第三章汽車虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境3.4虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)3.5虛擬制造技術(shù)3.6虛擬裝配過(guò)程汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)第三章汽車虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述汽車數(shù)字化開(kāi)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的分類產(chǎn)品的虛擬原型虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的概念可以從兩個(gè)方面描述進(jìn)行描述：一是從純粹的技術(shù)層面加以描述；二是在技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合使用者的感知加以描述。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的概念可以從兩個(gè)方面描述進(jìn)行描一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念1.技術(shù)層面的描述從技術(shù)上來(lái)講，虛擬現(xiàn)實(shí)是從計(jì)算機(jī)仿真發(fā)展而來(lái)的，其實(shí)質(zhì)是一種逼真的仿真模型。2.用戶層面的描述虛擬現(xiàn)實(shí)試圖從身體感官和知覺(jué)等感性層面進(jìn)行仿真，這種仿真的基礎(chǔ)又是理性層面的科學(xué)理論。虛擬現(xiàn)實(shí)的精致程度要受到科學(xué)理論和技術(shù)手段的制約，對(duì)決定感覺(jué)參數(shù)的數(shù)據(jù)流的處理是問(wèn)題的關(guān)鍵。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念1.技術(shù)層面的描述2022/12/8汽一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)性描述將真實(shí)感的傳達(dá)和交互兩個(gè)方面綜合起來(lái)就形成了虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念。邁克爾·海姆在《虛擬實(shí)在的形而上學(xué)》一書中對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)作了較為全面的描述，內(nèi)容涉及七個(gè)方面：(1)模擬性，虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)對(duì)真實(shí)景象的逼真模擬，三維音頻令虛擬現(xiàn)實(shí)增色。(2)交互作用，虛擬現(xiàn)實(shí)就是他們能與之進(jìn)行交互作用的電子象征物。(3)人工性，虛擬現(xiàn)實(shí)是一種人造物。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)性描述2022/12一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念(4)沉浸性，虛擬現(xiàn)實(shí)的音像和傳感系統(tǒng)能夠使使用者產(chǎn)生浸沒(méi)于虛擬世界中的幻覺(jué)，即虛擬現(xiàn)實(shí)意味著在一個(gè)虛擬環(huán)境中的感官沉浸。(5)到場(chǎng)(Presence)，,虛擬現(xiàn)實(shí)能夠使人實(shí)時(shí)地以遠(yuǎn)程的方式于某處出場(chǎng)，即虛擬出場(chǎng)。(6)全身沉浸，這是一種不需要人體傳感器的方式，攝像機(jī)和監(jiān)視器實(shí)時(shí)地跟蹤人的身體，將人體的運(yùn)動(dòng)輸人到計(jì)算機(jī)中，人的影像被投影到計(jì)算機(jī)界面上，這使得人通過(guò)觀察他的投影的位置，直接與計(jì)算機(jī)中的圖形物體(圖片、文本等)發(fā)生交互作用。(7)網(wǎng)絡(luò)通信，虛擬現(xiàn)實(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)共享，使用者通過(guò)自行規(guī)定并塑造虛擬世界中的物體和活動(dòng)，就可以不用文字或真實(shí)世界的指標(biāo)來(lái)共享幻象的事物和事件。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念(4)沉浸性，虛擬現(xiàn)實(shí)的音像和傳感系二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類交互和沉浸是所有虛擬現(xiàn)實(shí)的兩個(gè)實(shí)質(zhì)性的特征。早期的虛擬現(xiàn)實(shí)可能只有部分虛擬現(xiàn)實(shí)的特性，例如環(huán)幕電影或立體電影。實(shí)際應(yīng)用中，不同虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)和所受約束各不相同，有些應(yīng)用也不需要完全的沉浸和投入。受資金限制不能裝備最先進(jìn)的硬件設(shè)備，或是硬件本身的性能達(dá)不到要求，這樣系統(tǒng)的計(jì)算速度、交互手段可能就會(huì)受到影響，此時(shí)主要從軟件上著手可以彌補(bǔ)某些缺陷，例如虛擬全景空間、虛擬仿真等。由于工程應(yīng)用本身并不限制使用的技術(shù)范圍，只要能達(dá)到目標(biāo)，是可以把各種技術(shù)有效地集成起來(lái)，設(shè)計(jì)出一個(gè)成功的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類交互和沉浸是所有虛擬現(xiàn)實(shí)的兩個(gè)實(shí)質(zhì)性的特征二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類按虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸的程度不同，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(DesktopVR)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(ImmersionVR)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(DistributedVR)2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類按虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸的程度不同，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類1.桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)桌面VR系統(tǒng)使用PC和低級(jí)工作站實(shí)現(xiàn)仿真，計(jì)算機(jī)的屏幕作為參與者觀察虛擬環(huán)境的一個(gè)窗口，各種外部設(shè)備一般用來(lái)駕馭該虛擬環(huán)境，并且用于操縱在虛擬場(chǎng)景中的各種物體。桌面VR系統(tǒng)雖然缺乏頭盔式顯示器的那種完全沉浸功能，但它依然比較普及，這是因?yàn)樗某杀鞠鄬?duì)較低。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類1.桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)2022/12/8汽車二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類2022/12/10在桌面VR系統(tǒng)中，立體視覺(jué)效果可以增強(qiáng)沉浸的感覺(jué)。三維眼鏡和安裝在計(jì)算機(jī)上的立體觀察器、液晶顯示光閘眼鏡等都會(huì)產(chǎn)生一種三維空間的幻覺(jué)。由于它采用標(biāo)準(zhǔn)的CRT顯示器和立體（Stereoscopic）圖像顯示技術(shù)，其分辨率高，價(jià)格便宜。圖3.2為桌面式VR系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類2022/12/8在桌面VR系統(tǒng)中，立體視二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類沉浸式VR系統(tǒng)利用頭盔式顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感覺(jué)封閉起來(lái)，使參與者暫時(shí)與真實(shí)環(huán)境隔離，從而真正成為VR系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)參與者。2022/12/10沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類2022/12/8沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)汽車數(shù)分布式VR系統(tǒng)分布式VR系統(tǒng)是在沉浸式VR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將不同的用戶(參與者)連接在一起，共享一個(gè)虛擬空間，使用戶協(xié)同工作達(dá)到一個(gè)更高的境界。2022/12/10二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)分布式VR系統(tǒng)2022/12/8二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類汽車數(shù)字化三、產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototypling)是利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢(shì)以及可交互地探索虛擬物體的功能，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何、功能、制造等方面交互的建模與分析。它是在CAD模型的基礎(chǔ)上，使虛擬技術(shù)與仿真方法相結(jié)合，為原型的建立提供的新的方法。虛擬原型技術(shù)可用來(lái)快速評(píng)價(jià)不同的設(shè)計(jì)方案，與物理原型相比較，虛擬原型生成的速度快，生成的原型可被人們直接感觸、操縱和修改，且數(shù)據(jù)可被重新利用。運(yùn)用虛擬原型技術(shù)，可以減少且甚至取消物理原型的制作，從而加速新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototyp三、產(chǎn)品的虛擬原型2022/12/10虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)模型是對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行的虛擬原型描述。它包含物體在虛擬環(huán)境中進(jìn)行顯示和操作所需要的信息，使產(chǎn)品可視化。虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)模型包含由建模、顯示和仿真工具產(chǎn)生的幾何和光照渲染信息。通過(guò)人機(jī)交互操作裝置解釋用戶的操作，進(jìn)而改變相關(guān)參數(shù)，生成仿真操作的邏輯事件。汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型2022/12/8虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)模型是對(duì)設(shè)計(jì)三、產(chǎn)品的虛擬原型為使用現(xiàn)有的軟件，并將虛擬原型集成到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，還需要下列兩個(gè)接口：1）虛擬環(huán)境和外部工具之間的接口。2）與產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型庫(kù)的接口。虛擬原型不是要代替現(xiàn)有的CAD技術(shù)，而是在CAD數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作，虛擬原型給所設(shè)計(jì)的物體提供了附加的功能信息。產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型庫(kù)將包含完整的、集成的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)及管理，從而為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程各階段提供共享的信息。