计算机仿真技术-虚拟现实技术ppt课件

1、计算机仿真技术计算机仿真技术 一 初级仿真 二 虚拟现实技术 1 虚拟现实技术来源 2 虚拟现实技术特征 3 虚拟现实技术种类 4 虚拟现实技术运用 5 虚拟现实技术在煤矿中的运用 6 虚拟现实技术在煤矿平安培训中的运用 7 虚拟现实技术在煤矿运用中的缺乏一 初级仿真 1 实际再现 根据现有的实际公式或实际根底对事物运动变化的本质进行简化，突出某些方面要素的作用。并经过计算机技术将这些景象表现出来到达视觉效果。 2 实际+实践笼统 采用目前曾经构成的一些计算软件，经过对实体间的力学联系来对一些采矿景象进展仿真模拟。 FLAC (Version 4.00) LEGEND 6-Jun-07 11:

2、55 step 3702 1.291E+02 x 1.610E+02 5.943E+01 y 9.132E+01Marked RegionsCable plot Exaggerated Disp.Magnification = 5.000E+00Max Disp = 0.000E+00Beam plot Exaggerated Disp.Magnification = 1.000E+00Max Disp = 0.000E+00Interface ID#s 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000 8.500 9.000(*101) 1.325 1.375 1.425 1.47

3、5 1.525 1.575(*102)JOB TITLE : . Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, Minnesota USA l离散元模拟程序UDEC煤层开采过程中程度为一变化情况RFPA 分析分析煤层开采覆煤层开采覆岩运动情况岩运动情况二二 虚拟现实技术虚拟现实技术1 虚拟现实技术来源及特征虚拟现实技术来源及特征 虚拟现实技术的来源可追溯到虚拟现实技术的来源可追溯到1965年年IvanSutherland在在IEIP会议上所作的题会议上所作的题“The Ultimate Display的报告，的报告，他指出他指出:人们可人们可以把显示屏当

4、作一个窗户来察看一虚拟世界，其挑战以把显示屏当作一个窗户来察看一虚拟世界，其挑战性就在于性就在于窗口中的图像必需看起来真实，而且其中物体的行为窗口中的图像必需看起来真实，而且其中物体的行为也很真。也很真。 1989年美国年美国VPL Research公司的公司的Jaron Lanier提提出出 虚拟现实虚拟现实(Virtual Reality，VR)，又称为虚拟环境，又称为虚拟环境(Viriua1 Environment，VE) 二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 2 虚拟现实技术特征 虚拟现实涉及计算机图形学、图象处置、多媒体技术、人机交互、传感器技术、人工智能、仿真技术、并行实时计算技术、人体

5、工程学、及心思学等多门学科， 其目的是以模拟方式为运用者发明一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界，在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中，使参与者可以直接参与和探求虚拟对象在所处环境中的作用和变化产生沉浸感。 VR的3个特征1沉浸感；2交互性；3想象性二二 虚拟现实技术虚拟现实技术3 3 虚拟现实技术种类虚拟现实技术种类 1 1桌面虚拟现实桌面虚拟现实 2 2沉浸式虚拟现实沉浸式虚拟现实 3 3加强现实技术加强现实技术二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 4 虚拟现实技术的运用 20世纪80年代中后期，虚拟现实技术己经开场走出实验室，进入实践的应阶段，并在军事、航天航空、医疗等领域发扬了

6、重要的作用。 (l)医疗中的运用 虚拟解剖训练系统、外科手术模拟系统、遥控手术手功能诊断、虚拟训练机、轮椅虚拟现实系统等。 (2)文娱、艺术和教育上的运用 采用头盔显示器的文娱系统 、虚拟演员，虚拟博物馆，虚拟音乐等。二二 虚拟现实技术虚拟现实技术(3)军事与航空航天领域的运用 坦克训练网络SIMNET、虚拟毒刺导弹训练系统、反潜艇作战系统ASW等，以及在航空航天上的NASA虚拟现实训练系统、EVA训练系统及虚拟座舱等系统。(4)商业中的运用 证券买卖可视化系统 、灯饰可视化系统 (5)自动控制与制造业领域的运用 处于早期的研讨和开发阶段，主要的有机器人辅助设计、脱机编程仿真机器人、远程操作等

