计算机辅助设计论文
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
品数 据模 型在 产品开 发 的各个 阶段 无 二义性 。
（ ） Ａ Ｉ 对实体进行 面片和细化。面片和细化是一个十分重要 的过程 ， ２用 ＣＳ 是渲染 的基础。面片就是把 实体的每一个表面分成很多的小三角面片 ， 面片分得越小 ， 实体的渲染表面越光滑 ， 实体在虚拟的环境 中也
维普资讯 http://www.cqvip.com
示。
根据上述三个核心 ， 提出了虚拟产品设计的四个层次 ， 即模型层（ ｄｌＬ ｖ１、 Ｍｏｅ ｅｅ 仿真层（ｉ ｕ ｔｎＬ ｖ ｓ ） Ｓ ｌｉ ｅ— ｍ ａｏ ｅ、 １ 集成优化层 （ ｔ ｒ ｉ ｎ ｐｉｉ ｔ ｎＬｖ１、 ） Ｉ ｅ ａｏ ａｄＯ ｔ ｚ ｉ ｅｅ 结果评估决策层 （ ｅｕ ｓ ｖｌ ｔ ｎａｄＤ ｃ ｉ ｅ— ｎ ｇ ｔｎ ｍ ａｏ ） Ｒ ｓｌ ａ ａ ｏ ｎ ｅｉｏ Ｌ ｖ ｔＥ ｕ ｉ ｓｎ
倪雪花 ， 陈再 良： 基于 Ａ Ｉ及 Ｏ ｅ ｖｎｏ 的虚拟产品设计 的实现 ＣＳ ｐｎＩ ｅｔ ｎ ｒ
６ １
图 ２ 虚拟产 品设计框 架图［ ５ Ｊ
找到系统性能的最优 ； 结果评估决策层是对仿真结果的可靠性进行评估 。在考虑不确定性 困素的情 况下作 出设计决策也是基于仿真的虚拟产品设计环境应该考虑的问题之一。 ２ ２ 虚 拟产 品的实 现 方法 ．
［ ］ Ｂ ｒ ａＧ ｉ ｒ．ｏ ｉ ， ｈ ｉ ｅｊ Ａ ｔ． ｉ ｕｌｅｌ ｅｈ ｏ ｇ ［ ］ Ｗｉｙ ｏ ｓ １９ ． ３ ｕｄ ， ｒ ｉ Ｃ ｉ ｅ Ｐ ｉ ｐ ， ． ｕ Ｖ ｒ ａ ｒ ｉ ｃ ｎｌ ｙＪ ． ｌ ｎ ，９ ４ ｅ ｇｅ ｆ ｔ ｌ ｐ ｔ ｈ ｔ ａｔ ｙｔ ｏ Ｊ ｅＳ ［ ］ 梁素琴 ， 虚拟产品设计的研究与应用［ ］航天工艺 ， ０ ， ）２ — ３ ４ 等． Ｊ． ２ １ （ ：２ ２ ０ ６ ［］ 潘 ５ 军， 范秀敏 ， ． 等 基于仿真的虚拟产品设计若 干关键要素研究 ［］ 系统 仿真学报 ，０ ４ （ ） １０ — ３ ２ Ｊ． ２ ０ ，６ ：３ １ １ ０ ．
２ ２ １ 几何 建模 ．．
几何建模可以分为线框模型 、 表面模型、 实体模型三种。而实体模 型是表达和处理三维物体的一种完美
表达模式 ， 在虚拟产品设计中大多用到三维实体建模技术。 三维实体建模技术中应用较为广泛的是构造实体几何法 （ ｓ 和边界表示法（ Ｃ Ｇ） Ｂ—ｒ ） ｅ 。在本文 中主要 ｐ
参 考 文 献
［ ］ 肖田元 ， ． １ 等 虚拟制造 ［ ． Ｍ］北京 ： 清华大学 出版社 ， ０ ． ２ ４ ０
１ ｊ Ｉｖ ｅＪｈ ．ｔｐｉ ｏＶｉｕ ｌｅｌｙＪ ． ｎ ｃｅｔＭｃ ｒｗ—Ｈｉ，１９ ． ２ ｏ ｉ ，ｏ ｎ Ｓｅ ｔ ｒ ａ ｒａｔ［ ］Ｗｉｄｒａ／ Ｇ ａ ｎ ｎ ｔ ｉ ｌ ９ ５ ｌ
