基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修仿真系统研究
基于Unity3D的虚拟维修仿真系统研究作者：吴旭琤来源：《科技视界》2019年第17期【摘要】为了提高虚拟维修仿真真实性及仿真功能的可扩展性，采用Unity3d作为仿真系统开发平台，搭建虚拟维修场景，使用Humanoid Avatar系统进行虚拟人运动控制，使用物理引擎实现物体间的碰撞检测，开发了可用于维修可达性、操作空间、舒适性分析的虚拟维修仿真系统。
【关键词】虚拟维修;Unity3D;运动控制;维修性分析中图分类号： TP391 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）17-0029-001DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.17.012Research of Virtual Maintenance Simulation System Based on Unity3DWU Xu-cheng（Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai 201210，China）【Abstract】To improve the authenticity of virtual maintenance simulation and the scalability of the simulation function， Unity3d is used as the simulation system development platform to build the virtual maintenance scene. The Humanoid Avatar system is used for virtual human motion control，and the physics engine is used to realize collision detection between objects. A virtual maintenance simulation system is developed that can be used to analyze accessibility， operating space， and comfort.【Key words】Virtual maintenance; Unity3D; Motion control; Maintainability analysis虛拟现实技术使设计人员可以在虚拟环境中，对产品可视性、可达性、操作空间以及人体舒适度等进行分析[1]，可以在没有实物样机的情况对产品维修性进行分析验证，是产品设计过程中确保问题能早期发现早期解决的有效方法，从而减少设计问题导致的设计返工和零部件报废，减少研发时间和降低研发成本。
基于Unity3D的虚拟现实仿真系统构建与优化
基于Unity3D的虚拟现实仿真系统构建与优化虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种通过计算机技术模拟出的三维虚拟环境，使用户可以沉浸在其中并与之进行交互。
随着科技的不断发展，VR技术在各个领域得到了广泛的应用，如教育、医疗、娱乐等。
而Unity3D作为一款跨平台的游戏开发引擎，也被广泛应用于虚拟现实仿真系统的构建与优化中。
1. 虚拟现实仿真系统概述虚拟现实仿真系统是利用虚拟现实技术对真实世界进行模拟和再现，使用户可以在虚拟环境中进行体验和互动。
这种系统通常包括硬件设备（如头戴式显示器、手柄等）和软件平台（如Unity3D引擎），通过二者的结合实现对虚拟环境的构建和控制。
2. Unity3D在虚拟现实仿真系统中的应用Unity3D作为一款强大的跨平台游戏引擎，具有良好的图形渲染能力和物理引擎支持，非常适合用于构建虚拟现实仿真系统。
在Unity3D中，开发者可以通过编写脚本、导入模型和材质等方式，快速构建出逼真的虚拟环境，并实现用户与环境的交互。
3. 虚拟现实仿真系统构建流程3.1 确定需求在构建虚拟现实仿真系统之前，首先需要明确系统的需求和目标。
这包括确定要模拟的场景、用户的交互方式、系统的性能要求等。
3.2 环境建模利用Unity3D中的建模工具和资源库，开发者可以快速构建出虚拟环境所需的场景、物体和角色模型。
在建模过程中，需要注意保持模型的逼真度和性能优化。
3.3 添加交互功能通过编写脚本，在Unity3D中添加用户交互功能，如手柄控制、碰撞检测、物体抓取等。
这些功能可以增强用户在虚拟环境中的沉浸感和参与度。
3.4 调试与优化在构建完成后，需要对虚拟现实仿真系统进行调试和优化。
这包括检查场景是否流畅、性能是否稳定、用户体验是否良好等方面。
4. Unity3D在虚拟现实仿真系统中的优化策略4.1 图形优化通过减少多边形数量、合并网格、使用LOD（Level of Detail）技术等方式，优化场景中的模型和纹理，提高图形渲染效率。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法虚拟维修人体建模与运动仿真是一项近年来备受关注的研究领域，它可以应用于医疗、运动训练、娱乐等多个领域。
本文将介绍基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法，包括建模、运动捕捉、物理仿真等方面的技术原理和应用实例。
一、虚拟维修人体建模虚拟维修人体建模是指利用计算机图形学技术对人体进行建模和表现。
而在Unity3D 中，我们可以利用其强大的建模工具和资源库来进行人体建模。
我们可以利用建模工具对人体各个部位进行建模，包括头部、身体、四肢等。
然后，可以利用贴图和材质来进行细节的表现，使得虚拟人体更加逼真。
Unity3D还支持骨骼动画，可以对虚拟人体进行动作设计和表现，使得人体在虚拟环境中可以自然地进行运动。
二、运动捕捉在虚拟维修人体建模与运动仿真中，运动捕捉是非常重要的环节。
运动捕捉是指利用传感器或摄像头等设备采集真实世界中的运动数据，然后将这些数据应用到虚拟模型中，使得虚拟人体可以模拟真实人体的运动。
在Unity3D中，可以利用其内置的动作捕捉工具来进行运动捕捉，也可以通过第三方设备和软件来进行更加精细的运动捕捉。
通过运动捕捉，可以使得虚拟人体在运动时更加自然和真实，为后续的运动仿真做好准备。
三、物理仿真物理仿真是虚拟维修人体建模与运动仿真中的另一个重要环节。
