時間：2023-03-17 18:08:58
序論：在您撰寫三維仿真論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1電力仿真框架
電力安全培訓(xùn)的三維仿真系統(tǒng)要想真實地反映電氣設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境，就需要三維仿真系統(tǒng)能夠展現(xiàn)規(guī)模龐大的現(xiàn)實虛擬場景，所以，在開發(fā)系統(tǒng)的邏輯控制程序時，就需要將三維仿真系統(tǒng)的整體架構(gòu)分為電力仿真框架和通用三維仿真引擎兩部分。在現(xiàn)實的操作過程中，操作人員是通過儀表設(shè)備操作控制電氣設(shè)備的，而在三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中，則是通過復(fù)雜的邏輯系統(tǒng)實現(xiàn)對其的控制，將現(xiàn)實中的電氣設(shè)備和儀表轉(zhuǎn)化為抽象的虛擬設(shè)備和操作邏輯。為了使各種動作狀態(tài)在三維效果中顯示得更加正確、合理，達(dá)到預(yù)定的視覺屬性，往往需要重新組織節(jié)點名稱和節(jié)點坐標(biāo)。
2通用三維仿真引擎
通用三維仿真引擎的功能是達(dá)到圖形渲染、交互控制和網(wǎng)絡(luò)通信的目的。它是由資源管理、場景管理和動畫系統(tǒng)三個子系統(tǒng)組成的。通用三維仿真引擎與邏輯操作無關(guān)，它主要是為了實現(xiàn)三維虛擬場景的重建和環(huán)境渲染。電力仿真系統(tǒng)與通用三維仿真引擎共同組成了一個完整的三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)實現(xiàn)的主要技術(shù)要求
1仿真對象和電氣屬性的同步
在三維虛擬環(huán)境下，為了保證虛擬對象和行為的一致性，往往需要借助事件、屬性、對象的三位一體機(jī)制來實現(xiàn)。電氣設(shè)備的虛擬設(shè)計是電力安全三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的主要對象，除了顏色、縮放比例等常見的屬性外，還需要對仿真對象的電氣閉合狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)等重要的屬性進(jìn)行邏輯設(shè)計。當(dāng)虛擬操作導(dǎo)致電氣設(shè)備的閉合狀態(tài)發(fā)生變化時，電氣設(shè)備的相關(guān)屬性就會發(fā)生變化，最終使得電氣設(shè)備的參數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)信息傳遞到設(shè)備管理器時，就可以重新計算電網(wǎng)的參數(shù)來更新事件的狀態(tài)。
2邏輯控制與復(fù)雜操作的對應(yīng)關(guān)系
電力安全三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的操作過程應(yīng)當(dāng)全面支持操作者的各種開放式操作行為。簡單來講，虛擬的操作邏輯應(yīng)當(dāng)及時地判斷和反饋操作者的操作行為。開放式的操作控制邏輯與封閉式的操作控制邏輯相比，其應(yīng)變能力和復(fù)雜程度都大幅提高了，在這種操作控制邏輯下，用戶可以根據(jù)自己的操作習(xí)慣靈活操作，避免復(fù)雜的操作流程帶來一定的操作壓力。在錯誤的操作下，操作系統(tǒng)也會及時給予警告或提示，這樣便可以更好地實現(xiàn)智能化培訓(xùn)的目的。
3大規(guī)模場景的情境渲染技術(shù)
由于電力安全培訓(xùn)的三維虛擬場景范圍比較大，需要仿真對象根據(jù)培訓(xùn)人員的操作產(chǎn)生動態(tài)移動，這就要求在具體的邏輯設(shè)計中，不能把全部的仿真對象放置在同一個渲染列表中，以免影響操作過程控制。在實際設(shè)計中，可以將仿真對象分為可渲染對象和可移動對象兩種?？射秩镜姆抡鎸ο笠话闶侵笀鼍皩ο蟮哪Ｐ蛿?shù)據(jù)，它只要求有顯示的功能，而可移動仿真對象則需要能夠在三維坐標(biāo)中來回移動。當(dāng)場景數(shù)量較大時，可以分別優(yōu)化處理靜態(tài)場景和動態(tài)場景。只更新動態(tài)場景的空間信息而忽略了靜態(tài)場景的空間信息，不僅能夠提高渲染速率，還可以有效地節(jié)約計算資源。
4三維交互模式的實現(xiàn)
三維交互模式的首要功能是當(dāng)用戶輕點三維場景中的某一個物體時，系統(tǒng)就可以快速地檢測到該信息的傳送情況，并快速反應(yīng)，從而實現(xiàn)三維交互模式中的人機(jī)交互。三維物體是根據(jù)射線相交的原理實現(xiàn)的，當(dāng)鼠標(biāo)點擊的位置發(fā)射一條平行于視線的射線與場景射線相交計算時，交點即該物體的位置標(biāo)識。常用的三角形檢測方式往往會占用較多的計算資源，影響定位速率。為了避免這種情況的發(fā)生，可以采取包圍球體的檢測方式與三角形檢測方式混合使用的方法，提高檢測速率。
