飞机装配现场数据采集平台设计

为了建立飞机装配生产现场不同类型设备实时数据的统一采集模式,通过对飞机装配自动化设备的归纳分类,提出对设备运行过程数据的归一化建模方法,基于COM组件技术实现各类设备数据的统一采集,基于SOCKET技术实现设备数据的实时传输.提出基于中立区的工业网-企业网两网融合的企业组网架构,采用扩展的C/S多层构架体系设计专用的数据采集软件,实现实时数据存储与共享;基于ORACLE在线存储,实现飞机装配现场设备数据分类高效存储.所构建的飞机装配现场数据采集平台已经成功应用于某型飞机的部装和总装生产线自动化设备的过程数据采集,为后续装配现场数据可视化显示和历史数据统计分析奠定基础.     

洪水数值模拟的三维动态可视化方法

针对洪水淹没的灾害评估与应急决策管理等问题,本文结合GIS技术与Mike21软件,设计了基于Mike21计算数据的GIS洪水淹没三维动态可视化方法。基于GIS构建研究区段数字地形,建立Mike21二维洪水数学模型,确定糙率与边界条件;模拟典型工况下的来洪情况,计算洪水淹没范围、历时、水深、水位和流速等要素;通过可视化数据的提取与建筑物实体参数化建模,对研究区域三维场景融合,并采用空间数据库与属性数据库相互调用机制,实现淹没过程的动态模拟与实时信息查询。以依兰航电枢纽区段为例,设计开发了依兰航电枢纽区段洪水淹没三维动态可视化系统,能够较好地将Mike21数值模拟结果与GIS的数字地形模型进行耦合,实现洪水淹没三维可视化,为研究区段防洪决策提供数据参考。     

基于钻孔数据的三维地质建模及可视化系统3DGMS的设计与实现

矿山三维地质建模及可视化是实施数字矿山战略的关键技术,其软件系统的研究与实现对于矿山企业的可持续发展具有极其重要的意义.基于OpenGL图形库和VC++6.0开发平台,从系统目标要求、体系结构和功能模块等几方面设计和开发了基于钻孔数据的三维地质建模及可视化系统3DGMS,实现了地层、矿体、断层、地表和巷道等三维模型的创建与可视化显示,以及灵活的三维视图控制和针对地质模型基本的空间查询、量算、空间剖切、动态模拟等空间分析功能,为我国矿山三维地质建模及可视化软件的设计提供了参考,有益于促进我国矿山信息化的建设.     

高原盆地三维地质建模及可视化系统——以羌塘盆地及半岛湖区块为例

利用计算机网络、数据库管理、地下空间三维可视化等技术,将地质勘探调查成果统一在三维可视化信息平台中集成,面向地质工作人员和管理人员提供综合数据服务,在一定程度上解决信息资源共享的问题。选择羌塘盆地和半岛湖重点区块,从已有地质认识成果出发,采用基于多源数据的交互建模方法,建立断层系统和沉积地层三维模型。基于Ｃｒｅａｔａｒ三维基础平台研发了数据管理及三维可视化系统,实现了对羌塘盆地基础地质成果数据、基础地理数据、油气专业数据、盆地－区块三维模型数据、二维专题分布区图、ＤＥＭ及遥感影像的集中管理,并可以分类、查询、检索和显示,为研究人员提供了一个直观的盆地勘探开发信息一体化查询、分析的可视化环境。     

基于OpenGL三维河网地形与数据场的可视化

结合虚拟现实技术在数字流域中的应用,研究了数字高程模型的建立与三维地形实时绘制显示的机制.详细描述水利工程三维模型的构建及可视化仿真,在三维数字河网基础上叠加了实时计算的流场与温度场的数据,实现三维动态流场与温度场可视化.基于OpenGL环境开发的交互式可视化仿真系统形象地描绘流域内的地形场景、水利工程、河网等,对实现三维漫游、空间信息查询、洪水淹没分析和专业成果数据的可视化分析方面具有重要的作用.为分析水利水电工程建设对河道天然径流的影响,尤其是库区上下游水温方面的生态环境影响,提供了一个可视化的分析平台.     

