论文题目: 分布式虚拟环境建模研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 唐秋华
导师: 陈定方,孔建益
关键词: 虚拟环境,分布式,虚拟设计,虚拟装配,多机器人装配
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 虚拟环境(VE,Virtual Environment),又称为灵境,是以计算机技术为核心、利用现代高科技技术生成的集视觉、听觉、触觉于一体的,具有空间和时间特性的数字化多维信息空间,是虚拟现实(VR,Virtual Reality)技术的具体体现。虚拟环境,可以是当前并不存在的环境,是对人们实际工作的计算机预演;可以是人们由于时间、空间和体力、能力所限不能到达的环境,便于人们对客观事物生动、直观、形象、具体地进行研究;还能替代耗资巨大的现实环境,节约时间或空间,降低成本。总之,在虚拟环境中,人们可以自然地和虚拟环境中的客体进行交互,相互影响,从而产生亲临现场的感受和体验。故虚拟现实基于现实,又可超越现实、智能现实、预测将来。 本文侧重于分布式虚拟环境建模的研究,系统性研究了面向分布式虚拟支撑环境的物理建模机制、通讯机制、时间同步机制等方面的关键技术、理论和方法,实现了建模工具、资源的互操作能力和可重用性,体现出了分布、交互、并发、协同的性能,并在此基础上,针对特定应用建立虚拟环境分析模型,开发了应用系统,在公司和企业进行了实际应用。主要成果和创新点有: (1)本文研究了将三维CAD模型转换为虚拟环境中兼具几何准确性、形象真实性的静态模型和可操作动态模型的策略和理论,并用渐开线圆柱齿轮的虚拟设计实例加以说明和验证。对于CAD/CAPP/CAM走向虚拟现实研究方法,大量存在的三维模型向虚拟环境的转换是必然的一步,本文中将CAD模型转换成虚拟环境模型的工作具有显明的实用价值。 (2)本文在基于图像和基于几何的虚拟环境建模方法基础上,以室内设计为对象,解决了根据已有实物图片拟实以虚、构造可虚拟浏览的二维实物全景和根据未知实物建模拟虚以实、生成可漫游的三维虚拟环境两种室内虚拟环境生成技术。 (3)基于虚拟环境的需求,本文研究了虚拟环境中所需的分布式处理技术,包含分布式虚拟环境的网络体系和通讯协议,并着重说明了数据传输机制和智能化虚拟环境所需Agent的结构,最后基于VRML和Java实现了一个分布式虚拟装饰实例。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 课题的来源
1.1.2 课题的提出
1.2 国内外研究综述
1.2.1 虚拟现实研究和应用现状
1.2.2 基于图像的虚拟建模研究
1.2.3 基于几何建模的虚拟环境研究
1.2.4 虚拟环境的动态建模关键技术
1.2.5 分布式环境的网络支撑技术
1.3 本文的主要工作
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究的目的和意义
1.3.3 全文的组织和结构
第2章 基于CAD法的动态虚拟环境建模
2.1 基于CAD法的几何建模
2.1.1 对象形状
2.1.2 数据传递机制
2.1.3 层次结构建模
2.1.4 属主建模方法
2.2 表面属性建模
2.2.1 纹理映射
2.2.2 表面反射
2.2.3 环境映照
2.3 运动建模和可操作模型生成
2.3.1 约束运动建模
2.3.2 可操作模型的生成
2.4 渐开线斜齿圆柱齿轮的虚拟设计实例
2.4.1 几何建模
2.4.2 表面属性真实感建模
2.4.3 运动建模
2.4.4 齿轮齿面接触虚拟试验
2.5 本章小结
第3章 基于几何与图像的室内虚拟环境建模
3.1 拟实以虚——实物全景浏览研究
3.1.1 序列化图像获取
3.1.2 重叠区域提取
3.1.3 基于投影特征的特征匹配技术
3.1.4 基于加权算法的平滑处理
3.1.5 生成全景图
3.1.6 构建图象纹理映射空间形成虚拟环境
3.2 拟虚以实——虚拟浏览房间研究
