分布式虚拟装配训练通用平台研究

针对当前部队训练中存在大量协同装配训练的问题,对基于系统通用性的分布式虚拟装配训练通用平台进行研究,提出了平台的功能模块和体系结构,研究了层次化装配体模型构建、基于运动副自由度规约的运动仿真、分布式虚拟训练以及碰撞检测等关键技术,开发并实现了分布式虚拟装配训练通用平台;实验结果表明,该平台能够满足协同装配的训练需求,且具有很好的通用性。     

导弹装备虚拟维修训练系统通用平台

针对当前导弹装备虚拟维修训练系统开发只针对单一型号和专用功能、效率低、开放性和通用性差的问题,对基于资源重用性、系统通用性的导弹装备虚拟维修训练通用平台进行研究,阐述通用平台包含的视景仿真、故障机理建模与管理、人机交互、维修任务控制4类模块及2种典型训练模式,探讨通用平台设计中的4项关键技术。介绍通用平台的总体结构设计和基于EON Studio开发的虚拟维修训练原型系统。     

基于ASP.NET在线测试系统的设计与实现

介绍了基于ASP.NET在线测试系统的设计方案.该方案采用分层结构模型,并在数据库访问模块设计中,运用Abstract Factory设计模式解决模块通用性和扩展性.提出XML Web服务和客户端脚本相结合的方法设计B/S模式下定时器.针对在线测试对性能要求高的特点,采用OPEN XML技术、连接池、数据缓存、页面缓存等技术对系统性能进行优化.实验表明系统运行稳定、可供大量用户同时在线测试,并能实时处理数据.     

基于多Agent的飞机电子仪表系统仿真模型

电子仪表系统(EIS)在飞机飞行和维护过程中对飞机性能参数的显示具有至关重要的作用;针对电子仪表系统的功能仿真,提出一种基于多Agent的EIS系统建模方案,对系统功能从整体角度进行了描述和分类,在功能分类的基础上进一步建立了层次化系统结构模型,并利用混合型Agent对系统功能对象的结构进行了设计,建立了系统功能行为模型;最后以发动机N1转速超限为例对上ECAM显示功能进行验证,证明该方法在飞机电子仪表系统仿真建模的实用性和可靠性。     

一种新型的通用数字权限管理客户端模型

针对当前DRM系统客户端存在的兼容性差且不能通用的问题,设计了一种新型的通用数字权限管理客户端模型.主要思路是通过对数字信息使用的监控来实现数字权限的管理,使得用户不需要在客户端安装多个DRM系统客户端软件,只需安装一个客户端即可实现不同类型数字内容、不同数字内容应用软件的兼容,减少客户安装维护的复杂性和潜在的安全冲突.该模型具有良好的通用性和广阔的应用前景.     

设备拆装混合现实系统中的拆装逻辑设计

针对机械部件在拆装过程中存在设备投资大、损耗程度高、危险性大、拆装效率低等问题, 本文采用混合现实技术, 设计出一套虚拟拆装系统. 其中, 拆装逻辑是拆装系统的核心, 拆装系统的通用性取决于拆装逻辑的设计. 为了解决虚拟拆装系统通用性差的问题, 本文通过对常见机械模型的连接方式和装配关系进行分析和总结, 设计出一种基于图遍历算法的数据结构来表达各个模型的逻辑关系, 并针对特种阀门、六关节机械臂等设备的拆装进行实验. 实验结果表明: 该拆装逻辑解决了拆装顺序的可定义和通用性等问题, 能够对模型部件按工艺流程进行虚拟拆解和装配, 最终实现虚拟拆装系统的通用性.     

虚拟环境下的多维视觉几何匹配方法研究

针对传统虚拟装配系统存在人机交互视角单一,操作者因视觉信息不足致使训练效率不高、极易产生训练疲劳的问题,提出了多维视觉几何匹配方法。该方法根据装配对象的位置信息,通过几何法引入多个视觉点,解决装配过程中的视角信息反馈不足问题。为验证该方法的有效性,在Visual Studio 2010开发环境下,搭建了基于Geomagic Touch力反馈设备的虚拟装配系统。将力反馈设备作为人机交互实体装置,由3DSMAX绘制虚拟装配系统中的目标物体,经由Open GL进行渲染并显示。试验结果表明,与传统单一视角的装配系统相比,该方法缩短了35%以上的操作者训练时间,有效解决了视觉信息反馈不足的问题,提高了操作者在装配中的训练效率,同时优化了人机交互性能。     

航空发动机教学实验系统的虚拟装配技术研究

航空发动机虚拟教学实验系统的建设是将VR(Virtual Reality)技术与实验相结合的一次综合性的实验探索与尝试.该系统是将虚拟装配及拆卸、模化实验、模型流场的动态显示及发动机试车等综合仿真实验系统,重点论述了教学实验系统开发中的虚拟装配技术,在对虚拟装配的研究现状分析和总结的基础上,对航空发动机虚拟装配的关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,包括基于数据手套的虚拟手操作、实时碰撞检测、装配路径和装配顺序规划等问题.最后还展示了利用航空发动机三维可视化虚拟装配系统完成虚拟装配操作的实例,并分析了虚拟装配系统与传统装配相比较的优势和特点.     