虚拟车间设备布局优化的三维可视化研究

研究了基于虚拟现实技术和遗传算法的设备布局优化的三维可视化问题,采用遗传算法作为车间设备布局优化的计算算法,并应用于Multigen-Paradigm公司的Vega环境下建立的虚拟车间系统,通过遗传算法优化模块得到布局文件在虚拟车间中显示三维的优化结果,同时可以在系统中进行实时浏览和生产过程的仿真.     

基于OpenGL技术的公众参与城市信息可视化研究

针对城市信息可视化采用三维模拟技术可以保证实现互动和真实感,提出基于OpenGL实现三维物体建模和显示的控制技术方法,并结合多源城市信息整合后的复杂数据表示,已在城市信息建设系统可视化仿真系统开发过程应用实践,对于其他可视化仿真软件的三维物体建模和显示有良好的借鉴作用．     

城市三维管线信息系统的设计与实现

在不同管线数据库的基础上建立3个信息表实现管线数据组织,为管线三维建模和可视化提供断面数据参数和基础源数据,采用断面与体面三角剖分拟合法实现管线三维建模和可视化,基于Visual C＋＋和OpengGL技术设计并实现城市三维管线信息系统的基本功能。     

基于超复数计算的3D径向坐标可视化映射方法

提出一种多维数据3D空间可视化方法。在二维径向坐标映射基础上,引入雷达图的面积特征作为第三维,构成三维径向坐标映射。基于超复数实现径向坐标在3D空间的计算。实验结果表明,三维映射较二维映射更能反映数据结构信息,有效处理了二维径向坐标映射中映射数据点易堆叠的问题。     

基于GIS的三维输油站场及长输管线信息系统

以实测输油站场坐标数据及长输管线纸质地形图矢量化数据为基础,利用ArcGIS结合Sketchup建模实现三维可视化,以Geodatabase存储图形及属性数据,使用C#编程语言结合ArcGIS Engine二次开发组件,设计了三维输油站场及长输管线信息系统。系统实现了二三维联动显示、信息查询、空间分析、信息输出、系统维护等功能。     

层次约束结构的虚拟装配建模技术

为了解决虚拟环境下装配建模在信息完备性和模型复杂性等方面的问题,提出了一种基于层次约束结构的虚拟装配模型.该模型分为产品层、部件层、零件层、特征层、几何面层和面片层来表达,不同层元素之间存在层次映射关系,同一层元素之间存在约束关系.通过CAD系统和虚拟装配系统之间的数据转换,实现了虚拟装配模型的生成算法,并给出了根据虚拟装配模型生成的虚拟装配场景图的结构.基于层次约束结构的虚拟装配模型具有信息表达完备,信息集成度高,满足实时性要求等优点,同时还能与CAD系统和虚拟装配场景图实现集成.实例验证了虚拟装配建模的有效性.     

数字孪生驱动的机身形状控制方法

针对人工调整机身筒段形状过程中存在的精度低、效率低以及局部过大应力的问题,提出基于数字孪生驱动的机身形状控制方法,搭建融合形状控制策略优化算法和虚拟调试技术的数字孪生系统. 在实时数据的驱动下,实现机身形状控制系统物理空间与虚拟空间的数据交互、动态映射. 研究结合遗传算法和深度学习的形状控制策略优化问题,通过ANSYS批处理多载荷步的方法,验证形状控制策略的可用性,在保持机身筒段应力均衡的状态下调整机身形状. 实验结果表明,利用构建的数字孪生系统和形状控制策略,可以有效地将筒段形状控制精度提高25.8%,将筒段形状控制效率提高414.3%,将局部最大应力减小42.5%.     

基于数字孪生的装配式钢节点混凝土框架结构建造技术

与传统现浇框架结构相比,装配式钢节点混凝土框架结构建造速度更快,但框架钢连接节点处存在应力突变,因此,有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,以获得钢节点对结构性能的影响。基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互3个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程建造阶段,采用传感器技术实现工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现装配式钢节点混凝土框架数字孪生模型的建立和应用。研究表明,该数字孪生模型能有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减少资源消耗,为该结构的应用提供有效数据信息。     

