虚拟设计09.ppt

概 述 虚拟现实（Virtual Reality）是在计算机图形学，计算机仿真技术，人机接口技术, 多媒体技术及传感技术的基础上发展起来的一门交叉技术。 虚拟设计是以“虚拟现实”技术为基础，以机械产品为对象的设计手段。借助这样的设计手段设计人员可以通过多种传感器与多维的信息环境进行自然地交互，实现从定性和定量综合集成环境中得到感性和理性的认识，从而帮助深化概念和萌发新意。 虚拟设计技术充分地利用了模拟仿真技术，但它又不同于一般的模拟仿真技术，它具有虚拟现实的特征，如：自主性、交互性、沉浸感等。 虚拟设计系统比现行的CAD系统具有更强的人机交互能力，设计人员可以通过视觉、听觉、触觉、语音及手势等与设计的对象在虚拟的环境中进行自然地、直观的交互。 由此可见，这项技术使得计算机在产品的辅助设计方面向前推进了一步，使计算机辅助设计的工作范围从规范性工作向创造性工作迈进。 虚拟设计的技术基础“虚拟现实” 近年来，虚拟现实（Virtual Reality）技术被越来越多地应用于科学研究，已逐渐被认为是重要的科学探索工具。利用这项技术，在新产品。新计划或新概念还远没有成为现实之前，人们就能够以较为现实的方式对其进行观察和探索。从这个意义上讲，虚拟现实技术是一种非常独特的技术，很难有别的技术可以取而代之。虚拟设计正是这项技术在机械产品设计方面的一个应用。 1990年在美国Dallas召开的SIGGRAPH国际会议上，首次将虚拟现实用以下三种基本技术进行了概括： (1）三维计算机图形学技术； (2）采用多种功能传感器的交互式接口装置； (3）高清晰度显示装置。 虚拟设计系统结构 5.5 系统配置 结点间的转移 设计人员可以通过两个结点进入造型模式： ①生成缺省实体，调用已有实体； ②选择实体。语音命令是进入“生成”、“调用”和“选择”的最有效方法。进入造型模式以后，就可以利用下面的语音命令在各结点间转移：“尺寸定义”，“定位”，“拆卸”，“删除”，“关系定义”，“询问”和“添加”。无论在任何结点都可以发出“撤消”的语音命令来返回上一个结点，同时放弃在当前结点的操作结果。 除“拆卸”结点外，用户可以从任何结点直接返回漫游模式，而不必通过其他结点。 “拆卸”结点比较特殊，当用户从组合体上拆下一个实体后，必须在设计空间中重新放置这个实体或者从设计空间中删除这个实体，而后才能返回漫游模式。 若要返回漫游模式，只需发出像“完成”这样的语音命令。由于系统对尺寸和位置设定有缺省值，所以在退出造型模式前系统不要求用户对形体的所有尺寸和位置进行显式定义。这样，当用户在进行造型设计时，会感到系统更友好，使用更方便。 虚拟概念设计 概念设计:制定出设计方案，获得足够多的有关产品式样和形状的信息。 传统的计算机概念设计一般需要两类人员的配合才能得以实现，一类人员是新产品的构思者，另一类是计算机绘图人员。新产品的设计者根据人们对产品的具体要求进行产品的功能构思和美学构思；绘图人员把设计者的构思利用计算 机表达出来，并建立初步的计算机模型，供设计人员进行效果观察。 COVIRDS系统克服了上述缺陷，它使用虚拟现实技术为设计者提供了基于语音识别和手势跟踪的输入方式，设计者可以很方便地在三维虚拟环境之中操纵产品及零件，进行各种形状建模和修改。利用这种系统进行零件的计算机建模，无须精确的尺寸定义。 虚拟现实技术消除了鼠标,键盘等的输入方式给用户带来的限制，同时系统还可以为用户提供三维立体图象，设计者可以在三维空间中对设计对象进行观察和操作。 COVIRDS系统设计建模模式 COVIRDS 提供两种建模方式，参数建模和自由式建模。创建标准形状如圆柱、圆锥、立方体等规则形体采用参数建模，参数建模是使用各种参数来定义设计对象。这样的设计原理允许设计者使用高级几何形体（如表面模型、实体模型等）来进行产品形体设计，而不再采用低级的实体（面、边、顶点等）。另外，既然设计者可通过改变参数来获得不同的设计，那么参数建模系统就更利于对设计对象的查看和变更。 要创建不能用标准几何形体描述的零件，需要采用自由式建模方式来进行设计。在许多CAD系统中，自由式建模常采用所谓“制控点”法来完成对对象表面的定义。用这种方法定义表面的困难在于难以确定制控点的位置以便形成满意的表面形状。最理想的情况是设计者不必定义制控点位置便可直接建立具有自由表