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第1篇：三維仿真論文范文

關鍵詞：建模，裝配仿真，干涉檢查

 

1 引言虛擬制造是實際制造工程在計算機上的映射，船舶建造仿真要求采用三維的模型來代替實際的制造工程，將在車間、船臺（塢）的工作在虛擬的環(huán)境下先運行一遍，從分段裝配、舾裝配合、動力學性能、流體力學性能等多方面進行系統(tǒng)的分析，從而得出船舶建造的邏輯順序與合理性，并為建造過程的優(yōu)化準備好數(shù)據(jù)基礎。

2 船舶建造數(shù)字建模及裝配仿真要求船舶的建造是一個復雜的系統(tǒng)工程，現(xiàn)代造船技術以中間產(chǎn)品為導向，采用成組技術和計算機集成制造技術，有層次的對整個建造工程實施分解，在不同的階段，對三維建模有不同的要求。在以進行船舶建造作業(yè)計劃編制為目的，同時滿足生產(chǎn)設計需要的情況下，對船舶數(shù)字化建模和裝配仿真技術的要求是[1,2]：（1）提供編制計劃所需要的產(chǎn)品特征信息，包括產(chǎn)品的幾何特征、物理特征、工程結構特征等。在實際建造前根據(jù)數(shù)學基礎與圖形學映射關系確定各個零件的配合情況；（2）對產(chǎn)品進行干涉檢查，確定整個裝配方案的可行性，在虛擬環(huán)境下消除產(chǎn)品的設計缺陷；（3）通過裝配仿真，給出產(chǎn)品的裝配信息與約束信息，確定生產(chǎn)計劃所需要的裝配邏輯順序；（4）以虛擬制造技術為基礎，通過仿真，構建裝配工藝路線，實現(xiàn)可行的裝配工藝規(guī)劃；（5）進行裝配工藝仿真后處理，給出適合生產(chǎn)實際的三維模型與工藝文件。

3 數(shù)字化三維模型的建立這里使用的是CATIA V5 軟件進行建模裝配仿真與干涉檢查。CATIA V5 是IBM 和達索系統(tǒng)公司共同推出的CAD/CAE/CAM 軟件，該軟件能夠在windows和Unix 等平臺上運行，具有較強的三維造型功能，還有較強的運動仿真功能模塊。

3.1 造船工程分解與任務包的確定

進行三維數(shù)字化建模，不能單純的為了建模而建模，如果只是將船舶按其二維圖紙做成三維物體，則失去了建模的意義。以生產(chǎn)計劃編制為目標的數(shù)字化建模通過船舶工程分解，來分清整個工藝過程，確立任務包，在此基礎之上，為后面的裝配仿真打下信息基礎。

船舶生產(chǎn)的過程實際上是制造零部件，即所謂的“中間產(chǎn)品”。免費論文。這些中間產(chǎn)品經(jīng)過幾個制造級的逐漸變大變復雜，終而形成一艘船，即最終產(chǎn)品。免費論文。因此從中間產(chǎn)品的角度來分解船舶的建造任務是理想的方案，這就是產(chǎn)品導向型分解。產(chǎn)品導向型工程分解的原理是：任何系統(tǒng)結構都是層次分明有序可循的，通過層層分解可以通過圖表的形式揭示其有序結構。

產(chǎn)品導向型工程分解用于造船時，首先按照任務本質(zhì)的不同將造船全過程分為船體建造、舾裝和涂裝三大類，每一大類又分為加工和裝配兩種作業(yè)。例如，將船體建造分為零件加工、零件裝配、部件裝配、小分段裝配、分段裝配、大分段裝配和船體合攏7 個制造級。

3.2 分段模擬建模

（1）船體外板的建模

本文是在具有船殼曲面型值表的基礎上進行船殼曲面的三維建模。由于型值表中的數(shù)據(jù)有間隔，在生成型線后，還進一步對其進行了光順。在具體建模過程中環(huán)境的設置如下：以X 正方向為船艏方向，Y 正方向為船右舷方向，Z 正方向為船高方向。只需XZ 平面一邊建立一半船殼曲面，另一邊映射即可。在生成所有曲面之后，如果還有局部的地方出現(xiàn)棱角，還可以充分利用CATIA 中的曲面修改功能，對于有棱角的地方可以把帶有棱角線兩邊的曲面連接（Join）成一大塊，然后在棱角線兩邊分別用兩個參考面把這塊大面截斷（Split）成兩塊面，去掉中間有棱角線的曲面。再由這兩塊Split面通過Blent（or Fill）命令連接起來，Blend（or Fill）命令中有保證曲面光順連接的選項，可以保證曲面的光順連接。對于凹凸不平的小塊曲面也可以用這種方法來修改。

（2）零件的建模

零件的建模，其目的是為了在以后的裝配仿真和生產(chǎn)計劃編制中提供必要的信息。其應具備下列基本策略：

（a）特征設計與特征提取的綜合利用。特征是產(chǎn)品建模的強有力支持。建模時應將特征設計與特征提取結合起來，充分利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)所提供的特征造型功能，盡量從有關內(nèi)部數(shù)據(jù)庫直接提取，同時要充分的利用人機交互共功能，通過交互輸入定義。

（b）面向對象的建模方式。面向對象的建模方式，具有先粗后精，由抽象到具體的特點，符合產(chǎn)品設計時的自然思維習慣，應在建模中得到充分應用。

（c）模型的層次化組織。免費論文。在建模過程中，應該具有大局觀，不能只盯著一個構件，而是應該考慮整體的層次性，在經(jīng)過詳細科學的分解以后，分層有計劃的建模。

模型不僅要處理設計系統(tǒng)的輸入信息，還應能處理設計工程中的中間信息和結果信息，因此模型的信息應隨著設計過程的推進而逐步豐富和完善。

4 裝配仿真與干涉檢查船舶裝配仿真與干涉檢查是在虛擬的環(huán)境下確定船舶的作業(yè)邏輯順序，提供生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)資料，檢驗工藝與設計的可行性。它是船舶虛擬制造和生產(chǎn)作業(yè)計劃的至關重要的一環(huán)，是進行生產(chǎn)規(guī)劃的基礎。裝配仿真包括了零件裝配、部件裝配和分段裝配三個制造級的任務包。在進行裝配仿真的過程中，應該按照工藝順序依次進行虛擬，其作用如下：(1) 擬定裝配方案，優(yōu)化裝配結構。從設計和制造工藝出發(fā)，在各種約束中尋求裝配的合理性與最優(yōu)性；(2) 改進裝配性能，降低裝配成本。船舶裝配所涉及的零件種類繁多，數(shù)量巨大，裝配仿真的任務首先要確保產(chǎn)品的裝配到位，然后要求裝配能夠比較容易實現(xiàn)，盡量降低成本；(3) 產(chǎn)品可制造性的基礎。由于目前詳細設計一般還是二維的，必須在虛擬三維環(huán)境下檢查產(chǎn)品的可行性；(4) 為計劃提供必要的信息數(shù)據(jù)。

4.1 裝配仿真

裝配仿真的覆蓋范圍很廣泛，這里具體來說包括裝配順序、裝配路徑和裝配工藝三個方面的內(nèi)容，其中裝配順序與裝配路徑是最為核心內(nèi)容。

4.2 干涉檢查

船體分段有很多組件構成，肉眼很難發(fā)現(xiàn)可能的干涉情況，利用CATIA 所提供的干涉檢查函數(shù)，可以自動的檢查所有的干涉情況。下面通過實例來說明。

在構件中有一工字梁與角鋼交叉，要進行干涉檢查，看兩者是否有接觸而不能裝配，應用Compute Clash 命令，將兩個零件同時選中，即可分析這兩個零件的干涉情況。當對話框Result 出現(xiàn)Clash 表示兩個組件發(fā)生了干涉，出現(xiàn)Contact 則表示選定的兩個組件相接觸，如果No interference 則表示沒有干涉。