物理仿真是指对虚拟环境中的物体和人体进行物理性质的模拟，包括重力、碰撞、摩擦等。
在Unity3D中，可以利用其内置的物理引擎来进行物理仿真，也可以通过编程和脚本来进行自定义的物理仿真。
通过物理仿真，可以使得虚拟人体在运动过程中受到逼真的物理影响，更加真实地模拟人体的运动状态。
虚拟维修人体建模与运动仿真可以应用于多个领域。
在医疗领域，可以利用虚拟维修人体进行手术模拟和训练，帮助医生进行手术操作的练习和提高手术成功率。
在运动训练领域，可以利用虚拟维修人体进行运动模拟和训练，帮助运动员进行运动技能的提高和训练效果的评估。
维修仿真中虚拟人动作建模与行为控制技术研究
国防科学技术大学研究生院博士学位论文图３．１中国成年男子０ｌ、０５、ｌＯ、５０、９０、９５、９９百分位人体模型对比图３．２给出的是中国男子５０百分位人体模型和Ｊａｃｋ提供的美国男子５０百分位人体模型对比图，左侧是中国人体模型，右侧是美国人体模型。
图３．２中，美男子５０百分位人体模型对比从图３．２中可以明显看到东西方人体在身材比例、脸型等方面的差异。
中国人体模型上身较长，四肢较短：美国人体模型上身较短，四肢较长。
中国人脸偏瘦长，美国人脸偏胖圆。
同等百分比下，西方人明显比中国人要壮实一些，高一些。
这些因素是由于东西方的生活起居和饮食习惯引起的。
国防科学技术大学研究生院博士学位论文所提方法具有普遍意义，可以用于任意关节或关节链的插值计算。
不仅可以用于手部关节控制，实现手势姿态的调整；同样可以用于全身关节的控制，实现身体姿态的调整；或者用于头部关节，实现观察姿态的调整。
３．３．１关节化手掌模型上一节中，我们将人体模型大致划分为５类关节链，但是并没有涉及到手掌部分。
实际上，手掌部分通过ｒｉｇｈｔ／ｌｅ越点单独连接到手臂上，是一个相＿ｐａＪｍｂａｓｅ对独立的部分，并不参与上肢关节链的运动。
因此，需要单独针对手掌部分进行几何造型和运动建模。
在前面提到的基于ＧＢｌ００００．８８实现的本土化人体模型中，手掌部分由１６个段和１５个关节构成，共２０个自由度，并以ｒｉｇｌｌｔ／ｌｅｆＩＩｘｄｍ．ｂａｓｅ点作为手掌部分的基点。
虚拟手掌的实体模型与线框效果如图３．４所示。
图３．４虚拟手掌的实体模型与线框效果图手掌部分通过腕关节与上肢关节链连接，手掌部分的５条关节链彼此之间相互独立，共同以腕关节为父节点构成了５条相互独立的子关节链。
将关节看成点，将关节之间的骨骼看成是链，就可以按照运动关系将各肢体链接起来，从而可以用树形结构来表达手掌模型的层次关系。
大舞指★指中指无名指小手指图３．５手掌部分的树形结构层次关系图其中，曰为两个四元数ｇｏ和９７之间的距离，。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法随着医学科技的不断进步，在医疗领域中，虚拟人体仿真技术正起着越来越重要的作用。
在医学教育、手术规划、康复训练等方面，虚拟人体仿真技术都能够提供更高效、更安全、更直观的解决方案。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法具有良好的应用潜力，本文将探讨这一领域的技术发展和应用前景。
Unity3D是一款跨平台的游戏开发引擎，而在虚拟人体建模与仿真中，利用其强大的图形渲染、物理引擎和动画技术，可以实现高度真实的人体模型和动作仿真。
Unity3D支持多种主流的操作系统，如Windows、Mac OS、Linux等，且可以轻松移植到手机、平板等移动设备上，具有很好的可扩展性和通用性。
Unity3D拥有一套完整的开发工具和社区支持，具有较低的学习门槛和较高的灵活性，可以满足不同应用场景下的需求。
在虚拟人体建模与仿真领域，Unity3D还有许多优秀的插件和资源可以加速开发，例如人体建模工具、动作捕捉系统等，进一步提升了开发效率。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法具有技术基础扎实、开发成本较低、应用范围广泛等优势，为虚拟人体仿真技术的发展提供了有力支持。
二、虚拟维修人体建模技术1. 三维建模虚拟维修人体建模是虚拟人体仿真的基础，而在Unity3D中，可以利用其强大的建模工具和插件进行人体建模。
一般来说，三维人体建模可以通过扫描现实中的人体模型、手工建模和使用人体建模软件进行建模。
在建模过程中需要考虑人体的外表形状、肌肉和骨骼结构、身体比例等因素，以便后续的动作仿真和运动分析。
2. 纹理贴图虚拟人体的外表质感对于仿真效果至关重要，而在Unity3D中，可以通过材质系统和纹理贴图来实现人体模型的真实感和逼真度。
利用纹理贴图可以模拟肌肤的细微纹理、肤色、光泽等特征，使得虚拟人体更加逼真。
3. 动作捕捉虚拟维修人体的建模不仅需要考虑静态外表，还需要考虑动态的动作。
基于Unity3D的虚拟康复机器人实时动态演示
基于Unity3D的虚拟康复机器人实时动态演示作者：刘方全林泽磊刘伟尧李景涛来源：《科学与财富》2020年第13期摘要：选取已完成的上肢康复机器人本体为研究对象，使用SolidWork软件对上肢康复机器人进行三维建模，使用3DsMax对模型附加材质调整坐标轴等。
将调整好的三维模型导入Unity3D软件当中，并且用MFC建立康复机器人的控制面板。
控制面板上各电动机的转动参数一方面同过串口下发给康复机器人本体，控制其运动。
另一方面通过Socket通信传递给Unity3D，控制康复机器人模型的运动。
通过康复机器人模型的运动实时展现机器人本体的运动状态。
关键词：上肢康复机器人;Unity3D;Socket通信1 三维模型的建立1.1 上肢康复机器人模型的建立上肢康复机器人是比较复杂的机械系统，为了保证仿真结果与真实接近，所有的零件都按照电子版图提供的数据进行1：1建模，使用SolidWork软件建立各个零件的实体模型，并将生成的零件装配成总体，生成stl文件格式，导入到3DsMax中，在对各个零件添加材质和贴图。
1.2 人物模型的建立为使上肢康复机器人的模拟动画能真实的体现上肢康复机器人本体的运动状况，人物模型的尺寸应充分考虑到康复机器人模型的尺寸，应使人物模型的腕关节、肘关节、肩关节与康复机器人的各关节相对应，尽量保证人物模型与康复机器人的各关节同轴，这样能使展示效果更加逼真。
人物模型分为对头部和身体的建模，在3DsMax中采用多边形建模方法，建立人物的初步模型，然后对人物模型添加平滑组，这样可以增加模型的光滑度，然后为人物模型添加材质和贴图形成最终的效果图。