3.2.1 VRML语言结构
3.2.2 基于凸包围盒的避碰
3.2.3 基于3DMAX的虚拟房间漫游
3.3 本章小结
第4章 面向虚拟环境的分布式处理技术
4.1 分布式协议模型结构研究
4.1.1 系统目标
4.1.2 分布式虚拟环境体系结构
4.1.3 基于WEB的分布式虚拟现实系统多协议模型
4.2 分布式数据流传输研究
4.2.1 DVR系统的扩展性
4.2.2 兴趣管理技术
4.2.3 多阀值DR技术
4.2.4 实现
4.3 分布式处理系统中的Agent
4.3.1 基于Agent的虚拟现实体系结构
4.3.2 多种Agent的合作的虚拟现实系统
4.3.3 基于Agent的产品数据管理
4.4 基于Agent的分布式室内虚拟装饰设计实例
4.4.1 基于虚拟现实的Agent实现
4.4.2 基于VRML的Java接口和实现
4.5 本章小结
第5章 基于WEB的交互式虚拟产品设计环境
5.1 研究内容与系统体系结构
5.2 基于三维CAD软件二次开发的服务器端工具
5.3 Web系统及CORBA服务器
5.3.1 Web系统的设计与实现
5.3.2 CORBA服务器的设计与实现
5.4 基于Web的交互式工作环境
5.4.1 讨论组模式的协商交流机制
5.4.2 ERCP协议
5.4.3 即时通报机制
5.5 本章小结
第6章 双级圆柱齿轮减速器虚拟装配系统
6.1 虚拟装配内涵研究
6.1.1 虚拟装配的定义
6.1.2 虚拟装配的内容
6.2 虚拟装配系统平台研究
6.2.1 虚拟环境的软件硬件配置
6.2.2 虚拟装配系统结构研究
6.3 层次树装配模型
6.3.1 装配对象描述
6.3.2 装配关系分类
6.3.3 装配层次树
6.4 自动装配顺序规划
6.4.1 装配规划的几何推理
6.4.2 基于拆卸法的装配序列求解
6.5 装配路径规划算法及实现
6.5.1 装配过程运动规划
6.5.2 基于拆卸的装配路径规划算法
6.6 双级渐开线圆柱减速器虚拟装配
6.6.1 减速器装配设计
6.6.2 开发平台介绍
6.6.3 WTK场景图
6.6.4 双级渐开线齿轮减速器虚拟环境的五层结构
6.7 本章小结
第7章 多机器人装配操作的层次驱动控制策略
7.1 面向装配的多机器人分布式平台体系结构
7.2 基于层次混合结构的协同操作策略
7.2.1 三层任务分级
7.2.2 递阶结构策略
7.3 基于Petri网的信息同步控制策略
7.3.1 信息的时间同步问题
7.3.2 信息同步模型
7.3.3 同步控制策略
7.4 混合式通讯模型
7.5 多机器人虚拟装配建模策略
7.5.1 几何建模
7.5.2 运动学建模
7.5.3 运动学计算
7.5.4 装配机器人轨迹规划
7.5.5 虚拟环境中机器人与作业对象之间的定位技术
7.6 多机器人装配操作实例
7.7 本章小结
第8章 总结与展望
8.1 全文总结
8.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间主持和参加的科研项目及发表的论文
附件
发布时间: 2005-10-11
参考文献
- [1].分布式虚拟环境关键问题研究[D]. 陈岭.浙江大学2004
- [2].大规模分布式虚拟环境的时空一致性[D]. 徐春蕾.国防科学技术大学2006
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- [4].分布虚拟环境中碰撞响应、分级兴趣管理及同步控制研究[D]. 孙立新.西南交通大学2002
- [5].分布式虚拟环境中基于差异化数据服务的动态兴趣管理技术研究[D]. 庄艳.南京大学2011
- [6].分布式大规模虚拟环境中的序一致性[D]. 张伟.国防科学技术大学2010
- [7].分布式大规模虚拟环境消息序一致性时间管理技术研究[D]. 周航军.国防科学技术大学2011
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