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型為使用現(xiàn)有的軟件，并將虛擬原型集成到產(chǎn)品開(kāi)三、產(chǎn)品的虛擬原型建立虛擬原型的主要步驟如下：1)從CAD／CAM模型中取出幾何模型。2)鑲嵌：用多面體和多邊形逼近幾何模型。3)簡(jiǎn)化：根據(jù)不同要求刪去不必要的細(xì)節(jié)。4)虛擬原型編輯：著色、材料特性渲染、光照渲染等。5)特征輪廓的粘貼，以更好地表達(dá)某些細(xì)節(jié)。6)增加周圍環(huán)境和其他要素的幾何模型。7)添加操縱功能和性能。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型建立虛擬原型的主要步驟如下：2022/12四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在工程中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在航天和軍事中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在商業(yè)中的應(yīng)用環(huán)境管理在娛樂(lè)、藝術(shù)和教育中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在車輛工程方面的應(yīng)用2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在工程中的應(yīng)用2022/四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在車輛工程方面的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，硬件性能的不斷提高，推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在車輛工程方面的應(yīng)用。1972年，美國(guó)通用汽車公司首先開(kāi)發(fā)了車輛動(dòng)力學(xué)和燃油經(jīng)濟(jì)性的通用預(yù)測(cè)程序GPSIM,該程序可以模擬汽車在任何行駛工況下的瞬時(shí)油耗、累計(jì)油耗、行駛時(shí)間和距離，預(yù)計(jì)汽車設(shè)計(jì)參數(shù)：質(zhì)量、傳動(dòng)比、空氣阻力系數(shù)等的變化對(duì)汽車的影響。美國(guó)能源服用試驗(yàn)室NREL（NationalRenewableEnergyLaboratory）在Matlab的環(huán)境下，利用Simulink工具開(kāi)發(fā)的ADVISOR(AdvanceVehicleSimulation)能夠在汽車未成型前評(píng)價(jià)出普通汽車、電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放等性能。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在車輛工程方面的應(yīng)用20四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)美國(guó)MID公司開(kāi)發(fā)的ADAMS軟件是構(gòu)成產(chǎn)品的虛擬原型的一個(gè)很好平臺(tái)，其中的car模塊是MID與Audi、BMW、Renault和Volvo等公司合作開(kāi)發(fā)的整車虛擬設(shè)計(jì)軟件包，集成了它們?cè)谄囋O(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等方面的經(jīng)驗(yàn)。四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成三維（3D）位置跟蹤器視覺(jué)設(shè)備觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置聲音設(shè)備2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成三維（3D）位置跟蹤器2022/13.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成一般的VR系統(tǒng)由下列部分組成：●檢測(cè)輸入裝置；●圖像生成和顯示系統(tǒng)；●音頻系統(tǒng)；●力、觸覺(jué)系統(tǒng)；●高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成一般的VR系統(tǒng)由下列部分組成：20一、三維（3D）位置跟蹤器為了實(shí)現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)中的漫游，必須知道瀏覽者在三維空間中的位置和方向，尤其是必須知道頭部的位置與方向，以相應(yīng)地改變場(chǎng)景。這就需要位置跟蹤器跟蹤頭部的位置與方向，也就是需要位置跟蹤器描述物體的3D位置。目前采用的位置跟蹤器有磁場(chǎng)式、超聲波式、紅外線式及發(fā)光二極管式等，但使用較多的是磁場(chǎng)式及超聲波式。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、三維（3D）位置跟蹤器為了實(shí)現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)中的漫游，必須知磁場(chǎng)式跟蹤器磁場(chǎng)式跟蹤器有低頻磁場(chǎng)式及直流磁場(chǎng)式兩種。它們都由磁發(fā)射器、磁接收器和計(jì)算模塊組成，磁發(fā)射器和接收器由繞在邊長(zhǎng)約25mm的立方鐵心上的3組正交線圈組成。低頻磁場(chǎng)發(fā)射器發(fā)射低頻調(diào)制信號(hào)(30～120Hz)，載波頻率通常為7～14kHz,直流磁場(chǎng)式跟蹤器采用脈沖調(diào)制信號(hào)，發(fā)射器依次向3組發(fā)射線圈輸入直流電流。一個(gè)完整的測(cè)量周期是10ms，由4個(gè)2.5ms的區(qū)間組成，在4個(gè)區(qū)間內(nèi)依次向3組發(fā)射線圈輸出電流脈沖。由于電流脈沖具有嚴(yán)格控制的上升時(shí)間，因此在電流穩(wěn)定后，磁場(chǎng)也達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，減小了周圍金屬導(dǎo)體中渦流對(duì)環(huán)境磁場(chǎng)的干擾。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)磁場(chǎng)式跟蹤器2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)第一、三維（3D）位置跟蹤器2.超聲波式跟蹤器它采用頻率為40～50kHz的超聲波信號(hào)，通過(guò)多個(gè)發(fā)射器和接收器進(jìn)行測(cè)量（見(jiàn)圖3.12）。測(cè)量算法有飛行時(shí)間法(TimeofFlight)和相位相于測(cè)量法(PhaseCoherentMeasurement)。飛行時(shí)間法是通過(guò)測(cè)量聲波從發(fā)射器到接收器的傳播時(shí)間來(lái)判斷被測(cè)物體的方向和距離。該法可以測(cè)出發(fā)射器與接收器之問(wèn)的絕對(duì)距離，但測(cè)量結(jié)果易受環(huán)境聲（包括回聲）的干擾，同時(shí)由于兩個(gè)發(fā)射脈沖之間具有一定的時(shí)間間隔，因此不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、三維（3D）位置跟蹤器2.超聲波式跟蹤器2022/12一、三維（3D）位置跟蹤器2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)頭盔式顯示器就采用了相位相干測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)在頭盔上安裝3個(gè)發(fā)射器，每個(gè)發(fā)射器使用40kHz左右的頻率單獨(dú)發(fā)射超聲波，4個(gè)接收器排成正方形安裝在天花板接收信號(hào)。相位相干測(cè)量法可以排除噪聲的干擾，且可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，具有測(cè)量精度高、數(shù)據(jù)更新速率高和魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)，但容易產(chǎn)生積累誤差，故活動(dòng)范幽范圍受到限制。一、三維（3D）位置跟蹤器2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技二、視覺(jué)設(shè)備人眼立體視覺(jué)原理人類獲取信息的途徑是通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和味覺(jué)。研究表明，視覺(jué)為人類提供了，70%以上的信息。這說(shuō)明，視覺(jué)是人類獲得信息的主要途徑。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備人眼立體視覺(jué)原理2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)(1)靜態(tài)圖像中的深度線索(2)運(yùn)動(dòng)深度線索(3)生理上的深度線索（4）雙目視差線索：當(dāng)我們用雙眼看同一景物時(shí)，由于左、右眼位置不同，這就意味著我們總是從兩個(gè)略有不同的角度來(lái)觀察物體的兩個(gè)側(cè)面，這樣形成的兩幅圖像不完全一致，稱這種差別為雙目視差。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)(1)靜態(tài)圖像中的深度線索2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技二、視覺(jué)設(shè)備人類的左右雙眼當(dāng)這兩幅圖像被大腦接收理解時(shí)，大腦把它們?nèi)诤铣梢环捎玫膱D像，這一融合過(guò)程稱為匯聚。要達(dá)到物體自然的立體效果，就必須用“兩只眼睛”看物體。物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)感和位置變化，計(jì)算機(jī)必須實(shí)時(shí)地計(jì)算和處理圖像。為了獲得平滑穩(wěn)定的圖像，而不會(huì)出現(xiàn)閃爍感，每幅圖像的顯示時(shí)間必須超過(guò)人的視覺(jué)暫留時(shí)間，所以一般三維動(dòng)畫的幀頻不少于30幀／s。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備人類的左右雙眼當(dāng)這兩幅圖像被大腦接收理解時(shí)，大腦二、視覺(jué)設(shè)備立體眼鏡立體眼鏡是比較簡(jiǎn)單的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)觀察裝置，主要有雙色鏡(Red/BlueGlasses)、偏光鏡(PolarizedGlasses)和開(kāi)關(guān)式立體眼鏡（ShutterGlasses）3種。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備立體眼鏡2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)二、視覺(jué)設(shè)備雙色眼鏡的兩個(gè)鏡片分別具有藍(lán)色（左）和紅色（右）膜，而左右眼視網(wǎng)則分別以紅色（左）和藍(lán)色（右）表示并投影到屏幕上。當(dāng)觀察者戴上雙色眼鏡時(shí)，通過(guò)紅色濾光膜，右眼看不到紅色的左眼視圖，而只能看到藍(lán)色的右眼視圖；而左眼通過(guò)藍(lán)色濾光膜也只能看到紅色的左眼圖像，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的立體感；偏光鏡則利用偏光方向不同的兩個(gè)鏡片實(shí)現(xiàn)濾光作用。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備雙色眼鏡的兩個(gè)鏡片分別具有藍(lán)色（左）和紅色（右）二、視覺(jué)設(shè)備開(kāi)關(guān)式（或液晶式）立體眼鏡，這種顯示方式是將左右眼視圖以一定的頻率交替顯示在液晶屏上，例如使用80Hz的刷新率，每秒掃描40幅左眼視圖和40幅右眼視圖，即采用40Hz隔行掃描顯示器，把左視圖寫到偶掃描行，把右視圖寫到奇掃描行。鏡片用液晶材料制造，可在電壓控制下變成透明或不透明。用顯示器的幀號(hào)控制立體眼睛的透明與否，當(dāng)顯示左眼視圖時(shí)，左眼液晶透明，則左眼只能看到相對(duì)應(yīng)的左眼視網(wǎng)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備開(kāi)關(guān)式（或液晶式）立體眼鏡，這種顯示方式是將左右二、視覺(jué)設(shè)備頭盔顯示器頭盔顯示器由顯示源、光學(xué)系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)和立體聲系統(tǒng)組成，在它里面有兩個(gè)監(jiān)視器，在人的雙眼前面直接立體地顯示視覺(jué)空間。