5 結語本文以編制生產(chǎn)計劃為目的，研究了基于虛擬制造下的三維數(shù)字化建模的方法。在CATIA 環(huán)境下，研究了怎樣通過對工藝合理性分析結合裝配分析，虛擬干涉檢查、產(chǎn)品裝配、生產(chǎn)工藝仿真，最后得到適合生產(chǎn)計劃編制的數(shù)字化模型。

第2篇：三維仿真論文范文

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術，網(wǎng)絡會展，發(fā)展，展望

 

一、虛擬現(xiàn)實技術的概述

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，簡稱VR技術），又稱靈境技術，是以浸沒感、交互性和感知性為基本特征的計算機高級人機界面[1]。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心設備仍然是計算機，即通過計算機圖形構成的三維數(shù)字模型，以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過頭盔顯示器(HMD)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設備，給用戶提供一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，使人和計算機很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。

作為尖端科技，虛擬現(xiàn)實綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡技術、并行處理技術和傳感技術的最新發(fā)展成果，是一種由計算機生成的高技術模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術的應用前景十分廣闊，已廣泛應用于工業(yè)、模擬軍事演習、工程、教育、醫(yī)學、字化酒店、商品展示、娛樂等領域，也同樣適用于網(wǎng)絡會展。

二、虛擬現(xiàn)實技術在會展業(yè)中的應用現(xiàn)狀

隨著迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術與計算機多媒體展示技術的結合，在展覽方面也不斷涌現(xiàn)出一些結合虛擬現(xiàn)實技術的網(wǎng)絡會展。如今國外的虛擬會展業(yè)已經(jīng)十分成熟，如著名的德國漢諾威展，在網(wǎng)絡上運用虛擬現(xiàn)實技術建立三維立體的展示系統(tǒng)；國外一些城市宣傳也開始采用虛擬現(xiàn)實技術，如網(wǎng)上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等，運用三維虛擬現(xiàn)實技術展示一些有價值的文物、展品和三維場景，使用戶能夠通過Internet遠程連接去體驗。

國內(nèi)的虛擬會展目前還基本屬于界面包裝，主要通過二維平面靜態(tài)地網(wǎng)頁展示，如中國茶葉博覽會，采用虛擬現(xiàn)實技術對茶具和茶文化進行網(wǎng)上瀏覽，還有虛擬現(xiàn)實環(huán)球網(wǎng)站（www．vwww．com）利用虛擬現(xiàn)實技術進行網(wǎng)上展銷；再如武漢國際機電博覽會，采用網(wǎng)上虛擬武博會和武博會同期開幕，未到展會現(xiàn)場的客戶通過點擊該網(wǎng)站，就可像親赴現(xiàn)場一樣，可在場館內(nèi)每一個展位前流連，任意觀看各種產(chǎn)品，了解它們的性能和用途，甚至突破實際參觀過程中的限制，深入了解展品的內(nèi)部結構，瀏覽武博會的即時信息。

虛擬展覽系統(tǒng)按其表現(xiàn)形式可分為三類：①運用圖文聲像以及環(huán)視圖展示物品和場景。這類系統(tǒng)因表現(xiàn)形式的局限，不能更生動、更全面的展示。②單純的三維場景展示，用戶可以隨意漫游，但只提供展覽會的表面形式，不提供展覽內(nèi)容與展覽場景的關聯(lián)。③既提供三維場景，也提供實際展覽內(nèi)容，并與三維場景結合在一起[3]。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術的網(wǎng)絡會展發(fā)展的展望

在綜合考慮現(xiàn)有技術條件及未來虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展前景的情況下，網(wǎng)絡會展的發(fā)展將會呈現(xiàn)出兩種模式，即現(xiàn)階段的實物會展+網(wǎng)絡會展+電子商務模式和未來的實物會展+網(wǎng)絡會展模式，具體理念如下：

（一）實物會展+網(wǎng)絡會展+電子商務模式

網(wǎng)絡會展作為會展業(yè)一種新的發(fā)展形勢，有著廣闊的發(fā)展前景。但目前網(wǎng)絡會展還只是實物會展的補充和配角，網(wǎng)絡會展只有作為實體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認識而發(fā)展起來。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。就目前情況而言，線上展會和線下展會二者可相互補充，二者有機融合會相得益彰的。當然雙方會有部分重疊，但不可輕言取代，否則就是昏了頭了，若干年后或許會的，但至少目前不會。因此，我們不能夸大網(wǎng)絡技術的作用，基于傳統(tǒng)會展的傳統(tǒng)優(yōu)勢，傳統(tǒng)會展仍然起著主導作用。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。同時，隨著會展業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進了電子商務技術向會展業(yè)的滲透，在某種程度上彌補了網(wǎng)絡會展技術的不足，促進著網(wǎng)絡會展的發(fā)展。

總之，在目前甚至今后相當長的一段時間內(nèi)，我國會展將遵循實物會展+網(wǎng)絡會展+電子商務模式，即充分利用電子商務技術大力發(fā)展網(wǎng)絡會展，實物會展和網(wǎng)絡會展并舉，實物會展結束后，網(wǎng)絡會展作為實物會展的延伸和補充，繼續(xù)實行“永不落幕的會展”，并不斷更新、豐富和完善，使實物會展和網(wǎng)絡會展相互促進，共同發(fā)展壯大。

（二）實物會展+網(wǎng)絡會展模式

由于網(wǎng)絡展會的模式模糊和傳統(tǒng)展會的主導地位，中國會展業(yè)進入網(wǎng)絡時代還有很長的一段路要走。但從長遠來看，網(wǎng)上會展前景不可限量，隨著虛擬現(xiàn)實技術的進一步發(fā)展，必將成為現(xiàn)代展覽業(yè)的重要組成部分，必將代替部分實物會展，從而實現(xiàn)實物會展和網(wǎng)絡會展并存的局面，這是一種必然的趨勢。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。因為網(wǎng)上會展有不受時空限制、節(jié)省展覽交易成本等優(yōu)勢，很多商品和服務都適合在網(wǎng)上進行展覽和銷售。如網(wǎng)絡圖書展就有絕對優(yōu)勢，因為圖書沒有過多的質(zhì)地的要求、尺寸的要求，在網(wǎng)上看到的這本書和書店買到的書幾乎沒有差別。另外，從目前網(wǎng)絡交易的商品清單看，網(wǎng)絡交易的對象正從數(shù)碼產(chǎn)品迅速擴展到服裝、電器、日用品、玩具、個人護理品等眾多產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品正是我國制造的優(yōu)勢所在，也是目前辦展頻率最高的產(chǎn)品。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。這些產(chǎn)品將來都可以作為網(wǎng)絡會展展示的對象，市場前景好。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。

此外，會展業(yè)的發(fā)展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見端倪。政府不可能無止境的耗費大量土地進行場館建設，同時場館建設投入大、周期長、風險大，而在互聯(lián)網(wǎng)上建立虛擬展館，舉辦網(wǎng)絡展覽卻可以節(jié)省大量時間和金錢，大大提高展會的效益?？梢姡覀兗纫吹侥壳皩嵨飼沟膬?yōu)勢，也要前瞻性的看到網(wǎng)絡會展的優(yōu)勢，尤其是網(wǎng)絡會展的后發(fā)優(yōu)勢和趨勢，為大力發(fā)展網(wǎng)絡會展，共創(chuàng)低碳會展經(jīng)濟做好一切準備。

參考文獻

[1]劉偉.基于虛擬現(xiàn)實技術的企業(yè)展項的設計[J].現(xiàn)代電子技術，2009（24）：49.

[2]許亞丹，王野.網(wǎng)絡會展的傳播與經(jīng)濟比較[J].當代傳播，2006（5）：66.

[3]顧林，劉連芳，高偉峰，蘇繼坡.基于虛擬實現(xiàn)的展覽平臺的研究與實現(xiàn)[J].計算機應用研究,2005(10)：202.