1.3 骨骼和绑定的添加与调整人物模型必须绑定骨骼才能实现模型的运动，首先用biped建立一个骨骼系统，在运动命令面板，点击biped卷展览的figure mode。
在各视图中，使用旋转缩放位移的方式，调整骨骼的位置与模型的位置，让二者对齐，调整好其中的一部分之后，复制到另一半上。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法随着科技的发展，虚拟现实技术在医学领域的应用越来越广泛。
在医学诊断、手术模拟、康复治疗等方面，虚拟现实技术的应用为医生和患者带来了很多便利。
虚拟维修人体建模与运动仿真技术在医学方面具有重要的应用价值。
本文将介绍基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真的方法，以及该技术在医学领域的应用前景。
一、虚拟维修人体建模在医学领域，人体建模是虚拟现实技术的重要应用之一。
通过将人体进行三维建模，可以实现对人体结构和功能的模拟和展示。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模，首先需要对人体进行三维扫描，获取人体的数据。
这可以通过CT、MRI等设备进行扫描，得到人体的三维数据。
然后，使用专业的建模软件对这些数据进行处理和分析，生成人体的三维建模。
将这些三维模型导入到Unity3D中进行渲染和展示。
通过这种方法，可以实现对人体内部结构的模拟和展示，帮助医生和学生更好地理解人体结构和功能。
除了人体建模，虚拟维修人体运动仿真也是虚拟现实技术在医学领域的重要应用之一。
通过运动仿真，可以模拟人体在不同运动状态下的姿势和动作，帮助医生和研究人员更好地理解人体运动的规律和特点。
基于Unity3D的虚拟维修人体运动仿真，需要首先对人体的骨骼结构和肌肉分布进行建模，然后使用物理引擎对这些模型进行仿真，模拟人体在不同运动状态下的姿势和动作。
通过这种方法，可以实现对人体运动的高度仿真，为医学研究和临床实践提供有力的支持。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法在医学领域有着广泛的应用前景。
在医学教育方面，可以将这种技术应用于医学院校的教学实践中，帮助学生更好地理解人体结构和功能，提高教学效果。
在临床诊断方面，可以将这种技术应用于医疗影像的分析和诊断中，帮助医生更准确地判断疾病和制定治疗方案。
在康复治疗和手术模拟方面，也可以将这种技术应用于康复训练和手术模拟中，帮助患者更好地进行康复训练和医生更好地进行手术模拟和实践。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法随着虚拟现实技术的不断发展，虚拟人体建模与运动仿真技术也逐渐成为一个备受关注的研究领域。
在医学领域，虚拟人体建模与运动仿真技术可以被应用于手术模拟、康复训练、人体姿势分析等领域。
本文将针对基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法进行研究与探讨。
虚拟维修人体建模是指通过计算机图形学技术，对人体进行三维建模，实现对人体各部位的精确建模和组织结构的模拟。
而虚拟维修人体运动仿真则是在虚拟人体建模的基础上，实现对人体运动的仿真与模拟。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法，其具体实现过程主要包括人体建模、骨骼动画、物理引擎等多个方面。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法的第一步是人体建模。
在Unity3D 中，可以使用专业的建模工具（例如Blender、Maya等）对人体进行建模。
建模的过程中，需要对人体各部位进行精确的建模，确保模型的真实性和精细度。
还需要考虑到人体的肌肉、骨骼、皮肤等组织结构，以及不同的姿势和动作，在建模过程中需要考虑到这些因素，保证建模的精确性和真实性。
在虚拟维修人体建模与运动仿真中，骨骼动画是一个非常重要的环节。
在Unity3D中，可以使用骨骼动画技术对人体进行动画的表现，通过对骨骼进行动画的关键帧设置和曲线调整，实现对人体运动的仿真和模拟。
在建模的过程中，需要考虑到人体不同部位之间的连接关系和动态变化，以及骨骼的自由度和限制条件，在动画设计中需要保证运动的自然流畅和真实性。
物理引擎也是虚拟维修人体建模与运动仿真的重要组成部分。
通过Unity3D的物理引擎组件，可以实现对人体的物理运动的模拟与仿真。
在虚拟维修人体建模与运动仿真过程中，物理引擎可以模拟人体不同部位之间的相互作用关系，例如骨骼之间的约束关系、肌肉之间的拉伸和收缩等，以及在不同环境条件下的运动效果。
通过物理引擎技术，可以使虚拟人体的运动仿真更加真实和精确。
基于虚拟现实技术的人体运动轨迹分析与仿真
基于虚拟现实技术的人体运动轨迹分析与仿真随着科技的发展，虚拟现实技术已经普及到每个人的生活中。
在医疗、军事、娱乐等领域都有着很好的应用。
其中，基于虚拟现实技术的人体运动轨迹分析与仿真技术备受关注。
这项技术可以为人们提供更加精确的运动学分析，以及更加生动的运动仿真效果。
一、人体运动轨迹分析技术人体运动轨迹分析技术是一项基于虚拟现实技术的运动学分析技术，它可以模拟人体在运动过程中的各种姿势变化，并通过大量的数据处理和分析，给出精确的人体运动轨迹分析结果。
这项技术可以应用于很多领域，如运动训练、医疗康复、心理治疗等。
比如在运动训练中，人体运动轨迹分析技术可以帮助运动员准确地分析自己的运动状态，找到自己运动中的不足之处并加以改进，从而提高自己的运动技能和竞技水平。
二、人体运动仿真技术人体运动仿真技术是一项基于虚拟现实技术的仿真技术，它可以模拟人体在运动过程中的各种姿势和动作，并通过智能算法模拟出人体的一系列生理反应和行为表现。
人体运动仿真技术可以广泛应用于体育竞技、职业训练、医疗康复等领域。
比如在体育竞技中，人体运动仿真技术可以帮助运动员根据不同比赛场景，模拟出各种不同的运动状态，从而提高自己的竞技能力和应对能力。
三、运动轨迹分析与仿真技术的优势基于虚拟现实技术的人体运动轨迹分析与仿真技术具有很多优势。
首先，在人体运动轨迹分析方面，它可以准确地分析运动员在运动中的各种姿势变化，找出运动的瑕疵并加以改进。
其次，在运动仿真方面，它可以模拟出各种生理反应和行为表现，帮助训练者更好地掌握运动技巧，提高训练效果。
此外，基于虚拟现实技术的人体运动轨迹分析与仿真技术还可以提高运动员的训练效率。
通过精准的数据分析和科学的仿真演示，运动员可以更好地了解自己的身体状况和运动技巧，从而在更短的时间内提高自己的训练效率。