载人潜水器舱室空间舒适性复合评估方法

为改善载人潜水器舱室空间舒适性,针对深海载人潜水器强约束条件下舱室空间舒适性特征,提出基于虚拟仿真技术的舱室可视化空间舒适性多源复合评估方法.该方法以虚拟仿真技术为基础,将载人潜水器舱室空间三维数字化数据与潜航员人体数据相结合,构建数字化虚拟仿真模型;以快速相应与评估为标准,将人体舒适性进行分区,并对载人潜水器空间与功能特征进行系统的分析,依托人体生理学特征获取人体舒适性区域特征及空间约束映射,建立7项评估指标;结合6项人因评估工具构建舒适性多源复合评估模型,采用虚拟仿真技术开发空间舒适性可视化评估系统,并通过某型载人潜水器舱室空间优化设计,对舒适性多源复合评估方法和可视化评估原型系统进行可行性验证.研究表明,不同的任务作业姿态严重影响人体舒适性评估的准确性,狭小的舱室空间及舱内设备的布局进一步增大了作业姿态评估的难度.采用空间舒适性复合评估方法能够准确的描述多种姿态下空间舒适性程度,同时多源和可视化的技术特点在一定程度上提升了空间设计方案评估效率以及评估结果的可读性.     

基于数字地球的非虚拟信息空间

从数字地球理论可以导出与真实空间具有对应关系的,非虚拟的网络信息空间概念,这一概念是网络信息检索框架设计的基础。基于网络空间叠加思想形成的GIS与PIS双系统集成模式,构成数字地方设计的基本理念,对于PIS的可视化表达具有实际应用价值。     

Realization Techniques of Virtual Assembly Process Planning System

The key realization techniques of virtual assembly process planning （VAPP） system are analyzed, including virtual assembly model, real-time collision detection, automatic constraint recognition algorithm, cable harness assembly process planning and visual assembly process plan at the workshop. A virtual assembly model based on hierarchical assembly task list （HATL） is put forward, in which assembly tasks are defined to express component assembling operations and are sequentially and hierarchically organized according to different subassemblies, which can perfectly model the construction process of product, And a multi-layer automatic geometry constraint recognition algorithm of how to identify assmbly constraint relations in the virtual environment is proposed, then a four-layer collision detection algorithm is discussed. A VAPP system is built and some simple mechanical assemblies are used to illustrate the feasibility of the proposed method and algorithms.     

精密播种机单体的虚拟制造和运动仿真

针对长期以来精密播种机的研制存在生产周期长、成本高,而且当产品制出后,经常会出现部件、零部件之间相互干涉而无法装配等缺点,介绍了应用Pro/E软件进行精密播种机单体虚拟制造和运动仿真的过程。首先对建立的精密播种机单体零件三维模型进行约束和连接装配,形成精密播种机单体整机装配,然后进行运动仿真,展示在虚拟环境下的运动特性。最后对仿真结果进行处理,测试精密播种机单体的运动性能和检测干涉情况,从而对错误进行修改。结果表明:该方法提高了精密播种机设计的准确性和效率,代替了物理样机的制造和试验,大大降低了成本。     

基于IDEF和UML的虚拟装配系统建模

为了解决复杂虚拟装配系统的系统建模问题,在分析IDEF和UML建模方法优缺点的基础之上,提出了一种两者相结合的系统建模方法.首先利用IDEF建立系统的功能模型、信息模型和过程模型,再根据IDEF和UML模型之间的映射机制,将IDEF模型转换为UML模型,从而完成系统从需求分析、功能设计、对象设计直至软件实现的整个过程.该方法能有效弥补单纯采用IDEF方法建模或UML方法建模的缺陷,实践证明在虚拟装配系统建模中具有重要的应用价值.     

协同装配建模关键技术的研究

装配接口表达方案和协同装配模型修改实时传播机制是协同装配建模研究的重点.本文研究了协同装配建模过程中产品各组件之间的关联关系,提出了新的装配接口表达方案,该方案信息全面,有利于实现协同装配建模;XML语言具有局部更新能力,可采用基于语义传输的方法,能解决三维实体模型传输数据量大、系统不能及时响应的问题,利用XML对装配接口表达进行定义,通过对XML解析实现了装配模型修改的实时传播控制;最后,在协同装配建模环境下给出了修改信息的实时传播系统体系框架.