第3篇：三維仿真論文范文

題

報

告

畢業(yè)設計（論文）題目

HT150銑刀箱體的鑄造工藝設計

題目類型

工程設計（項目）

論文類

作品設計類

其他

一、選題簡介、意義

高速切削技術是當今世界制造業(yè)中一項快速發(fā)展的先進實用的制造技術，具有強大的生命力和廣闊的應用前景。隨著高速切削技術的發(fā)展和高速鏜銑加工中心等高性能機床的不斷開發(fā)，高速銑削技術廣泛應用于航空、航天、汽車和模具等制造行業(yè)，工序集約化和高速加工設備通用化使得高速銑削已經(jīng)成為關鍵零部件高效、高精度加工首選工藝方案。目前，高速銑削作為提高企業(yè)敏捷力與柔性制造能力的核心技術，在金屬切削加工領域取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，成為當今世界制造業(yè)重點發(fā)展的一項高新技術。

高速銑削最顯著的特點和技術核心是采用可靠刀具，這就需要我們研究出非?？煽康牡毒邅硎褂?，以高切削速度和高進給速度進行高精度和高表面質(zhì)量加工，滿足上述功能要求的高速銑刀成為實現(xiàn)高速銑削加工的關鍵。國內(nèi)高速切削基礎理論和高速刀具技術滯后于高速切削加工實際應用，在高速銑刀及其加工數(shù)據(jù)完整性和清晰度方面存在諸多問題，使得高速機床效能未能得到充分發(fā)揮，嚴重限制了高速銑削技術的應用范圍。研究銑刀的箱體結構設計及其相關技術，對深刻認識銑刀的箱體結構設計，推動高速銑削技術的應用與發(fā)展具有重要理論價值和實際意義。

二、課題綜述（課題研究，主要研究的內(nèi)容，要解決的問題，預期目標，研究步驟、方法及措施等）

研究內(nèi)容：

本文以常用HT150銑刀箱體為研究對象，在以下方面開展研究工作：

（1）

根據(jù)HT150銑刀箱體大小規(guī)格繪制二維和三維機械圖；

（2）

根據(jù)HT150銑刀箱體大小規(guī)格設計鑄造工藝圖；

（3）

使用軟件繪制箱體的鑄造工藝圖；

（4）

采用鑄造仿真軟件對設計的鑄造工藝進行仿真模擬，分析仿真結果，找到最優(yōu)的銑刀箱體鑄造工藝設計。

研究方法：

（1）

鑄造工藝設計

參考常用HT150銑刀箱體的規(guī)格尺寸，結合李弘英、趙成志主編的《鑄造工藝設計》，設計銑刀箱體的鑄造工藝過程

（2）

步驟

參考國內(nèi)外對銑刀箱體鑄造工藝的研究成果，

結合本科階段所學的知識，對已有銑刀箱體鑄造工藝進行大膽的改進，設計出幾種不同的設計方案，通過繪制三維鑄造工藝圖，

并用

鑄造仿真軟件進行仿真模擬，分析仿真結果，得到最優(yōu)的銑刀箱體鑄造設計方案。

（3）

措施

查閱相關文獻和書籍，在現(xiàn)有銑刀箱體鑄造工藝基礎上提出改進意見，設計改進的鑄造工藝；將設計好的鑄造工藝通過繪制工藝圖以及鑄造仿真軟件對鑄造工藝進行仿真模擬。

三、設計（論文）體系、結構（大綱）

第一章

引言

1.1研究的意義

1.2國內(nèi)外相關研究

1.3研究內(nèi)容和課題來源

第二章

HT150的概述

2.1HT150的簡介

2.2HT150的基本結構

2.3HT150的工作原理

2.4HT150的特點

2.5HT150的應用

第三章

箱體的結構設計

3.1箱體的主要功能

3.2箱體的分類

3.3按箱體的制造方法

3.4設計的主要問題和設計要求

3.5箱體結構設計

第四章

HT150銑刀箱體的鑄造工藝設計

4.1HT150的選取

4.2銑刀功能分解及其交互作用分析

4.3基于HT150設計的銑刀功能規(guī)劃

4.4銑刀箱體設計優(yōu)化設計方法研究

4.5銑刀箱體設計的設計與實驗

結論

參考文獻

指導教師意見：

簽字：

院（系）審批意見：

年

月

日

簽章：

年

第4篇：三維仿真論文范文

關鍵詞：非圓齒輪；ABQUS；振動特性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.225

普通圓齒輪能完成定傳動比傳動，然而面對有變傳動比傳動需要的機械時，普通圓齒輪則無法勝任。非圓齒輪傳動機構則可實現(xiàn)非勻速比傳動要求，且該機構具有結構簡單、工作可靠等優(yōu)點。其作為新型的傳動形式，對傳統(tǒng)的齒輪加工、設計、研發(fā)等技術提出了更高的要求，傳動理論也亟需完善。

1 建立非圓齒輪有限元模型

ABQUS軟件中的有子空間迭代和Lanczos兩種特征值提取方法，適用于不同特征模態(tài)下的仿真分析，通過分析，本論文選擇了適合多自由度系統(tǒng)建模的Lanczos方法計算。

（1）確定仿真對象。本論文以非圓齒輪中的卵型齒輪為仿真對象，設置仿真參數(shù)如下：齒數(shù)為20，模數(shù)為5mm，，偏心率為0.1，齒頂高系數(shù)為1，頂隙系數(shù)為0.25，計算出齒輪長半軸為52.728，齒寬為 25mm，內(nèi)徑為25mm。

（2）建立有限元模型：在ABQUS中選擇創(chuàng)建steel材料模塊，設定相關模型參數(shù)如下：齒輪材質(zhì)為45號鋼，彈性模量為2.0×1011N/m，泊松比為0.3，密度為8×103kg/m，將該模塊設置作為非圓齒輪截面。根據(jù)非圓齒輪的現(xiàn)實運行條件設置模型的邊界條件參數(shù)。研究可知當非圓齒輪完成嚙合時，其內(nèi)表面和軸之間為鍵聯(lián)接、過盈配合關系，在構建模型時，用剛性聯(lián)接來代替齒輪與軸之間的過盈配合，通過動力學仿真結果顯示，這樣的簡化帶來的誤差可以忽略。為了更加準確的仿真出非圓齒輪的嚙合過程，需要約束齒輪內(nèi)表面的5個自由度，包括繞X軸、Y軸轉動及沿X軸、Y軸、Z軸方向水平移動。在仿真軟件中，對三維實體模型只能約束3個軸向平移自由度，而要完成繞X軸、Y軸轉動自由度的約束，可以通過增加一個非圓齒輪內(nèi)表面耦合來實現(xiàn)，把內(nèi)表面關聯(lián)至非圓齒輪旋轉中心軸上的控制點上，然后借助對該點自由度的控制來實現(xiàn)約束非圓齒輪繞軸轉動的目的。

非圓齒輪的模態(tài)參數(shù)與外載荷沒有關系，因此無需設置非圓齒輪的載荷邊界參數(shù)。

在進行非圓齒輪有限元模型網(wǎng)格劃分時，應盡量避免扭曲網(wǎng)格的出險，在扭曲程度較嚴重的部位，需采用更小的網(wǎng)格線行，從而降低模型誤差。在構建三維模型時，應盡量使用六面體結構單元，其得到的仿真結果相對更好，計算量也較低，而若采用四面體結構單元，則仿真結果精度會下降，需要使用更多的結構單元來彌補，這會讓計算量遠遠增加。根據(jù)以上原理，本論文中采用掃掠網(wǎng)格劃分技術構建模型，使用8 節(jié)點六面體減縮積分單元，得到非圓齒輪結構模型，包括結構單元49528個，節(jié)點59440個。

2 非圓齒輪有限元模態(tài)分析結果

非圓齒輪的結構振動可看成是由各階固有振型組合而成，高階振動對非圓齒輪結構振動的影響較小，而低階振動則會對非圓齒輪的動態(tài)特性產(chǎn)生較大影響。通常可取前10階結果作為模態(tài)分析對象。為了更加直觀的對比出非圓齒輪的振動特性，還同時構建了當量圓柱齒輪的有限元模型，仿真出其振型及固有頻率，其對比結果如表1所示，并得到結論如下：（1）非圓齒輪的各階固有頻率差別很大，相比而言，圓柱齒輪的各階固有頻率差別很小。這種現(xiàn)象是因為圓柱齒輪的輪齒是均勻分布的而非圓齒輪的輪齒則不是均勻分布所導致的；（2）非圓齒輪中不同輪齒的各階振型振幅差距明顯。如從非圓齒輪的第二階傘陣型對比可見，90度位置的輪齒振幅非常小，而0度位置的輪齒振幅則很明顯；（3）在非圓齒輪振型中，圓周振與對折振很明顯，而基本沒有徑向振動。