基于3DMouse的虚拟仿真系统人机交互技术

为了提高虚拟仿真系统的人机交互性,增强虚拟现实的沉浸感,并结合对虚拟装备仿真系统人机交互性能的需求分析,提出了一种基于Open Inventor技术的三维鼠标视点控制方法.利用三维鼠标的操作模式与工作原理,建立了一种新的仿真系统人机交互模型,从而解决了三维鼠标作为人机交互设备与虚拟仿真系统集成的问题,实现了操作者操纵三位鼠标在虚拟场景中的漫游和装备三维对象模型的动态控制.三维鼠标浏览路径数据的保存和导入功能可实现反复多角度的观察虚拟装备的装配和工艺过程,使装备的操作和维护培训效果显著,该技术可应用在多种虚拟装备仿真系统中.     

基于面向对象技术的先进飞机自动配电监控系统设计

针对先进飞机自动配电的监控系统,运用面向对象建模语言对系统进行建模与面向对象技术进行软件设计,以飞机自动配电系统内各种配电设备为对象进行全面分析、归类和建模,建立了具有稳定友好可视化人机交互界面的先进飞机自动配电监控系统;该软件设计依托Visual C++6.0强大功能,利用API甬数封装的串口通信类实现Windows环境下串行通信,选用Access2003作为数据存储工具,通过编程接口对其进行访问,实现实时有效的管理系统中的数据;实验结果表明此系统具有友好的人机交互界面,运行稳定、可靠并且具有可扩展性.     

基于循环迭代的飞机虚拟拆装过程建模方法

将循环迭代法应用于飞机虚拟拆装,研究飞机的拆装过程,提出一种基于循环迭代的虚拟拆装过程建模方法。结合飞机拆装过程动态循环的特性和虚拟人拆装行为并行相似的特点,建立虚拟人拆装行为参数化模型,规范虚拟人拆装行为的统一表达;在此基础上,分析虚拟人与部件的交互关系,构造虚拟人拆装行为、拆装次序、部件状态之间的迭代函数,建立虚拟拆装过程模型,实现虚拟人拆装行为的参数化描述和部件拆装过程的表达。以分布式虚拟维修训练平台中的集中故障显示接口组件拆装为例,对该方法进行仿真验证和比对,结果表明,以虚拟人拆装行为变化表示的部件状态变化使部件的拆装更易于表达,拆装训练效率有所提高。     

Digital twin-driven optimization of gas exchange system of 2-stroke heavy fuel aircraft engine

Multiple parts in gas exchange system of 2-stroke heavy fuel aircraft engine with poppet valves lead to complicated manufacturing and inefficient assembly. Besides, real experimental optimization wastes lots of time and cost due to the increased valve parameters. To address the above issues, the paper proposes a digital twin (DT)-driven optimization method with several DT modules for the system to virtually simulate and optimize the parameters, performance and manufacturing with data interaction and recorded. The DT modules receive real-time feedback data from manufacturing measurements and performance tests to conduct the correction throughout the optimization process. The results demonstrate that the virtual engine model with feedback and correction is quite precise and credible compared with test results, and iterative calculation for optimal parameters is performed efficiently. With the guidance of virtual manufacturing, real manufacturing and assembly are arranged more reasonably and efficiency has been promoted. Real-world test found both power and gas exchange performance improved about 4% under various engine speeds and loads, which verified the effectiveness of DT-driven optimization. The study achieves the integration between virtual and real worlds of the system performance and manufacturing, which facilitates the development of aircraft engine smart manufacturing.     

Studies on visual scene process system of aircraft assembly

According to the aircraft assembly worksite scene process, the hierarchical data model based on PPR (product, process, resources) was got to achieve the conversion in various types of aircraft assembly process data model. At the same time, the lightweight technology and human–computer interactive scene control technology were researched to obtain the lightweight of three-dimensional (3D) model and site scene and the human–computer real-time interaction between people and virtual environment through the computer keyboard and mouse, respectively. And then, the visual assembly sequence planning algorithm based on the parallel binary-coded was suggested to complete the aircraft assembly sequence planning. On the basis of techniques mentioned above, we developed the assembly worksite scene process system, which can be integrated with PDM system. At last, an application case of aircraft nose assembly was given, and the result was proved to be effective.     

