基于VR技术的船舶分段装配虚拟仿真研究

发布时间：2022-08-10 13:40

　　传统制造业的运作模式是“设计—制造—测试—运营”,在生产制造过程中发现装配等问题需要反馈给设计部门重新修改,再重新制造,这种模式不利于提高效率。随着虚拟现实技术和三维建模技术的发展,在传统的装配操作之前可使用三维建模软件建立1:1模型、结合VR技术模拟实物的装配过程。通过应用碰撞检测技术预判虚拟装配过程中装配路径的可行性,专家在虚拟环境中可以更加沉浸、直观的交流专业知识,预判设计缺陷。这成为了企业和科研院所关注的热点。基于此,本文研究了基于VR技术的船舶分段装配仿真。本文首先介绍了使用建模软件构建装配仿真所需的三维模型,并将模型导入到虚拟现实开发软件中,进而搭建出一个虚拟制造场景;然后将专业船舶设计软件构建的数字样船模型以分段形式传递到三维建模软件中进行细节优化处理,使之变成逼真的仿真模型,并导入到虚拟现实开发软件中;最后利用编程技术实现了分段交互式虚拟装配程序,使用碰撞检测技术实现了装配过程中零部件的装配干涉,从而预判装配路径的可行性,最终将程序与VR硬件进行集成,构成了一个完整的虚拟现实系统。本文研究开发的基于VR技术的船舶分段装配虚拟仿真系统实现的功能主要有:虚拟装配自由视角功能... 

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文研究内容及研究思路
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文研究思路
    1.5 本章小结
第2章 船舶分段制造虚拟仿真场景的构建
    2.1 船舶分段及总段制造场景分析
    2.2 软件选取及使用规范
        2.2.1 三维建模软件的选取
        2.2.2 虚拟现实开发软件的选取
        2.2.3 建模参数设置及材质使用规范
    2.3 构建三维模型
        2.3.1 构建分段制造内场三维模型
        2.3.2 构建总组场地三维模型
        2.3.3 模型组合和导出
    2.4 Unity3D引擎中搭建虚拟场景
        2.4.1 三维模型和材质贴图的导入
        2.4.2 添加灯光和天空球
        2.4.3 效果展示
    2.5 本章小结
第3章 典型船舶分段模型的构建
    3.1 船舶分段模型构建流程
    3.2 Tribon三维模型的传递
        3.2.1 Tribon导出三维模型
        3.2.2 DXF格式三维模型数据分析
        3.2.3 三维模型导入到3DMax
    3.3 模型的优化处理
        3.3.1 零件拆分与合并
        3.3.2 模型命名和赋予材质贴图
        3.3.3 导出FBX格式文件
        3.3.4 模型导入到Unity3D
    3.4 本章小结
第4章 船舶分段虚拟装配交互过程的实现
    4.1 分段虚拟装配交互程序方案设计
        4.1.1 分段虚拟装配程序开发流程
        4.1.2 分段装配技术分析
        4.1.3 分段虚装配系统功能和交互设计
        4.1.4 开发工具简介
    4.2 GUI设计开发
        4.2.1 GUI设计概述和原则
        4.2.2 UGUI系统简介
        4.2.3 GUI的构建
    4.3 虚拟装配自由视角功能开发
        4.3.1 初始化摄像机状态
        4.3.2 相机交互功能开发
        4.3.3 添加鼠标事件限制条件
    4.4 虚拟装配交互功能开发
        4.4.1 分段虚拟装配程序设计
        4.4.2 初始化模型
        4.4.3 实现模型拖拽和移动
        4.4.4 装配顺序和提示功能
        4.4.5 脚本拓展性分析
    4.5 实现装配路径可行性检验功能
        4.5.1 碰撞检测技术分析
        4.5.2 碰撞检测的实现
    4.6 总组仿真功能开发
        4.6.1 环形总段总组过程分析
        4.6.2 虚拟总组功能开发
    4.7 制造工艺仿真功能开发
        4.7.1 划线和完工测量
        4.7.2 点焊、焊接和火工矫正
        4.7.3 翻身
    4.8 本章小结
第5章 分段虚拟装配程序与VR硬件的集成
    5.1 虚拟现实硬件
        5.1.1 虚拟现实硬件组成
        5.1.2 VR硬件设备分析
    5.2 程序移植过程分析
        5.2.1 生成配置文件
        5.2.2 Unity中的关键设置
    5.3 虚拟现实系统发布
    5.4 本章小结
总结与展望
    论文工作总结
    论文展望
参考文献
附录1 224分段装配流程图
附录2 324分段装配流程图
附录3 624分段装配流程图
附录4 虚拟装配自由视角功能代码
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
详细摘要


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟现实的机械零部件装配实验室开发[J]. 徐卫国,张良,张法.  时代农机. 2017(04)
[2]基于Quest3D的PLC虚拟仿真系统设计[J]. 王大虎,陈侠,高会争.  电子测量技术. 2017(02)
[3]基于VIRTOOLS的虚拟校园开发研究[J]. 李一晴,王庆翠.  中国教育信息化. 2017(03)
[4]基于虚幻4的自然场景制作[J]. 符清芳,张茹.  电脑知识与技术. 2016(31)
[5]虚拟现实技术发展对高校实验教学改革的影响与应对策略[J]. 高东锋,王森.  中国高教研究. 2016(10)
[6]Unity3D之愤怒的小鸟弹弓的实现[J]. 林佳奇,薄星晨,赵刚.  通讯世界. 2016(15)
[7]浅谈船舶虚拟维修性仿真与分析[J]. 陈伟军,张邁.  科技视界. 2015(34)
[8]基于SolidWorks的柱塞泵虚拟装配与动画仿真研究[J]. 刘虎,李虹.  机械工程与自动化. 2015(02)
[9]浅谈三维软件Maya建模[J]. 刁礼帅.  信息通信. 2015(02)
[10]犀牛软件在曲面金属幕墙钣金生产中的应用研究[J]. 薛亚平,陈志伟.  机械设计与制造工程. 2014(04)

博士论文
[1]虚拟装配关键技术及其仿真应用的研究[D]. 魏巍.大连海事大学 2013
[2]飞机虚拟装配场景工艺及关键技术研究[D]. 韩虎.上海大学 2013

硕士论文
[1]船体分段总组与合拢精度管理研究及应用[D]. 林龙海.大连理工大学 2015
[2]基于Unity3D的Android街机游戏开发关键技术研究[D]. 龙诗军.广东工业大学 2015
[3]图形用户界面外观设计专利的实质授权条件研究[D]. 徐佳璐.华东政法大学 2015
[4]钢板移动式感应加热水火弯板工艺的研究[D]. 陈诚.大连理工大学 2015
[5]船舶分段完工检测表的自动化设计方法研究[D]. 张天添.大连理工大学 2014
[6]交互式视声一体化皮影动画系统的设计与实现[D]. 尉彦斌.西安电子科技大学 2014
[7]Tribon模型的数据提取方法及舰船规范测试应用研究[D]. 李慧蕾.江苏科技大学 2012



本文编号：3673736