綜上所述，在非圓齒輪中，圓周振與對折振發(fā)生的概率最高；在研發(fā)非圓齒輪動力機構時，要對仿真結果中顯示的固有頻率與振型加以分析，避免出現(xiàn)機構的工作頻率接近卵形齒輪固有頻率的情況，防止共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。

第5篇：三維仿真論文范文

在研究并建立某石化廠區(qū)3D仿真GIS的基礎上，應用該GIS系統(tǒng)管理廠區(qū)內(nèi)廠房、裝置、設施設備、危險源、罐區(qū)及消防設施等各類地物的地理位置和屬性信息。在發(fā)生各類燃燒、爆炸、泄漏事故時可以快速查找事故發(fā)生區(qū)域、調(diào)取事故地點裝置、設備及消防設施等地物信息，進行救援路線的選擇，從而為石化企業(yè)安全生產(chǎn)、應急管理及救援等提供幫助。

關鍵詞：

GIS，石化企業(yè)，應急處置，三維仿真

長期以來GIS僅限于人與數(shù)據(jù)或模型之間的交流，這使得認識空間和使用工具處理問題的方法不一致，導致GIS僅能應對一、二維世界中的問題；然而真實的地理世界是三維連續(xù)分布，傳統(tǒng)的GIS缺乏描述真實三維客觀世界的能力，導致其很難適應GIS社會化、公眾化的發(fā)展趨勢［1］，制約其在不同行業(yè)的發(fā)展與應用。

相對2D－GIS，3D－GIS從立體角度描述地理空間現(xiàn)象，將客觀世界以一種逼真的效果帶給人更加真實的感受，從而為管理者帶來全新的管理方法［2］。3D－GIS從平面和垂向兩個方面來表達和描述空間對象之間的關系，并且可實現(xiàn)對空間對象的三維空間分析與操作功能，而這能夠將客觀世界以一種更真實的方式展示給用戶［3－5］。在石化企業(yè)應急處置中通常對危險及危害單元僅以危險等級的形式表示危險程度，并不能以直觀的資料如視頻、動畫、圖表、聲音等形式展示給管理者［6］；建立3D－GIS系統(tǒng)后，管理者可以通過系統(tǒng)直觀地瀏覽重點裝置、危險源及其他設備設施，滿足其對生產(chǎn)事故的預警、應急管理以及指揮的需求，從而提高事故應急管理水平，并可在短時間內(nèi)制定應急救援方案［7］。本文將介紹某石化廠三維仿真可視化管理信息系統(tǒng)，表明3D－GIS在石化企業(yè)安全應急處置中的前景。

1系統(tǒng)結構

本系統(tǒng)將某石化企業(yè)下屬某廠內(nèi)各類裝置儀器、廠房、管廊、道路、儲罐等地物通過三維建模的方式生成模型圖，通過Ar-cGISServer，實現(xiàn)了廠區(qū)圖形要素的三維瀏覽、查詢、統(tǒng)計及緩沖區(qū)分析等功能，為某石化企業(yè)在安全管理、企業(yè)規(guī)劃等方面提供直觀、形象的數(shù)據(jù)及信息。采用B／S架構的開發(fā)方式，以ArcGISServer9．3為數(shù)據(jù)管理和開發(fā)平臺，以Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)三維仿真數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等資料海量數(shù)據(jù)的管理、維護；采用Java語言，應用Flex富客戶端技術，使系統(tǒng)交互性更強、界面更加友好、網(wǎng)絡效率更高，系統(tǒng)的整體功能更加強大。嚴格按照軟件工程相關規(guī)范進行系統(tǒng)建設，以面向對象的分析方法進分析、設計、實現(xiàn)，將三維仿真管理信息系統(tǒng)建設成為易于維護、易于擴展、易于理解、效果逼真、功能強大的三維仿真系統(tǒng)。對于GIS數(shù)據(jù)的管理和維護，系統(tǒng)將采用B／S和C／S模式的混合開發(fā)方式，以C／S架構實現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的編輯、維護，B／S架構實現(xiàn)數(shù)據(jù)的、瀏覽。系統(tǒng)功能分為地圖基本操作、空間分析、數(shù)據(jù)編輯和系統(tǒng)管理等四部分：1）地圖基本操作，包括三維仿真地圖和二維地圖的漫游、放大、縮小、全圖等功能；2）空間分析，包括量測、緩沖區(qū)分析、要素的查詢、分析、統(tǒng)計等功能；3）數(shù)據(jù)編輯，提供對裝置、廠房、儲罐以及廠區(qū)和注記的添加、修改、刪除等功能；4）系統(tǒng)管理，為系統(tǒng)管理人員提供用戶的添加、修改、刪除以及角色、權限的添加、修改和權限分配功能。

2應用

該系統(tǒng)依托ArcGIS9．3平臺，以石化企業(yè)某廠為基礎構建三維仿真管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了各車間廠房、設備設施、消防設施及其他數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和資源共享。在此基礎上，企業(yè)管理者在事故安全應急管理工作中可以通過該系統(tǒng)直觀的獲取廠區(qū)的各類地物信息，不僅確保了安全應急管理工作中所需數(shù)據(jù)的可靠性，更為在事故發(fā)生時管理者的應急決策提供了技術支持。管理者通過地圖操作即可實現(xiàn)即三維仿真地圖和二維地圖的漫游、放大、縮小、全圖等功能。通過查詢統(tǒng)計分析即可查詢某一區(qū)域內(nèi)廠房、設備、圓罐等的分布情況；信息查詢可以精確查詢某一裝置的詳細信息，如名稱、組成、建設年限、投入使用日期等；消防統(tǒng)計則可以顯示某區(qū)域內(nèi)消防井、消防栓、消防炮等設施的分布情況及數(shù)量信息。其他功能如最優(yōu)路徑選擇，當事故發(fā)生時，通往事故發(fā)生地有多條路徑中，但其中幾條路徑有障礙或者需要最短的路徑時，可以選擇路徑選取工具，進行最優(yōu)路徑選擇。當廠區(qū)某處發(fā)生變更時，可以通過系統(tǒng)直接添加或者刪除變更處的信息，從而做到了數(shù)據(jù)的實時更新。當管理者面對生產(chǎn)事故應急處置時，通過本系統(tǒng)便可快速調(diào)取事故地點詳細信息，如事故區(qū)域內(nèi)廠房、裝置、設備、消防設施等的地理位置、屬性信息，從而便于管理者調(diào)配救援資源，同時系統(tǒng)還可以根據(jù)管理者的條件設定，給出最佳的救援線路以縮短救援時間，減少事故造成的損失。

3結束語

通過系統(tǒng)開發(fā)的地圖基本操作、空間分析、數(shù)據(jù)編輯和系統(tǒng)管理等功能實現(xiàn)了某石化企業(yè)某廠區(qū)二、三維可視化。在研究三維仿真GIS在石化企業(yè)應用的基礎上，針對企業(yè)所需羅列了管理者通過該系統(tǒng)獲得的技術支持，如瀏覽全局，查詢裝置、設備設施、危險源的地理位置和屬性等信息，事故發(fā)生時緩沖區(qū)域的建立、救援路徑的選擇等，不僅能為企業(yè)的日常生產(chǎn)、安全管理提供幫助，更能夠在事故發(fā)生時為管理者在應急處置、救援中提供直觀、科學的參考。