２ ２ ３ 实现过 程 ．．
现以 ＰｏＥ Ａ Ｉ、 ｐｎＩｖｎｏ 为例来概述虚拟产品设计 的实现过程。 ｒ／ 、 ＣＳ Ｏ ｅ ｅｔｒ ｎ （） １ 首先是用 Ｐ ｏ 描述一个实体 ， ｒ厄 现主要是基于 Ｂ ｅ —ｒ ｐ的特征描述法来建立连杆的三维实体几何信 息模 型， 如图 ３ 所示。在 Ｐ ｍ厄 中描述的实体其实际上是 以二维的数据形式存在于计算机中 ， 在界面的三维
６ ２
苏州大学学报 （ 工科版 ）
第４ 期
ｒ Ｅ文件 ＩＰｏ ／
生成虚拟 的
环境和产 品
十
ＡＣ Ｓ Ｉ Ｔ ａ ｓ ｔｒ ｒｎｌ ｏ ａ 对文件进行 渲染
千
ＡＣｌ Ｓ Ｏｐ ｎ ｅ
面片和细化
ｌ ｖｎＯ ｎ ｅ ｔｒ
图 ３ Ｐ ０Ｅ建 立 的 连 杆 的模 型 ｒ／
图像其实并不是真正意义上的三维 图像 ， 只是以二维 的形式来表示三维图像 ， 设计人员不 能与产 品进行互 交。这就需要用到 Ａ Ｉ 软件的 Ａ Ｉ ＣＳ Ｐ 函数来调用 ＰｏＥ建立 的几何模型文 件 ， ｒ／ 将文件格式 转换为 Ｓ Ｅ Ｔ Ｐ中 性文件［ｌ ６， 即把 ＰＯ 和 Ｃ ｒ ｒ厄 ａ ａ图形文件转化为统一的数据模型， ｌ 为实现产品真正 的三维化打下基 础 ， 使产
上解脱下来的速度 ， 使虚拟设计技术在新产品开发应用方面也得到提升。虽然 目 前仅是起步阶段 ， 在通过多
种传感器与多维的信息环境进行 自然的交互方面 ， 及实现全方位的认识方面还有待于进一步提高 ， 但在新产 品开发设计应用方面具有很大的潜力 ， 而且应用前景广阔。应该深入开发研究 ， 使虚拟设计技术更好地帮助 设 计人 员在新 产 品开发 中提升设 计 创新 思维 能力 与产 品设 计水 平 。
是用到 Ｂ— ｅ 法 ， ｒ ｐ 它是通过描述物体的表面边界来表示物体 ， 主要是 以体一 面一边 的拓扑连接确定物体的 形状。该方法可 以详细记录构成实体 的几何信息和拓扑信息 ， 并直接取得实体的各个组成面 、 面的边界及各 个顶点的定义数据 ， 于其他 的构造法 。 优
２ ２ ２ 软 件 开发 ．．
浸或非 沉浸 的环 境 中 对 原 型进 行 修 改 ， 可 以 马上 看 到 设 计 的结 并
果
２ 虚 拟产品设计的框 架及 实现方 法
２ １ 虚 拟设计 框 架 、
图 １ 虚拟产品设计的三核心
虚拟产品设计过程主要围绕 以下三个核心功能展开 ： 设计什么样的产品（ Ａ ）产 品各方 面特性 的 ＷＨ Ｔ 、 研究（ ０ ）产品设计结果评价 即回答为何这样设计（ Ｙ） Ｈ ｌ 、 Ｗ ｗＨ 。每个新产品设计都是围绕这个主题。如图 １
可视化彩现方式 ， 让使用者明了对象 内部资料的分布 ， 即设计者可以看到虚拟产品的内部细节 。
３ 结 论
通过 Ａ Ｓ及 ＯｐｎＩｖｎｏ 阐述 了对虚 拟产 品设 计 的实 现 ，为虚 拟 产 品设 计 提供 了思 路 。 目前 ， ＣＩ ｅ ｎｅ ｔｒ 随着
