǎng)絡(luò)傳輸速度問題前往目錄.第6章 仿真與虛擬設(shè)計(jì)未來開展方向技術(shù)開展趨勢技術(shù)開展分析前往目錄.技術(shù)開展趨勢 建模/ 仿真方法學(xué)、仿真計(jì)算機(jī)和仿真軟件將依然是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中的重要課題?？茖W(xué)計(jì)算的可視化(VISC) 作為仿真的重要根底將進(jìn)一步開展, 為了順應(yīng)VD 環(huán)境的要求, 高質(zhì)量的跟蹤和控制仿真模型運(yùn)轉(zhuǎn)方式將有很大開展; 鑒于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是由多臺處置機(jī)

10、(異構(gòu)或同構(gòu)) 銜接而成的分布仿真系統(tǒng), 將可以支持多個(gè)子仿真義務(wù)協(xié)調(diào)一致執(zhí)行。分布仿真系統(tǒng)將成為我國電力、郵電、鐵路、金融等行業(yè)的通用技術(shù)。面向?qū)ο蟮慕? 仿真技術(shù)將逐漸開展到面向特征、面向產(chǎn)品的加工和裝配等; 并發(fā)仿真環(huán)境將作為并行設(shè)計(jì)技術(shù)的一種支撐技術(shù)而構(gòu)成通用的支撐系統(tǒng); 專家系統(tǒng)、模糊決策和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將全面引入仿真系統(tǒng)。在仿真建模、仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、仿真結(jié)果分析和模型的修正及維護(hù)等多個(gè)方面大大改善仿真系統(tǒng)的順應(yīng)性和仿真的準(zhǔn)確性, 構(gòu)成高效的智能仿真系統(tǒng)。VR 技術(shù)將很快進(jìn)入一個(gè)快速開展的時(shí)期, 其主要趨勢是頭盔式顯示器(HMD) 等可視化設(shè)備、人體(或四肢) 方位跟蹤系統(tǒng)、觸覺系

11、統(tǒng)等VR公用硬件將全面上市, 其性能價(jià)錢比會迅速提高, VR 技術(shù)所需求的高性能計(jì)算機(jī)將以用戶可以接受的價(jià)錢出現(xiàn)。VR 設(shè)備驅(qū)動軟件和用新型傳感安裝測得大量數(shù)據(jù)的高效處置軟件也將面市, ISO 規(guī)范化組織將推出有關(guān)的信息交換規(guī)范, VR 技術(shù)在2021 年左右將獲得普遍運(yùn)用, 但由于它對人腦思想和人體行為的根底研討難以在短時(shí)期內(nèi)突破,故VR 技術(shù)還會有一個(gè)較長的開展時(shí)期。前往.技術(shù)開展分析 實(shí)時(shí)仿真和VR 技術(shù)都要求有極高的圖象或圖形處置速度, 除了高性能并行處置計(jì)算機(jī), 普通的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)目前還很難到達(dá)要求。所以, 在產(chǎn)品或工程系統(tǒng)的整體仿真和虛擬設(shè)計(jì)階段, 研討實(shí)現(xiàn)以復(fù)雜工程分析計(jì)算為背景的

12、實(shí)時(shí)動態(tài)圖形仿真技術(shù)就顯得特別重要。研討實(shí)現(xiàn)跟蹤和控制方式的可視化計(jì)算方法, 討論充分利用計(jì)算機(jī)空間和時(shí)間協(xié)調(diào)到達(dá)動態(tài)、實(shí)時(shí)顯示要求的軟、硬件技術(shù)將非常有意義。分布式仿真主要研討的問題是仿真模型和實(shí)驗(yàn)的并行化分配, 以及有效的分布仿真環(huán)境的建立, 如靜、動態(tài)數(shù)據(jù)及模型和功能分割技術(shù), 防止通訊死鎖技術(shù)等。美歐等國己將分布交互仿真技術(shù)用于部分戰(zhàn)場的仿真(EADSIM) 。面向?qū)ο蟮姆抡婕夹g(shù)主要表達(dá)在2 個(gè)方面, 一是利用通用的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)言語, 如C+ + Smalltalk 等, 建立仿真軟件包; 二是基于0 - 0 方法等, 建立適于某一范圍的建模與仿真軟件包。并發(fā)仿真技術(shù)的主要目的是將

13、仿真義務(wù)各個(gè)階段的“人和“工序有機(jī)及時(shí)地聯(lián)絡(luò), 從而將逐漸實(shí)現(xiàn)的仿真工程變?yōu)椴l(fā)實(shí)現(xiàn)的工程, 當(dāng)前研制的一體化仿真環(huán)境是邁向并發(fā).仿真環(huán)境的重要一步。并發(fā)仿真的中心部分是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng), 它既是仿真建模、驗(yàn)?zāi)?、?shí)驗(yàn)、優(yōu)化、分析與處置的信息源泉, 又是仿真各部分協(xié)調(diào)配合的銜接點(diǎn)。智能仿真技術(shù)中主要研討的是如何引入知識表達(dá)及處置技術(shù)以擴(kuò)展仿真模型中知識描畫的才干; 如何引入專家知識和推理, 以輔助普通用戶對仿真結(jié)果做出各種決策; 輔助模型的修正與維護(hù)等。VR 和VD 系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)生成環(huán)境、物理實(shí)現(xiàn)的建模環(huán)境和真實(shí)環(huán)境3 部分, 其關(guān)鍵技術(shù)包括基于VR 的建模方法, 如設(shè)計(jì)對象給人的視覺、聽覺、觸覺等

14、有關(guān)的靜、動態(tài)屬性的定義與表示; 定性和定量模型的實(shí)時(shí)算法; VR 支撐系統(tǒng)有關(guān)算法;VR 支撐系統(tǒng)有關(guān)技術(shù); 如多用戶沖突處置、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)庫及操作、聲音組裝技術(shù)等; 多媒體技術(shù), 如數(shù)據(jù)緊縮與編碼、媒體同步、多媒體網(wǎng)絡(luò)和超媒體等。前往.第7章 終了語 未來的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研討主要表達(dá)在根底研討、虛擬產(chǎn)品開發(fā)和虛擬組織建立3個(gè)方面。根底研討方面,早在1998年,美國克林頓總統(tǒng)就美國政府、學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界結(jié)合開發(fā)下一代英特網(wǎng)發(fā)表國情咨文,并呼吁此行動立刻著手開場。 正如其它新興科學(xué)技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。它的研討內(nèi)容涉及到人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、智能控制、心思學(xué)等。我們必需清醒地認(rèn)識到，雖然這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)潛力是宏大的，運(yùn)用前景也是很寬廣的，但仍存在著許多尚未處理的實(shí)際問題和尚未抑制的技術(shù)妨礙。客觀而論，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所獲得的成就，絕大部分還僅僅限于擴(kuò)展了計(jì)算