參考文獻

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第6篇：三維仿真論文范文

關鍵詞：船舶；虛擬仿真技術；建造評估；應用

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）08-0084-02

1 船舶虛擬仿真技術研究及應用現(xiàn)狀

在船舶工業(yè)里面對虛擬仿真技術加以應用，能使敏捷造船、并行工程以及數(shù)字化造船得以實現(xiàn)，同時它也是我國傳統(tǒng)造船模式轉向現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)之一。對虛擬仿真技術加以運用，在建造船舶之前，工程師可在虛擬環(huán)境下對船舶的建造過程進行仿真，從而改進和評價船舶的工藝與設計，這樣便于指導船廠進行現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)。在船舶行業(yè)里運用虛擬仿真技術，能使生產(chǎn)效率得到提升，降低生產(chǎn)成本，使建筑周期縮短，從而為我國船舶行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎。

船舶的建造評估和設計可以使先前工藝或前期設計導致的工程修改得以消除，進而對船舶企業(yè)的成本、質(zhì)量以及生產(chǎn)效率產(chǎn)生直接的影響?，F(xiàn)如今，許多國家正在開展以虛擬仿真評估和數(shù)字化描述相結合的船舶虛擬制造、設計仿真技術的應用研究，并且在船舶建造中也應用了多種仿真評估軟件，而且其研制水平和效率還在近年來得到了大幅提升，包括我國在內(nèi)的許多國家都正在尋求提升研制質(zhì)量、節(jié)省研制費用、縮短研制時間的新方式。

挪威UD公司作為船舶設計的佼佼者，現(xiàn)如今，他們在對新船型進行設計時，全都會對三維模型加以利用，然后在虛擬環(huán)境下綜合評價鉆井船的設備布局、布置、外觀等，分析虛擬船舶水動力，對虛擬評估進行分段劃分，并仿真船舶的作業(yè)過程。

自20世紀90年代一來，我國開始對各種先進的仿真技術加以研究，并開展大規(guī)模系統(tǒng)仿真。但將虛擬仿真技術應用在海洋和船舶領域的起步還比較晚，現(xiàn)如今，其工作最主要集中在初步實施和理論研究的應用階段，此外，國內(nèi)的船舶研究所也開發(fā)有虛擬仿真的軟件系統(tǒng)和硬件平臺。

2 將虛擬仿真技術應用在船舶的建造評估中

此項技術通過對虛擬實體模型加以利用，來實現(xiàn)評估船舶建造過程的目的，包含船舶生產(chǎn)工藝規(guī)劃、操作順序驗證、生產(chǎn)系統(tǒng)創(chuàng)建。它能支持船舶生產(chǎn)管理、機器人仿真、人機功效分析、作業(yè)時間測定、工藝規(guī)劃與驗證等的內(nèi)容。

2.1 在建造前期的論證評估中運用

船舶建造的內(nèi)容之一便是根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)力布局要求以及實際能力，對船舶企業(yè)的經(jīng)濟、技術和發(fā)展條件加以研究，對船舶企業(yè)的發(fā)展方向和規(guī)模進行預測和論證，將企業(yè)建設技術經(jīng)濟指標擬定出來。在建造船舶的前期對生產(chǎn)規(guī)劃進行論證評估是一項綜合性非常強的工作，這個過程需要對企業(yè)多方面信息進行分析。此項技術可用于對當前企業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)規(guī)模以及結構分布進行虛擬，并由設計人員在虛擬中模擬各種設想，經(jīng)由分析信息數(shù)據(jù)庫對各種設想利弊進行分析，同時對其可行性加以論證，這就包括環(huán)境影響、船型選擇、生態(tài)保護、現(xiàn)狀分析等工作。此項技術為船舶的建造前期論證提供了論證方式和技術手段。

2.2 在建造方案的設計評估中運用

船舶建造方案通過設計人員將各種想法不斷形象法和概念法，同時用相應生產(chǎn)手段加以表達出來，這個過程需要對前后進行參照，在設計方案時，要求方案的初步設計和深入設計必須具有交互性。對虛擬仿真技術所具備的交互性和真實性特征加以利用，可用于對三維空間進行虛擬，從而使設計人員可以對他們的設計思想進行更精確的表達。例如，由中國船舶工業(yè)集團研究所開發(fā)出來的虛擬仿真評估系統(tǒng)。通過對不同總組方案的比較，將船舶的建造設計思維在虛擬環(huán)境里展現(xiàn)出來，讓設計人員可直觀的對其進行評析，通過對方案生產(chǎn)環(huán)境、結構布局的協(xié)調(diào)性進行觀測并比較，可對設計思維進行修改完善。對虛擬三維空間加以利用，進而為生產(chǎn)方案在場地位置設計、動態(tài)調(diào)整、生產(chǎn)布局選擇、結構調(diào)整等方面提供依據(jù)，從而使后續(xù)生產(chǎn)過程可以更為合理。

2.3 在生產(chǎn)方案的比較中運用

此技術所創(chuàng)建的環(huán)境為三維虛擬環(huán)境，它可對構建環(huán)境進行全方位展示，并且通過虛擬現(xiàn)狀，讓建造方案可以更加真實。此技術可以讓建造方案在表現(xiàn)上突破原有平面、靜態(tài)的模式，讓建造人員的思想可以更形象和直觀的呈現(xiàn)在操作者面前，使規(guī)劃方案與操作者之間能有更強的交互性，從而對多人員多層次協(xié)調(diào)參與船舶的建造有利。

可通過許多途徑來實現(xiàn)方案設計需要達到的目標，而這當中必不可少的一環(huán)便是方案比較。虛擬仿真技術為方案比較提供了一個更為有效和方便的應用工具。在進行方案比較時，可在船舶建造的虛擬系統(tǒng)中對生產(chǎn)方案加以直接使用，讓設計方案可以在虛擬三維空間里得到體現(xiàn)。對試用不同的方案，并考察其對生產(chǎn)環(huán)境所形成的影響，對各生產(chǎn)要素不同的設想進行評價比較，并進行不同方案的實時切換，然后在同一建造序列和生產(chǎn)項目中感受不同的生產(chǎn)效果，從而對設計合理性加以判斷。與此同時，還可運用技術手段量化分析比較方案中的具體指標，從而使船舶生產(chǎn)方案能更加合理。例如，運用SPD-V3.2設計軟件虛擬布置機艙管路的結構方案。在評估方案的基礎上，對機艙管路設計合理性以及工藝合理性進行驗證，進而將設計中存在的缺陷找出，從而使生產(chǎn)現(xiàn)場返工率得以降低。

2.4 在建造過程中運用

在建造船舶時，對虛擬仿真評估技術加以利用，可以實現(xiàn)對船舶建造方案實施效果進行先期檢驗，也就是看其能否達到環(huán)境、生產(chǎn)的最佳綜合效益，并在實施中不斷選擇和修改，最終幫助決策者來決定后續(xù)的生產(chǎn)方案。比如，可通過虛擬仿真技術將某虛擬方案和船舶生產(chǎn)實際相結合，進而將建造方案實施狀況予以真實展現(xiàn)，從而使由于方案欠缺而造成的效益損失狀況得以減少。此外，此技術還能對溫度、噪音等不可見現(xiàn)象進行模擬，從而達到檢測影響船舶生產(chǎn)各因素的目的。

3 船舶虛擬仿真的評估應用實現(xiàn)現(xiàn)存問題

①虛擬仿真技術標準化應用。作為船舶建造領域極為重要的技術，虛擬仿真技術一定要與建造技術規(guī)范、規(guī)定等相符。但由當前情況可知，因為船舶建造標準化問題尚未解決，為保障虛擬軟件商的軟件獨立性，使得軟件系統(tǒng)之間存在較差的兼容性，要想使仿真成果的協(xié)調(diào)和共享得以實現(xiàn)，就必須對仿真技術應用標準化問題加以研究。通過對同一設計平臺的開發(fā)，使協(xié)同平臺集成效率得到提升，從而在更大范圍上實現(xiàn)信息的共享和設計的協(xié)同。