人机任务仿真中虚拟人行为建模及仿真实现

提出一种采用高级智能对象(ASO)的建模方法,实现虚拟人的行为建模。首先, 引入 ASO 的概念,对交互特征中的交互元素、交互部位及对象动作进行定义,并对交互动作进 行分类;其次,提出了对象驱动方法,解决由虚拟对象作为主动体动作而导致的虚拟人作为被 动体的运动计算问题,实现对象以交互特征为主的建模;最后,根据人机任务需要对虚拟人的 基本行为动作进行分析,选择常用的 4 种基本动作,对其进行定义并进行动作组合,给出以交 互元素为主的位姿、手型的计算方法,实现了行为建模并进行仿真实现,解决了任务仿真中的 交互量大问题,使仿真结果具有重用性。并以飞机装配的手工铆接仿真为例对方法进行验证。     

基于Java 3D的交互式三维动画的研究

为了建立基于工程图学的虚拟实验室,在计算机的屏幕上虚拟现实中零件的装配,笔者通过对两种虚拟语言VRML与Java 3D的分析比较,选定以Java 3D为虚拟平台,在引入.obj文件的基础上,按照现实中零件的安装和工作过程,通过设定相应的程序来实现零件的交互和装配过程,并完成了对零件交互式三维装配动画以及工作原理的论述。以压板为例,给出了一个基于Java 3D的交互式三维装配动画的例子,实现了该装配体在虚拟现实中的要求,达到了虚拟装配的目的。从而验证了该方法在现实零件装配中的预见性和优越性。     

减速器虚拟拆装实验系统的构建

针对当前实验课程的设备台套数和场地等的不足,分析了国内外虚拟实验室的现状与特点,在研究Cult3D构建交互式三维虚拟场景的过程、方法和相关技术的基础上,以齿轮减速器为例,利用Cult3D及其它相关软件工具,构建了一个基于网络的齿轮减速器虚拟拆装实验,该实验系统具有三维、动态性、交互性、低带宽网络传输等特性,克服了传统实验的不足,在实际应用中取得了良好的效果。     

面向虚拟环境的装配体模型研究

人机交互是虚拟装配的本质特性和技术瓶颈，能反映交互过程的装配体模型构造，是虚拟装配领域的一个关键问题，给出一种时序的装配体模型，对时序的聚合关系、时序的约束关系以及时序的行为结构给出定义和分析，为实现该模型，还给出了零件的中间模型和对象复杂行为构造，同时对虚拟装配直接操作的交互过程、交互模式及装配工艺知识给出了时序的形式描述，这是连接人机交互与装配体模型以及模型与工艺生成的桥梁．一致的表示模型减少了交互装配信息的冗余性，有利于提高交互信息的复用，为交互生成工艺提出了新方法。     

装配序列约束下的飞机虚拟维修过程建模仿真

针对当前飞机虚拟维修过程模型固化,对维修复杂行为关系缺乏考虑,无法满足学员多样性实训需求的现状,充分考虑了飞机系统的复杂度、学员操作的不规范性和随机性等因素,依据各维修装配序列间的优先约束关系,构建了优先约束矩阵,进而定义了优先约束时间有色Petri网模型。在系统梳理维修实体及其维修操作行为的基础上,提出了虚拟维修实体操作元模型和元模型融合下的过程建模,阐述了基于优先约束时间有色Petri网的动态虚拟维修过程实现方法。最后,以A320飞机加油活门的某一个随机拆卸过程为例,进行建模仿真,验证了模型的有效性。     

Flash技术在航空仪表虚拟实习系统中的应用

分析了航空仪表课程的教学现状,介绍了Flash虚拟仿真技术的优点和航空仪表虚拟实习系统的总体结构,提出了采用Flash技术构建虚拟仪表和仪表原理演示系统的方法,利用Action Script实现丰富的人机交互功能,并完成网络客户端的构建。应用实践证明,基于Flash技术的航空仪表虚拟实习系统,完全可以满足教学和实习的需要。     

基于语义的虚拟装配仿真模型研究及应用

针对虚拟装配中装配模型的信息完备性与虚拟仿真系统的交互效率之间的矛盾,提出一种轻量化的基于树-图分离结构的虚拟装配模型,该模型包括装配树模型和语义关系图模型。装配树模型以二叉树的形式表达虚拟产品的层次结构以及零部件间的装配顺序,语义关系图以二分图的形式表达零件之间的装配关系。将该模型应用于水轮机组虚拟装配仿真系统中,不仅满足了虚拟仿真过程对装配模型信息表达的要求,而且减少了系统存储负担,提高了交互效率。