四、人体运动轨迹分析与仿真技术在未来的应用前景基于虚拟现实技术的人体运动轨迹分析与仿真技术在未来具有广阔的应用前景。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
图1Delmia虚拟人上臂外伸自由度U nity3D则可以导入其它建模软件创建的虚拟人模型,在模型的逼真程度上相较Delmia更高。
在导入设置中,将人物模型的Rig选项中的Animation Type选择Humanoid,系统即会根据模型的骨骼结构自动进行绑定。
Unity3D中,人物骨骼模型包含15个必选绑定点和39个可选绑定点,如图2所示,绑定后,在Muscles&Settings选项中出现对应的关节自由度的运动范围设置。
由于Unity3D中的关节自由度的运动范围与实际人体运动极限范围并不一致,需要进行重新设置,Unity3D中对应Delmia中关节运动范围如表1所示主要研究方向为飞机维修性工程。
(不包含手指关节)。
图2Unity3D 人物骨骼绑定对关节运动范围进行修改后,能使虚拟人的关节运动范围与Delmia 中保持一致,从而使创建的姿态符合真实人可以达到的情况,满足工程仿真分析的应用要求,保证了后续运动仿真的真实性。
表1Delmia 与Unity3D 关节运动范围对照表position);}图3逆向运动学姿态控制3总结本文提出了基于Unity3d 的虚拟维修人体建模和运动仿真方法,通过比对Delmia 中的关节运动范围,在Unity3d 中建立满足工程应用需求的虚拟人模型,然后使用逆向运动学方法,实现对虚拟人的姿态控制,从而为在Unity3d 环境下进行虚拟维修仿真建立基础,使仿真的真实性得到提高。
【参考文献】[1]刘佳,刘毅.虚拟维修技术发展综述[J ].计算机辅助设计与图形学学报.2009,21(11):1519-1534.[2]杨壹斌,李敏,解鸿文.基于Unity3D 的桌面式虚拟维修训练系统[J ].计算机应用,2016,36(S2):125-128.[3]赵洪利,胡周兵.基于UNITY 交互式虚拟维修仿真系统的研究[J ].机械工程与自动化,2016(02):88-90.Unity3D 自由度名称Delmia 运动范围(°)Unity3D 运动范围(°)Chest Front -Back -20~56-56~20Chest Left -Right-25~25-25~25Chest Twist Left -Right -77~77-77~77Head Nod Down -Up -18~23-23~18Head Tilt Left -Right -17~17-17~17Head Turn Left -Right -75-75-75~75Shoulder Down -Up -8~53-8~53。
3D引擎开发中人体运动的研究与仿真
3D引擎开发中人体运动的研究与仿真摘要：引擎技术在3D游戏和三维仿真产品中具有非常重要的意义。
而运动尤其是人体运动的仿真在3D引擎的研究中尤为重要，在国内是阻碍国产3D动画制作的一个关键瓶颈。
本文归纳了人体运动的特点，用三角函数对运动中的关键因素——速度进行描绘，并将描绘好的数学函数写入文本，制作成“运动剧本”。
然后基于微软DirectX 9．0 SDK(Software Development Kit)开发包制作了一个3D引擎，在这个虚拟环境中制作了一个简易的人体模型。
同时在程序中对“运动剧本”中相应的数学函数进行解释，对模型进行渲染，仿真人体运动。
达到令使用者以写剧本的方式代替手工调节来实现运动制作的目的，使制作人员在无须专业的3D 建模技术的情况下，迅速而简捷地制作逼真的运动效果。
关键词：人体运动；3D引擎；三角函数；运动剧本0引言步入21世纪，伴随着数字娱乐业的发展，3D 游戏、3D动画以及三维仿真产业得到了空前的繁荣。
但是它们的发展少不了计算机多媒体技术发展的支撑，这其中，3D引擎是功不可没的，研究3D引擎技术，在3D游戏、动画和三维仿真中，具有非常重要的意义。
而运动作为3D引擎研究中的重点和难点，是任何时候都要深入研究的一个课题。
目前国外在3D动画制作过程中，一般是使用动作捕捉仪来进行动作捕捉，优点是逼真高效，国外动漫或游戏公司多使用这种方法，缺点是价格昂贵。
国内的许多动漫公司也就是因为无力购买价格昂贵的动作捕捉仪而在动作制作这一环节上不尽完美，没能做出大量优秀的3D动漫作品。
人体运动仿真是一种利用计算机模拟自然真实的人体运动过程的技术，如果是无生命的刚体运动必然涉及大量的力学公式和数学函数，但人体是一个复杂的生命体，有自己的意识并可支配自己的行为，因此很难用一个统一的数学模型来准确描绘人体的运动行为，而且，人体不同于机器，器官的承受能力所涉及的阻尼运动时刻都在变化，用力学来研究人体运动，自然会显得不够全面。
三维数字化人体建模及运动模拟技术
三维数字化人体建模及运动模拟技术近年来，随着计算机技术的不断发展，三维数字化人体建模及运动模拟技术已经逐渐成为了一个热门的领域。
这项技术可以模拟人体的各种运动、姿态和表情，被广泛应用于电影、游戏、医疗和体育等领域。
三维数字化人体建模技术的基础是人体解剖学和生理学知识。
通过对人体构造和运动规律的研究，可以将人体的各个部分分解成一个个小模块，再通过三维建模软件将它们组合起来构成一个完整的人体模型。
这个模型包含了人体的所有结构信息，可以方便快捷地进行各种运动模拟和表情表达。
在模型构建过程中，需要对人体的形态、结构、骨骼、肌肉等进行精细的分析和测量，以确保模型的真实性和可靠性。
在三维数字化人体建模技术的应用中，最常见的是运动模拟。
运动模拟是指通过计算机模拟人体在不同场景下的各种姿态和动作，其应用领域包括电影、电视、游戏等。
运动模拟的核心在于解决人体运动的物理问题，如受力、动量守恒、角动量守恒等。
通过建立相应的数学模型和物理引擎，可以模拟出真实的人体运动效果。
三维数字化人体建模技术的另一个重要应用是医学。
通过对人体健康情况的全面了解和分析，可以通过三维数字化人体建模技术进行手术模拟、器官重建等操作，帮助医生更好地进行诊疗和治疗。
此外，三维数字化人体建模技术还可以用于医学教育和科学研究。
三维数字化人体建模技术在体育领域的应用也日益普及。
运动员的身体机能是其成败的关键，通过三维数字化人体建模技术，可以更加准确地了解运动员的身体状况和行动规律，从而为他们的训练和比赛提供更有针对性的指导。
总之，三维数字化人体建模技术是一项非常重要的技术，其应用领域广泛，对人们的生产生活和科学研究都产生了深远的影响。