三、三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用
根據(jù)上面的整體架構(gòu)設(shè)計和主要問題分析，可以初步實現(xiàn)包含場景編輯器、邏輯編輯器、地圖編輯器在內(nèi)的三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。場景編輯器可以實現(xiàn)三維場景的構(gòu)建功能，邏輯編輯器可以將復(fù)雜的邏輯語言轉(zhuǎn)化為可視性的操作過程，實現(xiàn)虛擬設(shè)備的響應(yīng)控制功能，而開發(fā)人員則可以通過地圖編輯器實現(xiàn)三維場景的布置功能，并且可以及時查看編輯結(jié)果。
四、結(jié)論
論文關(guān)鍵詞：三維虛擬仿真技術(shù)，物流，教學(xué)
當(dāng)前，仿真技術(shù)已經(jīng)成為分析、研究各種復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具教育學(xué)論文，它廣泛用于工程領(lǐng)域和非工程領(lǐng)域。高職院校的物流實訓(xùn)中心大多數(shù)是基于軟件模擬的物流實訓(xùn)室，這類實訓(xùn)室是以物流軟件模擬來搭建物流模擬平臺，如倉儲管理軟件、運(yùn)輸管理軟件、ERP、MRP、國際貨代軟件、TPL軟件或基于上述幾個軟件集成起來的供應(yīng)鏈軟件等；然而對于基于設(shè)備的物流實訓(xùn)室來說，由于資金等方面的限制，比較先進(jìn)的設(shè)備還尚欠缺教育學(xué)論文，這就造成了學(xué)生對立體庫、高速分揀機(jī)、巷道式堆垛機(jī)、AGV、碼垛機(jī)器人等先進(jìn)的物流設(shè)備缺乏足夠的感性認(rèn)識論文格式模板。三維虛擬仿真技術(shù)等夠?qū)}庫、配送中心、企業(yè)生產(chǎn)線等進(jìn)行簡單的建模，能夠加深學(xué)生對各種物流設(shè)備的認(rèn)識，幫助學(xué)生理解工業(yè)、企業(yè)、生產(chǎn)線的布置與產(chǎn)出平衡、物料需求計劃、企業(yè)資源計劃等相關(guān)知識，更好地找出生產(chǎn)瓶頸，加深對現(xiàn)代化立體倉庫、配送中心的了解。因此三維虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用教育學(xué)論文，對于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物流專業(yè)理論知識、培養(yǎng)相應(yīng)的職業(yè)技能是大有裨益的。
一、三維虛擬仿真技術(shù)概述
三維虛擬仿真（3D Virtual Simulation）就是利用三維建模技術(shù)，構(gòu)建現(xiàn)實世界的三維場景并通過一定的軟件環(huán)境驅(qū)動整個三維場景，響應(yīng)用戶的輸入，根據(jù)用戶的不同動作做出相應(yīng)的反應(yīng)，并在三維環(huán)境中顯示出來。三維仿真的關(guān)鍵技術(shù)主要有動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術(shù)等論文格式模板。該軟件提供了原始數(shù)據(jù)擬合、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實顯示、運(yùn)行模型進(jìn)行仿真的實驗、對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化、生產(chǎn)3D動畫影像文件等功能。
利用三維虛擬仿真技術(shù)教學(xué)具有以下優(yōu)點：
1、教學(xué)內(nèi)容視覺化
2、學(xué)習(xí)中的交互性好
3、沉浸感真實感強(qiáng)
二、三維虛擬仿真技術(shù)在物流教學(xué)中的應(yīng)用
基于青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院物流實訓(xùn)中心3D實訓(xùn)室的應(yīng)用系統(tǒng)及操作流程。
1．開機(jī)步驟
開機(jī)順序依次為：
2 AP轉(zhuǎn)換器（數(shù)量兩臺）：
按下電源按鈕教育學(xué)論文，
2 工作站（數(shù)量兩臺）
2 投影機(jī)（數(shù)量四臺）
進(jìn)入控制工作站，進(jìn)入中控程序，點擊投影機(jī)控制，選擇開
等投影機(jī)啟動完畢后再進(jìn)入下一步
2 邊緣融合機(jī)（數(shù)量兩臺）：
按下電源按鈕
關(guān)機(jī)順序依次為：
立體圖像工作站——邊緣融合機(jī)——AP轉(zhuǎn)換器——投影機(jī)——控制工作站
2．基本操作設(shè)置
立體圖像工作站設(shè)置
（1）多顯示器設(shè)置
鼠標(biāo)在桌面上右鍵
進(jìn)入NVIDIA控制面板
點擊設(shè)置多個顯示器
設(shè)置作為一個大水平桌面（水平平移模式）
顯示的結(jié)果是，顯卡雙頭輸出兩個通道的桌面。