觀察者的頭部運(yùn)動(dòng)和由此引起的視角變化通過(guò)傳感器傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)相應(yīng)地變化圖形，就像人在給定的環(huán)境中環(huán)視所見(jiàn)到的那樣。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備頭盔顯示器2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)二、視覺(jué)設(shè)備頭盔顯示器也可分為封閉式和半封閉式兩種。使用封閉式頭盔時(shí)，用戶只能看到頭盔內(nèi)顯示的圖像，而使用半封閉式頭盔時(shí)，用戶可同時(shí)看到現(xiàn)實(shí)世界和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像。圖為半封閉頭盔顯示器及光學(xué)系統(tǒng)光路圖。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備頭盔顯示器也可分為封閉式和半封閉式兩種。使用封閉三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置在虛擬現(xiàn)實(shí)中為了產(chǎn)生真實(shí)的感覺(jué)，必須提供觸覺(jué)和力覺(jué)反饋，特別在遙控機(jī)械手等開(kāi)放型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中更是這樣。觸覺(jué)手套數(shù)據(jù)手套空間球2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)觸覺(jué)手套三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置在虛擬現(xiàn)實(shí)中為了產(chǎn)生真實(shí)的感覺(jué)，必須提三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置觸覺(jué)手套Teletact觸覺(jué)反饋系統(tǒng)是英國(guó)AdvancedRoboticsResearchCenter(ARRC)開(kāi)發(fā)的。Teletact系統(tǒng)是利用分布在手指上的氣袋向手提供觸覺(jué)刺激，各氣袋的壓力數(shù)值由計(jì)算機(jī)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算確定。試驗(yàn)是用系統(tǒng)提供的專用試驗(yàn)數(shù)據(jù)手套進(jìn)行的。該試驗(yàn)數(shù)據(jù)手套上裝有20個(gè)壓敏元件，當(dāng)戴上手套抓取物體時(shí)，壓敏元件的輸出經(jīng)信號(hào)處理后送到計(jì)算機(jī)，生成相應(yīng)的力模式。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置觸覺(jué)手套2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套(DataGlove)是一種把手勢(shì)輸入計(jì)算機(jī)的工具。戴上數(shù)據(jù)手套后，當(dāng)手活動(dòng)時(shí)手套檢測(cè)這些活動(dòng)，并向計(jì)算機(jī)送出相應(yīng)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為虛擬手的動(dòng)作，如握拳、手平直、伸出食指等。根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)定，不同的手勢(shì)可以表示不同的控制指令，例如用手平直指出飛行的方向，用握拳表示返回等。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置數(shù)據(jù)手套2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置空間球作為個(gè)人計(jì)算機(jī)附件的鼠標(biāo)在二維圖形空間中獲得廣泛的應(yīng)用，但為了在三維空間內(nèi)工作，就需要空間球及三維鼠標(biāo)等工具?？臻g球(SpaceBall)也稱跟蹤球(TrackBall)，它是一個(gè)放在帶有一系列開(kāi)關(guān)的底座上的小球，球中心有一個(gè)固定的小塑料柱，柱上安置了6個(gè)紅外發(fā)光二極管。球的外殼可以活動(dòng)，外殼上裝有6個(gè)光電傳感器，接收來(lái)自中心的紅外線。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置空間球2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)四、聲音設(shè)備3D聲音設(shè)備就是根據(jù)人的聽(tīng)覺(jué)感知機(jī)理，在不同的聲音環(huán)境（如室外、室內(nèi)等）和耳朵、聲源的不同方位下，提供相應(yīng)的聲音。3D聲音效果的生成可以由事先錄制的聲音生成聲音文件，在虛擬現(xiàn)實(shí)生成器中將聲音文件附加在相應(yīng)的虛擬對(duì)象上，例如將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的聲音文件附在啟動(dòng)按鈕上，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，就會(huì)有相應(yīng)3D聲音效果產(chǎn)生。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)四、聲音設(shè)備3D聲音設(shè)備就是根據(jù)人的聽(tīng)覺(jué)感知機(jī)理，在不同的聲3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱——WTK程序包CDK(CyberspaceDeveloperKit)軟件包虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境一個(gè)成功的虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件應(yīng)具有以下四個(gè)特征(1)有效性。開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)的質(zhì)量依賴于用戶觀察到的圖像對(duì)用戶動(dòng)作的響應(yīng)。(2)靈活性。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種新型交互技術(shù)，發(fā)展速度很快，因此虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具必須足夠靈活，以適應(yīng)新技術(shù)帶來(lái)的硬、軟件的變化。必須很容易支持新的設(shè)備并提供新的交互手段。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境一個(gè)成功的虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件應(yīng)具有以3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境(3)分布式。目前構(gòu)造的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件系統(tǒng)很復(fù)雜，都需要多臺(tái)工作站協(xié)同工作。典型的系統(tǒng)一般使用兩條工作站，一臺(tái)產(chǎn)生頭盔顯示器所需的圖像，另一臺(tái)工作站處理待顯示的信息。這種處理不能由應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員完成，而應(yīng)由虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具完成。(4)實(shí)時(shí)性。虛擬環(huán)境用戶界面要求用戶行為對(duì)頭盔顯示器反映的延遲最小。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境(3)分布式。目前構(gòu)造的虛擬現(xiàn)實(shí)軟3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件實(shí)現(xiàn)包括虛擬物體的幾何模型、運(yùn)動(dòng)模型和物理模型的建立，虛擬立體聲的產(chǎn)生，模型管理技術(shù)及實(shí)時(shí)模擬技術(shù)等2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)VR模式管理技術(shù)幾何建模物理建模運(yùn)動(dòng)建模模型分割實(shí)時(shí)模擬輸入輸出建模聲音建模3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件實(shí)現(xiàn)包括虛擬物體的幾一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包MRTK(MinimalRealityToolKit)工具箱是加拿大Alberta大學(xué)的MarkGreen教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱。MRTK是一個(gè)支持虛擬系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的程序庫(kù)，具有很好的移植性能運(yùn)行于多種工作站，并支持各種輸入輸出設(shè)備，MRTK還支持分布式用戶界面、數(shù)據(jù)共享、各種交互技術(shù)、實(shí)時(shí)性能分析等。MRTK沒(méi)有提供高層次的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境構(gòu)造工具．該工具箱可用SGI和DEC工作站上的C語(yǔ)言直接調(diào)用。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包MRTK(Mini一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包MRTK工具箱提供了6個(gè)程序包。(1)數(shù)據(jù)共享程序包。該程序包用于在各應(yīng)用程序間傳遞數(shù)據(jù)。表示計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由主程序和產(chǎn)生該數(shù)據(jù)的計(jì)算程序共享。數(shù)據(jù)共享程序使得兩個(gè)程序能共享同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個(gè)程序都有一份數(shù)據(jù)拷貝，在程序的關(guān)鍵地方對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理，即一個(gè)程序?qū)⑵鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容送到另一程序。因此在上述例子中，每一次計(jì)算結(jié)束時(shí)，計(jì)算程序把數(shù)據(jù)的最新的值送到主程序。(2)VPLDataGlove程序包。它是MRTK工具箱中最復(fù)雜的一個(gè)，該程序包分為兩級(jí)，第一級(jí)支持與DataGlove數(shù)據(jù)手套的基本交互，將其數(shù)據(jù)信息送到用于產(chǎn)生虛擬手圖像的從屬進(jìn)程。第二級(jí)支持人機(jī)交互技術(shù)的手勢(shì)識(shí)別。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

制