多媒体技术软硬件飞速发展 ， 特别是虚拟现实技术与多媒体技术的有机结合 ， 加快 了设计人员从键盘和鼠标
维普资讯 http://www.cqvip.com
第２卷第４ ６ 期
苏
州
大
学
学
报（ 工
科
版）
旦
篁
！
堡
堡
文章编号 ：６ ３ ４ Ｘ（０ ６ ０ —０ ６ １７ —０ ７ ２ ０ ）４ ００—０ ３
基 于 ＡＣＩ Ｓ及 Ｏｐｎ Ｉｖｎｏ ｅ ｎ ｅ ｔｒ的虚 拟 产 品设 计 的 实现
ｅ） 由三核心 四层 次组 成 的虚拟产 品设 计 的环境 框架 如 图 ２所 示 。 １。
模型层主要解决产品建模和过程建模通过产品模 型的仿真分析 ； 仿真层主要解决系统 （ 产品 ） 在特定环 境下的响应理想的情况是获得设计空间和响应空间映射关系 ， 从而把握设计本质 ， 预测所关心 的产 品特性 ， 优化设计结果 ； 集成优化层一方面是为了获得对整个产品整体 的认识 ， 更重要的是实现系统层次上的优化 ，
件的 开发需 要 大量 的时 间 和精力 ， 目前 已有 几个 大 量 的用 于 虚拟 产 品设计 的软件 ， Ａ ｔＣ 且 如 ｕｏ ＡＤ、 Ｃ Ｓｌ 、 Ａ Ｉｏｉ ｄ
Ｏ ｅ ｖｎｏ、 ｒｓＰ ｐｎＩ ｅｔ Ｗｏｋ 、∞厄 、 ａａ ， Ａ Ｉ Ｏ ｅ ｖｎ ｒ ｎ ｒ Ｃ ｔ 等 而 Ｃ Ｓ和 ｐｎＩ ｅｔ 都是以 Ｏ ｅ Ｌ为基 础开发 的， ｉ ｎ ｏ ｐｎＧ 具有非常
＊ 收稿 日 ：０ ６ ０ — ３ 期 ２ ０ — ３ ２
基金项目 零；（． ～ ， 硕士研究生， 耆煎介： ￣ １… ） … ９２ 女， ８ 主要研究方向为计算机仿真学。
：
国家 自然科学基金项 目（ 编号 １ １ ２ ７ ） ０７０４。
维普资讯 http://www.cqvip.com
百度文库
第 ２ 卷 ６
倪雪花 ， 陈再 良
（ 苏州大学机电工程 学院， 江苏 苏州 ２５ ２ ） １ ０ １
摘
要： 主要 介 绍 了虚 拟产 品设 计 的 实现 框 架、 法及 应 用的软件 ， 过 实例详 细分 析 了基 于 Ａ Ｉ 方 通 ＣＳ
及 Ｏｐｎ Ｉｖｎｏ 的虚 拟产品 的具 体 实现过 程 。 ｅ ｎ ｅ ｔｒ
图 ４ 软 件 实 现 流 程
就越逼真。当然也可用矩形或其他正多边形网格来剖分 ， 但是三角形最简单 ， 应用也最广泛。 （） ３用三位可视化开发平台 Ｏ ｅ ｖｎｏ 生成各种行为描述文件 ， ｐｎＩ ｅｔ ｎ ｒ 即把实体表述为各个数据节点。节 点内容包括 ： 几何体 、 灯光、 雾和位置信息等 ， 每个节点用来处理该节点所包含的信息。 （） ４ 用渲染软件对 Ｏ ｅ ｖｎｏ 文件进行渲染 ， 以得到沉浸式的影像和虚拟 的环境 。Ｏ ｅ ｖｎ ｒ ｐｎＩ ｅ ｔ ｎ ｒ 可 ｐｎＩ ｅｔ ｎ ｏ 新增加的模块 Ｆ Ｖｚ可以用来在绘图场景中增加特殊 的拟真效果 ， Ｘｉ ， 其包含 的阴影投射（ｒ ｅ ｅ ａｏ ｓＥ功 ｐ ｊ ｔ ｓ ｄｗ ） Ｊ ｏｃｄ ｈ 能可让场景中的物体根据光线产生阴影。而 Ｖ ｌ ｅ ｉｒ ｄｒ ｇ ｏ ｍ Ｖｚ ｅ ｅｎ 用来处理对象内部三维或多维信息 ， ｕ ｎ ｉ 透过各种
