虚拟现实技术在桥吊仿真训练器中的应用

发布时间：2022-04-25 19:36

　　基于虚拟现实技术的桥吊仿真训练器是集场景模型仿真、设备通讯、驾驶课程训练为一体的综合性训练系统。本文以港口起重机装卸集装箱工作环境为研究背景,运用虚拟现实相关技术,研制开发了具有实时场景三维立体仿真、人机实时交互控制、定制训练课程等主要功能的桥吊仿真训练系统,并提出了基于虚拟机器人的漫游引擎设计,运用状态方程描述动力学模型以及碰撞检测引擎平台的设计与实现,具有重要的实践意义和参考价值。 本文结合桥吊起重机的结构和工作状态,分析了目前主要的三维建模技术和方法,采用一种基于3D Max软件的建模方法。应用了多纹理贴图技术、LOD细节层次技术和优化软件WUModeler对模型进行优化和物理重心校正,大大降低了多边形数量,提高运算和渲染效率。在动力学模型建模方面,以起重机各部分物理运动状态分析的为基础,建立了二维和三维空间的动力学方程,结合状态方程进行表示,并采用龙格库塔四阶法对状态方程求解,对每个时刻模型的运动状态进行描述和输出。虚拟漫游引擎是本文的重点,通过提出引入虚拟机器人模型来设计实现,主要设计了漫游检测的流程算法,对模型的加载、场景的调度、视点变换、虚拟机器人映射、状态交互控制... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图I.2软件开发环境和系统局部界面

碰撞检测模块、虚拟漫游系统、训练管理系统、动力学控制系统等主要模块和子系统，每个组成部分都具有与其相关的数据输入输出和处理功能，有机的结合在一起组成一个完整的虚拟现实软件支撑平台，如图2.7所示为本文的软件体系架构图。图2.7软件体系架构图Fig.2.7Arehiteetureofthesystem模型控制系统主要通过对模型的装载与读取模块对优化后的在建模软件中构造的三维几何模型以数据的方式进行解析并实时构造，各个模型的空间初始定位，使整个虚拟场景达到较好的逼真效果;对加载进入虚拟现实场景的各个模型进行对应的运行规则进行组合绑定，使各个模型具有各自不同的运行动力机理;以模拟真实环境为基础，对大车、小车、驾驶室、吊具、绳索等模型的质量、大小、位置等进行设定，对各个环境变量，诸如风力、重力、阻尼力等进行初始化设定。

箱绑定吊具关系，继承吊具的所有运动。集装箱模型作为最终吊具的吊具具有同样的运行路径，其都是在三维空间进行运动，一切运动的。作手柄模型模型的独立建模是为了进行虚拟场景中使用数字手套进行虚拟操作使形状不规则而且具有复杂曲面，所以使用的NURBS建模方式，这样好的反应手柄的形状和光滑度，同时为了进行模型优化，对模型的曲控制。理场景模型场景是整个空间的体现，具体表现的有海边、天空、周围树木、集装大地等等，天空的模型采用NURBS扭曲半球形面片方式，采用多纹可以利用很少的面片建造逼真的环绕天空。其他的远景采用惯用的远，可以达到较好的远观效果。3为使用3DMxa软件[3l]口2]建造中的模型图:

【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米冠层内光合有效辐射三维空间分布的测定和分析[J]. 王锡平,李保国,郭焱,翟志席.  作物学报. 2004(06)
[2]采用VR技术的集装箱吊装模拟器原型机的研究[J]. 尹勇,林锦尧,郭国忠.  系统仿真学报. 2004(02)
[3]利用SIMULINK对集装箱起重机防摇进行建模与仿真[J]. 周勇,李勇智,黄晓兵.  港口装卸. 2003(01)
[4]集装箱起重机仿真驾驶训练器[J]. 王重华,梁岗,梁承姬.  系统仿真学报. 2002(07)
[5]岸桥驾驶仿真训练器中偏摆的实时仿真探讨[J]. 刘刚,董明望,王少梅.  港口装卸. 2002(02)
[6]虚拟现实技术中视景建模快捷实现的软件[J]. 郭恒业,李晗静,王力明.  计算机仿真. 2000(03)
[7]VECW:一个虚拟环境的构造和漫游系统[J]. 周昆,童一颖,潘志庚,石教英.  计算机辅助设计与图形学学报. 2000(05)
[8]线性多时滞系统的稳定性分析[J]. 陈东彦,张景瑞,徐世杰.  哈尔滨工业大学学报. 1999(06)
[9]多媒体教育应用的重大意义及发展趋势[J]. 何克抗.  天津电大学报. 1998(S1)
[10]虚拟制造技术研究概况综述[J]. 陈晓川,张暴暴,刘晓冰,冯辛安.  机械制造. 1998(12)

硕士论文
[1]基于虚拟现实的三维漫游技术研究与实践[D]. 王洪.电子科技大学 2004



本文编号：3648214