产品虚拟设计技术概述

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嗅觉 E （Olfactory Perception）
D 触觉 (Haptic Perception)
五、虚拟现实的应用领域
➢工程应用：汽车制造业、飞行仿真、虚拟实验 ➢医学领域：外科手术、训练与预演
➢教育培训领域：建筑工程学、考古学、导游培 ➢ 训等 ➢军事应用：步兵训练系统、作战仿真系统
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六、虚拟现实技术的分类
➢ 桌面虚拟现实：利用个人计算机和低级工作站进行仿 ➢ 真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口 。➢ 沉浸的虚拟现实：高级虚拟现实系统提供完全沉浸的 ➢ 体验，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。
➢ 增强现实性的虚拟现实：利用增强现实性的虚拟现实来 ➢ 增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法 ➢ 感知或不方便的感受。 ➢ 分布式虚拟现实：在分布式虚拟现实系统中，多个用 ➢ 户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达 ➢ 到协同工作的目的。
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二、虚拟现实技术的发展历史
80年代中期 美国宇航局NASA的Ames研究中心利用液晶显 示器和其他零部件开始研制低成本的 虚拟 现实设备
1972年
Nolan Bushnell开发了一种电子游戏，允 许通过电视屏幕操纵一个弹跳的乒乓球
Virtual Reality
1965年 Ivan Sutherland设计了一种 头戴式图形显示器
WTK构造的虚拟世界可以组合各种具有真实感特性与行 为的对象。WTK支持20多种3D输入设备，它还提供了外设驱 动程序开发接口和指南，有利于用户开发自己的三维外设。
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第四节 虚拟设计中的建模技术
虚拟设计中的建模技术有：
几何建模
基于特征的建模 基于特征的参数化建模
几何建模用计算机 及其图形工具描述 几何物体的形状、 设计几何形体模拟 物体动态处理过程
交互
第二节 虚拟现实硬件基础
一、虚拟现实硬件基础
虚拟现实 硬件基础
3D位置跟踪器 传感手套 三维鼠标 数据衣
触觉与力反馈的装置 立体显示设备
3D声音生成器
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几种常见的数据手套
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几种3D鼠标
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立体眼镜
三维显示器
几种立体显示设备
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头盔式显示器
立体投影设备
视线位置跟踪器
在不降低 图形的质 量和复杂 程度的前 提下，如 何提高刷 新频率
新型、便 宜、优良 的数据手 套和数据 服将成为 未来研究 的重要
方向
对模型的属 性、方法和 一般特点的 描述通过语 音识别技术 转化成建模 所需的数据
将分散的虚 拟现实系统通 过网络联结，采 用协议和数据 库，形成一个在 时空上互相耦 合的虚拟、合成 环境，参与者 可自由地进行
VRML本质上是一种用于造型的脚本语言，与目前比较成 熟的造型软件如AutoCAD、3D MAX等相比，其最大特色是实 时渲染。使用已有的造型软件可以制作出极为丰富的三维效 果，但不能实时渲染和实时交互，只能预渲染后，以一种旁 观者的身份观看渲染效果，而不能以参与者的身份参与到虚 拟环境中。
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特征建模将特征技术 引入产品设计中，用 具有更高一层次的具 有工程意义的特征体
素来描述零件。
1929年
Edwin Link设计了一种飞行 模拟器
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三、虚拟现实的特征
沉浸感
交互性
自主性
计算机生成的 虚拟世界能 给人一种身临 其境的感觉， 如同进入了一 个真实的客观 世界
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在虚拟环境中， 操作者能够对 在虚拟环境中， 虚拟环境中的 对象的行为是 事物进行操作， 自主的是由程 并且操作的结 序自动完成的
2
4
建模软件类：
应用软件类： 指用户自己的
如AutoCAD、 各种需求，选
Pro/Engineer、 CATIA等
择或者开发的
自用软件
通用的商用工 具软件包：帮 助用户建立虚 拟环境的通用 和基本软件
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一、VRML概述
VRML（Virtual Reality Modeling Language) 是描述 虚拟环境中场景的一种标准，利用它可以在Internet上建立 交互式的三维多媒体的境界。
产品虚拟设计技术概述
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2020/4/3
第一节 虚拟现实概述
一、虚拟现实的概念 ➢ 虚拟现实是当代信息科学的前沿研究领域，它
综合运用计算机图形学，计算机视觉，心理学 ，传感器等多方面技术，在计算机中营造一个 虚拟的环境，通过实时的，立体的三维图形显 示、声音模拟、自然的人机交互界面来仿真现 实世界中早已发生、正在发生或尚未发生的事 件，并使用户产生身临其境的真实感觉。
果能被操作者
所感知
虚拟现实的三 I 图
Imagination(想象）
Immersion(沉浸）
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Interaction（交互）
Leabharlann Baidu
四、虚拟现实的组成
视觉 (Visual Perception)
B
交互作用 A （Interaction）
虚拟现实 的组成
C 听觉 (Acoustic Perception)
力反馈系统
空间交互球
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立体显示器
二、虚拟现实硬件系统结构
软件层
位置信息
位置传感器
声音实时生成 立体声耳机
头盔显示器
人
图形实时生
硬件层
成与渲染
数据手套
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触觉实时生成
第三节 虚拟现实软件技术
虚拟环境中采用的软件有四类：
1
语言类： 如C＋＋、 OpenGL、
VRML、 OGRE 等
二、WTK概述
WTK（World Tool Kit）是由Sense8公司开发的一种虚 拟现实系统高级跨平台开发环境。WTK提供一系列WTK函数， 用户可以调用这些函数来构造虚拟世界。WTK提供超过1000 个C语言写的函数库，使用户能够方便地应用面向对象的原 理，很快地生成虚拟环境中的复杂场景，快速开发新的虚拟 现实应用系统。一个函数调用能够代替成百上千行C代码， 极大地缩短了开发时间。
包括一切与之有关的具有自然模拟、逼真体验的技术与方法
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七、虚拟现实技术发展趋势
动态环境 建模技术
实时三维 新型交互
图形生成和 显示技术
设备的研制
智能化语 音虚拟现 实建模
大型网络 分布式应用
VR技术的核 心内容，其 目的是获取 实际环境的 三维数据， 根据需要建 立相应的虚 拟环境模型
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