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包MRTK工具箱提供了一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包(3)坐標(biāo)映射程序包。該程序包是將設(shè)備坐標(biāo)映射到虛擬環(huán)境坐標(biāo)。在虛擬環(huán)境系統(tǒng)中有三類輸入輸出坐標(biāo)系：設(shè)備坐標(biāo)系、工作空間坐標(biāo)系及應(yīng)用環(huán)境坐標(biāo)系。從設(shè)備坐標(biāo)到工作空間坐標(biāo)的映射依賴于設(shè)備在工作空間的位置。(4)PolhemusIsotrak數(shù)字化程序包。該程序包支持PolhemusIsotrak數(shù)字化儀的使用。數(shù)字化儀報(bào)告?zhèn)鞲衅鞯奈恢煤头较?，程序包產(chǎn)生的位置和方向?qū)⑺偷綉?yīng)用程序。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包(3)坐標(biāo)映射程序包一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包(5)語(yǔ)音合成程序包。語(yǔ)音合成程序包提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的與設(shè)備無(wú)關(guān)的語(yǔ)音合成接口。該程序包的主要目的是產(chǎn)生聲音效果以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶行為的響應(yīng)。語(yǔ)音處理軟件包分為兩個(gè)部分：與語(yǔ)音合成設(shè)備接口的服務(wù)器和由程序調(diào)用的客戶機(jī)進(jìn)程。(6)顯示設(shè)備程序包。這種程序包要支持用于虛擬環(huán)境系統(tǒng)的很多種顯示設(shè)備，從用戶的角度來(lái)看，顯示設(shè)備程序包只考慮顯示設(shè)備的主要信息而屏蔽掉其他信息，這樣更容易將其從一種應(yīng)用設(shè)備移植到另一種應(yīng)用設(shè)備。應(yīng)用所顯示的設(shè)備的參數(shù)將在應(yīng)用的配置部分設(shè)定。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工具箱——MRTK軟件包(5)語(yǔ)音合成程序包二、虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱——WTK程序包1．WTK庫(kù)中的主要組成類WTK用一種面向?qū)ο蟮拿绞絹?lái)組織，主要組成類有場(chǎng)景類(Universe)、對(duì)象類(Object)、多邊形類(PoLygon)、路徑類(Path)、傳感器類(Sensor)、視點(diǎn)類(Viewpoint)、光源類(Lightsource)、入口類(Port)和動(dòng)畫類(Animation)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱——WTK程序包1．WTK庫(kù)中的主二、虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱——WTK程序包2．WTK的主要特點(diǎn)

①對(duì)各種虛擬系統(tǒng)的硬件設(shè)備提供軟件支持，且對(duì)特殊的設(shè)備也可利用WTK迅速開(kāi)發(fā)接口；②提供了幾百種功能的C語(yǔ)言庫(kù)，可在短時(shí)間內(nèi)建立起實(shí)時(shí)三維圖形的應(yīng)用系統(tǒng)；③WTK的應(yīng)用對(duì)象模型是利用三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)制作的，通過(guò)將DXF文件以外的三維數(shù)據(jù)變換為DXF文件格式，就可以構(gòu)造出虛擬應(yīng)用環(huán)境；④可實(shí)時(shí)、高速地將紋理粘貼在三維圖像表面并能簡(jiǎn)便地對(duì)三維空間的對(duì)象表面進(jìn)行設(shè)計(jì)；⑤在虛擬世界里，可配置多個(gè)光源，也可實(shí)時(shí)移動(dòng)或更換光源，進(jìn)而創(chuàng)建更為真實(shí)的三維空間。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱——WTK程序包2．WTK的主要特三、CDK(CyberspaceDeveloperKit)軟件包CDK(CyberspaceDeveloperKit)軟件包是一種在DOS下運(yùn)行的軟件包，具有靈活建模的特點(diǎn)。它是由AutoDesk公司開(kāi)發(fā)、使用面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言——編寫，共有1200多個(gè)庫(kù)函數(shù)和140個(gè)類，都具有類的典型屬性——繼承性和多態(tài)性。根據(jù)功能的不同，可以把CDK軟件包分為幾何結(jié)構(gòu)(Geometry)、幾何輸入和輸出(GeometryImportandExport)、顯示(Display)、聲音(Audio)、傳感器(Sensor)、排表(Scheduling)、事件(Events)、物理現(xiàn)象(Physics)、觀察者(Viewers)、分布模擬(DistributedSimulation）和線性代數(shù)及運(yùn)用(LinearAlgebraandUtlity)等11組。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、CDK(CyberspaceDeveloperKit四、虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)四、虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)四、虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML2.虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)①平臺(tái)獨(dú)立性。當(dāng)今的Internet是異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)，要求一種語(yǔ)言能用于各種機(jī)器來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)。②可擴(kuò)充性。除了VRML自身提供的節(jié)點(diǎn)，VRML還支持自定義的節(jié)點(diǎn)，從而使VRML描述世界的能力得到很大的增強(qiáng)。新節(jié)點(diǎn)可以直接創(chuàng)建，也可以在已有節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充內(nèi)容來(lái)創(chuàng)建。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)第52

頁(yè)四、虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML2.虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRM四、虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML3．虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML的發(fā)展目的及意義VRML在電子商務(wù)、教育、工程技術(shù)、建筑、娛樂(lè)、藝術(shù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將會(huì)促使它迅速發(fā)展，并成為構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種全新的人機(jī)接口技術(shù)，必須研究用戶和計(jì)算機(jī)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系問(wèn)題，這樣一個(gè)問(wèn)題只有通過(guò)大量的使用才能逐步解決。VRML以因特網(wǎng)作為應(yīng)用平臺(tái)，最有希望成為構(gòu)筑虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的基本構(gòu)架?？傊?，VRML將創(chuàng)造一種融多媒體、三維圖形、網(wǎng)絡(luò)通訊、虛擬現(xiàn)實(shí)為一體的新型媒體，同時(shí)具有了先進(jìn)性和普及性。2022/12/10汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制

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頁(yè)四、虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML3．虛擬現(xiàn)實(shí)的造型語(yǔ)言VRML3.4虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的過(guò)程虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.4虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的過(guò)程2022/12/8汽車一、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的過(guò)程虛擬設(shè)計(jì)，就是設(shè)計(jì)人員用一個(gè)虛擬的產(chǎn)品來(lái)分析、研究、檢查所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否合理，有毛病沒(méi)有，應(yīng)如何修改。在對(duì)虛擬產(chǎn)品的品評(píng)和考查中，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可再修改設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)得更好，而不是在投產(chǎn)前先制造一個(gè)模型或樣品。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的過(guò)程虛擬設(shè)計(jì)，就是設(shè)計(jì)人員用一個(gè)虛擬的產(chǎn)品一、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的過(guò)程現(xiàn)在，汽車設(shè)計(jì)、艦船設(shè)計(jì)也都可以來(lái)用虛擬設(shè)計(jì)。德國(guó)汽車業(yè)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最快也最廣泛。目前，德國(guó)所有的汽車制造企業(yè)都建成了自己的虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)中心。奔馳、寶馬、大眾等大公司的報(bào)告顯示，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以“數(shù)字汽車”模型來(lái)代替本制或鐵皮制的汽車模型，可將新車型開(kāi)發(fā)時(shí)間從1年以上縮短到2個(gè)月左右，開(kāi)發(fā)成本最多可降低到原先的1／10。美國(guó)福特汽車公司科隆研究中心設(shè)計(jì)部經(jīng)理羅勃認(rèn)為，采用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，可使整個(gè)設(shè)計(jì)流程時(shí)間減少2／3。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的過(guò)程現(xiàn)在，汽車設(shè)計(jì)、艦船設(shè)計(jì)也都可以來(lái)用虛下面是虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的一般過(guò)程