随着技术的不断发展，相信三维数字化人体建模及运动模拟技术将会有更加广泛的应用。
基于虚拟现实的人体运动分析与优化
基于虚拟现实的人体运动分析与优化近年来，随着虚拟现实技术的快速发展，基于虚拟现实的人体运动分析与优化逐渐成为了热门话题。
虚拟现实技术能够使人们通过模拟真实场景，进一步探究人体运动学现象，并提供可视化的数据信息，为人体运动分析与优化提供了前所未有的可能性。
一、基于虚拟现实的人体运动分析虚拟现实技术可以创建一个模拟的三维运动场景，将人体运动的数据进行三维可视化展示。
通过虚拟现实技术，可以实现人体运动的立体重构、关节角度测量、肌肉力量估计等详细的分析，从而更加准确地探究人体在运动中的力学性质。
比如，动态的虚拟现实场景能够模拟各种不同的身体姿势和活动，分析人体肌肉的活动情况，改变肌肉活动方式，从而实现优化运动效果和预防活动伤害的目的。
此外，基于虚拟现实技术的人体运动分析方法还可以用于研究人体运动的动力学特性，包括关节约束性，肌肉力量和弹性、惯性等因素的影响，以及人体运动的频率和时间等因素。
这些数据和信息提供了关于人体运动机制和身体结构特征的有用见解，可为运动训练和康复治疗提供有力支持。
二、基于虚拟现实的人体运动优化虚拟现实技术用于人体运动优化，可以在人体进行活动的过程中，通过分析相关数据，量化分析活动质量，并帮助职业运动员和训练人员定位运动的漏斗，制定个性化训练计划。
而这样的辅助模型，可以使运动员和训练者直接感受到运动中身体和运动器官之间的不同合作方式，从而更为深入地了解身体的反应，获得更好的训练效果。
虚拟现实技术可以通过让运动者和训练人员直观地感受自己的运动姿势和运动过程，进一步优化运动、改善技能。
虚拟现实系统可以模拟真实运动情况，让运动者感受到实际运动中的力学性质，并可随时获取详细的运动数据，与此同时还能自由、随意改变负载、变量等情况，从而进一步发现个体差异，提高训练效率。
三、未来的虚拟现实技术随着虚拟现实技术的快速发展，未来的虚拟现实技术将更加智能化，为人体运动分析和优化提供更多有用的数据信息。
一方面，未来的虚拟现实技术将更加准确地检测人体运动姿势，提供更为精确的关节测量、肌肉活动、骨骼活动测量等数据信息，便于运动员和训练人员进一步探究人体运动学现象。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法虚拟维修人体建模与运动仿真是一种通过计算机技术进行人体结构建模和运动仿真的方法，其应用领域涵盖了医学、生物科学、计算机游戏等多个领域。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法，具有较强的真实感和交互性，能够为医学相关领域提供更加真实、直观的人体结构和运动仿真模拟。
本文将从理论、方法以及实际应用等多个角度对基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真进行深入分析和探讨。
1.1 三维建模技术三维建模技术是指利用计算机技术对三维空间进行建模的一种技术。
在虚拟维修人体建模过程中，三维建模技术可以实现对人体各部位的精确建模，包括骨骼、肌肉、器官等。
基于Unity3D的三维建模技术具有较强的灵活性和实用性，能够实现对人体结构的高度还原。
1.2 生物力学分析生物力学是研究生物体运动规律和力学特性的学科，其在虚拟维修人体建模中具有重要作用。
借助生物力学分析技术，可以对人体各部位的运动进行精确模拟，还原真实的生理运动过程。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模方法结合了生物力学分析技术，可以实现对人体运动的高度还原和仿真。
1.3 纹理渲染技术纹理渲染技术是指对三维模型表面进行纹理映射和渲染的技术。
在虚拟维修人体建模中，纹理渲染技术能够实现对人体表皮、肌肉等部位的真实纹理还原，增强虚拟人体模型的真实感和逼真度。
基于Unity3D的虚拟维修人体建模方法可以利用其强大的纹理渲染功能，实现对人体表面的高度真实的纹理还原。
1.4 虚拟现实技术虚拟现实技术是指利用计算机技术对现实世界进行模拟和再现的技术。
在基于Unity3D的虚拟维修人体建模中，虚拟现实技术可以实现对人体结构和运动的交互式模拟，使得用户能够通过虚拟环境实时观察和交互模拟。
虚拟现实技术的应用可以大大提高虚拟维修人体建模的交互性和真实感。
2.1 骨骼动画技术骨骼动画技术是指通过对人体骨架进行动画建模和运动模拟的技术。
三维人体模型动态仿真技术的研究与实现
三维人体模型动态仿真技术的研究与实现作者：陈小满来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第04期摘要：三维人体模型动态仿真技术已经成为当前计算机动画领域的研究热点，基于此，本文提出了一种运动捕捉数据驱动的三维人体模型动态仿真方法.首先，对运动捕捉数据ASF/AMC文件进行解析，提取运动信息;其次，建立包括骨骼层和皮肤层的双层人体模型;最后，通过骨骼蒙皮技术实现三维人体骨骼层和皮肤层的绑定，并采用所提取的运动数据驱动人体模型运动.仿真结果表明，本文所提出的方法能较好的实现三维人体动态仿真效果.关键词：三维人体模型;动态仿真;运动捕捉数据;绑定中图分类号：TP391.9; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）04-0055-041 引言三维人体模型动态仿真技术是三维动画的核心技术，被广泛应用于影视、游戏、虚拟现实和增强现实等领域中[1].通过精密仪器捕捉到的真实人体运动的数据，驱动三维虚拟人体模型做动态仿真，实现高度逼真的动态效果，带来强烈的视觉冲击和震撼感受，以满足人们日益增长的精神需求.三维动画经过长期的发展和演变可以分为四种[2，3]，分别是杆状动画，顶点动画、蒙皮动画和多层模型动画.杆状动画和顶点动画都是单层模型，杆状动画只有骨骼层，顶点动画只有皮肤层，都有一定的局限性.蒙皮动画使用骨骼皮肤模型，包含两层模型，分别是骨骼层和皮肤层，将骨骼和皮肤绑定在一起，通过骨骼运动带动皮肤变形.多层模型动画则是在皮肤层与骨骼层之间添加肌肉层和脂肪层，需要通过更复杂的控制和约束进行动画制作.蒙皮动画和杆状动画相比，模型更具有真实感;和顶点动画相比，内存消耗小，具备交互性，并且控制层次高便于修改动画数据;和多层动画相比，控制机制更简单，技术更容易被推广.随着应用中真实感和交互性的需求越来越高，蒙皮动画技术成为了目前被广泛应用的三维动画技术和主要的发展方向[4].