②改進建造設計技術。在傳統(tǒng)船舶的設計中絕大部分平面結構圖的表達方式為二維表達，最近幾年開始引進三維技術，從而形成了三維與二維相結合的建造技術模式。但在我國，由于虛擬仿真技術欠缺完善化和標準化的仿真軟件作為載體，假如能將生產(chǎn)技術改為規(guī)范化的三維表達和設計模式，將會對此技術在生產(chǎn)設計中的進一步應用有利。

③生產(chǎn)設計習慣與傳統(tǒng)觀念問題。因為此項技術尚且處在推廣使用期，現(xiàn)如今設計人員對此技術的認識尚且不足，并且傳統(tǒng)觀念并未隨著技術進步而有所改進。絕大部分船舶企業(yè)在此項技術上尚且停留在演示層次，并未認識到此項技術的深層效用。此外，由于傳統(tǒng)設計習慣對新方法的使用形成了一定制約作用，要想在短時間內(nèi)改變此種設計習慣還有一定難度。對此技術進行及時的開發(fā)利用，對此技術的三維平臺設計平臺加以搭建，將對培養(yǎng)設計人員普及性有利。

④虛擬仿真技術有待完善。因為此項技術自身存在一定局限性，使得此技術在船舶設計某些場合中的應用尚且存在一定難度。比如，對建造方案在構思期的表達模糊性問題以及修改實時性問題，建立標準化的指標評價體系統(tǒng)、建立預測分析模型等問題上依舊存在一定的技術障礙。

⑤船舶行業(yè)中虛擬仿真技術應用效果不顯著。此項技術的開發(fā)需要投入大量資金和尖端設備。盡管此項技術在研究船舶生產(chǎn)作業(yè)形式和建造方案上屬于高科技手段，但由于開發(fā)此項軟件產(chǎn)品的價格確實相當昂貴，并且其系統(tǒng)兼容性也比較差，現(xiàn)如今，國內(nèi)對此系統(tǒng)的應用還多半依賴于進口提供，因為目前我國的科研院無法對相關設備進行全面配置，在各高校也無法運用多系統(tǒng)來實現(xiàn)學員的全面培訓，導致此項技術在船舶行業(yè)中并不能取得很好的應用效果，這也是實現(xiàn)此項技術在船舶設計中應用的一個難點。

要想使上述問題得到解決，極為重要的一點便是全面應用此項技術，在軟件開發(fā)公司的作用下，開發(fā)具有普及型的仿真技術軟件是非常必要的，同時需要科研院和相關院校合作，對此項技術進行大規(guī)模的培訓。

4 結 語

因為在國內(nèi)的船舶生產(chǎn)評估過程中應用虛擬仿真評估技術尚屬起步階段，并且在國外也并無標準應用模式可供借鑒，再加上國內(nèi)造船現(xiàn)狀有別于國外，此外，由于船舶虛擬仿真的評估技術是伴隨船舶制造工藝以及技術的發(fā)展而發(fā)展起來的，所以，它的研究工作、虛擬維修、新工藝等許多方面還有待完善和改進?，F(xiàn)如今，集成化仿真已經(jīng)成為船舶制造的發(fā)展方向，此項技術的應用也已經(jīng)成為船舶制造模式最為關鍵性的技術，并且已經(jīng)變成船舶制造能力得到提升的手段之一，此外，在船舶企業(yè)中應用此項技術，將會為企業(yè)進一步的發(fā)展提供技術支撐。

參考文獻：

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第7篇：三維仿真論文范文

關鍵詞：三維模型，Creator，LOD，DOF

 

1 引言

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，簡稱VR）是20世紀80 年代末90 年代初崛起的一種實用技

術，它以構想性(Imagination)、交互性(Interaction)、沉浸性（Immersion）三大特點為用戶

提供臨場感。場景建模是虛擬現(xiàn)實技術最重要的表現(xiàn)形式之一，它匯集了計算機圖形學、多媒體技術等多項關鍵性技術。場景建模用計算機軟、硬件對事物進行模擬，這種模擬要創(chuàng)造一個由三維數(shù)據(jù)信息所構成的可操控的空間。其最重要的目標是真實體驗和后期的方便自然的人機交互。目前，虛擬現(xiàn)實技術的應用前景與科學價值已引起了人們的廣泛關注，特別是在軍事、教育訓練、工程技術、建筑工程、醫(yī)學等方面有廣泛的應用前景。

高架庫仿真系統(tǒng)可以作為部隊倉庫管理人員的訓練系統(tǒng)，本文主要是探討虛擬現(xiàn)實軟件Multigen Creator（以下簡稱Creator）在高架庫場景建模（如圖1所示）的中的應用。

2 Creator簡介

Creator是美國MultiGen-Paradigm公司推出的一種建模軟件系統(tǒng)，專門創(chuàng)建用于視景仿真的實時三維模型。它性能優(yōu)越、系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定性好，具有其它建模軟件無法比擬的優(yōu)點，在可視化仿真領域具有廣泛的應用，如圖2所示。它具有強大的建模功能，可為眾多的不同圖像發(fā)生器提供建模系統(tǒng)及工具；同時，它提供更靈活的Open Flight格式，該格式成為三維建模領域中流行的圖像生成格式，并成為仿真領域的行業(yè)標準。Creator的特點主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）具有多種視圖結構與開發(fā)工具，有類似于AutoCAD以及3Dmax的菜單及視圖架構，使用方便。

（2）數(shù)據(jù)存儲層次結構清晰，便于快速建模與維護。作為一種層次性的數(shù)據(jù)結構，Creator使用幾何層次結構和屬性來描述三維物體，可以對幾何層的數(shù)據(jù)進行直接操作。

（3）采用LOD（Level of Detail）節(jié)點技術使創(chuàng)建、結構化、修改和優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫更容易，數(shù)據(jù)處理更加合理，高效，非常適用于大型的視景仿真建模。LOD是Creator數(shù)據(jù)處理的主要技術之一，它根據(jù)觀察視點的位置，來確定模型的精細程度，距離視點近的模型精細度高，而距離視點遠的模型精細度低。

（4）采用DOF（Degree of Freedom）節(jié)點技術以實現(xiàn)后期的人機交互。DOF技術也是Creator數(shù)據(jù)處理的主要技術之一，它是通過為動態(tài)模型設置一個DOF父節(jié)點，然后，在Vega（視景驅動軟件）中通過控制DOF節(jié)點來控制其子節(jié)點（該動態(tài)模型）在虛擬場景中運動。

另外，Creator完成三維建模與傳統(tǒng)的AutoCAD、3Dmax建模方法有很大的不同，Creator更多的考慮系統(tǒng)運行的實時性，它采用紋理、光照等技術來提高逼真度，減小數(shù)據(jù)結構冗余性，使存儲格式更精煉，滿足觀眾和仿真之間的動態(tài)交互。

3 場景建模

高架庫場景建模的流程圖如圖3所示。

（1）模型設計

高架庫需要建立的場景三維模型劃分為兩大部分：靜態(tài)模型和動態(tài)模型。。靜態(tài)模型主要包括：庫房、控制臺、高架、軌道等。動態(tài)模型主要包括：分揀帶、RGV車、傳送帶、垛機、轉向車、戰(zhàn)儲箱等。另外，還需要掌握整個倉庫的物體的布局以及哪些物體的表面需要使用貼圖以增加逼真度。對于需要實時交互控制的物體要重點考慮，比如垛機、控制屏，其中控制屏內(nèi)的每一個按鈕都需要建模，這是因為實時交互時需要操縱它來控制垛機的運動。

（2）實物數(shù)據(jù)收集

實地考察高架庫，采集實物屬性數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)：通過測量獲得庫房、內(nèi)部設備的尺寸和位置坐標等屬性數(shù)據(jù)，通過拍攝獲得實物的真實紋理數(shù)據(jù)和參數(shù)。需要說明的是，根據(jù)模型設計所述，對于具有比較復雜的表面或者無足輕重、可使用貼圖建模的物體，比如控制臺的計算機屏幕、地面紋理、戰(zhàn)儲箱的表面迷彩，需要拍下其表面的圖像，處理后用于最后的紋理建模。拍攝時盡量正面拍，不要開閃光燈，因為閃光燈所造成的光斑可能會和虛擬環(huán)境及所設燈光不符。