（2）分辨率設(shè)置
單屏分辨率1024×768教育學(xué)論文，重疊像素為192
整體分辨率為1856×768（含邊緣重疊區(qū)192個像素）
重疊像素設(shè)置圖如下：
立體設(shè)置為管理3D設(shè)置里面，基本設(shè)置，選用立體啟用
3 .基本演示操作
（1）立體電影
檢查左右眼是否正確？
2 將圖像移動分別移動到第一個通道和第二個通道進(jìn)行檢查論文格式模板。
如果第一個通道和第二個通道都不正常，點擊一下軟件里面L/R
2 如果圖像只在第一個通道出現(xiàn)左右眼反的現(xiàn)象？
在第一臺AP轉(zhuǎn)換器后面的綠色按鈕按兩次切換左右眼
2 如果圖像只在第二個通道出現(xiàn)左右眼反的現(xiàn)象？
在第二臺AP轉(zhuǎn)換器后面的綠色按鈕按兩次切換左右眼
（綠色按鈕按兩次表示切換左右眼）
（2）NVSG演示軟件
同樣觀看立體是否正常，可以通過軟件切換左右眼
（3）VEGA演示軟件
同樣觀看立體是否正常教育學(xué)論文，可以通過軟件切換左右眼
4系統(tǒng)連接圖如下
5投影機(jī)圖像不正確的調(diào)試方法
（1）首先檢查畫面比例是否正確
再點擊高級：
水平位置和垂直位置，如圖所示。
6融合機(jī)出現(xiàn)故障處理方法
出現(xiàn)基本問題首先重新啟動融合機(jī)來解決
如重新無法解決可以采取如下步驟：
（1）找到是那臺融合機(jī)出現(xiàn)的問題，并接入鍵盤鼠標(biāo)
（2）ALT+F4退出融合服務(wù)軟件
（3）點擊桌面上的blend文件夾
（4）復(fù)制setting.cfg文件到其他地方
（5）將備份的該文件copy到blend這個文件夾下面
（6）雙擊STEREO_CAP程序
（7）按ESC，再點擊開始撲捉、全屏幕、下一次開機(jī)啟動，保存設(shè)置、開始
（8）重新啟動
7注意事項
（1）投影機(jī)開啟后遙控器上的auto、aspect兩個按鍵不能按教育學(xué)論文，正常使用情況下不需要遙控器；
（2）投影機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)不能輕易觸碰
（3）屏幕位置不能挪動，屏幕表面不能觸碰，灰塵可用干凈的柔軟布沾水擦；
（4）投影機(jī)關(guān)機(jī)后不能立即斷電，同時投影機(jī)電源需接入UPS穩(wěn)壓電源，UPS后備電池時間不小于10分鐘；
（5）不能隨意拔插設(shè)備連接線纜；
（6）立體工作站顯卡、立體、分辨率等設(shè)置不能改變
（7）控制工作站IP：192.168.1.10不能改變。
開機(jī)先后順序要嚴(yán)格按照技術(shù)要求順利
三、結(jié)束語
三維虛擬仿真技術(shù)軟件在高職的教學(xué)中能發(fā)揮出積極的作用，一方面能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠?qū)}儲、運(yùn)輸、配送、生產(chǎn)加工等有一個感性的認(rèn)識，同時也提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，實踐證明三維虛擬仿真技術(shù)軟件的應(yīng)用對于高職物流專業(yè)的教學(xué)具有積極的意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]呂明哲，物流系統(tǒng)仿真，東北財經(jīng)大學(xué)出版社，2008.10。
[2]賀國先，現(xiàn)代物流系統(tǒng)仿真，中國鐵道出版社，2008.12.1。
[3]青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院物流實訓(xùn)中心3D實訓(xùn)室操作手冊
1改革的重點與具體措施
1．1教學(xué)方法三維可視化為了解決大學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理解困難和前沿性的科研促教中缺乏實驗條件驗證的教學(xué)問題［3］，教學(xué)團(tuán)隊將物理建模思想應(yīng)用于教學(xué)實踐中，通過三維可視化仿真，使復(fù)雜、抽象、煩瑣的理論模型變得直觀、具體、明了．例如:針對“空間光通信創(chuàng)新實驗”課程中的光學(xué)天線設(shè)計及光傳輸、激光雷達(dá)成像和光子晶體光纖光傳輸?shù)冗M(jìn)行了三維動態(tài)可視化仿真．在對前沿性的科研促教中缺乏實驗條件驗證的情況下，擬采用理論建模與仿真驗證方法來實現(xiàn)．
