【摘 要】
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随着虚拟现实技术的研究和发展,将虚拟现实技术应用于制造行业的人员培训已经成为一种趋势。本文针对我国传统培训锻造操作工的手段所带来的弊端,提出应用虚拟现实技术搭建一
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随着虚拟现实技术的研究和发展,将虚拟现实技术应用于制造行业的人员培训已经成为一种趋势。本文针对我国传统培训锻造操作工的手段所带来的弊端,提出应用虚拟现实技术搭建一个用于模拟训练锻压操作工的仿真平台,以达到提高锻造操作工锻压熟练度和协调性的目的。其中,锻造过程中锻件变形的仿真是搭建此平台最为关键的部分。通过对现有虚拟建模语言的比较,决定采用基于Java3D图形开发工具作为系统的开发语言。提出了锻造过程中锻件变形仿真的总体思路,并重点研究了实现此仿真所涉及的四个关键技术:变形技术、与变形算法相符的建模方法、图形真实感所涉及的相关技术,以及碰撞检测技术。变形算法方面,采用直接操纵锻件网格模型顶点作为锻件变形的核心思想,从而避免了物理模型计算量大、稳定性差等问题。几何模型方面,首先论述了Java3D中构建复杂三维形体的两种方法的优缺点和应用场合;其次,阐述了基于Java3D索引曲面的几何模型的构建;另外,为了创建身临其境和沉浸的虚拟环境,对几何模型进行了光照和纹理等处理以增强图形的真实感。碰撞检测方面,对Java3D提供的碰撞检测方法进行了扩展并实现,从而为系统提供了实时并准确的碰撞检测功能。采用直接操纵锻件网格模型顶点作为锻件变形的核心思想,结合纹理映射和碰撞检测技术,不仅形象准确地再现锻造过程中锻件的变形过程,而且满足了系统的实时性和交互性要求。系统实际应用表明,锻造过程中锻件变形的实现极大地提高了参与者参与训练的积极性,进一步提高了系统的培训效率。
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