（3）實物建模

建模的關鍵技術是坐標系的各種變換，這是使用Creator進行建模的基礎。建模的一般方法是：首先，利用所獲得的屬性數(shù)據(jù)在Creator中分別建立各實物的模型，然后，把它們集成到場景中。下面僅對高架庫建模的特點及其方法介紹如下：

① 高架庫組成元素的多樣性決定了其三維模型的復雜程度非常高，其數(shù)據(jù)庫的面片數(shù)量很大，要驅動這么大的場景，計算機要顯示的面片數(shù)是很多的，為了能夠節(jié)省系統(tǒng)資源，可以將一些離瀏覽者比較遠的模型進行一些顯示上的細節(jié)調(diào)整，這就需要用到LOD節(jié)點技術。通過LOD節(jié)點我們可以將高架、戰(zhàn)儲箱、傳送帶的轉軸（它們占了整個數(shù)據(jù)庫的50%）進行一些細節(jié)顯示的控制，讓它們在離瀏覽者不同的距離時顯示不同精度的模型。

以戰(zhàn)儲箱為例，當距離很近時應顯示最高精度的細節(jié)，比如，這時因為需要打開它的門取放器材，所以它的門要顯示出來；距離稍遠時，只能看到其外表，所以可以把門所在面上的所有面片合并為一個面片；當距離再遠些，其頂部的面片可以去掉，漫游到倉庫庫房外時，則不再顯示該戰(zhàn)儲箱。那么，可以使用LOD技術實現(xiàn)這三個細節(jié)層次，具體設置步驟如下：

首先，在數(shù)據(jù)庫中該戰(zhàn)儲箱DOF節(jié)點（其名稱為4_1_2）下創(chuàng)建三個LOD節(jié)點，分別為：LOD_1作為最近距離節(jié)點，LOD_2作為中距離節(jié)點，LOD_3作為遠距離節(jié)點，如圖4所示。LOD的有效距離范圍是SwitchOut-Switch In，Switch Out表示模型距離瀏覽者的最近距離，SwitchIn表示模型距離瀏覽者的最遠距離，在圖4中，它們的有效距離分別為0-50米、50米-80米、80米-200米。當距離超出200米時就看不到它了，因為場景不再渲染它了，這就加快了漫游的速度。

然后，根據(jù)距離越近精度越高的原則設置三個LOD節(jié)點下的戰(zhàn)儲箱模型的細節(jié)。

最后，需要在視景仿真軟件中調(diào)用該文件，以查看該戰(zhàn)儲箱的細節(jié)控制的效果，然后適當調(diào)整各LOD節(jié)點的SwitchOut和Switch In參數(shù)值即可。

② 高架庫需要創(chuàng)建的動態(tài)模型數(shù)量很多，如果在Vega中通過為這些設備（包括設備上局部的動態(tài)構件）設置不同的Player（Vega中可被驅動的對象），那么任務量太大，而且不便于人機交互以及模型之間的關聯(lián)動作的設置。Creator的DOF節(jié)點技術可以很好的解決這個問題。。下面以垛機（如圖5所示）為例說明DOF的設置方法。

垛機需要動態(tài)控制的部分包括：垛機、載物平臺、叉桿（包括低、中、高三組，作用是從高架上取送戰(zhàn)儲箱等）。它們之間的關系是“父子”關系，“父”帶著“子”一起運動，“子”的運動不影響“父”的運動。所以，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建DOF節(jié)點的時候，需要按照它們之間的“父子”順序，自上而下建立5個DOF節(jié)點，名稱分別為duoji、pingtai、cha_down、cha_middle、cha_up，然后把垛機、載物平臺、低叉桿、中叉桿、高叉桿的模型分別設置為這五個DOF節(jié)點的子節(jié)點即可，如圖6所示。這樣，在視景仿真軟件（比如Vega）中就可以通過DOF節(jié)點來分別控制垛機、載物平臺、低叉桿、中叉桿、高叉桿等模型的運動了。

（4）編輯紋理

由于高架庫模型數(shù)量很大，需要使用大量的貼圖，所以在編輯紋理時，一定要用圖形處理軟件將圖像處理得盡可能最小，以圖像不失真為準。否則，圖像太大會消耗掉大量的顯存，影響實時渲染的速度。

對紋理貼圖寬高比只要求和所應用的面相同或大致相同的圖像來說，只要把它的寬高比、明亮度、色調(diào)等稍作調(diào)整就可以了，如戰(zhàn)儲箱的貼圖處理。

圖形格式要和后期使用的實時場景仿真軟件所支持的格式相符，比如Vega 支持的紋理的格式有RGB、RGBA、INT、INTA、BMP、JPG。

（5）紋理建模

紋理建模就是把編輯好的真實場景的紋理貼圖應用到相應的模型上，所有使用的貼圖都放在貼圖庫里進行統(tǒng)一管理。圖7所示是將編輯好的戰(zhàn)儲箱的正面紋理作為貼圖應用到它的模型表面。。

最后，導出為.flt文件。

4 結束語

本文以基于Creator建模工具進行高架庫的場景建模的實踐經(jīng)驗，說明了Creator在創(chuàng)建用于視景仿真的實時三維模型方面，具有其他建模軟件沒有的強大優(yōu)勢，非常適合像高架庫一樣海量數(shù)據(jù)的大場景的建模。另外，本文所闡述的建模流程、高架庫建模中的實際要求及其解決方法對所有基于Creator進行的場景建模都有一定的借鑒意義和實用價值。

參考文獻：

[1] 孟曉梅，劉文慶.Multigen Creator教程[M].國防工業(yè)出版社，2002。

[2]王冬海.三維視景仿真技術在地鐵列車運行控制系統(tǒng)仿真中的應用[D].北京交通大學碩士畢業(yè)論文，2004。

第8篇：三維仿真論文范文

關鍵詞：SMT 貼片機 仿真 虛擬設備 3D

表面貼裝技術（Surface Mounting Technology，SMT）是應用最為廣泛的新一代的電子組裝技術，元器件不斷的向微型化和密集化方向發(fā)展被譽為電子組裝技術一次革命。

在電子產(chǎn)品組裝生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式中，設計一般是由設計工程師在計算機上利用多種計算機輔助設計工具來完成，生產(chǎn)制造則在各種數(shù)控設備（如貼裝機等）上完成。每一種產(chǎn)品在加工之前，制造工程師首先必須對設備編程并反復試驗，以確保操作規(guī)程的可行性和正確性，然后進行試生產(chǎn)，反復修改直到最后定型，再投入實際的批量生產(chǎn)。生產(chǎn)準備時間很長，投入資金很大。

SMT虛擬生產(chǎn)設備的設計，即采用計算機建模與仿真技術，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，通過三維模型及動畫或虛擬現(xiàn)實，實現(xiàn)產(chǎn)品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造是對已有或未來的制造活動進行仿真，它基本上不消耗現(xiàn)實物質(zhì)資源，所進行的過程是虛擬過程，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的。隨著市場競爭的加劇，產(chǎn)品交貨周期必須縮短，生產(chǎn)成本必須控制，因此迫切需要在這兩個“孤島”間建立聯(lián)系，虛擬制造被認為是其最好的解決方案。

1. 三維可視化建模的基本理論

1.1 幾何建模的基本方法

對于三維物體建模，幾何建模包括體素和結構兩個方面：體素，用來構造物體的原子單位，其選取決定建模系統(tǒng)所能構造的對象范圍；結構，用來決定體素如何組合已購成新的對象。

1.2 建模軟件

（1） 3DMAX：3DMAX的功能強大，內(nèi)置工具十分豐富，同時外置接口也很多，命令簡單明了，易于掌握。3DS Studio的算法很先進，所帶來的質(zhì)感和圖形工作站制作的圖形幾乎沒有差別，可存儲32位真彩圖像，其強大的功能使它成為PC三維動畫設計的首選軟件。

（2） Solidworks： Solidworks有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。