1．2創(chuàng)新實踐自主化為了解決自主創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練不足的教學(xué)問題［4］，教學(xué)團(tuán)隊將光通信、微波光子學(xué)等交叉學(xué)科前沿技術(shù)與創(chuàng)新實踐相結(jié)合，構(gòu)建了“空間光通信”開放式創(chuàng)新實踐平臺，建設(shè)了綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型的開放式專業(yè)實驗室．依托開放式創(chuàng)新實踐平臺，開展了大學(xué)生自主研究型學(xué)習(xí)，著力加強(qiáng)大學(xué)生自主創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)［5，6］．加強(qiáng)科研促教，拓展創(chuàng)新思維，在“985高校”大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃支持下，實施了創(chuàng)新設(shè)計項目40余項．依托科研項目把學(xué)生帶到學(xué)術(shù)前沿，進(jìn)行了形式多樣的學(xué)術(shù)研討:教授、副教授、博士、碩士、本科生分別定期做主題報告、分組討論、網(wǎng)上論壇、參加國際國內(nèi)會議和暑期夏令營等方式促進(jìn)學(xué)術(shù)交流，形成良好的學(xué)術(shù)氛圍．學(xué)生在開放式專業(yè)實驗室里自主進(jìn)行理論建模、仿真設(shè)計與實驗驗證，在規(guī)定時間內(nèi)撰寫學(xué)術(shù)論文等，開展了大學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式．
1．3多元化的教學(xué)評價體系為了解決傳統(tǒng)評價方式缺乏對創(chuàng)新實踐、仿真設(shè)計與課程論文等環(huán)節(jié)的評價的教學(xué)問題［7，8］，教學(xué)團(tuán)隊將理論考試和平時成績相結(jié)合，實驗操作與自主創(chuàng)新實踐相結(jié)合，理論建模仿真與課程論文相結(jié)合，構(gòu)成了多元化的評價體系．例如:把理論考試成績所占的比例下調(diào)到60%，而課程論文的比例上升到40%，通過創(chuàng)新項目和課程論文等方式評價學(xué)生的學(xué)習(xí);通過課程論文答辯方式，依據(jù)“假設(shè)的合理性、建模的創(chuàng)新性、結(jié)果的準(zhǔn)確性、表達(dá)的清晰性”進(jìn)行綜合評定，實現(xiàn)從應(yīng)試教育到素質(zhì)教育的觀念性轉(zhuǎn)變．引領(lǐng)學(xué)生朝著有利于自身全面發(fā)展的方向努力．
1．5開放式教學(xué)資源建設(shè)為了解決傳統(tǒng)教學(xué)資源不足的問題，教學(xué)團(tuán)隊加強(qiáng)了師資隊伍的建設(shè)，進(jìn)行了廣泛的國際、國內(nèi)教學(xué)研討和學(xué)術(shù)交流．重點建設(shè)了豐富的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)資源平臺網(wǎng)絡(luò)課程含教學(xué)錄相、典型實例、創(chuàng)新設(shè)計系列實驗教案、經(jīng)典物理問題、及在線實踐編程等模塊;適時引入在線答疑、網(wǎng)絡(luò)論壇及現(xiàn)場演示與討論等交互式教學(xué)形式，形成了模塊化、交互式、開放式教學(xué)資源平臺．
2改革與實踐的探索
實例1大學(xué)生在牛頓式光學(xué)天線系統(tǒng)測試平臺(圖1)上做的部分實驗內(nèi)容:圖2為接收光斑實驗測試，圖3為利用光束質(zhì)量診斷儀器測試光斑．通過三維可視化仿真，使復(fù)雜、抽象、煩瑣的空間光通信系統(tǒng)中的激光傳輸理論模型變得直觀、具體、明了，解決大學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理解困難的教學(xué)問題(大學(xué)生創(chuàng)新實驗設(shè)計項目)。例如:老師們課堂上在講解光子晶體的應(yīng)用———布拉格光纖光傳輸特性時，就采用了仿真驗證手段．通過詳細(xì)舉例以此來鼓勵學(xué)生啟迪思維、大膽創(chuàng)新設(shè)計、勇于實踐．以下是學(xué)生們根據(jù)題目的要求，在老師的指導(dǎo)下做的部分仿真結(jié)果圖．實例2等周期結(jié)構(gòu)的布拉格光纖仿真(見圖4—圖6)．實例3空間光通信系統(tǒng)激光傳輸特性仿真(見圖7—圖8)．實例4波動方程的(動態(tài))三維可視化(見圖9)．圖9波動方程(動態(tài))三維可視化圖形實例5平面波用柱面波形式展開(見圖10)．圖10平面波展開為柱面波仿真結(jié)果圖形以上是具有代表性的大學(xué)生創(chuàng)新實驗設(shè)計．“缺陷的光子晶體在偏振分束器等光學(xué)器件中的應(yīng)用”(大學(xué)生參與者:黃鶴、劉天驕、陳逸舟)被學(xué)校推薦為2010年國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目;“推帚式激光雷達(dá)三維成像創(chuàng)新設(shè)計”(大學(xué)生參與者:謝國洋、顧大超、童磊)被學(xué)校推薦為2011年國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目．通過這種創(chuàng)新事例，能很好地鍛煉和培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)造能力，大大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望和學(xué)習(xí)興趣．
