《交互式虛擬裝配體驗平臺開發(fā)與研究》主要論述交互虛擬裝配系統(tǒng)與虛擬體驗平臺的研制與開發(fā)過程。深入研究虛擬現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實建模語言的概念、特點及其應用,以及基于圖形渲染建模的有關理論,虛擬現(xiàn)實建模語言的結構、動畫交互原理,實現(xiàn)虛擬的“能裝即裝,能拆即拆”交互虛擬裝配設計與開發(fā)方法。深入研究虛擬體驗仿真運動的六自由度運動方程、二分法精準碰撞理論,實現(xiàn)Unity3D精準碰撞。
《交互式虛擬裝配體驗平臺開發(fā)與研究》通過C#開發(fā)的底層腳本封裝設計成Excel表格等可編輯文本腳本開發(fā)接口,利用Excel表格驅動完成虛擬功能開發(fā),實現(xiàn)虛擬體驗平臺整體功能開發(fā),主要包括虛擬場景、平臺登錄界面與平臺重置、新手引導、漫游體驗、虛擬駕駛等功能,最后完成平臺PC版和VR版發(fā)布。利用RPC技術實現(xiàn)客戶端與服務端的互聯(lián)通信,實現(xiàn)云課堂與虛擬體驗平臺的數(shù)據傳輸。
《交互式虛擬裝配體驗平臺開發(fā)與研究》可為工程師、教師、學生等開發(fā)虛擬裝配交互系統(tǒng)、虛擬體驗平臺提供借鑒,也可為學校、培訓機構等開發(fā)網上及云平臺教學系統(tǒng)提供借鑒。
隨著計算機技術和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展,產品的虛擬化開發(fā)具有提高工作效率、支持設計創(chuàng)新、降低成本并縮短上市時間等優(yōu)勢,正在逐漸得到企業(yè)的認可并獲得蓬勃發(fā)展。虛擬體驗也適用于教學,生動的模擬改變了傳統(tǒng)的CAI教學模式,更新了教學手段,使“傳統(tǒng)”課程的教學更加形象直觀,能夠幫助學生理解、記憶、建立和增強空間想象力,有利于提高學生學習的積極性和主動性,從而提高教學效果。
由虛擬體驗平臺設計所遵循的兩個理論基礎——建構主義學習理論和人本主義學習理論提出虛擬體驗平臺的設計原則。分析了虛擬裝配的建模步驟、建模過程以及如何利用虛擬現(xiàn)實建模語言建立虛擬場景;深入研究了與工程中常用的特征造型技術等有關的幾何造型理論、三維幾何變換的數(shù)學基礎、圖形渲染中的明暗效應以及常用的顏色理論。以球閥為例闡述了虛擬裝配系統(tǒng)采用靜態(tài)行為與動態(tài)行為相結合的設計方法;詳細分析了傳感器節(jié)點、內插器節(jié)點、轉換節(jié)點、Script節(jié)點的使用原理,及怎樣利用它們與VRML的其他節(jié)點相結合創(chuàng)建生動、有趣的動畫交互場景;研究了VRML的基本執(zhí)行模式及其基于事件驅動實施方法以及執(zhí)行模式的工作原理,通過路由將各節(jié)點的輸入、輸出字段相連,使事件在各節(jié)點中傳輸,實現(xiàn)了動畫交互;完成了虛擬裝配系統(tǒng)零件模塊和交互性模塊的程序設計,開發(fā)了虛擬裝配交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)可應用于機械設備虛擬培訓的交互式裝配設計,能夠展示虛擬裝配的方法和交互裝配過程,可降低企業(yè)的培訓成本、減少次品率,為學校降低教學難度,使學生更容易吸收掌握相關知識點。
前言
第1章 緒論
1.1 研究的背景與意義
1.1.1 研究的背景及應用
1.1.2 研究意義
1.2 虛擬仿真技術研究概述
1.3 交互虛擬裝配與虛擬仿真平臺的概述
1.4 本書研究內容
第2章 虛擬裝配與體驗開發(fā)平臺的實現(xiàn)
2.1 虛擬現(xiàn)實
2.1.1 虛擬現(xiàn)實的特征
2.1.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成
2.1.3 虛擬現(xiàn)實技術在工程中的研究與應用
2.2 虛擬現(xiàn)實建模語言
2.2.1 VRML概念及其基本特性
2.2.2 VRML的發(fā)展歷程
2.2.3 VRML的場景圖和事件體系
2.2.4 VRML與教育
2.3 虛擬裝配系統(tǒng)的設計
2.4 系統(tǒng)的開發(fā)工具選擇
2.5 虛擬裝配系統(tǒng)的實現(xiàn)方法
2.6 虛擬體驗平臺的開發(fā)工具
2.6.1 建模平臺的選擇
2.6.2 開發(fā)平臺的選擇
2.6.3 Unity3D開發(fā)引擎簡介
2.7 本章小結
第3章 3D虛擬模型創(chuàng)建
3.1 相關的計算機圖形學理論研究
3.1.1 幾何造型
3.1.2 3D幾何變換
3.1.3 明暗效應
3.1.4 顏色理論
3.2 虛擬模型的建立
3.2.1 建模方法
3.2.2 建立模型的步驟
3.2.3 建立零件模型
3.2.4 場景設置
3.3 本章小結
……
第4章 虛擬體驗平臺開發(fā)關鍵技術
第5章 基于VRML的虛擬裝配交互設計
第6章 游艇虛擬仿真體驗平臺開發(fā)
第7章 平臺的教學應用與用戶行為數(shù)據獲取分析
第8章 總結與展望
參考文獻