面向CAID的儀器儀表虛擬樣機(jī)技術(shù)研究.pdf

1、虛擬樣機(jī)技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering，簡(jiǎn)稱為：CAE)的一個(gè)分支，采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬技術(shù)，通過(guò)CAD(Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱為CAD）、CAM(Computer Aided Manufacture，簡(jiǎn)稱為：CAM)、CAE技術(shù)把產(chǎn)品的數(shù)據(jù)集成到一個(gè)可視化環(huán)境中，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與工作情況進(jìn)行仿真。采用虛擬樣機(jī)技術(shù)能縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本。

2、 論文以儀器儀表為研究對(duì)象，在深入分析顧客需求的基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)在儀器儀表計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)(Computer Aided Industrial Design，簡(jiǎn)稱為：CAID)中的理論與應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了面向CAID的儀器儀表虛擬樣機(jī)的框架模型，對(duì)其中的虛擬樣機(jī)渲染技術(shù)、虛擬樣機(jī)網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)、三維電子白板技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并開(kāi)發(fā)出儀器儀表虛擬樣機(jī)的原型系統(tǒng)。 論文主要進(jìn)行以下幾項(xiàng)研究工作： (1) 在

3、對(duì)儀器儀表行業(yè)內(nèi)工業(yè)設(shè)計(jì)需求分析的基礎(chǔ)上，提出并建立了面向CAID的儀器儀表虛擬樣機(jī)的總體框架和結(jié)構(gòu)模型。 (2) 對(duì)儀器儀表虛擬樣機(jī)的渲染技術(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)儀器儀表效果渲染實(shí)現(xiàn)方案的對(duì)比，選擇了適合渲染技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的儀器儀表渲染引擎開(kāi)發(fā)工具，提出了八叉樹(shù)空間分割法在GPU上實(shí)現(xiàn)紋理貼圖的改進(jìn)算法，采用了視口（Portal）技術(shù)和BSP（Binary Space Partitioning，簡(jiǎn)稱為：BSP）相結(jié)合的背面去處算法

4、，改進(jìn)了光能輻射度求解算法并和逐步求精的方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了儀器儀表數(shù)字模型的渲染。渲染引擎采用了針對(duì)圖形適配器硬件的高級(jí)圖形C語(yǔ)言和基于OpenGL的編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)儀器儀表虛擬樣機(jī)的可視化，生成最終產(chǎn)品效果圖。 (3) 研究了三維電子白板的相關(guān)技術(shù)，提出了固化渲染環(huán)境，固化光源材質(zhì)參數(shù)的方法，來(lái)保證儀器儀表的實(shí)時(shí)光照的顯示效果。完成了三維電子白板的實(shí)時(shí)性光照瀏覽器設(shè)計(jì)，使得多名異地設(shè)計(jì)者可以同時(shí)交互的觀察同一個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象，并且通過(guò)模型