关键词 ： 虚拟 产 品设计 ； 几何 建模 ； 雏 实体 三 中图分 类号 ： ６ ＴＨ１ 文 献标 识码 ： Ａ
随着计算机网络技术的快速发展 ， 设计领域也随之发生了巨大的变革 ， 如何在最短的时间内用最低的成 本生产 出最优 的产 品 ， 已经 成为现 代企 业生 存 和发展 的重 要条 件 。为 了为适 应迅 速变 化 的市场 需求 ， 高市 提 场的竞争力 ， 现代制造企业必须解决 Ｔ Ｃ Ｅ 难题 ， Ｑ ＳＩ 而虚拟产品设计基本不消耗资源及 能量 ， 使产 品的设 计、 开发在计算机上实现。它有高度集成、 快速成型 、 分布合作等特征 ， 而这些特征可 以很好地解决 Ｔ Ｃ Ｅ Ｑ Ｓ
问题 ， 为机械 产品 的设计 开 辟 了新 思路 。
１ 虚 拟产 品设计
虚拟产品设 计技术是虚拟现实技术在制造 中的应用或实现。 它是一种新的设计技术， 是现实设计 环境 和制造环境 的计算 机内 部映射［ ４， ２ ］是虚 拟制造 的重要 内容。它是指设计者在虚拟 的环 － 境中进行设计 。传统的设计都是针对物理模型（ 或概念模型 ） 展开 的， 不能互交 、 实时 、 可视化地对原型进行修改， 而虚拟设计可在沉
［ ］ 倪俊芳． 于 Ｌｎ ｘ ６ 基 ｉ 的虚拟产品设计 系统研究 ［］机械制造 ，０ ５ （ ） １ —１ ． ｕ Ｊ． ２ ０ ，９ ：６ ７ ［ ］ Ｃ ｎａ Ｂ ｒ ｓ Ｉ ｓ ｈ— ｃｓ Ｍａ ｏＩ ｓ ｉ 新产品开发 （ ７ ｏ ｒ ｅｅ ｏ ｒ Ｍｏ ｒ ａ ｏ ｄ ｎ ｎ， ｉ Ｊ ｋ ｎ， ｒ ａ ｉ ． ｃ ｎｔ 第二版 ）Ｍ］ 北京 ： ［ ． 中国人民大学 出版社 ，０ ２ ２０
为 了实 现 虚拟产 品设 计 ， 需要 开 发相 应 的软件 。 开发 的平 台多 种多 样 ， 是 考虑 到产 品 的设 计 需要 用 到 但
大量的图形文件 ， 这就要考虑在软件开发的时候应利用虚拟环境 的软件包 ， Ｏ ｅ Ｌ是用 于建立虚拟环 而 ｐｎＧ 境且功能多样的图形软件包 ， 具有大量的图形 函数 ， 因此可 以用 Ｏ ｅ Ｌ来开发所需 的软件。但是这类软 ｐｎＧ
好 的三维造型功能。基于这两个软件就可以很好地实现虚拟产品的设计 ， 这样就不必要从底层开发所需 的 软件。Ａ Ｉ 是个非常好的三维几何造型引擎 ， ＣＳ 它集线框 、 曲面和实体造型于一体 ， 并允许这三种表示共存于
统一的数据结构 中， 为各种 ３ Ｄ造型应用的开发提供 了几何造型平台。Ｏ ｅ ｎｅｔｒ ｐｎＩｖｎｏ 是三维可视化开发平 台。Ｏ ｅ ｎｅｔｒ ｐｎＩｖｎｏ 具有 全 面强 大 的组 件用 于 快速 产 品开发 ， 而成 为 ３ 从 Ｄ可 视 化 中最强 大 的 图形 显 示 系 统 。 Ｏ ｅ ｖｎ ｒ ｐｎＩ ｅｔ 系统帮助用户缩短开发周期 ， ｎ ｏ 优化开发成本与资源 ， 从而带来更大的开发效率。
