基于VR的装配工艺设计

为了在虚拟的环境中进行产品的装配工艺规划，必须建立一个虚拟装配系统，这就涉及到虚拟装配的建模问题。虚拟装配系统的建模应当包括从模型的数据源——CAD系统提取数据以及数据在虚拟装配（VR）系统中的组织两个方面的问题。下面分别从CAD与VR系统模型的异同、信息转换、虚拟装配系统的模型描述、装配特征等几个方面来描述。     

增强现实环境下的CPS虚拟装配系统研究与实现

基于双目视觉原理，利用Unity3D游戏引擎开发了一种增强现实环境下的信息物理融合(cyber-physical systems, CPS)虚拟装配系统。通过研究快速定位算法识别特征标记点建立虚拟模型与实物装配单元的配准关系，融合虚拟模型投影图像与实物装配体图像实现虚拟装配仿真，实时输出在视频眼镜结构中显示。经过试验验证，该系统满足CPS实时性、稳定性以及信息世界与物理世界融合的要求。     

基于VR技术的虚拟校园系统的设计与实现

虚拟现实技术是指利用计算机多媒体技术从人的嗅觉、视觉、触觉和听觉等多方面来全方位模拟环境,使人产生身临其中的感觉,通过人机交互操作,来获得相应的信息或者体验.本文分析了虚拟校园系统的发展现状以及在web2.0下基于VR技术的虚拟校园系统的设计与实现.通过对虚拟现实技术的介绍,结合校园导向标识系统的设计要求,提出利用虚拟现实技术来实现校园导向标识系统的可行性方案.叙述了虚拟校园系统的框架、开发技术以及具体的实现方法,并对虚拟校园系统的建模方法以及交互性进行了重点阐述.     

使用多线程技术提高VR应用的性能

VR系统十分复杂，计算机的处理任务十分繁重，处理器的处理速度跟不上应用提出的新要求。以常用的VR工具软件WorldToolKits为例，在建立好场景图并且进入仿真循环后，除了完成一般的操作系统的任务之外，计算机在每一个仿真步中的任务有：读入VR设备传感器的数据；调用仿真任务；根据输入更新场景中的仿真对象；调用仿真事件、虚拟物体执行仿真任务；虚拟物体沿路径前进一步；进行物体的渲染。如果使用虚拟装配系统进行复杂机械产品的虚拟装配，系统一方面要进行复杂零部件的渲染；另一方面在装配过程中还需要进行碰撞检测和干涉检查；另外，通常在VR系统中包含有数据手套、头盔和跟踪定位装置等硬件设备，而系统在每一帧都需要采集这些设备传感器的数据，这些操作都需要消耗大量的处理器资源。     

基于VR技术的虚拟校园系统的设计与实现

虚拟现实技术是指利用计算机多媒体技术从人的嗅觉、视觉、触觉和听觉等多方面来全方位模拟环境,使人产生身临其中的感觉,通过人机交互操作,来获得相应的信息或者体验.本文分析了虚拟校园系统的发展现状以及在web2.0下基于VR技术的虚拟校园系统的设计与实现.通过对虚拟现实技术的介绍,结合校园导向标识系统的设计要求,提出利用虚拟...     

基于智能视觉和BIM的建筑装配过程的高精度控制

为了确保建筑装配过程能实现开发商定义的工业化标准,需要进行建筑装配过程高精度控制。使用当前方法在建筑装配的过程中对建筑装配成本、质量的控制效果达不到开发商的要求。为此,提出一种基于智能视觉和BIM的建筑装配过程高精度控制方法。首先采用BIM技术通过计算机虚拟建筑装配场地布置,建立BIM建筑装配模型,并在BIM建筑装配模型中输入建筑配件以及施工项目相关的所有信息,其次,在BIM建筑装配模型的各个施工构件上加上时间参数和成本计划,构成5D BIM建筑装配模型,对优化完成的5D BIM建筑装配模型进行虚拟建造,调整进度和成本计划,进而将BIM和智能视觉技术相结合,实现整个建筑装配过程的三维可视化指导操作。实验结果表明,所提方法能够有效提高施工效率,且建筑装配成本控制精度较高。     

IGES文件B样条曲线的激光扫描投影方法研究

激光扫描投影系统可以通过在目标面上投影出待投影零部件轮廓线框的方式来辅助工人装配,使用该系统进行辅助装配可以有效解决由传统装配方式所引起的效率慢、精度低等问题.为了解决自研激光扫描投影系统不能直接读取零部件外形数模,影响激光扫描投影系统的实际应用价值,拖慢工作效率等问题.提出了IGES文件B样条曲线的激光扫描投影方法研...     