(1)幾何概念設(shè)計(jì)在這種情況下，虛擬原型的形狀能夠直觀、方便地被改變。也就是說(shuō)數(shù)據(jù)模型在實(shí)時(shí)反饋的作用下可被交互地改變。此時(shí)，集成的建模工具的功能不一定異常強(qiáng)大，但必須是方便易用的(2)機(jī)械概念設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)講，在概念設(shè)計(jì)階段經(jīng)常討論的一個(gè)問(wèn)題就是運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，另外還有可接近性和可裝配性。IGD開(kāi)發(fā)了一個(gè)研究性的裝配系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，用戶可用手抓取物體，然后在適當(dāng)?shù)奈恢梅砰_(kāi)。(3)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)下面是虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的一般過(guò)程2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用1）產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)例如汽車外形造型設(shè)計(jì)2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用1）產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)例如汽車外形造型設(shè)計(jì)20（2）產(chǎn)品的布局設(shè)計(jì)(3)產(chǎn)品裝配仿真(4)產(chǎn)品加工過(guò)程仿真(5)虛擬樣機(jī)與產(chǎn)品工作性能評(píng)測(cè)(6)產(chǎn)品廣告與漫游2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)（2）產(chǎn)品的布局設(shè)計(jì)2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)3.5虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)概述虛擬制造的分類虛擬制造的應(yīng)用2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.5虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)概述2022/12/8汽車數(shù)字一、虛擬制造技術(shù)概述在虛擬制造定義的基礎(chǔ)上，筆者對(duì)虛擬制造技術(shù)和虛擬制造系統(tǒng)分別定義如下：虛擬制造技術(shù)(VirtualManufacturingTechnology)是一門以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、制造系統(tǒng)與加工過(guò)程建模理論、VR技術(shù)、分布式計(jì)算理論、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等為理論基礎(chǔ)，研究如何在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，利用制造系統(tǒng)各個(gè)層次、各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字模型，完成制造系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算與仿真的技術(shù)。虛擬制造系統(tǒng)(VirtualManufacturingSystem)是一個(gè)在虛擬制造技術(shù)的指導(dǎo)下．在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中建立起來(lái)的，具有集成、開(kāi)放、分布、并行、人機(jī)交互等特點(diǎn)的，能夠從產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程的高度來(lái)分析和解決制造系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題的軟硬件系統(tǒng)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述在虛擬制造定義的基礎(chǔ)上，筆者對(duì)虛擬制造技一、虛擬制造技術(shù)概述1.虛擬制造的特點(diǎn)虛擬制造具有集成性、反復(fù)性、并行性和人機(jī)交互性等特點(diǎn)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述1.虛擬制造的特點(diǎn)2022/12/8汽車一、虛擬制造技術(shù)概述（1）集成性集成性首先表現(xiàn)在虛擬制造并不是一個(gè)單一的過(guò)程，它是一個(gè)具有不同目的的各類虛擬子過(guò)程的綜合。這一特點(diǎn)是由實(shí)際制造過(guò)程的多樣性決定的。實(shí)際的制造過(guò)程既要完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，還要完成生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)劃、調(diào)度和管理等事務(wù)。與此相應(yīng)，虛擬制造包含了虛擬設(shè)計(jì)、虛擬加工、虛擬裝配等過(guò)程，以完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化調(diào)度等任務(wù)。其次，虛擬制造的集成性還表現(xiàn)在諸多子過(guò)程并不是獨(dú)立運(yùn)行的，而是彼此之間相互影響、相互支持，共同完成對(duì)實(shí)際制造過(guò)程的分析與仿真。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述（1）集成性集成性首先表現(xiàn)在虛擬制造一、虛擬制造技術(shù)概述（2）反復(fù)性反復(fù)性指的是虛擬制造大多數(shù)環(huán)節(jié)都遵循一個(gè)“方案擬定——仿真評(píng)價(jià)——方案修改”的一個(gè)多次反復(fù)的工作流程。在虛擬設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員在網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，根據(jù)自己積累的經(jīng)驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)提供的各種知識(shí)，同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)提供的各種設(shè)計(jì)工具，首先擬定出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案。而產(chǎn)品可制造性和可裝配性評(píng)價(jià)，是在對(duì)產(chǎn)品建模和對(duì)加工過(guò)程建模的基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真和虛擬來(lái)進(jìn)行的。最后，可制造性和可裝配性評(píng)價(jià)結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)者。作為設(shè)計(jì)者修改設(shè)計(jì)方案的依據(jù)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述（2）反復(fù)性反復(fù)性指的是虛擬制造大多一、虛擬制造技術(shù)概述（3）并行性并行性指的是分布在不同節(jié)點(diǎn)的工程技術(shù)人員、計(jì)算仿真資源和數(shù)據(jù)知識(shí)資源，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，針對(duì)生產(chǎn)中的某一任務(wù)，群組協(xié)調(diào)工作。虛擬制造過(guò)程的這種并行性一方面是由虛擬制造系統(tǒng)中的人員、資源的分布性決定的，另一方面也是受目前的硬件條件限制，必須采取的提高仿真和計(jì)算速度的一種策略。因?yàn)閷?shí)際制造系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，日前憑單一的計(jì)算機(jī)完成對(duì)復(fù)雜的實(shí)際制造系統(tǒng)的虛擬和仿真是不可能的，必然采用分布式計(jì)算和仿真理論，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，群組協(xié)調(diào)工作，完成實(shí)際制造系統(tǒng)的虛擬和仿真任務(wù)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述（3）并行性并行性指的是分布在不同節(jié)點(diǎn)一、虛擬制造技術(shù)概述（4）人機(jī)交互性虛擬制造通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境將計(jì)算機(jī)的計(jì)算和仿真的過(guò)程與人的分析、綜合和決策的過(guò)程有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。虛擬制造的這種特點(diǎn)可以充分發(fā)揮人的定性思維和計(jì)算機(jī)的定量計(jì)算的各自優(yōu)勢(shì)，這在人工智能技術(shù)還沒(méi)有充分發(fā)展的今天，是一種有效而現(xiàn)實(shí)的解決工程實(shí)際問(wèn)題的辦法。此外，在虛擬培訓(xùn)、虛擬原型評(píng)價(jià)等過(guò)程中，人機(jī)交互是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，操作者或者客戶的參與就構(gòu)成了一個(gè)人在回路(Human-in-theLoop)的仿真過(guò)程，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境操作者或者客戶就可以得到一個(gè)逼真的、具有沉浸感的虛擬場(chǎng)景。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述（4）人機(jī)交互性虛擬制造通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)一、虛擬制造技術(shù)概述2.虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系虛擬制造與實(shí)際制造之間的第一層關(guān)系：虛擬制造不等同于原來(lái)的各種單項(xiàng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，而是一種更高層次上的計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，它能更加全面地實(shí)現(xiàn)原來(lái)各種單項(xiàng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的功能?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著虛擬制造技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際制造過(guò)程中的設(shè)計(jì)、管理、決策等環(huán)節(jié)將逐步地引入虛擬制造技術(shù)，虛擬制造將成為未來(lái)制造過(guò)程中的有機(jī)組成部分2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述2.虛擬制造與實(shí)際制造的關(guān)系2022/一、虛擬制造技術(shù)概述虛擬制造與實(shí)際制造之間的第二層關(guān)系：虛擬制造是對(duì)實(shí)際制造活動(dòng)的抽象．即虛擬制造是建立在實(shí)際制造過(guò)程數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)之上的。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬制造技術(shù)概述虛擬制造與實(shí)際制造之間的第二層關(guān)系：20二、虛擬制造的分類可將它們分別歸類為三種類型的虛擬制造以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造以生產(chǎn)為中心的虛擬制造以控制為中心的虛擬制造2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬制造的分類可將它們分別歸類為三種類型的虛擬制造202二、虛擬制造的分類1.以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是在一種虛擬環(huán)境中進(jìn)行的。由于采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)高性能、智能化的仿真環(huán)境，可以使用戶達(dá)到高度的真實(shí)化。使用某些數(shù)字化仿真的工具，可使操作者與虛擬仿真環(huán)境有著全面的感官接觸與交融，使操作者有身臨其境之感，從而可以直接感受所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能、功能并不斷加以修正，盡可能使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就能達(dá)到一種真正的性能優(yōu)化、功能優(yōu)化和可制造性優(yōu)化。此外還可通過(guò)快速原型系統(tǒng)輸出設(shè)計(jì)的產(chǎn)品原型，進(jìn)一步設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估和修改。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬制造的分類1.以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造2022/1二、虛擬制造的分類2.