虚拟室内漫游的实现技术

虚拟技术在场景浏览中得到广泛的应用，针对室内漫游的主要实现技术进行了研究。室内漫游的实现技术，主要包括三维模型的建立和漫游中的碰撞检测。在三维模型的建立中，基于3DMAX5．0建模渲染后输出的ASE文件，利用OPENGL进行三维场景模型的重建；在漫游碰撞检测中，基于包围盒检测技术，根据室内场景的特点，给出了虚拟室内漫游系统中碰撞检测的算法。     

煤矿三维巷道建模技术研究

研究了煤矿巷道三维建模中的部分问题,包括巷道建模、巷道交点建模和碰撞检测。结合巷道中心线节点上加载断面的思想建立了单一巷道模型,利用曲线插值的方法解决了交点建模的问题,用经典包围盒法实现了漫游时的碰撞检测。并采用VC＋＋．NET开发平台,结合OpenGL技术实现了煤矿三维巷道的虚拟显示与漫游,给出了实验效果图。     

利用虚拟传感器的巡视器机械臂碰撞检测算法

为提高传统AABB树碰撞检测的精度和效率,提出一种基于虚拟传感器的月面巡视器机械臂碰撞检测算法.建立月面巡视器机械臂的逆运动学解算模型;对地面环境点云数据进行Delaunay三角化,采用多叉树代替二叉树作为AABB树储存环境点云三角面集;利用虚拟传感器简化巡视器机械臂结构模型,通过虚拟传感器遍历AABB树中的环境点云三角面集进行碰撞检测,避免机械臂与环境发生干涉.月面巡视器就位探测任务内场实验表明:基于虚拟传感器的月面巡视器碰撞检测算法使碰撞检测精度在1 mm内,碰撞检测时间降低至10 s内.基于虚拟传感器的碰撞检测算法具有高效性和可行性.     

基于地质特征驱动的三维地质建模技术

三维地质建模时,由于几何数据和属性数据的特征不同,一般难以有效融合．为实现地质特征的融合,提出一种基于地质特征驱动的三维地质建模技术．利用三维空间数据建立几何结构模型,解决基于地质特征的几何映射与拓扑关联等关键技术,建立各种地质特征的属性数据与几何模型图形元素之间的拓扑关系,实现属性数据与几何数据的有效约束,最终构建形成满足拓扑关系唯一的地质特征驱动的三维地质模型．使用位于云贵高原向广西盆地过渡的斜坡地带的实际工程数据进行实验验证,结果表明,该技术解决了几何数据与属性数据的有效融合,为地质综合分析与工程应用提供了综合性的三维模型．     

三维数字化装配工艺系统的研究

装配工艺规划是一项复杂的任务．传统的计算机辅助工艺规划系统都是二维的,目前国内外尚无成熟的三维数字化装配工艺系统出现．以作者为某工厂开发的“涡轮泵三维数字化装配工艺系统”为例,规划了系统的体系结构,建立了集成化的装配模型,并研究了系统实现中的关键技术．采用几何推理和人工知识相结合的方法进行装配顺序规划,探讨了路径规划和碰撞检测问题,最后实现了三维环境下产品的交互式工艺规划及仿真．     

谈虚拟现实中的碰撞检测问题

虚拟现实环境中的碰撞检测是计算机图形学、计算几何、仿真建模和机器人路径规划等领域的重要问题。文章讨论了碰撞检测过程中的算法和包围盒树的交叠测试时间以及碰撞检测的优化手段,进一步提高了碰撞检测的效率。     

三维虚拟校园系统设计与实现

以抚顺大学新校区作为研究对象,设计实现了虚拟校园漫游系统。重点研究了两个方面的内容,一 是基于建筑图纸的三维模型的建立和优化,二是基于Virtools实现用户与校园虚拟环境的动态交互。首先在 AutoCAD中对建筑设计图纸进行整理,作为建模的框架依据;然后利用3dsmax按真实尺寸比例建立校园模型,通 过烘焙后得到真实感较强的校园模型;最后将模型导入到Virtools中实现自主漫游功能并设计了碰撞检测,避免了 上天入地的不真实现象。所建立的虚拟校园漫游系统得到了实际使用,很好地展示了新抚顺大学的风貌,取得了良 好的效果。     

视觉定位中将物体的几何模型予编译为匹配树

集中阐述了基于CAD的物体模型建立过程,并介绍了一种基于规则的将物体几何模型予编译为匹配树的三维物体定位方法.     

三维车削仿真的碰撞检测

在分析了目前碰撞检测主要方法的基础上,研究了三维车削仿真加工过程中的碰撞检测方法。在造型的过程中借助了多边形的概念和B_rep的造型方法;在算法上采用将三维实体间的碰撞检测转化为二维多边形间的重叠性检验;并通过多边形之间的布尔交运算来判定碰撞的发生。实现的平台为自主开发的动态三维车削仿真系统CNCSimu 2．0。仿真实例表明:该方法简化了碰撞模型,提高了碰撞检测效率。     

三维车削仿真的碰撞检测

在分析了目前碰撞检测主要方法的基础上,研究了三维车削仿真加工过程中的碰撞检测方法.在造型的过程中借助了多边形的概念和B_rep的造型方法;在算法上采用将三维实体间的碰撞检测转化为二维多边形间的重叠性检验;并通过多边形之间的布尔交运算来判定碰撞的发生.实现的平台为自主开发的动态三维车削仿真系统CNCSimu 2.0.仿真实例表明该方法简化了碰撞模型,提高了碰撞检测效率.     

