仿真与虚拟设计技术(PPT 29张)

（工程图） 零件图 1900
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第2章 仿真与虚拟设计技术概述

什么是仿真？ 什么是虚拟现实（ＶＲ）？
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什么是仿真?
仿真Simulation属于一门基础性学科，仿真就 是利用模型进行的一种试验，它可极为有效而经 济地用于科研设计训练以及系统的试验。仿真技 术是以控制理论相似原理数模与计算技术信息技 术系统技术及其应用领域相关专业技术为基础， 以计算机和多种专用物理效应设备为工具借助系 统模型，对实际的或设想的系统进行动态试验研 究的一门新兴综合性技术。
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虚拟装配设计
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头盔显示器
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数据手套
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虚拟设计系统构造图
交互工具及信号控制 喇叭 屏幕 RGB-NTSC RGB-NTSC 多感知接口及虚 拟环境生成系统 图形卡 图形卡 三维声音 模型库 显示器 位置方向 跟踪器 数据手套 数据输入 识别控制 语音识别 I/O I/O 接触及力 量反馈 I/O
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第3章 虚拟设计技术



虚拟设计技术 虚拟设计系统的构成 虚拟设计技术应用 虚拟现实技术应用到产品设计中的作用
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虚拟设计技术
1.虚拟概念设计 2.虚拟装配设计 3.虚拟环境中的声音系统 4.虚拟设计系统中的接触及力量反馈
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虚拟概念设计
产品设计过程可以概括分为两个步骤：概念设计(Conceptual Design)和 构型设计(Configuration De-sign)[1]。前者的目的是制定出设计方案，后者 的目的是设计出具体构型。概念设计是设计的初步阶段，它的目的是获得 足够多的有关产品式样和形状的信息。它是设计过程的重要阶段，因为产 品成本的60%~70%是由这个阶段决定的。在概念设计阶段，人们需要研究 大量可行的设计方案，从而确定经济效益最好的设计。 虚拟概念设计使用虚拟现实技术，为设计者提供基于语音识别和手势跟 踪的输入方式，设计者可以很方便地在三维虚拟环境中操纵产品及零件， 进行各种形状建模和修改。利用这种系统进行计算机建模，无须精确的尺 寸定义。虚拟现实技术消除了鼠标、键盘等的输入方式给用户带来的限制， 同时系统还可以为用户提供三维立体图像，设计者可以在三维空间中对设 计对象进行观察和操作。
传感器 麦克风 喇叭 屏幕
计 算 机 接 口
模 拟 环 境 生 成 器
接触及力量 作用装置 空间球
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虚拟设计技术应用
1.虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术 2.虚拟现实技术已成为一种商业经营手段和战略 3.虚拟现实技术成为学校教学手段和教学方式的重要 组成部分 4.虚拟现实技术将成为工程设计的得力助手
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虚拟现实技术成为学校教学手段 和教学方式的重要组成部分
早在1995年，华盛顿的中小学校就开始了虚拟教学。教室里没有黑板和 讲台，每个座位的前方都有特殊的头盔和操纵杆。孩子们只要带上头盔，手 握操纵杆，眼前就会出现一幅幅栩栩如生的景象，既生动又形象，这是虚拟 教学。传统的教学理论和教学实践一直忽视形象思维的发展与完善，片面强 调抽象思维，这是目前课堂教学普遍存在的枯燥、乏味、抽象、难懂的重要 原因之一。 美国加州和印第安纳州之间的一堂关于宇航和太空知识的远程教学课也 是一个很好的实例。远在美国东部印第安纳州的教师和他的学生们一起出现 在大屏幕电视上。老师用生动的讲解和大量的影视资料把孩子带进了太空， 为了激发学习兴趣和参与意识，课堂上还特意准备了五颜六色的小墨镜和小 扇子，这样当孩子们和屏幕上的宇航员一起”飞向”太空时，孩子们戴上小 塑料墨镜并扇起小纸扇，仿佛真的有耀眼的太阳和灼热的高温需要抵御。同 时课堂上还可以品尝到宇航员常吃的脱水后的鸡蛋、苹果酱和冰激凌……在 整个的教学活动中，孩子们都能和远隔千里的老师交流自己的感受和体会所 以说，利用虚拟技术就能实现形象思维教学，增强学生们的学习兴趣，提高 素质教学的水平。虚拟教学已开始走向全球化，相信我国的教学在这一方面 的应用将越来越广泛。
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虚拟设计技术军事和航天领 域的应用
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虚拟现实技术已成为一种商 业经营手段和战略
国际企业管理挑战赛的核心是一套完善的电脑软件系统，它用 模拟方式把一个企业在国际标准市场环境中所面临的各种管理问题 反映出来，参赛者作为虚拟企业的领导人就此进行决策。由于它与 市场中变化莫测的真实商战相吻合，国际上许多公司将其作为训练 员工的手段。虚拟仿真技术已日渐成熟，如虚拟仿真技术的汽车演 示厅，人们可以在汽车上面对虚拟道路。了解汽车的性能。虚拟仿 真技术的驾驶厅，可以帮助驾驶员在虚拟道路上训练等等。 现在许多公司都把代理人模拟软件视为企业经营的有力工具。在美 国思想工具公司所开发的项目挑战模拟装置中，挑战者以形神兼备 的虚拟工作组成员的面貌出现，展开激烈的商战。虚拟公司和虚拟 经营策略越来越受到各大公司的青睐。
目录

第1章绪论 第2章仿真与虚拟设计技术概述 第3章虚拟设计技术


第4章国内外研究现状
第5章虚拟设计技术存在问题
第１章 绪论
伴随着科学的不断发展,人类社会步入了崭新 的世纪。各种新 技术层出不穷,而各个学科相互融合发展,又产生了许多新的学科技 术。产品设计就是这样的一门学科。每一次新科技的出现,都会给产 品设计的途径、方式带来新的发展和变化。仿真与虚拟现实技术是 以计算机支持的仿真技术为前提的,对设计、加工、装配、维护等等, 经过统一建模形成虚拟的环境,虚拟的过程,虚拟的产品。仿真与虚 拟技术产生于20世纪40年代,到90年代才逐步发展完善起来,现在已 经应用到了制造、军工、医学、航天、建筑等很多领域,并且都取得 了很大的成功。仿真与虚拟技术应用到产品设计中,更会体现出它的 很多优势,给设计业带来全新的理念和方式。 如图１总结了几个世纪以来产品设计的演变过程。
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设计的演变过程
虚拟产品设计 面向计算机的 开发规则 产品建模 计算机辅助设计 算法 组织 知识处 理仿真 市场和顾 客研究 样品制 造实验
方法学设计 面向车 间设计
一般原理方法 几何 模型 1950
产品建模 经济和生态 过程设计 方面的评价 产品生命 周百度文库模型 使用评价 2000 年份
面向车 间设计 1850
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什么是虚拟现实（ＶＲ）？
虚拟现实(Virtual reality简称VR)，是人类与计 算机和极其复杂的数据进行交互的一种方法。虚 拟现实技术是指利用人工智能、计算机图形学、 人机接口技术、多媒体技术、网络技术、电子技 术、机械技术、视听技术等高新技术模拟人在特 定环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。