（3） Pro/Engineer： 采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠將設計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。

2. SMT設備可視化建模和仿真

建摸三維模型的軟件有很多，SolidWorks、Pro/Enginner、UG、AuToCAD、3DS Max

等等。但是考慮到容易獲得3DS檔.采用了3Dsmax進行貼片機建模。由于動臂式貼片機的曲線機構較多，特別是供料器與貼片頭的弧度設計， 利用3Dsmax有利于各個元件參數(shù)的修改與模擬，將會具有較高的仿真程度。同時旋轉式貼片機具有高速貼裝頭，軌道沿X、Y方向運行的特點，并且每個貼片頭安裝的吸嘴數(shù)量較多。另外3Dsmax具有強大的裝配功能，能夠實現(xiàn)管理并發(fā)進程，實現(xiàn)并行工程。在動畫制作上，旋轉式貼片機通過兩個方向的絲桿傳動，以及貼片頭的轉動，共同實現(xiàn)了芯片的高速吸取貼裝工作。

根據(jù)組裝生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，在表面貼裝工藝中基本有單面板生產(chǎn)和雙面板生產(chǎn)這兩種，生產(chǎn)工藝流程為：印刷錫膏——貼元器件——回流焊接——清洗——測試——包裝； 生產(chǎn)流水線則包括送料機，印刷機，高速機，貼片機，回流焊，收料機，包裝機等。通過建模與仿真可以更直觀了解各種設備運行方式，并為生產(chǎn)培訓節(jié)約成本。本論文主要以貼片機為核心，其他設備建模方法和貼片機建模相同。

2.1 貼片機外部建模

2.1.1 貼片機的外殼

貼片機的外殼的主要組成：本體部分、顯示器控制部分和操作控制部分外殼本體。

（1）本體部分：可以分為上架外殼、下架外殼和基礎連接架三部分組成。

將基礎連接架與裸機相連；F架外殼與基礎連接架相連；上外殼架與下架外殼相連。這樣就是外殼本體成為一個剛性好、穩(wěn)定性高的整體結構。

（2）顯示器：顯示器安放在外殼本體上，警示燈通過螺栓直接安裝在外殼本體上。

（3）操作控制部分在這里主要指的是鍵盤、電器開關等。鼠標和鍵盤的安裝可以相對隨意一點，可以和PC顯示器放在一起。對于電器開關，需要直接安裝在外殼本體上。

2.1.2 建模實現(xiàn)

（1）殼體建模：通過拉伸、擠出、修剪、布爾運算等命令來獲得模型結構。

（2）顯示器建模：創(chuàng)建簡單的長方體再通過布爾運算功能截取顯示器的主體結構。警報器的建模，合并幾個圓柱體。

（3）操作控制部分：主要是電器開關，建模相對較簡單。

（4）裝配模型

2.2 貼片機內(nèi)部建模

由于實體貼片機的內(nèi)部組成較復雜.因此，在實際建模過程中，做出相應的簡化，旨在強調(diào)工作過程原理的實現(xiàn)。內(nèi)部系統(tǒng)包含：機架、PCB傳送系統(tǒng)、X定位系統(tǒng)、Y定位系統(tǒng)、Z定位系統(tǒng)、貼片頭部件、吸嘴庫、喂料器、其他部件等。

2.2.1 建模實現(xiàn)

（1）貼裝頭：由于貼片的形式有三種：旋轉式、轉塔式、動臂式。這里主要創(chuàng)建旋轉式貼片頭。通過圓柱體的布爾運算和陣列操作創(chuàng)建。

（2）送料器：通過拉伸創(chuàng)建圓盤型送科器，以及輔助原件。

（3）X.Y定位臺：通常有兩種結構：支撐貼裝頭沿X.Y方向運行（動臂式）；支撐PCB沿X.Y方向運動（轉塔式）

（4）吸嘴級底座：通過圓柱體的布爾運算創(chuàng)建。

（5）視覺對中系統(tǒng)：上照相機固定安置在機座上，貼裝頭從送料器位置每抓取一個元件后，都要首先移動到其上進行視覺檢查，檢查其元件缺陷和位置偏差，而后才移動到貼裝位置進行貼裝；下照相機通常和處于中間位的貼片頭固聯(lián)在一起，可以隨貼片頭沿X—Y方向在貼片工作臺面內(nèi)移動.完成PCB定位標識的視覺檢查。

（6）PCB傳送機構：建模主要以長方體和圓柱體及相應的布爾運算實現(xiàn)。

建立完成模型如圖1所示。

圖1 貼片機模型

結論

以上簡介了貼片機得建模以及模擬仿真的過程。可以看出計算機技術在模擬仿真這方面用很大的幫助作用。同時也可以實現(xiàn)在沒有真實機器的情況下達到培訓人員的作用。另一方面，我們也可以運用模擬仿真更好地服務真實貼片機研究。最后，我們可以看出可視化虛擬仿真技術會更具有廣泛的發(fā)展前景?！?/p>

參考文獻

[1] 胡躍明，杜娟，吳祈生，等.基于視覺的高速高精度貼片機系統(tǒng)的程序實現(xiàn)[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2003，9（9）：760—764.

[2] 龍緒明.先進電子制造技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

第9篇：三維仿真論文范文

實踐教學是創(chuàng)新能力培養(yǎng)最直接最有效的載體之一。實踐教學體系構建要盡量設置一些綜合性、設計性及具有探索性的實踐項目，讓學生參加一些高新技術項目的訓練，提升學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

建構“五崗六層”生物技術及應用專業(yè)實踐教學內(nèi)容體系

我校通過對生物技術及應用專業(yè)實踐教學體系的深入研究，開發(fā)了以生物發(fā)酵、酶制劑制造、食品檢驗、食品類生產(chǎn)操作、生物制品營銷崗位為依托，以單項實踐、綜合實踐、課程設計、社會實踐、企業(yè)實習、畢業(yè)設計(論文)為支撐的“五崗六層”生物技術及應用專業(yè)實踐教學內(nèi)容體系框架(表略)，在進行崗位實踐教學能力結構分析的基礎上，制定出了各實踐項目的目標、內(nèi)容及考核方式，編制了與之配套的微生物應用技術實踐、企業(yè)實習等15門實踐課程標準和實踐教學指導教材

架構“五位一體”的生物技術及應用專業(yè)實踐教學支撐保障體系

實踐教學設備、仿真環(huán)境與校內(nèi)生產(chǎn)實訓基地、校外基地、實踐教學資源庫、雙師型教學團隊“五位一體”的支撐保障體系是生物技術及應用專業(yè)實踐教學體系得以實施的基礎。其中實踐教學設備以及仿真環(huán)境與校內(nèi)生產(chǎn)實訓基地是生物技術及應用專業(yè)實踐教學得以實現(xiàn)的載體。近年來，我校生物技術及應用專業(yè)建成了基因工程、酶工程、細胞工程等18個實驗實訓室，購置600多萬元實踐教學儀器設備。建成了檸檬酸生產(chǎn)車間、啤酒釀造車間、果蔬汁生產(chǎn)車間、焙烤車間、今麥郎實訓室等校內(nèi)生產(chǎn)實訓車間，基本滿足了發(fā)酵產(chǎn)品及生物制品的模擬式教學和體驗式教學的需要。深度合作的校外實習基地是保證頂崗實習順利進行的關鍵。我校生物技術及應用專業(yè)與青島啤酒(徐州)彭城有限公司、徐州恒順萬通食品釀造有限公司等8家生物技術、食品類企業(yè)建立了深度合作關系。實踐教學資源庫方面，我們不僅開發(fā)了實踐教學課程標準、實踐教學教材，還開發(fā)了一些動畫素材及多媒體課件。在師資隊伍建設方面，從行業(yè)企業(yè)聘請專家和工程技術人員構建專兼結合的實踐教學雙師團隊，不僅能大幅度提高實踐教學質(zhì)量，而且為校內(nèi)專業(yè)教師雙師素質(zhì)的塑造提供了一個直接高效的培養(yǎng)機會。