3改革的實施成果
該課程未實行教學(xué)改革以前，我們實行的是傳統(tǒng)教學(xué)模式(理論教學(xué)+筆試成績+實驗成績)，教學(xué)成果不理想．自從2009年本教學(xué)團(tuán)隊開展了對“空間光通信創(chuàng)新實驗”課程教學(xué)研究型改革與實踐的探索以來，特別是加強(qiáng)了針對“空間光通信創(chuàng)新實驗”課程中的創(chuàng)新實踐平臺及《數(shù)學(xué)物理方法與仿真》、《光學(xué)天線設(shè)計》、《空間光通信創(chuàng)新設(shè)計實驗》3本教材的重點建設(shè)．建立了1個基于大學(xué)生創(chuàng)新基地的空間光通信工程技術(shù)研究中心;并依托這個創(chuàng)新實踐平臺，開展了一系列的教學(xué)和科研項目．1)研發(fā)了十余個綜合創(chuàng)新設(shè)計實驗，例如:“卡塞格倫光學(xué)天線系統(tǒng)的光傳輸特性分析實驗”、“光纖損耗與光纖耦合實驗”、“激光準(zhǔn)直與多波長光學(xué)天線傳輸實驗”、“無線激光大氣通信實驗”等;2)2012年數(shù)學(xué)物理方法、三維可視化仿真及創(chuàng)新實踐的“三位一體”教學(xué)模式改革獲電子科技大學(xué)教學(xué)改革成果一等獎;3)教改項目:2009年“數(shù)學(xué)物理方法”教學(xué)研究與精品課程建設(shè)”，2010年“數(shù)學(xué)物理方法精品課程教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)與改革”;4)團(tuán)隊教師指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新基金項目40余項，指導(dǎo)大學(xué)生40余篇(SCI收錄6篇);5)開展了一系列高水平的科研項目，獲得了國家自然科學(xué)基金項目2項，國家自然科學(xué)青年基金項目3項以及橫向建設(shè)項目等;6)2011年建設(shè)了電子科技大學(xué)第一座2．0kW單晶硅太陽能發(fā)電站，并實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，以作為大學(xué)生新能源創(chuàng)新課題教學(xué)示范所用．7)發(fā)表教研論文20余篇、科研論文100余篇．取得了顯著的教學(xué)成果，形成了交叉性學(xué)科前沿與創(chuàng)新實踐相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式．(教改前后對比情況見表1)．
4結(jié)論
關(guān)鍵詞三維建模技術(shù)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；模型優(yōu)化；層次模型
中圖分類號TP301文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1000-2537（2014）02-0090-05
為了在計算機(jī)的虛擬環(huán)境中生動形象地模擬自然環(huán)境之中人的視覺、聽覺、嗅覺以及運(yùn)動等行為，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1].經(jīng)過近幾年的發(fā)展，該項技術(shù)已成為計算機(jī)領(lǐng)域的一個新型研究方向，獲得國內(nèi)外學(xué)者以及企業(yè)的廣泛關(guān)注并引起濃厚的研究興趣[2-3].在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中，三維建模是該技術(shù)的一個關(guān)鍵步驟和核心技術(shù)，也是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基礎(chǔ)[4].由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)需要較高的實時性，而三維建模的優(yōu)劣直接影響整個這類系統(tǒng)的實時性[5]，這使得三維建模成為了此項技術(shù)的研究熱點，而三維建模流程的優(yōu)化又成為了重中之重.
目前，關(guān)于三維建模流程的優(yōu)化研究主要集中在模型階段，其中部分研究取得了較好的實際應(yīng)用效果[6-7].然而，如果在三維建模之前各模型分塊不合理的話，就會導(dǎo)致建模過程耗時較大，從而大大降低系統(tǒng)的實時性.針對這種情況，論文基于過程的思想，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、模型優(yōu)化兩方面對整個三維建模流程進(jìn)行優(yōu)化.同時，論文還提出了一個新型層次模型簡化算法以進(jìn)一步縮減三維建模流程中模型間優(yōu)化的時間間隔.