以生產(chǎn)為中心的虛擬制造它涉及虛擬制造平臺(tái)和虛擬生產(chǎn)平臺(tái)乃至虛擬企業(yè)平臺(tái)，它貫穿于產(chǎn)品制造的全過(guò)程，包括與產(chǎn)品有關(guān)的工藝、工具、設(shè)備、計(jì)劃以及企業(yè)等，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品制造全過(guò)程模型進(jìn)行模擬和仿真，實(shí)現(xiàn)制造方案的快速評(píng)價(jià)以及加工過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化，進(jìn)而對(duì)新的制造過(guò)程模式的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。產(chǎn)品制造全過(guò)程的模型主要包括虛擬制造環(huán)境下產(chǎn)品／過(guò)程模型和制造活動(dòng)模型，這是現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)中的物質(zhì)流和信息及各種決策活動(dòng)在虛擬環(huán)境下的映射。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬制造的分類2.以生產(chǎn)為中心的虛擬制造2022/12/二、虛擬制造的分類3．以控制為中心的虛擬制造它利用仿真中的加工控制模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)周期中的優(yōu)化控制。一般來(lái)說(shuō)，以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造過(guò)程為設(shè)計(jì)者提供了產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段所需的制造信息，從而使設(shè)計(jì)最優(yōu)；以產(chǎn)品為中心的虛擬制造過(guò)程則主要是在虛擬環(huán)境下模擬現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境的一切活動(dòng)及產(chǎn)品的全過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品制造及制造系統(tǒng)的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造過(guò)程的最優(yōu)；而以控制為中心的虛擬制造過(guò)程則更偏重與現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的狀態(tài)、行為、控制模式和人機(jī)界面，通過(guò)全局最優(yōu)決策的理論和技術(shù)，突破企業(yè)的有形界限和延伸制造企業(yè)的功能。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬制造的分類3．以控制為中心的虛擬制造2022/12/三、虛擬制造的應(yīng)用虛擬制造在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到了不同程度的研究和應(yīng)用。在這一領(lǐng)域，美國(guó)處于國(guó)際研究的前沿。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開(kāi)發(fā)中已經(jīng)應(yīng)用了虛擬制造技術(shù)，大大縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時(shí)間。波音公司設(shè)計(jì)的777型大型客機(jī)是世界上首架以三維無(wú)紙化方式設(shè)計(jì)出的飛機(jī)，它的設(shè)計(jì)成功，已經(jīng)成為虛擬制造從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嵱没囊粋€(gè)里程碑。圖3.23為整車的虛擬制造三維圖。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、虛擬制造的應(yīng)用虛擬制造在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日三、虛擬制造的應(yīng)用在我國(guó)，清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等科研教學(xué)單位也已經(jīng)開(kāi)展了這一領(lǐng)域的研究工作。當(dāng)前我國(guó)虛擬制造應(yīng)用的重點(diǎn)研究方向是基于我國(guó)國(guó)情，進(jìn)行產(chǎn)品的三維虛擬設(shè)計(jì)、加工過(guò)程仿真和產(chǎn)品裝配仿真，主要是研究如何生成可信度高的產(chǎn)品虛擬樣機(jī)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段能夠以較高的置信度預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最終性能和可制造性。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、虛擬制造的應(yīng)用在我國(guó)，清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾3.6虛擬裝配過(guò)程虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分，利用虛擬裝配，可以驗(yàn)證裝配設(shè)計(jì)和操作的正確性，及早發(fā)現(xiàn)裝配中的問(wèn)題，對(duì)模型進(jìn)行修改，并通過(guò)可視化顯示裝配過(guò)程。虛擬裝配系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)人員考慮可行的裝配序列，自動(dòng)生成裝配規(guī)劃。虛擬裝配系統(tǒng)包括數(shù)值計(jì)算、裝配工藝規(guī)劃、工作面布局、裝配操作模擬等。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.6虛擬裝配過(guò)程虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分，利用虛3.6虛擬裝配過(guò)程

1．裝配結(jié)構(gòu)模型2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)裝配體子裝配體1零件1零件6零件2零件7零件5零件4零件3子裝配體2子裝配體33.6虛擬裝配過(guò)程1．裝配結(jié)構(gòu)模型2022/12/8汽車3.6虛擬裝配過(guò)程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，裝配結(jié)構(gòu)模型的作用主要是：(1)裝配結(jié)構(gòu)的層次模型，可以支持并行裝配，若干個(gè)子裝配體可以分別裝配，再進(jìn)行整體裝配，從而提高裝配的效率。(2)快速了解裝配體的基本構(gòu)成，定制產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)面向客戶化的產(chǎn)品配置?？梢约尤胍欢ǖ呐渲脳l件，根據(jù)用戶提出的條件，快速重組產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。(3)構(gòu)造裝配BOM（物料表）。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)為BOM表的生成提供了基本數(shù)據(jù)來(lái)源。(4)產(chǎn)品預(yù)裝配規(guī)劃的信息來(lái)源，按照這些信息進(jìn)行裝配序列規(guī)劃。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.6虛擬裝配過(guò)程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，裝配結(jié)構(gòu)模型的作用主要是：3.6虛擬裝配過(guò)程2．裝配約束關(guān)系面貼合——兩個(gè)面的法矢方向相反，兩個(gè)面位于同一面上，擴(kuò)展到圓柱面（即孔軸裝配）是指其軸線對(duì)齊，半徑相等；沿徑向的法矢方向相反。面對(duì)齊——兩個(gè)面的法矢方向相同，兩個(gè)面位于同一面上，擴(kuò)展到圓柱面是指其軸線對(duì)齊，半徑相等。面貼合——兩個(gè)面的法矢方向相反，兩個(gè)面位于同一面上，擴(kuò)展到圓柱面（即孔軸裝配）是指其軸線對(duì)齊，半徑相等；沿徑向的法矢方向相反。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.6虛擬裝配過(guò)程2．裝配約束關(guān)系2022/12/8汽車數(shù)3.6虛擬裝配過(guò)程面對(duì)齊——兩個(gè)面的法矢方向相同，兩個(gè)面位于同一面上，擴(kuò)展到圓柱面是指其軸線對(duì)齊，半徑相等。線對(duì)齊——孔軸類的中心軸線在同一直線上。度——兩個(gè)物體的一對(duì)表面法矢相差一個(gè)角度。距離——兩個(gè)平行的線、兩個(gè)平行的面以及兩個(gè)平行的線面之間的距離。對(duì)稱——兩個(gè)物體關(guān)于參考對(duì)象的對(duì)稱裝配。相切——兩個(gè)物體相切接觸的裝配。組合——上述約束的組合。。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.6虛擬裝配過(guò)程面對(duì)齊——兩個(gè)面的法矢方向相同，兩個(gè)面位3.6虛擬裝配過(guò)程3．電子裝配過(guò)程(1)建立裝配結(jié)構(gòu)樹(shù)：裝配結(jié)構(gòu)樹(shù)是按照層次鏈接節(jié)點(diǎn)建立的。由用戶交互指定一個(gè)零件或子裝配體，鏈接到某個(gè)節(jié)點(diǎn)下面，構(gòu)成了裝配關(guān)系。用戶可以先不考慮具體的幾何約束，將所有的零部件鏈接到裝配樹(shù)上。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息包括了零件的幾何信息以及它的父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)指針，但是不包含零件之間的約束關(guān)系。由此建立起產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。(2)施加定位約束：通過(guò)添加幾何關(guān)系約束零件的位置和方位。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.6虛擬裝配過(guò)程3．電子裝配過(guò)程2022/12/8汽車數(shù)4．虛擬裝配過(guò)程主要包括5個(gè)基本步驟(1)確定裝配零件和基準(zhǔn)零件：對(duì)于屏幕上有M個(gè)零件的環(huán)境，需要裝配約束的零件一次只能選定一對(duì)，稱為零件對(duì)。為了識(shí)別和操作零件對(duì)的方便，假定相對(duì)固定的零件稱為基準(zhǔn)零件，可移動(dòng)的零件稱為裝配零件。用戶用手移動(dòng)零件（裝配零件），使它靠近另一個(gè)零件，系統(tǒng)會(huì)高亮顯示該零件，并由用戶確認(rèn)，一旦確認(rèn)，該零件即為基準(zhǔn)零件。否則繼續(xù)尋找基準(zhǔn)零件。(2)放置裝配零件到大致位置：將裝配零件放到基準(zhǔn)零件上。識(shí)別裝配零件與基準(zhǔn)零件之間的面配合約束，一旦識(shí)別出來(lái)以高亮醒目顯示，并由用戶確認(rèn)。。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)4．虛擬裝配過(guò)程2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)(3)確定配合特征對(duì)：在初步定位之后，系統(tǒng)要進(jìn)行配合特征對(duì)的識(shí)別。有些特征對(duì)還帶有子特征，需要識(shí)別特征及子特征對(duì)，并判別特征對(duì)是否可匹配。(4)建立特征元素對(duì)之間的約束：特征對(duì)確定后，特征對(duì)相應(yīng)的特征元素之間的約束關(guān)系被確定。這主要是為裝配建模提供約束信息，同時(shí)將裝配零件上的特征可允許動(dòng)作映射到裝配零件上。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)(3)確定配合特征對(duì)：在初步定位之后，系統(tǒng)要進(jìn)行配合特征對(duì)的3.6虛擬裝配過(guò)程(5)建立零件之間的約束：裝配過(guò)程的結(jié)束，可以隨操作過(guò)程結(jié)束而終止，也可由用戶抓握一個(gè)新的零件而終止。一旦裝配過(guò)程即將結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)搜集整理已有特征對(duì)的約束，并將其存入裝配約束模型，從而建立起零件之間的約束。