分布式虚拟装配训练通用平台研究

针对当前部队训练中存在大量协同装配训练的问题,对基于系统通用性的分布式虚拟装配训练通用平台进行研究,提出了平台的功能模块和体系结构,研究了层次化装配体模型构建、基于运动副自由度规约的运动仿真、分布式虚拟训练以及碰撞检测等关键技术,开发并实现了分布式虚拟装配训练通用平台;实验结果表明,该平台能够满足协同装配的训练需求,且具有很好的通用性。     

基于Simulink和VR技术的三维空间电子运动研究

以电子示波器中电子的运动模型为例,探讨了结合Simulink软件和虚拟现实编程语言在虚拟物理实验中应用问题。通过虚拟现实编程语言创建电子运动环境的三维模型,利用Simulink构建了较为完善的、严格遵循客观物理定律并且不以人的主观意识改变的仿真系统。给出了电子在三维空间运动的动画,和不同频率比的李萨如图形。体现出Simulink虚拟现实工具箱仿真物理实验的便捷性、可靠性和科学性。     

基于VRML及JavaScript的晶体空间旋转对称性演示程序设计

虚拟现实技术是近些年高速发展的一种新技术,它利用计算机软件构造出一个三维空间的虚拟世界。其中VRML(即虚拟现实建模语言)更是发展迅速,VRML是一种用于建立真实世界场景的模型或人们虚拟的三维世界场景的建模语言,利用计算机虚拟现实技术辅助教学日益发展。本文结合VRML及JavaScript技术,研究了晶体空间点阵旋转对称性的虚拟建模方法,给出了便于操作的具有复杂交互功能的程序软件,VRML技术在教育、教学领域具有广阔的应用前景。     

放射性材料加工过程的虚拟培训系统设计

虚拟现实技术是综合集成技术，具备自然模拟、逼真体验的特征，虚拟培训是虚拟现实技术的重要应用之一。虚拟培训系统可以设计出一个人机交互的虚拟的计算机培训环境，模拟出真实的工作程序、工作环境、技术指标、动作要求，使培训者能感觉到身临其境的培训过程。相对于传统的培训系统，虚拟培训系统具有形象、简易、安全、科学、经济和实效的特点。     

虚拟制造技术在高速摄影机研制中的应用

结合70 mm间歇式同步高速摄影机的虚拟制造实例，阐述了虚拟制造技术在高速摄影机研制中的应用与具体实现，包括虚拟环境构造、数字化模型建立、装配性和适配性检查以及关重件的动力学仿真.事实证明，将虚拟制造技术应用于高速摄影机的研制不仅可以提高高速摄影机的设计质量，而且可以大大节约产品开发时间.     

基于IGES的激光扫描投影文件解析方法研究

激光扫描投影仪能够实现待装配零部件线框轮廓的精准位置投影,能够大幅度改善由传统装配方式所引起的精度差,效率低等问题。为了在自主研发的激光扫描投影系统中实现可直接读取IGES（初始化图形交互规范）格式的三维数模激光投影,研究了多特征图元提取和文件自动生成方法。该方法通过提取待投影线框图形的点、线、面等数据特征,以元胞的方式存储在.ply格式文档中,通过.ply文件对数控开关进行延时控制以及对二维振镜轨迹进行操控,实现更加智能化地控制激光扫描投影。应用12个IGES格式图元的投影实验验证,该方法可实现所有图元清晰投影且激光轮廓线宽优于0.3 mm,通过这种新型投影系统可提高车间装配生产效率,改善装配精度。     

基于Zadeh推理的故障空调噪音识别

通过声音来实现故障诊断在工业领域应用比较广泛。本文的主要目标是给出故障空调在运行状态下的声音,使用Zadeh推理的方法对故障空调的声音进行识别,进而推断出空调内部具体哪个部件或零件发生故障。本文首先对声音进行快速傅里叶变换,根据三分之一倍频程对整个频率进行划分,并对生成的频率进行标准化处理;当空调内部的零部件发生损坏时,噪音峰值就会在某一段或几段频率中有升高,从而提取每个频程的峰值作为特征向量。通过“专家经验”得出一个逻辑关系R矩阵,使用matlab软件将特征向量与R矩阵进行点积运算得到故障诊断的结果,最后GUI界面呈现出结果。实验表明,本方法对空调噪音的识别诊断效果比较理想。最后给出本方法适用的一些条件。本方法的实现原理简单,在空调噪音故障诊断应用领域可以有一定的应用空间。     