基于此，本文将重点研究蒙皮动画的三维人体模型动态仿真技术，使用运动捕捉数据驱动虚拟人体运动.首先，解析运动捕捉数据，得到人体骨架模型和运动数据;其次，创建三维人体模型;最后，重点研究骨骼皮肤绑定技术，实现三维人体动态仿真.2 运动捕捉数据的解析本文采用Carnegie Mellon University图形实验室提供的运动捕捉数据，分为ASF和AMC 两种文件，ASF文件用于存放骨架信息，AMC文件用于存放运动数据[5].将骨架信息和运动数据分开的优点是一个ASF骨架可以運用不同的AMC运动数据，实现不同的动作，而不必每个AMC数据都自带骨架信息，减少了数据的冗余.2.1 ASF数据解析ASF是一个层次定义的文件，包括文档信息描述、根节点描述、骨骼信息描述、关节层次结构定义等，如表1所示：在ASF文件中，根节点（root）定义了人体骨骼模型在世界坐标系中的位置和朝向，而骨骼模型结构中其他所有的骨骼（或关节点）位置信息等都是在根节点的位置和朝向的基础之上获取的，骨骼本身不带平移信息，只有旋转信息，此外还定义了旋转的自由度（即旋转的范围）.最后在：hierarchy中规定了骨骼模型的层次结构.2.2 AMC数据解析AMC是以帧序列存储的运动姿态信息，一帧表示一种运动姿态，依照ASF中定义的骨骼的自由度给出相应的数值，包括根节点的平移和旋转信息以及各关节点的旋转信息，如表2所示：在一套完整的运动过程中，假设有m个帧序列，则运动数据可以采用以下方式表达出来：式中，fi表示第i帧的运动数据，ti0表示第i帧中根节点的平移信息，ri0表示根节点的旋转信息，rij表示第i帧中第j段骨骼的旋转信息.ASF/AMC运动捕捉数据，能够将模型中的骨骼信息与运动信息相互分离，使一个骨骼信息与多个运动信息匹配，这种方式能够降低运动数据在存储过程中需要的空间，进而提升空间的应用效率.3 三维人体建模技术本文采用三维建模软件创建人体模型，一个完整的人体模型包括模型和贴图两个部分.在建造一个人体模型时，需要对人体的结构特征有细致的观察和深入的了解，由于人体模型最终不是为了静态的演示，而是动态的表演，所以还需要掌握人体的运动特点，在制作模型时，需要合理布线，符合人体的运动需要.由于本文使用的是真实人体的运动数据，因此设计人体结构时采用与真人比例一致的模型.首先，制作头部，创建一个多边形立方体，修改立方体的分段方便调整头部的大型比例，调整立方体，制作出模型的大体轮廓.使用编辑网格的工具组划出五官的位置和比例，并逐步调整和细化.其次，制作躯干部分，创建一个多边形立方体，调节分段，调整轮廓.再次，制作四肢，方法和躯干大体相同，都是从基本的几何体开始，先调整大型再逐步加线细化.最后，将这几个部分缝合，缝合时需注意是否有遗漏的顶点，缝合后需保证布线整齐一致.创建出多边形模型后，还需要为模型的表面绘制纹理.要使三维的立体模型转换为二维的平面图像，就需要将模型的表面通过裁剪等手段展开，映射到二维纹理贴图坐标（即UV）上.展开的基本原则是，在UV拉伸较小的时候，尽量保证面的完整性.在选择边切开的时候，尽量选择比较隐蔽或在镜头中不常出现的部位.在进行模型UV划分时，各个部分之间不要相差过大.在测试纹理不会发生明显的变形下展平模型表面，渲染出UV模板，导入绘图软件中，绘制人体表面纹理，包括面部、皮肤和衣服等.绘制完成后，将贴图赋给之前创建的模型，图1是人体模型的渲染图.4 人体模型动态仿真技术在进行人体模型动态仿真时，主要通过骨骼层带动皮肤层进行变形，以此呈现出人体模型的运动效果.因此，首先需要创建皮肤层的骨骼，然后通过蒙皮技术，实现骨骼和皮肤的绑定，最后将运动捕捉数据映射到模型的骨骼上，以骨骼关节点的运动，带动皮肤顶点的运动，呈现出多样化的运动效果，完成人体模型的动态仿真.4.1 人体模型的骨骼创建前文已使用三维建模软件创建了三维人体皮肤模型，还需进一步创建与皮肤模型相匹配的骨骼模型.由于本文采用的是ASF/AMC运动捕捉数据，运动数据AMC要映射到人体模型的骨骼上来驱动皮肤模型的运动，因此，要根据ASF文件中定义的骨骼层次结构创建人体模型的关节点，保证关节点的数量和名称都是一致的，以便进行姿态同步.首先，在皮膚模型的中心添加根节点，作为骨骼模型的起始点，并向上依次绘制背、胸、颈、头的关节，根据创建的先后顺序，关节和关节之间会自动形成层级关系，以符合运动骨骼的层次结构;其次，以肩关节和胯关节为起始，依次绘制手和腿的关节;再次，将肩关节和胸关节连接，使肩关节成为胸关节的子节点.同理，将胯关节和根节点连接，使胯关节成为根节点的子节点.最后，以根节点为原点镜像关节点，这样，便得到了完整的人体皮肤骨骼结构，如图2所示.4.2 皮肤骨骼绑定骨骼和皮肤在初始状态下是重合的，但是要在运动过程中使骨骼驱动皮肤变形，就需要对骨骼和皮肤进行绑定.绑定时需考虑两个问题，第一个是不同关节点对皮肤顶点变形产生的影响值，即为权重;第二个是如何使用骨骼驱动模型，即为蒙皮算法.权重指的是运动过程中不同关节点对皮肤顶点变形产生的影响值.目前权重的绑定方法主要有：最近距离法，在层次中最近法，和热量贴图算法.最近距离法只考虑皮肤顶点和关节点的距离，而不考虑骨骼本身的层次结构，容易使骨骼和皮肤的关系产生错乱，例如左腿的运动会带动右腿的皮肤产生不合理的拉伸变形.在层次中最近法加入了对骨骼模型中层次结构的判定，可以将人体的不同部位大体区分开来，减少一些不必要的错误，改进最近距离法的不足.热量贴图算法[6]模拟热量扩散原理，热量会随着与热量源的距离增加而减少，距离关节点近的权重值高，距离关节点远的，权重值低.此外，距离越远，衰减越快，这样使得权重更接近影响的对象，限制了小权重的扩散，减少错误的影响范围.热量贴图算法是目前自动绑定效果最好的一种算法.权重值确定了骨骼和皮肤的关联系数，而如何使用骨骼驱动模型，即为蒙皮算法.蒙皮算法是通过骨骼的权重值和骨骼的变换矩阵将初始姿态下的皮肤顶点位置变换到新的位置.现在主流的蒙皮算法是线性混合蒙皮算法，算法容易实现，但其缺陷是容易在关节处产生“塌陷”和“打结”现象.这种缺陷是由于线性混合的过程中原本刚性的变换在混合后可能会变为非刚性的，不能保持皮肤体积的恒定.因而需要对线性混合蒙皮算法进行改进，使得模型能够平滑变形.一种改进方法是对三维坐标的变换矩阵进行球面线性插值[7]，从前文分析得知，只有根节点有平移变换，其余的关节点只有旋转变换，因此对旋转变换进行插值.根据皮肤点与关节点的权重值计算皮肤点对应的旋转变换，然后通过根节点的平移和骨骼结构中各层级的旋转得到皮肤点更新后的实际位置.由于不再对结果点的位置进行插值，因此可以保持皮肤的体积恒定.