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.6虛擬裝配過(guò)程(5)建立零件之間的約束：裝配過(guò)程的結(jié)束第三章汽車虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成3.3虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件環(huán)境3.4虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)3.5虛擬制造技術(shù)3.6虛擬裝配過(guò)程汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)第三章汽車虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述汽車數(shù)字化開(kāi)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的分類產(chǎn)品的虛擬原型虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的概念可以從兩個(gè)方面描述進(jìn)行描述：一是從純粹的技術(shù)層面加以描述；二是在技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合使用者的感知加以描述。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的概念可以從兩個(gè)方面描述進(jìn)行描一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念1.技術(shù)層面的描述從技術(shù)上來(lái)講，虛擬現(xiàn)實(shí)是從計(jì)算機(jī)仿真發(fā)展而來(lái)的，其實(shí)質(zhì)是一種逼真的仿真模型。2.用戶層面的描述虛擬現(xiàn)實(shí)試圖從身體感官和知覺(jué)等感性層面進(jìn)行仿真，這種仿真的基礎(chǔ)又是理性層面的科學(xué)理論。虛擬現(xiàn)實(shí)的精致程度要受到科學(xué)理論和技術(shù)手段的制約，對(duì)決定感覺(jué)參數(shù)的數(shù)據(jù)流的處理是問(wèn)題的關(guān)鍵。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念1.技術(shù)層面的描述2022/12/8汽一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)性描述將真實(shí)感的傳達(dá)和交互兩個(gè)方面綜合起來(lái)就形成了虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念。邁克爾·海姆在《虛擬實(shí)在的形而上學(xué)》一書中對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)作了較為全面的描述，內(nèi)容涉及七個(gè)方面：(1)模擬性，虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)對(duì)真實(shí)景象的逼真模擬，三維音頻令虛擬現(xiàn)實(shí)增色。(2)交互作用，虛擬現(xiàn)實(shí)就是他們能與之進(jìn)行交互作用的電子象征物。(3)人工性，虛擬現(xiàn)實(shí)是一種人造物。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)性描述2022/12一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念(4)沉浸性，虛擬現(xiàn)實(shí)的音像和傳感系統(tǒng)能夠使使用者產(chǎn)生浸沒(méi)于虛擬世界中的幻覺(jué)，即虛擬現(xiàn)實(shí)意味著在一個(gè)虛擬環(huán)境中的感官沉浸。(5)到場(chǎng)(Presence)，,虛擬現(xiàn)實(shí)能夠使人實(shí)時(shí)地以遠(yuǎn)程的方式于某處出場(chǎng)，即虛擬出場(chǎng)。(6)全身沉浸，這是一種不需要人體傳感器的方式，攝像機(jī)和監(jiān)視器實(shí)時(shí)地跟蹤人的身體，將人體的運(yùn)動(dòng)輸人到計(jì)算機(jī)中，人的影像被投影到計(jì)算機(jī)界面上，這使得人通過(guò)觀察他的投影的位置，直接與計(jì)算機(jī)中的圖形物體(圖片、文本等)發(fā)生交互作用。(7)網(wǎng)絡(luò)通信，虛擬現(xiàn)實(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)共享，使用者通過(guò)自行規(guī)定并塑造虛擬世界中的物體和活動(dòng)，就可以不用文字或真實(shí)世界的指標(biāo)來(lái)共享幻象的事物和事件。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念(4)沉浸性，虛擬現(xiàn)實(shí)的音像和傳感系二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類交互和沉浸是所有虛擬現(xiàn)實(shí)的兩個(gè)實(shí)質(zhì)性的特征。早期的虛擬現(xiàn)實(shí)可能只有部分虛擬現(xiàn)實(shí)的特性，例如環(huán)幕電影或立體電影。實(shí)際應(yīng)用中，不同虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)和所受約束各不相同，有些應(yīng)用也不需要完全的沉浸和投入。受資金限制不能裝備最先進(jìn)的硬件設(shè)備，或是硬件本身的性能達(dá)不到要求，這樣系統(tǒng)的計(jì)算速度、交互手段可能就會(huì)受到影響，此時(shí)主要從軟件上著手可以彌補(bǔ)某些缺陷，例如虛擬全景空間、虛擬仿真等。由于工程應(yīng)用本身并不限制使用的技術(shù)范圍，只要能達(dá)到目標(biāo)，是可以把各種技術(shù)有效地集成起來(lái)，設(shè)計(jì)出一個(gè)成功的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類交互和沉浸是所有虛擬現(xiàn)實(shí)的兩個(gè)實(shí)質(zhì)性的特征二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類按虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸的程度不同，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(DesktopVR)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(ImmersionVR)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(DistributedVR)2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類按虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸的程度不同，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類1.桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)桌面VR系統(tǒng)使用PC和低級(jí)工作站實(shí)現(xiàn)仿真，計(jì)算機(jī)的屏幕作為參與者觀察虛擬環(huán)境的一個(gè)窗口，各種外部設(shè)備一般用來(lái)駕馭該虛擬環(huán)境，并且用于操縱在虛擬場(chǎng)景中的各種物體。桌面VR系統(tǒng)雖然缺乏頭盔式顯示器的那種完全沉浸功能，但它依然比較普及，這是因?yàn)樗某杀鞠鄬?duì)較低。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類1.桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)2022/12/8汽車二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類2022/12/10在桌面VR系統(tǒng)中，立體視覺(jué)效果可以增強(qiáng)沉浸的感覺(jué)。三維眼鏡和安裝在計(jì)算機(jī)上的立體觀察器、液晶顯示光閘眼鏡等都會(huì)產(chǎn)生一種三維空間的幻覺(jué)。由于它采用標(biāo)準(zhǔn)的CRT顯示器和立體（Stereoscopic）圖像顯示技術(shù)，其分辨率高，價(jià)格便宜。圖3.2為桌面式VR系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類2022/12/8在桌面VR系統(tǒng)中，立體視二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類沉浸式VR系統(tǒng)利用頭盔式顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感覺(jué)封閉起來(lái)，使參與者暫時(shí)與真實(shí)環(huán)境隔離，從而真正成為VR系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)參與者。2022/12/10沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類2022/12/8沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)汽車數(shù)分布式VR系統(tǒng)分布式VR系統(tǒng)是在沉浸式VR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將不同的用戶(參與者)連接在一起，共享一個(gè)虛擬空間，使用戶協(xié)同工作達(dá)到一個(gè)更高的境界。2022/12/10二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)分布式VR系統(tǒng)2022/12/8二、虛擬現(xiàn)實(shí)的分類汽車數(shù)字化三、產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototypling)是利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢(shì)以及可交互地探索虛擬物體的功能，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何、功能、制造等方面交互的建模與分析。它是在CAD模型的基礎(chǔ)上，使虛擬技術(shù)與仿真方法相結(jié)合，為原型的建立提供的新的方法。虛擬原型技術(shù)可用來(lái)快速評(píng)價(jià)不同的設(shè)計(jì)方案，與物理原型相比較，虛擬原型生成的速度快，生成的原型可被人們直接感觸、操縱和修改，且數(shù)據(jù)可被重新利用。運(yùn)用虛擬原型技術(shù)，可以減少且甚至取消物理原型的制作，從而加速新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型虛擬原型(VirtualPrototyp三、產(chǎn)品的虛擬原型2022/12/10虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)模型是對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行的虛擬原型描述。它包含物體在虛擬環(huán)境中進(jìn)行顯示和操作所需要的信息，使產(chǎn)品可視化。虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)模型包含由建模、顯示和仿真工具產(chǎn)生的幾何和光照渲染信息。通過(guò)人機(jī)交互操作裝置解釋用戶的操作，進(jìn)而改變相關(guān)參數(shù)，生成仿真操作的邏輯事件。汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型2022/12/8虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)模型是對(duì)設(shè)計(jì)三、產(chǎn)品的虛擬原型為使用現(xiàn)有的軟件，并將虛擬原型集成到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，還需要下列兩個(gè)接口：1）虛擬環(huán)境和外部工具之間的接口。2）與產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型庫(kù)的接口。虛擬原型不是要代替現(xiàn)有的CAD技術(shù)，而是在CAD數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作，虛擬原型給所設(shè)計(jì)的物體提供了附加的功能信息。產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型庫(kù)將包含完整的、集成的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)及管理，從而為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程各階段提供共享的信息。