6結(jié)束語
論文對三維建模進(jìn)行研究，基于過程優(yōu)化思想，提出了一個新的三維建模流程優(yōu)化方法.同時，針對其中的模型簡化也進(jìn)行了研究，提出了一個層次性模型簡化算法.通過模擬聯(lián)合站系統(tǒng)實驗表明，所提三維建模流程優(yōu)化方法在建?？傮w效果和實時性兩個方面，都具有一定的優(yōu)越性.
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1評定對象
國內(nèi)高校在校全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生），獎學(xué)金面向國內(nèi)高校的全部對口專業(yè)，平等對待.
2獎學(xué)金額度
在全國高校評選出使用LMS Imagine.Lab AMESim一維仿真平臺和LMS Virtual.Lab三維仿真平臺進(jìn)行課題研究的優(yōu)秀在讀研究生各5名，給予每人5 000元的獎學(xué)金資助.
3評定條件
（1）必須是國內(nèi)高校在校全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生），在讀期間的學(xué)年平均成績優(yōu)秀，無不及格科目.
（2）使用LMS Imagine.Lab AMESim一維仿真平臺或LMS Virtual.Lab三維仿真平臺進(jìn)行研究生畢業(yè)論文相關(guān)的課題研究，且課題內(nèi)容具有實際工程背景支持，最好結(jié)合實際橫向項目的合作課題.
（3）論文命題能推動行業(yè)核心技術(shù)進(jìn)步或具有明顯創(chuàng)新研究價值.
（4）應(yīng)用領(lǐng)域包含但不限于汽車、航空航天、船舶、兵器、交通、能源、通信、電子、化工、工程機(jī)械、家用電器、輕工業(yè)、醫(yī)藥和IT等.
（5）論文完成后應(yīng)署名LMS高校獎學(xué)金資助支持，并共享論文電子版.
（6）優(yōu)先考慮LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab軟件的高校正式用戶.
4申請流程
（1）對符合評審條件的申請人，根據(jù)申報項目填寫“LMS仿真解決方案高校獎學(xué)金申請表”，并必須經(jīng)負(fù)責(zé)導(dǎo)師簽字確認(rèn)和學(xué)校認(rèn)可.
（2）LMS會盡快與申請人確認(rèn)，并根據(jù)書面資料組織評審.
（3）按照評審程序的規(guī)定公布評審結(jié)果并發(fā)放獎學(xué)金.
5評審程序
（1）具體評定工作由LMS負(fù)責(zé)，組織LMS公司專業(yè)技術(shù)人員和行業(yè)專家組成動態(tài)評定小組，進(jìn)行綜合評審.
（2）評審結(jié)果將在LMS官方網(wǎng)站公布，并于每年的LMS用戶大會統(tǒng)一發(fā)放該獎學(xué)金.2013年LMS用戶大會將于6月24-25日在青島舉行.
（3）針對碩士研究生和博士研究生的論文差異進(jìn)行適度把握，原則上碩士5篇、博士5篇，但暫不做硬性區(qū)分，即名額之間可適度調(diào)劑.
（4）對所有入選的在讀學(xué)生，LMS將采用租或借等形式給予最新版本LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab軟件的友情贊助支持，并歡迎獲獎?wù)弋厴I(yè)后加入LMS公司.
6申請截止時間
本年度申請截止時間為2013年5月31日.
