桌面虚拟现实系统是一种以计算机为基础,基于虚拟现实技术的挖掘机模拟操作.pdf _虚拟现实

基于虚拟现实技术的挖掘机模拟操作.pdf
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2010 年 4 月中国制造业信息化第 39 卷第 7 期基于虚拟现实技术的挖掘机模拟操作赵鸿飞，张琦，苏凡囤，王海涛，焦玉民，屈宏伟 (解放军理工大学工程兵工程学院机械装备系，江苏南京 ) 摘要：以 E O N软件平台为基础，综合运用计算机辅助三维建模、碰撞检测以及交互控制等技术，论述了基于虚拟现实技术实现挖掘机模拟操作的设计流程和具体方法，为挖掘机操作虚拟培训系统提供了技术基础。关键词：挖掘机；操作；虚拟现实；三维建模；EO N ；撞检测；交互控制中图分类号：TP391．9 文献标识码：A 文章编号：1672 — 1616 (2010 )07 — 0038 — 04 工程机械广泛应用于工程建设的各个领域，其操作手的操作熟练程度不仅关系着工程进度，还影响着机械使用成本。培训工程机械操作手的花费一般较大，基于节约培训成本、提高培训效率的目的，可以采用基于现代计算机的虚拟现实技术 (VR )，对挖掘机的基本操作进行仿真。
虚拟现实系统可分为桌面虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统等类型。EO N是一种集虚拟现实、视觉仿真、传感与反馈技术于一体的软件解决方案，它能方便地与计算机三维建模技术相结合，使 3D 模型可以轻松导入成为虚拟现实的对象或场景，且其提供了较好的基于 C M Labs V ortex 力学引擎的碰撞检测系统-1 J 。本研究尝试通过应用 E O N软件平台进行场景对象的漫游展示及交互控制，从而实现仿真功能。1 设计流程基于虚拟现实技术的挖掘机操作培训系统由硬件设备(操作培训台)和软件平台组成。软件平台的设计流程如图 1 所示，其关键流程简述如下。1．1 模型的建立与渲染建立对象的三维模型，是进行虚拟仿真的基础。建模前首先要查测各部件的结构和参数，建模时根据实际尺寸按统一比例进行缩放，以便建立从操作手的观察角度所能看到的驾驶室内各零部件 (仪表、按钮等)和工作装置等的模型。目前常用的三维建模软件有 A utoCA D 、3D M A X 、P ro／E 等。
对于外形规则的实体部件，采用 A utoC A D 或 Pro／E 图 1 设计流程图建模较方便，对于外形不规则、曲面较多的实体，可使用 3D M A X 建模。由于 3D M A X 具有强大的材质编辑、渲染功能，因此将其他软件建好的模型导人 3D M A X 中进行二次材质编辑、渲染，可达到生动逼真的效果。1 ．2 模型导入及优化 EO N 可以读取 ppm 、png、w aV、avi及 M ID I 等多种格式文件，支持的 3D 文件格式有 D W G 、3D 、P ro／E ．SLP 等。E O N R aptor是 3D M A X 的一个插件，应用它可以方便地将 3D M A X 建好的模型、模型材质贴图、模型动画等以 * ．EO Z 的格式导人到 E 0 N中进行二次开发，大大减少了 E O N中编辑模型及材质的工作量，简化了开发流程[2l 。导人模型时，可以采用 L O D 技术优化模型，减少面片以期缩减模型文件大小。在选择导人文件类型时需注意，即使是使用插件导人材质和贴图，也要在导入对话框相应选项中添加材质和贴图的详细路径，否则不会被导入。收稿日期：2010 — 0 1 — 2 1 作者简介：赵鸿飞(1985 一)，男，安徽芜湖人，解放军理工大学工程兵学院硕士研究生，主要研究方向为机械设计及理论。关键词：技术模拟操作虚拟现实挖掘机基于
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