（ ） Ａ Ｉ 对实体进行 面片和细化。面片和细化是一个十分重要 的过程 ， ２用 ＣＳ 是渲染 的基础。面片就是把 实体的每一个表面分成很多的小三角面片 ， 面片分得越小 ， 实体的渲染表面越光滑 ， 实体在虚拟的环境 中也
维普资讯 http://www.cqvip.com
示。
根据上述三个核心 ， 提出了虚拟产品设计的四个层次 ， 即模型层（ ｄｌＬ ｖ１、 Ｍｏｅ ｅｅ 仿真层（ｉ ｕ ｔｎＬ ｖ ｓ ） Ｓ ｌｉ ｅ— ｍ ａｏ ｅ、 １ 集成优化层 （ ｔ ｒ ｉ ｎ ｐｉｉ ｔ ｎＬｖ１、 ） Ｉ ｅ ａｏ ａｄＯ ｔ ｚ ｉ ｅｅ 结果评估决策层 （ ｅｕ ｓ ｖｌ ｔ ｎａｄＤ ｃ ｉ ｅ— ｎ ｇ ｔｎ ｍ ａｏ ） Ｒ ｓｌ ａ ａ ｏ ｎ ｅｉｏ Ｌ ｖ ｔＥ ｕ ｉ ｓｎ
倪雪花 ， 陈再 良： 基于 Ａ Ｉ及 Ｏ ｅ ｖｎｏ 的虚拟产品设计 的实现 ＣＳ ｐｎＩ ｅｔ ｎ ｒ
６ １
图 ２ 虚拟产 品设计框 架图［ ５ Ｊ
找到系统性能的最优 ； 结果评估决策层是对仿真结果的可靠性进行评估 。在考虑不确定性 困素的情 况下作 出设计决策也是基于仿真的虚拟产品设计环境应该考虑的问题之一。 ２ ２ 虚 拟产 品的实 现 方法 ．
［ ］ Ｂ ｒ ａＧ ｉ ｒ．ｏ ｉ ， ｈ ｉ ｅｊ Ａ ｔ． ｉ ｕｌｅｌ ｅｈ ｏ ｇ ［ ］ Ｗｉｙ ｏ ｓ １９ ． ３ ｕｄ ， ｒ ｉ Ｃ ｉ ｅ Ｐ ｉ ｐ ， ． ｕ Ｖ ｒ ａ ｒ ｉ ｃ ｎｌ ｙＪ ． ｌ ｎ ，９ ４ ｅ ｇｅ ｆ ｔ ｌ ｐ ｔ ｈ ｔ ａｔ ｙｔ ｏ Ｊ ｅＳ ［ ］ 梁素琴 ， 虚拟产品设计的研究与应用［ ］航天工艺 ， ０ ， ）２ — ３ ４ 等． Ｊ． ２ １ （ ：２ ２ ０ ６ ［］ 潘 ５ 军， 范秀敏 ， ． 等 基于仿真的虚拟产品设计若 干关键要素研究 ［］ 系统 仿真学报 ，０ ４ （ ） １０ — ３ ２ Ｊ． ２ ０ ，６ ：３ １ １ ０ ．
２ ２ １ 几何 建模 ．．
几何建模可以分为线框模型 、 表面模型、 实体模型三种。而实体模 型是表达和处理三维物体的一种完美
表达模式 ， 在虚拟产品设计中大多用到三维实体建模技术。 三维实体建模技术中应用较为广泛的是构造实体几何法 （ ｓ 和边界表示法（ Ｃ Ｇ） Ｂ—ｒ ） ｅ 。在本文 中主要 ｐ
参 考 文 献
［ ］ 肖田元 ， ． １ 等 虚拟制造 ［ ． Ｍ］北京 ： 清华大学 出版社 ， ０ ． ２ ４ ０
１ ｊ Ｉｖ ｅＪｈ ．ｔｐｉ ｏＶｉｕ ｌｅｌｙＪ ． ｎ ｃｅｔＭｃ ｒｗ—Ｈｉ，１９ ． ２ ｏ ｉ ，ｏ ｎ Ｓｅ ｔ ｒ ａ ｒａｔ［ ］Ｗｉｄｒａ／ Ｇ ａ ｎ ｎ ｔ ｉ ｌ ９ ５ ｌ
２ ２ ３ 实现过 程 ．．