中圖分類號：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00
1、論文研究背景及意義
近多年來，由于計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)來構(gòu)建數(shù)字城市，近而實現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當(dāng)前一個新的研究熱點。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計算機(jī)軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計等領(lǐng)域中的應(yīng)用，表現(xiàn)為人機(jī)交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當(dāng)重要的意義。
2、國內(nèi)、外的視景仿真工具
MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實時三維數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內(nèi)外多項最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真平臺。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現(xiàn)實編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產(chǎn)品。
3、本文的研究目的及重要內(nèi)容
本文通過研究虛擬現(xiàn)實視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識，實現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構(gòu)建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進(jìn)行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標(biāo)、鍵盤等交互方式）控制，實現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。
本文主要研究內(nèi)容和所做工作總結(jié)如下：
(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，對國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。
(2)對黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。
(3)研究用虛擬現(xiàn)實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對地形、道路、教學(xué)樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進(jìn)行建模，構(gòu)建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進(jìn)行漫游和交互控制。
(4)研究模型數(shù)據(jù)庫建模和優(yōu)化技術(shù)問題，模型數(shù)據(jù)庫的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對提高實時仿真系統(tǒng)中運(yùn)行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用，成為目前重要的研究課題。
(5)碰撞檢測技術(shù)。開發(fā)虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)有一個主要目標(biāo)就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場景中的物體直接進(jìn)行交互。要實現(xiàn)自然的、精確的人機(jī)交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測是計算碰撞反應(yīng)的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。
(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。
校園視景仿真就是在計算機(jī)環(huán)境中對真實校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環(huán)境。利用計算機(jī)軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學(xué)校，對本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：建模，裝配仿真，干涉檢查
1 引言虛擬制造是實際制造工程在計算機(jī)上的映射，船舶建造仿真要求采用三維的模型來代替實際的制造工程，將在車間、船臺（塢）的工作在虛擬的環(huán)境下先運(yùn)行一遍，從分段裝配、舾裝配合、動力學(xué)性能、流體力學(xué)性能等多方面進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而得出船舶建造的邏輯順序與合理性，并為建造過程的優(yōu)化準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2 船舶建造數(shù)字建模及裝配仿真要求船舶的建造是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，現(xiàn)代造船技術(shù)以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，采用成組技術(shù)和計算機(jī)集成制造技術(shù)，有層次的對整個建造工程實施分解，在不同的階段，對三維建模有不同的要求。在以進(jìn)行船舶建造作業(yè)計劃編制為目的，同時滿足生產(chǎn)設(shè)計需要的情況下，對船舶數(shù)字化建模和裝配仿真技術(shù)的要求是[1,2]：（1）提供編制計劃所需要的產(chǎn)品特征信息，包括產(chǎn)品的幾何特征、物理特征、工程結(jié)構(gòu)特征等。在實際建造前根據(jù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與圖形學(xué)映射關(guān)系確定各個零件的配合情況；（2）對產(chǎn)品進(jìn)行干涉檢查，確定整個裝配方案的可行性，在虛擬環(huán)境下消除產(chǎn)品的設(shè)計缺陷；（3）通過裝配仿真，給出產(chǎn)品的裝配信息與約束信息，確定生產(chǎn)計劃所需要的裝配邏輯順序；（4）以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)，通過仿真，構(gòu)建裝配工藝路線，實現(xiàn)可行的裝配工藝規(guī)劃；（5）進(jìn)行裝配工藝仿真后處理，給出適合生產(chǎn)實際的三維模型與工藝文件。