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型為使用現(xiàn)有的軟件，并將虛擬原型集成到產(chǎn)品開(kāi)三、產(chǎn)品的虛擬原型建立虛擬原型的主要步驟如下：1)從CAD／CAM模型中取出幾何模型。2)鑲嵌：用多面體和多邊形逼近幾何模型。3)簡(jiǎn)化：根據(jù)不同要求刪去不必要的細(xì)節(jié)。4)虛擬原型編輯：著色、材料特性渲染、光照渲染等。5)特征輪廓的粘貼，以更好地表達(dá)某些細(xì)節(jié)。6)增加周圍環(huán)境和其他要素的幾何模型。7)添加操縱功能和性能。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)三、產(chǎn)品的虛擬原型建立虛擬原型的主要步驟如下：2022/12四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在工程中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在航天和軍事中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在商業(yè)中的應(yīng)用環(huán)境管理在娛樂(lè)、藝術(shù)和教育中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在車輛工程方面的應(yīng)用2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在工程中的應(yīng)用2022/四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在車輛工程方面的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，硬件性能的不斷提高，推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在車輛工程方面的應(yīng)用。1972年，美國(guó)通用汽車公司首先開(kāi)發(fā)了車輛動(dòng)力學(xué)和燃油經(jīng)濟(jì)性的通用預(yù)測(cè)程序GPSIM,該程序可以模擬汽車在任何行駛工況下的瞬時(shí)油耗、累計(jì)油耗、行駛時(shí)間和距離，預(yù)計(jì)汽車設(shè)計(jì)參數(shù)：質(zhì)量、傳動(dòng)比、空氣阻力系數(shù)等的變化對(duì)汽車的影響。美國(guó)能源服用試驗(yàn)室NREL（NationalRenewableEnergyLaboratory）在Matlab的環(huán)境下，利用Simulink工具開(kāi)發(fā)的ADVISOR(AdvanceVehicleSimulation)能夠在汽車未成型前評(píng)價(jià)出普通汽車、電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放等性能。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在車輛工程方面的應(yīng)用20四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)美國(guó)MID公司開(kāi)發(fā)的ADAMS軟件是構(gòu)成產(chǎn)品的虛擬原型的一個(gè)很好平臺(tái)，其中的car模塊是MID與Audi、BMW、Renault和Volvo等公司合作開(kāi)發(fā)的整車虛擬設(shè)計(jì)軟件包，集成了它們?cè)谄囋O(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等方面的經(jīng)驗(yàn)。四、虛擬現(xiàn)實(shí)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成三維（3D）位置跟蹤器視覺(jué)設(shè)備觸覺(jué)與力覺(jué)反饋裝置聲音設(shè)備2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成三維（3D）位置跟蹤器2022/13.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成一般的VR系統(tǒng)由下列部分組成：●檢測(cè)輸入裝置；●圖像生成和顯示系統(tǒng)；●音頻系統(tǒng)；●力、觸覺(jué)系統(tǒng)；●高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)3.2虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的組成一般的VR系統(tǒng)由下列部分組成：20一、三維（3D）位置跟蹤器為了實(shí)現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)中的漫游，必須知道瀏覽者在三維空間中的位置和方向，尤其是必須知道頭部的位置與方向，以相應(yīng)地改變場(chǎng)景。這就需要位置跟蹤器跟蹤頭部的位置與方向，也就是需要位置跟蹤器描述物體的3D位置。目前采用的位置跟蹤器有磁場(chǎng)式、超聲波式、紅外線式及發(fā)光二極管式等，但使用較多的是磁場(chǎng)式及超聲波式。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、三維（3D）位置跟蹤器為了實(shí)現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)中的漫游，必須知磁場(chǎng)式跟蹤器磁場(chǎng)式跟蹤器有低頻磁場(chǎng)式及直流磁場(chǎng)式兩種。它們都由磁發(fā)射器、磁接收器和計(jì)算模塊組成，磁發(fā)射器和接收器由繞在邊長(zhǎng)約25mm的立方鐵心上的3組正交線圈組成。低頻磁場(chǎng)發(fā)射器發(fā)射低頻調(diào)制信號(hào)(30～120Hz)，載波頻率通常為7～14kHz,直流磁場(chǎng)式跟蹤器采用脈沖調(diào)制信號(hào)，發(fā)射器依次向3組發(fā)射線圈輸入直流電流。一個(gè)完整的測(cè)量周期是10ms，由4個(gè)2.5ms的區(qū)間組成，在4個(gè)區(qū)間內(nèi)依次向3組發(fā)射線圈輸出電流脈沖。由于電流脈沖具有嚴(yán)格控制的上升時(shí)間，因此在電流穩(wěn)定后，磁場(chǎng)也達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，減小了周圍金屬導(dǎo)體中渦流對(duì)環(huán)境磁場(chǎng)的干擾。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)磁場(chǎng)式跟蹤器2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)第一、三維（3D）位置跟蹤器2.超聲波式跟蹤器它采用頻率為40～50kHz的超聲波信號(hào)，通過(guò)多個(gè)發(fā)射器和接收器進(jìn)行測(cè)量（見(jiàn)圖3.12）。測(cè)量算法有飛行時(shí)間法(TimeofFlight)和相位相于測(cè)量法(PhaseCoherentMeasurement)。飛行時(shí)間法是通過(guò)測(cè)量聲波從發(fā)射器到接收器的傳播時(shí)間來(lái)判斷被測(cè)物體的方向和距離。該法可以測(cè)出發(fā)射器與接收器之問(wèn)的絕對(duì)距離，但測(cè)量結(jié)果易受環(huán)境聲（包括回聲）的干擾，同時(shí)由于兩個(gè)發(fā)射脈沖之間具有一定的時(shí)間間隔，因此不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)一、三維（3D）位置跟蹤器2.超聲波式跟蹤器2022/12一、三維（3D）位置跟蹤器2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)頭盔式顯示器就采用了相位相干測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)在頭盔上安裝3個(gè)發(fā)射器，每個(gè)發(fā)射器使用40kHz左右的頻率單獨(dú)發(fā)射超聲波，4個(gè)接收器排成正方形安裝在天花板接收信號(hào)。相位相干測(cè)量法可以排除噪聲的干擾，且可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，具有測(cè)量精度高、數(shù)據(jù)更新速率高和魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)，但容易產(chǎn)生積累誤差，故活動(dòng)范幽范圍受到限制。一、三維（3D）位置跟蹤器2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技二、視覺(jué)設(shè)備人眼立體視覺(jué)原理人類獲取信息的途徑是通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和味覺(jué)。研究表明，視覺(jué)為人類提供了，70%以上的信息。這說(shuō)明，視覺(jué)是人類獲得信息的主要途徑。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備人眼立體視覺(jué)原理2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)(1)靜態(tài)圖像中的深度線索(2)運(yùn)動(dòng)深度線索(3)生理上的深度線索（4）雙目視差線索：當(dāng)我們用雙眼看同一景物時(shí)，由于左、右眼位置不同，這就意味著我們總是從兩個(gè)略有不同的角度來(lái)觀察物體的兩個(gè)側(cè)面，這樣形成的兩幅圖像不完全一致，稱這種差別為雙目視差。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)(1)靜態(tài)圖像中的深度線索2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技二、視覺(jué)設(shè)備人類的左右雙眼當(dāng)這兩幅圖像被大腦接收理解時(shí)，大腦把它們?nèi)诤铣梢环捎玫膱D像，這一融合過(guò)程稱為匯聚。要達(dá)到物體自然的立體效果，就必須用“兩只眼睛”看物體。物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)感和位置變化，計(jì)算機(jī)必須實(shí)時(shí)地計(jì)算和處理圖像。為了獲得平滑穩(wěn)定的圖像，而不會(huì)出現(xiàn)閃爍感，每幅圖像的顯示時(shí)間必須超過(guò)人的視覺(jué)暫留時(shí)間，所以一般三維動(dòng)畫的幀頻不少于30幀／s。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備人類的左右雙眼當(dāng)這兩幅圖像被大腦接收理解時(shí)，大腦二、視覺(jué)設(shè)備立體眼鏡立體眼鏡是比較簡(jiǎn)單的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)觀察裝置，主要有雙色鏡(Red/BlueGlasses)、偏光鏡(PolarizedGlasses)和開(kāi)關(guān)式立體眼鏡（ShutterGlasses）3種。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備立體眼鏡2022/12/8汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)二、視覺(jué)設(shè)備雙色眼鏡的兩個(gè)鏡片分別具有藍(lán)色（左）和紅色（右）膜，而左右眼視網(wǎng)則分別以紅色（左）和藍(lán)色（右）表示并投影到屏幕上。當(dāng)觀察者戴上雙色眼鏡時(shí)，通過(guò)紅色濾光膜，右眼看不到紅色的左眼視圖，而只能看到藍(lán)色的右眼視圖；而左眼通過(guò)藍(lán)色濾光膜也只能看到紅色的左眼圖像，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的立體感；偏光鏡則利用偏光方向不同的兩個(gè)鏡片實(shí)現(xiàn)濾光作用。2022/12/10汽車數(shù)字化開(kāi)發(fā)技術(shù)

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頁(yè)二、視覺(jué)設(shè)備雙色眼鏡的兩個(gè)鏡片分別具有藍(lán)色（左）和紅色（右）二、視覺(jué)設(shè)備開(kāi)關(guān)式（或液晶式）立體眼鏡，這種顯示方式是將左右眼視圖以一定的頻率交替顯示在液晶屏上，例如使用80Hz的刷新率，每秒掃描40幅左眼視圖和40幅右眼視圖，即采用40Hz隔行掃描顯示器，把左視圖寫到偶掃描行，把右視圖寫到奇掃描行。鏡片用液晶材料制造，可在電壓控制下變成透明或不透明。用顯示器的幀號(hào)控制立體眼睛的透明與否，當(dāng)顯示左眼視圖時(shí)，左眼液晶透明，則左眼只能看到相對(duì)