另一种方法是使用对偶四元数[8]，对偶四元数具有刚性变换的性质，可以将皮肤顶点的全局变换矩阵转换为对偶四元数，用权重与对偶四元数进行线性混合，将线性混合得到的新的对偶四元数进行单位化，最后将单位化的对偶四元数转换为变换矩阵，更新顶点位置，即可满足刚性变换，解决“塌陷”和“打结”的缺陷.4.3 基于AMC三维人体运动仿真骨架结构是连接人体模型及运动数据的桥梁，使用运动捕捉数据驱动人体模型，首先必须得保证模型的骨架和运动数据的骨架在结构上是一致的.另外，由于虚拟人是根据动画或者游戏的内容而设定的角色，具有千姿百态的外形，相应的骨骼比例也是各不相同，要使运动数据能够更好地驱动虚拟角色，就必须使得虚拟人模型的骨架和运动数据自定义的骨架相匹配.根据前文解析的ASF/AMC文件制作插件，将运动骨骼和运动数据导入三维动画软件Maya，在Maya中得到运动骨骼和相应的帧序列动作.使用HumanIK将运动骨骼映射到模型骨骼上，使模型骨骼具有运动姿态.HumanIK是反向运动学解算器和重定目标工具，可以对场景角色全身和身体部位的关键帧进行设置和操控，也可以在不同的角色之间对动画进行重定目标.具体做法是，在HumanIK中新建骨架定义，将运动骨骼中的各个层次关节赋给角色控制器相应的部位.完成骨架定义后，将角色控制器的骨架赋予模型的骨骼，即完成了映射，使模型骨骼与运动骨骼姿态同步，并通过骨骼和皮肤的绑定带动模型皮肤顶点变化，实现了基于AMC 三维人体运动仿真.图3截取了行走运动中四个关键帧的运动姿态来展现三维人体动态仿真的效果.5 结束语随着三维动画仿真的应用范围不断的扩大，如何提高仿真的效果成为相关领域关注的重点问题.通过运动捕捉设备采集真实的人体数据，从而驱动三维人体模型实现动态仿真成为研究的热点.本文对运动捕捉数据ASF/AMC文件进行了详细分析，建立了具有骨骼层和皮肤层的双层人体模型，并实现了骨骼和皮肤的绑定，在此基础之上采用运动捕捉数据驱动了人体模型，实现了动态仿真.本方法的提出，在一定程度上提高了三维人体动态仿真效果，为三维人体动画提供了一种切实可行的途径.后续将继续研究骨骼和皮肤的绑定算法，以解决运动状态下的皮肤变形失真的问题，使得骨骼对皮肤顶点的控制更加平顺.参考文献：〔1〕夏开建，王士同.改进的骨骼蒙皮算法模拟皮肤变形[J].计算机应用与软件，2009，26（12）：174-176.〔2〕Mahoney J V， Fromherz M P. Handling ambiguity in constraint-based recognition of stick figure sketches[C]. Electronic Imaging 2002. International Society for Optics and Photonics，2001： 89-100.〔3〕叶大海，庄越挺，刘丰.骨粒串主导的自由曲面变形算法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2005， 16（12）：1719-1723.〔4〕黄永坤，侯进，戚福洲.三维虚拟人皮肤变形与塌陷部位的调整[J].计算机应用与软件，2015（9）：184 -187.〔5〕刘贤梅.基于运动捕获数据的虚拟人动画研究[J].计算机工程与应用，2008，44（8）：113-114.〔6〕Baran llya. Automatic Rigging and Animation of 3D Characters[C]// Acm Siggraph. ACM， 2007.〔7〕Kavan L， ára J. Real time skin deformation with bones blending[J]. 2003.〔8〕Kavan L， Collins S， O'Sullivan C. Skinning with dual quaternions[J]. Symposium on Interactive 3d Graphics and Games. ACM， 2007：39-46.。
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基于Unity3D的虚拟维修人体建模与运动仿真方法
作者：吴旭琤
来源：《科技视界》2019年第11期
【摘要】某电子行业企业在生产过程中产生的有机废气具有风量大、浓度低、处理困难的特点。
本文以某电子企业有机废气处理工程为例，采用“干式过滤+一级活性炭吸附浓缩+催化燃烧+二级活性炭吸附（带脱附功能）”组合装置，废气处理效率高于90%。
工程实例表明改造后的装置可达到高效吸附、深度净化、经济可行、稳定性高的效果。
【关键词】有机废气;电子行业;吸附浓缩;催化燃烧
中图分类号： TQ050.2;X78 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）11-0048-002 DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.11.022
【Abstract】The organic waste gas generated in the production process of the electronics industry， with low concentration and large air volume is difficult to handle. In this paper， an organic waste gas treatment project of an electronic enterprise is taken as an example， and the combination of “dry filtration + primary activated carbon adsorption concentration + catalytic combustion + secondary activated carbon adsorption （with desorption function）” is adopted， and the removal rate of the organic waste gas is above 90%. The engineering example shows that the modified device can achieve high adsorption efficiency， deep purification， economic feasibility and high stability.
