基于X3D的CNG仿真培训系统的研究与实现

论文摘要

随着信息技术的发展,二维图形界面已经不能满足人们的要求,人们渴望三维的、逼真的、可交互的动态信息空间。因此,虚拟现实技术应欲而生。借助虚拟现实技术,人们看到三维的世界,它被广泛的应用于军事、工业、教育领域。于此同时,虚拟培训作为一种新兴的需求,逐渐受到用户的青睐。CNG加气站由于具有高度的危险性,职工上岗前都要经过岗前安全培训。并且随着工艺设备逐渐大型化,连续化,自动控制水平也越来越高,对操作员的操作能力与水平有了更高的要求。而目前CNG安全培训的形式单一,远不能满足企业的需求,为日后工作带来了极大的安全隐患。本论文将基于Internet的三维虚拟现实技术X3D与CNG加气站安全培训相结合,实现的CNG仿真培训系统克服了传统培训的缺点,能够有效的对员工进行岗前理论培训与操作培训,成为员工将理论知识运用于实践操作的良好平台。系统还为员工提供了自我知识测试的平台,为公司组织开展测试活动提供了保障。本文介绍了虚拟现实技术与虚拟培训,分析了利用基于Internet的虚拟现实技术X3D实现CNG仿真培训系统的优势与意义。论文以南充市CNG加气站为依托,对CNG加气站的基本概念、组成、设备和工艺原理等进行介绍和分析。并在对Web3D出现的标志VRML介绍的基础上,对系统用到的关键仿真技术X3D做了详细描述。接着,针对CNG加气站的组成进行建模,分析建模方法,提出了模型的优化方案,并对模型进行组合完成虚拟场景的制作。然后对场景进行动作设置,实现用户与场景的虚拟交互,同时研究了增强交互的方式,提高了虚拟场景操作的逼真度。通过本课题的研究,实现了CNG加气站的三维实体建模、操作仿真、工艺流程仿真。CNG仿真培训系统在实际培训中起到了良好效果,实现了职工安全培训的信息化与数字化,为公司建立各专业培训基地提供了技术支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 CNG加气站安全培训
• 1.1.2 虚拟现实
• 1.2 研究意义
• 1.3 虚拟现实研究现状
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文组织
• 第2章 Web3D技术与X3D技术
• 2.1 Web3D
• 2.1.1 Web3D概述
• 2.1.2 Web3D和VRML
• 2.2 X3D
• 2.2.1 X3D概述
• 2.2.2 X3D基本语法结构
• 2.2.2.1 X3D的基本概念
• 2.2.2.2 X3D立体空间计量单位
• 2.2.2.3 X3D文件的语法结构
• 2.2.2.4 X3D节点和域类型
• 第3章 CNG仿真培训系统
• 3.1 CNG仿真培训系统概述
• 3.2 仿真部分开发流程
• 3.3 开发工具与开发环境
• 第4章 三维建模与场景搭建
• 4.1 CNG加气站实体模型建模
• 4.1.1 面向对象场景建模分析
• 4.1.2 简单实体建模方案
• 4.1.3 复杂实体建模方案
• 4.2 模型优化
• 4.3 CNG加气站场景搭建
• 4.4 场景优化
• 第5章 场景漫游与交互
• 5.1 系统仿真培训单元介绍
• 5.2 场景漫游
• 5.3 场景交互
• 5.3.1 X3D交互机制
• 5.3.2 交互功能的实现
• 5.3.3 丰富交互功能
• 5.3 操作评定
• 5.4 CNG仿真培训系统截图
• 第6章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果