3 數(shù)字化三維模型的建立這里使用的是CATIA V5 軟件進(jìn)行建模裝配仿真與干涉檢查。CATIA V5 是IBM 和達(dá)索系統(tǒng)公司共同推出的CAD/CAE/CAM 軟件，該軟件能夠在windows和Unix 等平臺上運(yùn)行，具有較強(qiáng)的三維造型功能，還有較強(qiáng)的運(yùn)動仿真功能模塊。
3.1 造船工程分解與任務(wù)包的確定
進(jìn)行三維數(shù)字化建模，不能單純的為了建模而建模，如果只是將船舶按其二維圖紙做成三維物體，則失去了建模的意義。以生產(chǎn)計劃編制為目標(biāo)的數(shù)字化建模通過船舶工程分解，來分清整個工藝過程，確立任務(wù)包，在此基礎(chǔ)之上，為后面的裝配仿真打下信息基礎(chǔ)。
船舶生產(chǎn)的過程實際上是制造零部件，即所謂的“中間產(chǎn)品”。免費(fèi)論文。這些中間產(chǎn)品經(jīng)過幾個制造級的逐漸變大變復(fù)雜，終而形成一艘船，即最終產(chǎn)品。免費(fèi)論文。因此從中間產(chǎn)品的角度來分解船舶的建造任務(wù)是理想的方案，這就是產(chǎn)品導(dǎo)向型分解。產(chǎn)品導(dǎo)向型工程分解的原理是：任何系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是層次分明有序可循的，通過層層分解可以通過圖表的形式揭示其有序結(jié)構(gòu)。
產(chǎn)品導(dǎo)向型工程分解用于造船時，首先按照任務(wù)本質(zhì)的不同將造船全過程分為船體建造、舾裝和涂裝三大類，每一大類又分為加工和裝配兩種作業(yè)。例如，將船體建造分為零件加工、零件裝配、部件裝配、小分段裝配、分段裝配、大分段裝配和船體合攏7 個制造級。
3.2 分段模擬建模
（1）船體外板的建模
本文是在具有船殼曲面型值表的基礎(chǔ)上進(jìn)行船殼曲面的三維建模。由于型值表中的數(shù)據(jù)有間隔，在生成型線后，還進(jìn)一步對其進(jìn)行了光順。在具體建模過程中環(huán)境的設(shè)置如下：以X 正方向為船艏方向，Y 正方向為船右舷方向，Z 正方向為船高方向。只需XZ 平面一邊建立一半船殼曲面，另一邊映射即可。在生成所有曲面之后，如果還有局部的地方出現(xiàn)棱角，還可以充分利用CATIA 中的曲面修改功能，對于有棱角的地方可以把帶有棱角線兩邊的曲面連接（Join）成一大塊，然后在棱角線兩邊分別用兩個參考面把這塊大面截斷（Split）成兩塊面，去掉中間有棱角線的曲面。再由這兩塊Split面通過Blent（or Fill）命令連接起來，Blend（or Fill）命令中有保證曲面光順連接的選項，可以保證曲面的光順連接。對于凹凸不平的小塊曲面也可以用這種方法來修改。
（2）零件的建模
零件的建模，其目的是為了在以后的裝配仿真和生產(chǎn)計劃編制中提供必要的信息。其應(yīng)具備下列基本策略：
（a）特征設(shè)計與特征提取的綜合利用。特征是產(chǎn)品建模的強(qiáng)有力支持。建模時應(yīng)將特征設(shè)計與特征提取結(jié)合起來，充分利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)所提供的特征造型功能，盡量從有關(guān)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫直接提取，同時要充分的利用人機(jī)交互共功能，通過交互輸入定義。
（b）面向?qū)ο蟮慕７绞健Ｃ嫦驅(qū)ο蟮慕７绞?，具有先粗后精，由抽象到具體的特點，符合產(chǎn)品設(shè)計時的自然思維習(xí)慣，應(yīng)在建模中得到充分應(yīng)用。
（c）模型的層次化組織。免費(fèi)論文。在建模過程中，應(yīng)該具有大局觀，不能只盯著一個構(gòu)件，而是應(yīng)該考慮整體的層次性，在經(jīng)過詳細(xì)科學(xué)的分解以后，分層有計劃的建模。
模型不僅要處理設(shè)計系統(tǒng)的輸入信息，還應(yīng)能處理設(shè)計工程中的中間信息和結(jié)果信息，因此模型的信息應(yīng)隨著設(shè)計過程的推進(jìn)而逐步豐富和完善。
4 裝配仿真與干涉檢查船舶裝配仿真與干涉檢查是在虛擬的環(huán)境下確定船舶的作業(yè)邏輯順序，提供生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)資料，檢驗工藝與設(shè)計的可行性。它是船舶虛擬制造和生產(chǎn)作業(yè)計劃的至關(guān)重要的一環(huán)，是進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃的基礎(chǔ)。裝配仿真包括了零件裝配、部件裝配和分段裝配三個制造級的任務(wù)包。在進(jìn)行裝配仿真的過程中，應(yīng)該按照工藝順序依次進(jìn)行虛擬，其作用如下：(1) 擬定裝配方案，優(yōu)化裝配結(jié)構(gòu)。從設(shè)計和制造工藝出發(fā)，在各種約束中尋求裝配的合理性與最優(yōu)性；(2) 改進(jìn)裝配性能，降低裝配成本。船舶裝配所涉及的零件種類繁多，數(shù)量巨大，裝配仿真的任務(wù)首先要確保產(chǎn)品的裝配到位，然后要求裝配能夠比較容易實現(xiàn)，盡量降低成本；(3) 產(chǎn)品可制造性的基礎(chǔ)。由于目前詳細(xì)設(shè)計一般還是二維的，必須在虛擬三維環(huán)境下檢查產(chǎn)品的可行性；(4) 為計劃提供必要的信息數(shù)據(jù)。
4.1 裝配仿真
裝配仿真的覆蓋范圍很廣泛，這里具體來說包括裝配順序、裝配路徑和裝配工藝三個方面的內(nèi)容，其中裝配順序與裝配路徑是最為核心內(nèi)容。
4.2 干涉檢查
船體分段有很多組件構(gòu)成，肉眼很難發(fā)現(xiàn)可能的干涉情況，利用CATIA 所提供的干涉檢查函數(shù)，可以自動的檢查所有的干涉情況。下面通過實例來說明。
在構(gòu)件中有一工字梁與角鋼交叉，要進(jìn)行干涉檢查，看兩者是否有接觸而不能裝配，應(yīng)用Compute Clash 命令，將兩個零件同時選中，即可分析這兩個零件的干涉情況。當(dāng)對話框Result 出現(xiàn)Clash 表示兩個組件發(fā)生了干涉，出現(xiàn)Contact 則表示選定的兩個組件相接觸，如果No interference 則表示沒有干涉。
5 結(jié)語本文以編制生產(chǎn)計劃為目的，研究了基于虛擬制造下的三維數(shù)字化建模的方法。在CATIA 環(huán)境下，研究了怎樣通過對工藝合理性分析結(jié)合裝配分析，虛擬干涉檢查、產(chǎn)品裝配、生產(chǎn)工藝仿真，最后得到適合生產(chǎn)計劃編制的數(shù)字化模型。