现以 ＰｏＥ Ａ Ｉ、 ｐｎＩｖｎｏ 为例来概述虚拟产品设计 的实现过程。 ｒ／ 、 ＣＳ Ｏ ｅ ｅｔｒ ｎ （） １ 首先是用 Ｐ ｏ 描述一个实体 ， ｒ厄 现主要是基于 Ｂ ｅ —ｒ ｐ的特征描述法来建立连杆的三维实体几何信 息模 型， 如图 ３ 所示。在 Ｐ ｍ厄 中描述的实体其实际上是 以二维的数据形式存在于计算机中 ， 在界面的三维
６ ２
苏州大学学报 （ 工科版 ）
第４ 期
ｒ Ｅ文件 ＩＰｏ ／
生成虚拟 的
环境和产 品
十
ＡＣ Ｓ Ｉ Ｔ ａ ｓ ｔｒ ｒｎｌ ｏ ａ 对文件进行 渲染
千
ＡＣｌ Ｓ Ｏｐ ｎ ｅ
面片和细化
ｌ ｖｎＯ ｎ ｅ ｔｒ
图 ３ Ｐ ０Ｅ建 立 的 连 杆 的模 型 ｒ／
图像其实并不是真正意义上的三维 图像 ， 只是以二维 的形式来表示三维图像 ， 设计人员不 能与产 品进行互 交。这就需要用到 Ａ Ｉ 软件的 Ａ Ｉ ＣＳ Ｐ 函数来调用 ＰｏＥ建立 的几何模型文 件 ， ｒ／ 将文件格式 转换为 Ｓ Ｅ Ｔ Ｐ中 性文件［ｌ ６， 即把 ＰＯ 和 Ｃ ｒ ｒ厄 ａ ａ图形文件转化为统一的数据模型， ｌ 为实现产品真正 的三维化打下基 础 ， 使产
上解脱下来的速度 ， 使虚拟设计技术在新产品开发应用方面也得到提升。虽然 目 前仅是起步阶段 ， 在通过多
种传感器与多维的信息环境进行 自然的交互方面 ， 及实现全方位的认识方面还有待于进一步提高 ， 但在新产 品开发设计应用方面具有很大的潜力 ， 而且应用前景广阔。应该深入开发研究 ， 使虚拟设计技术更好地帮助 设 计人 员在新 产 品开发 中提升设 计 创新 思维 能力 与产 品设 计水 平 。
是用到 Ｂ— ｅ 法 ， ｒ ｐ 它是通过描述物体的表面边界来表示物体 ， 主要是 以体一 面一边 的拓扑连接确定物体的 形状。该方法可 以详细记录构成实体 的几何信息和拓扑信息 ， 并直接取得实体的各个组成面 、 面的边界及各 个顶点的定义数据 ， 于其他 的构造法 。 优
２ ２ ２ 软 件 开发 ．．
浸或非 沉浸 的环 境 中 对 原 型进 行 修 改 ， 可 以 马上 看 到 设 计 的结 并
果
２ 虚 拟产品设计的框 架及 实现方 法
２ １ 虚 拟设计 框 架 、
图 １ 虚拟产品设计的三核心
虚拟产品设计过程主要围绕 以下三个核心功能展开 ： 设计什么样的产品（ Ａ ）产 品各方 面特性 的 ＷＨ Ｔ 、 研究（ ０ ）产品设计结果评价 即回答为何这样设计（ Ｙ） Ｈ ｌ 、 Ｗ ｗＨ 。每个新产品设计都是围绕这个主题。如图 １
可视化彩现方式 ， 让使用者明了对象 内部资料的分布 ， 即设计者可以看到虚拟产品的内部细节 。
３ 结 论
通过 Ａ Ｓ及 ＯｐｎＩｖｎｏ 阐述 了对虚 拟产 品设 计 的实 现 ，为虚 拟 产 品设 计 提供 了思 路 。 目前 ， ＣＩ ｅ ｎｅ ｔｒ 随着
多媒体技术软硬件飞速发展 ， 特别是虚拟现实技术与多媒体技术的有机结合 ， 加快 了设计人员从键盘和鼠标