【Key words】Organic waste gas; Electronics industry; Adsorption concentration; Catalytic
combustion
电子元件在表面贴装工艺中，为防止在焊接修正前元器件因加速、振动、冲击等原因发生偏移或脱落大量使用红胶[1]，贴装过程中易产生挥发性有机废气（volatile organic compounds，VOCs）。
某电子企业的主要产品为铝电解电容器和电源基板，产生的有机废气主要为乙醇、异丙醇等。
尽管该企业排放的有机废气浓度满足天津市地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准》（DB12/524-2014），但现有废气处理装置对大风量、低浓度的有机废气不能达到稳定排放的要求，需采取更加有效的废气净化技术，才能达到达标且稳定排放的要求。
目前国内外对大风量、低浓度的VOCs废气净化手段主要包括吸附法、催化燃烧法及其组合方法等[2]。
吸附法利用活性炭等吸附剂对气态分子的捕捉能力进行废气净化，吸附剂因其具有巨大的比表面积、热稳定性好、吸附量大和吸附活性高等特点而被广泛应用，常见的吸附剂有蜂窝活性炭、纤维活性炭等。
该方法具有较高的效率，技术的关键是吸附剂的选择，但活性炭吸附到一定量时会达到饱和，就必须再生或更换活性炭[3]。
催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与深度氧化作用。
在催化燃烧过程中，催化剂可以降低反应的活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面以提高反应速率[4]，在高温下使有毒有害的物质氧化分解为无毒无害的小分子物质，对VOCs中醇类物质分解效果较好[5]。
不同VOCs废气净化技术各有优缺点及其使用范围，电子企业产生的废气通量大、成分多样，使用单一处理方法难以达到预期目的，因此，在实际废气处理中通常采用复合工艺处理技术达到高效经济的净化效果[6]。
1 废气特性和处理要求
1.1 废气处理要求
该企业工艺废气中的异丙醇、乙醇执行天津市地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准》（DB12/524-2014），VOCs最高允许排放浓度50mg/m3，最高允许排放速率1.5kg/h。
1.2 设计工艺流程
由于企业生产过程中产生的VOCs污染物浓度低，风量大且排放不稳定，为保证达到95%稳定达标排放目标并考虑经济性，采取“干式过滤+一级活性炭吸附浓缩+催化燃烧+二级活性炭吸附（带脱附功能）”处理工艺对VOCs废气进行处理。
异丙醇、乙醇等VOCs在通过干式过滤器的预处理后，直接由风管引出并进入活性炭吸附装置，采用蜂窝活性炭吸附浓缩装置+催化燃烧装置，将吸附、浓缩和催化三个过程有机的组合在一起。
首先利用蜂窝活性炭的多孔性和微孔材料的表面张力，把车间产生的异丙醇、乙醇吸附在蜂窝活性炭的空隙中，使得废气得到净化;当蜂窝活性炭吸附达到饱和以后，用热风脱附再生;被脱附出来的高浓度异丙醇、乙醇在催化剂的作用下，在相对较低的温度下即可以转化为无毒无害的CO2和H2O，从而达到净化气体的目的，净化后的气体再通过风机排向高空。
企业的排气筒也由原有的7个排气筒改造为1个排气筒。
1.干式过滤器
2.吸附电动调节阀
3.一级活性炭吸附塔
4.脱附风机
5.催化燃烧器
6.烟囱
7.换热器
8.脱附电动调节阀
9.主风机 10.二级活性炭吸附塔
2 设备参数及工艺特点
根据企业废气特点及工艺分析，同时考虑分类分质处理原则，将有机废气吸附、活性炭脫附和电气控制系统组合在一起。
在吸附床前设置干式过滤器作为预处理器，利用过滤器内置的粗效过滤器和亚高效过滤器对废气中的颗粒性物质进行高效拦截，净化效率为80%。
有机废气经过预处理后，经过合理的布风，使其均匀地通过固定吸附塔内的活性炭层的过流断面并停留一段时间，从而将废气中的异丙醇、乙醇等有机成分吸附在活性炭的表面，使废气得到净化，净化后的洁净气体通过风机及烟囱达标排放。
该装置设2台吸附塔，即一台吸附塔进行吸附，另一台处于脱附再生阶段，从而使吸附过程可连续进行，不影响车间生产。
设备配备PLC电气控制系统，对风机、加热器、温度、阀门进行控制，当系统温度达到预定的催化温度时，系统自动停止预热器的加热，当温度不够时，系统重新启动预热器，使催化燃烧温度维持在适当的范围。
此外，系统中还设有阻火器，可有效地防止火焰回串，确保系统安全。
3 工程运行分析
3.1 运行效果
该处理装置投入运行后，对进气口和终端处理设备出气口的异丙醇、乙醇等有机废气污染物的排放浓度和排放速率进行检测，异丙醇的进气口排放浓度为43.0mg/m3，排放速率为
1.21kg/h;乙醇的进气口排放浓度为20.8mg/m3，排放速率为0.83kg/h;异丙醇和乙醇经“干式过滤+一级活性炭吸附浓缩+催化燃烧+二级活性炭吸附（带脱附功能）”组合系统处理后，异丙醇的排放浓度和排放速率分别为
2.5mg/m3、0.008kg/h，处理效率达到94.2%，乙醇的排放浓度低于2mg/m3，处理效率>90%。
结果表明，“干式过滤+一级活性炭吸附浓缩+催化燃烧+二级活性炭吸附（带脱附功能）”为主体的处理系统对去除大风量、低浓度的异丙醇、乙醇等有机废气的净化效果显著，稳定性良好且没有发生聚合反应的可能。
3.2 经济效应分析
该工程一次性投资费用167万元;总装机功率为139.1kW，总运行功率为83.84kW，按每天工作18h，电耗为1509.12kW·h/d，按电价为0.768元/（kW·h）计，则电费为1159元/d;活性炭、过滤器和催化剂等耗材费386.52元/d，废弃物处置费为122.4元/d，合计运行费用1667.92元/d。
4 结论
针对某电子企业排放的大风量、低浓度的异丙醇、乙醇等有机废气，采用“干式过滤+一级活性炭吸附浓缩+催化燃烧+二级活性炭吸附（带脱附功能）”的处理系統对其进行处理。
通过
对比进、出气口的排放浓度、排放速率可知，该处理系统对有机废气的处理效率可达90%。
工程实例证明，对电子行业的大风量、低浓度的有机废气污染物，采用“干式过滤+一级活性炭吸附浓缩+催化燃烧+二级活性炭吸附（带脱附功能）”的组合净化工艺，可以达到高效吸附、深度净化、经济可行、稳定性高的效果。
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[6]汪俊.有机废气处理之活性炭吸附与催化燃烧浅谈[J].污染防治技术，2018，31（02）：4-6.作者简介：刘会成（1986—），男，汉族，江西九江人，南京大学环境规划设计研究院股份公司，工程师，硕士，研究方向为环境规划及政策研究、环境污染控制技术。