沉浸式虚拟训练中的虚拟手操控技术研究

将人手的自然动作加入沉浸式虚拟现实系统中,可有效提高系统的沉浸感和交互性,简便快捷、成本低廉的虚拟手建模及操控技术,有助于此项内容的推广应用;在对虚拟手骨骼结构模型分析的基础上,提出了基于Leap Motion的虚拟手控制方法和流程;以维修训练为任务背景,设计了四种用于虚拟手操作的手势规则,并对实现流程和关键技术进行了分析;构建基于Unity3D引擎的原型系统对虚拟手进行仿真验证,结果表明,基于Leap Motion的虚拟手操控简单、交互自然,可以满足虚拟现实系统交互需要。     

虚拟声技术及其应用(下)

虚拟现实是一种逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机界面技术。利用虚拟声的方法可产生各种不同的声音空间听觉，包括对声源的定位和对环境的声学空间特性感觉，因而在虚拟声学环境中有重要应用。由于在现实的环境中，声源和倾听者的空间位置以及周围的声学环境都可能是变化的，为了准确地模拟出这种变化，通常需要采用前面所述的包括头部位置跟踪和自适应信号处理的虚拟声系统，以根据声源、倾听者和环境的变化，实时地改变信号处理程序。这类虚拟现实的系统通常比较复杂，国外有多个实验室建有这类系统。     

基于机器视觉的高精度测量与装配系统设计

在对某些精密产品实现自动化生产过程中,存在难以对装配该产品所需的多种装配小零件进行高精度自动测量与装配的问题。针对该问题,搭建了基于机器视觉技术的自动化测量与装配系统。基于Halcon图像处理软件平台,对零件图像进行了中值滤波、图像增强等预处理;采用了Canny算法对零件求取像素精度的边缘,并运用椭圆曲线拟合法获取了亚像素精度边缘;建立了两种相机镜头畸变模型,采用径向排列约束(RAC)标定法与张正友标定法对相机进行了标定,并对标定精度进行了对比;实验结果表明：本系统的装配同轴度精度能达到0.05mm,零件尺寸测量标准差低于3.8μm,满足工业需求,可以解决工业实际问题。     

基于激光扫描投影的轨道客车精准装配技术研究

为提高轨道客车装配时车体零部件的定位准确度,解决现存人工划线、制作模板等传统工艺引起的定位精度差、工作效率低等问题,基于激光扫描投影技术建立了全新的精准辅助装配系统。通过研究系统的数学模型,分析了其在不同投影角度上的投影误差,并依据上述分析得出了站位布置模型。将系统应用于实际装配中,实现了定位准确、工作效率高的特点。实际应用效果表明,定位精度可优于0.5mm,有效克服了现存定位装配工艺中需制造大量专用模板工装,工装定位位置不准确,人工描线定位精度极差等缺点。     

装配同轴度的局部成像检测算法研究

在局部成像检测过程中,由于复杂零件外形轮廓或放置状态的不同,使得零件与成像面坐标轴之间产生了一定的夹角,造成获取的对称点集中存在非对称点集或对称点不存在的问题,若采用传统Hough变换、拟合法检测装配同轴度存在较大误差。针对上述问题,提出了装配同轴度的局部成像检测算法,提取图像的上下边缘点集,结合Hough线性变换,统计两点集对投影到霍夫空间的参数空间点,并搜索其累积数量的最大值点,该点对应的对称轴即为最优对称轴。仿真结果表明,该方法可以高精度地提取最优对称轴,同轴度误差仅为0.002 7。因此,采用装配同轴度的局部成像检测方法是有效可行的。     

基于多源系统融合的结构形态感知技术

针对薄壁结构零件在装配过程中由于装配状态变化存在的装配受力变形问题，结合数字孪生发展背景，提出一种激光跟踪、视觉测量、光纤监测多源系统融合的结构形态感知技术。首先，建立多源系统多站位坐标统一模型，实现坐标基准统一；其次，建立异构数据融合模型，完成光纤监测波长与空间点坐标异构数据统一，基于高斯过程实现多源数据融合，预测变形点云，实现产品结构形态感知；最后，以蒙皮薄壁结构为例，模拟装配变形实验。结果表明，融合方法所感知数据更好地反应实际变形，其平均相对误差为4.66%，绝对误差保持在0.016 mm。多源异构数据融合基于实测数据预测形变点云，可实现结构实时变形监测，从而简化视觉测量方式，提高了曲面信息保真度，为动态孪生模型构建提供新思路。