维普资讯 http://www.cqvip.com
第２卷第４ ６ 期
苏
州
大
学
学
报（ 工
科
版）
旦
篁
！
堡
堡
文章编号 ：６ ３ ４ Ｘ（０ ６ ０ —０ ６ １７ —０ ７ ２ ０ ）４ ００—０ ３
基 于 ＡＣＩ Ｓ及 Ｏｐｎ Ｉｖｎｏ ｅ ｎ ｅ ｔｒ的虚 拟 产 品设 计 的 实现
ｅ） 由三核心 四层 次组 成 的虚拟产 品设 计 的环境 框架 如 图 ２所 示 。 １。
模型层主要解决产品建模和过程建模通过产品模 型的仿真分析 ； 仿真层主要解决系统 （ 产品 ） 在特定环 境下的响应理想的情况是获得设计空间和响应空间映射关系 ， 从而把握设计本质 ， 预测所关心 的产 品特性 ， 优化设计结果 ； 集成优化层一方面是为了获得对整个产品整体 的认识 ， 更重要的是实现系统层次上的优化 ，
件的 开发需 要 大量 的时 间 和精力 ， 目前 已有 几个 大 量 的用 于 虚拟 产 品设计 的软件 ， Ａ ｔＣ 且 如 ｕｏ ＡＤ、 Ｃ Ｓｌ 、 Ａ Ｉｏｉ ｄ
Ｏ ｅ ｖｎｏ、 ｒｓＰ ｐｎＩ ｅｔ Ｗｏｋ 、∞厄 、 ａａ ， Ａ Ｉ Ｏ ｅ ｖｎ ｒ ｎ ｒ Ｃ ｔ 等 而 Ｃ Ｓ和 ｐｎＩ ｅｔ 都是以 Ｏ ｅ Ｌ为基 础开发 的， ｉ ｎ ｏ ｐｎＧ 具有非常
＊ 收稿 日 ：０ ６ ０ — ３ 期 ２ ０ — ３ ２
基金项目 零；（． ～ ， 硕士研究生， 耆煎介： ￣ １… ） … ９２ 女， ８ 主要研究方向为计算机仿真学。
：
国家 自然科学基金项 目（ 编号 １ １ ２ ７ ） ０７０４。
维普资讯 http://www.cqvip.com
百度文库
第 ２ 卷 ６
倪雪花 ， 陈再 良
（ 苏州大学机电工程 学院， 江苏 苏州 ２５ ２ ） １ ０ １
摘
要： 主要 介 绍 了虚 拟产 品设 计 的 实现 框 架、 法及 应 用的软件 ， 过 实例详 细分 析 了基 于 Ａ Ｉ 方 通 ＣＳ
及 Ｏｐｎ Ｉｖｎｏ 的虚 拟产品 的具 体 实现过 程 。 ｅ ｎ ｅ ｔｒ
图 ４ 软 件 实 现 流 程
就越逼真。当然也可用矩形或其他正多边形网格来剖分 ， 但是三角形最简单 ， 应用也最广泛。 （） ３用三位可视化开发平台 Ｏ ｅ ｖｎｏ 生成各种行为描述文件 ， ｐｎＩ ｅｔ ｎ ｒ 即把实体表述为各个数据节点。节 点内容包括 ： 几何体 、 灯光、 雾和位置信息等 ， 每个节点用来处理该节点所包含的信息。 （） ４ 用渲染软件对 Ｏ ｅ ｖｎｏ 文件进行渲染 ， 以得到沉浸式的影像和虚拟 的环境 。Ｏ ｅ ｖｎ ｒ ｐｎＩ ｅ ｔ ｎ ｒ 可 ｐｎＩ ｅｔ ｎ ｏ 新增加的模块 Ｆ Ｖｚ可以用来在绘图场景中增加特殊 的拟真效果 ， Ｘｉ ， 其包含 的阴影投射（ｒ ｅ ｅ ａｏ ｓＥ功 ｐ ｊ ｔ ｓ ｄｗ ） Ｊ ｏｃｄ ｈ 能可让场景中的物体根据光线产生阴影。而 Ｖ ｌ ｅ ｉｒ ｄｒ ｇ ｏ ｍ Ｖｚ ｅ ｅｎ 用来处理对象内部三维或多维信息 ， ｕ ｎ ｉ 透过各种