闭式叶轮铣削加工干涉自修正轨迹规划算法

针对目前绝大部分商用CAD/CAM软件在刀具轨迹规划过程中只能检测干涉碰撞的发生、而无法自动生成无干涉碰撞刀具轨迹的问题,提出了一种干涉碰撞自修正算法.该算法提取避让几何体边界,利用配置空间理论把提取的避让几何体边界映射到二维配置空间中,将三维空间中的干涉碰撞问题转化到二维空间中,并利用空间分区二叉树、多边形偏置等算法,解决了自动修正干涉碰撞处刀具姿态的问题.应用该算法生成了闭式叶轮流道的刀具轨迹,从刀具轨迹规划的效果上看,提出的算法确实避免了闭式叶轮刀具轨迹规划过程中干涉碰撞的发生.     

面向管理的三维模型段结构转换算法

三维模型大都采用固定的树形段结构组织模型中的几何对象,但面向管理的三维模型展示要求能够根据用户的需求动态调整三维模型的树形段结构,以便更加方便灵活、直观高效地展示模型及其相关信息,提高运行管理的效率.为了解决目前固定段结构带来的弊端,提出了一种能够动态调整三维模型树形段结构的方法,并给出了优化方案.     

三维四向编织复合材料的单胞应力场分布

基于三维四向编织复合材料预制件的细观结构,提出了螺旋型纤维等效模型.采用多相有限元数值法获得了三维四向编织复合材料的轴向拉伸应力应变关系,通过有限元计算得到了材料单胞模型的细观应力分布.结果表明,螺旋型纤维等效模型的数值预报结果与实验数据基本吻合,证明了该单胞模型符合三维四向编织复合材料的实际细观结构,该模型能有效地计...     

基于物理的实时人体动画

为了快速而生动地实现人体动画，提出了一种骨架驱动的人体动画的新模型.该模型的结构分线骨骼、三维中间层和控制网格体三层.用截面变形法实现规则三维中间层在线骨骼驱动下的变形；在生物力学的基础上，使用扩展的自由变形技术对不规则三维中间层进行变形.用线性有限元方法，得到了大型稀疏线性方程组，利用预处理共轭梯度法求解了方程组的解，实现了三维中间层对控制网格体的驱动.在控制网格体中嵌入人体皮肤，利用线性插值法，计算得到皮肤变形.实验结果表明，该模型能达得实时性，并能方便地实现肢体的弯曲和扭转.     

一种改进的动态OBB层次结构碰撞算法

在虚拟场景中普遍采用基于OBB包围盒的碰撞检测技术,然而传统算法对于大数据量模型的检测仍然效率不高,难以保证实时性。在分析了OBB及其改进算法的基础上,采用改进的OBB中心计算方法,使包围盒能够更紧密的包围模型,提高碰撞检测的准确性和时间效率。在碰撞检测过程中动态地建立OBB层次结构,减少了时间复杂度和空间复杂度。分析和实验结果证明,改进后的算法在处理一般曲面模型尤其是大数据曲面模型时,碰撞检测的稳定性和效率都有明显提高。     

双机器人协调系统的碰撞检测问题研究

针对双机器人系统松协调状态下的运动,研究了其在公共空间中的碰撞检测问题．在已知两机器人运动路径的前提下,利用简单几何模型对机器人进行建模,通过求解模型间的Euclidean长度来表示任意时刻两机器人间的距离,并利用Lagrangc：乘子和Kuhn-Tucker条件优化求解最短距离来实现对碰撞的检测,通过引入位置参数,可以将三维的碰撞空间转化为二维的碰撞区域,并在双MOTOMAN UP6机器人系统中对该问题进行了仿真试验,为进一步开展双机器人系统无碰撞轨迹规划问题的研究打下基础。     

数控弯管机弯管过程仿真系统——Tubemod的研究

提出的Ｔｕｂｅｍｏｄ系统建立了系列数控弯管机床的几何、运动、变形、调试及干涉测试的总体仿真模型和完整的模具库及导管库。该系统采用数控指令驱动、能直接从弯管数据库中读取ＮＣ程序，进行装夹、弯曲、回弹等数控弯管全过程的三维动态显示，并可进行干涉检测处理。     

基于树状层次有向包围盒的碰撞检测算法

基于三维求交方法,在虚拟现实环境下对三维物体进行有向包围盒(OBB ori-ented bound ing box)的构建及树状分割,提出了快速的碰撞检测方法,并结合OpenGL的支持,使虚拟物体的碰撞具有真实感.