关键词 ： 虚拟 产 品设计 ； 几何 建模 ； 雏 实体 三 中图分 类号 ： ６ ＴＨ１ 文 献标 识码 ： Ａ
随着计算机网络技术的快速发展 ， 设计领域也随之发生了巨大的变革 ， 如何在最短的时间内用最低的成 本生产 出最优 的产 品 ， 已经 成为现 代企 业生 存 和发展 的重 要条 件 。为 了为适 应迅 速变 化 的市场 需求 ， 高市 提 场的竞争力 ， 现代制造企业必须解决 Ｔ Ｃ Ｅ 难题 ， Ｑ ＳＩ 而虚拟产品设计基本不消耗资源及 能量 ， 使产 品的设 计、 开发在计算机上实现。它有高度集成、 快速成型 、 分布合作等特征 ， 而这些特征可 以很好地解决 Ｔ Ｃ Ｅ Ｑ Ｓ
问题 ， 为机械 产品 的设计 开 辟 了新 思路 。
１ 虚 拟产 品设计
虚拟产品设 计技术是虚拟现实技术在制造 中的应用或实现。 它是一种新的设计技术， 是现实设计 环境 和制造环境 的计算 机内 部映射［ ４， ２ ］是虚 拟制造 的重要 内容。它是指设计者在虚拟 的环 － 境中进行设计 。传统的设计都是针对物理模型（ 或概念模型 ） 展开 的， 不能互交 、 实时 、 可视化地对原型进行修改， 而虚拟设计可在沉
［ ］ 倪俊芳． 于 Ｌｎ ｘ ６ 基 ｉ 的虚拟产品设计 系统研究 ［］机械制造 ，０ ５ （ ） １ —１ ． ｕ Ｊ． ２ ０ ，９ ：６ ７ ［ ］ Ｃ ｎａ Ｂ ｒ ｓ Ｉ ｓ ｈ— ｃｓ Ｍａ ｏＩ ｓ ｉ 新产品开发 （ ７ ｏ ｒ ｅｅ ｏ ｒ Ｍｏ ｒ ａ ｏ ｄ ｎ ｎ， ｉ Ｊ ｋ ｎ， ｒ ａ ｉ ． ｃ ｎｔ 第二版 ）Ｍ］ 北京 ： ［ ． 中国人民大学 出版社 ，０ ２ ２０
为 了实 现 虚拟产 品设 计 ， 需要 开 发相 应 的软件 。 开发 的平 台多 种多 样 ， 是 考虑 到产 品 的设 计 需要 用 到 但
大量的图形文件 ， 这就要考虑在软件开发的时候应利用虚拟环境 的软件包 ， Ｏ ｅ Ｌ是用 于建立虚拟环 而 ｐｎＧ 境且功能多样的图形软件包 ， 具有大量的图形 函数 ， 因此可 以用 Ｏ ｅ Ｌ来开发所需 的软件。但是这类软 ｐｎＧ
好 的三维造型功能。基于这两个软件就可以很好地实现虚拟产品的设计 ， 这样就不必要从底层开发所需 的 软件。Ａ Ｉ 是个非常好的三维几何造型引擎 ， ＣＳ 它集线框 、 曲面和实体造型于一体 ， 并允许这三种表示共存于
统一的数据结构 中， 为各种 ３ Ｄ造型应用的开发提供 了几何造型平台。Ｏ ｅ ｎｅｔｒ ｐｎＩｖｎｏ 是三维可视化开发平 台。Ｏ ｅ ｎｅｔｒ ｐｎＩｖｎｏ 具有 全 面强 大 的组 件用 于 快速 产 品开发 ， 而成 为 ３ 从 Ｄ可 视 化 中最强 大 的 图形 显 示 系 统 。 Ｏ ｅ ｖｎ ｒ ｐｎＩ ｅｔ 系统帮助用户缩短开发周期 ， ｎ ｏ 优化开发成本与资源 ， 从而带来更大的开发效率。