7、。 二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 5 虚拟现真实煤矿领域的运用虚拟现真实煤矿领域的运用 与这些领域相比，煤炭企由于资金等条件的限制，与这些领域相比，煤炭企由于资金等条件的限制，虚拟现实技术运用研讨显得比较滞后，不断没有可以虚拟现实技术运用研讨显得比较滞后，不断没有可以得到人们注重。直到得到人们注重。直到20世纪世纪90年代后期，随着煤炭年代后期，随着煤炭行业信息化进程的日益加快，国内外的研讨人员才逐行业信息化进程的日益加快，国内外的研讨人员才逐渐认识到虚拟现实技术运用于煤炭行业的重要性，并渐认识到虚拟现实技术运用于煤炭行业的重要性，并在实际和实践运用方面做了探求性的研讨。主要表达在实际和实践

8、运用方面做了探求性的研讨。主要表达在：在： (l) 矿井规划、设计与辅助决策矿井规划、设计与辅助决策该虚拟煤矿模型将深度转换的3D地震反射外表，与透明显示的煤层底板(矿井模型)、钻孔资料、任务面和断层情况充分集成，表达了地质构造与地层的断裂情况，用户在沿着主坐标轴挪动时地震情况能自动显示在界面上。二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 (2) (2)井下作业模拟与设备操作训练井下作业模拟与设备操作训练 VRVR发明出的矿山消费环境具有逼真、交互的特点，可发明出的矿山消费环境具有逼真、交互的特点，可以模拟采矿作业过程和空间环境，适于井下作业模拟与以模拟采矿作业过程和空间环境，适于井下作业模拟与虚拟培训。

9、虚拟培训。可用于任务场所与设备空间的规划规划，且满足于现场操作人员的技术培训任务。 系统提供了灵敏的用户界面，可以设定设备型号及数量、作业参数，也可选择煤柱尺寸、回采巷道的数量和几何参数等，而且可动态显示房柱式消费系统的平面图或三维立体图。还可以经过对不同型号设备、不同开采参数下的消费系统进展动态模拟，从而到达优化消费系统的目的 二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 (3)井下环境风险评价 风险评价目前已成为现代矿山消费管理的重要任务，其主要内容是评价人员对消费过程平安情况的辨识。然而，识别井下复杂环境下的一切要素是困难的，经常会影响到风险分析的结果，甚至能够导致人为的失误，呵斥灾难性后果。虚拟现实

10、技术的开展为风险评价提供了有效的手段。在计算机生成的虚拟环境中，可以交互式地对作业空间进展多角度观测，实现对消费过程更加科学的评价。矿工的上衣颜色作为风险标度 显示了虚拟环境的风险形状 显示了虚拟环境的风险形状 二二 虚拟现实技术虚拟现实技术(4)(4)事故调查与分析事故调查与分析 在计算机里再现事故发生的过程，事故调查者可以从在计算机里再现事故发生的过程，事故调查者可以从各种角度去观测、析事故发生的经过，找出事故发生的缘各种角度去观测、析事故发生的经过，找出事故发生的缘由，包括系统设计缘由和现场人员的动作行为；同时可以由，包括系统设计缘由和现场人员的动作行为；同时可以经过交互式地改动经过交互

11、式地改动VRVR环境中模型的参数或形状，找到如何环境中模型的参数或形状，找到如何防止类似事故发生的途径，制定相关预防措施。防止类似事故发生的途径，制定相关预防措施。 二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 (5) (5)平安监察与危险识别平安监察与危险识别 经过基于经过基于VRVR的平安监察与危险识别训练系统，训练者在的平安监察与危险识别训练系统，训练者在VRVR生成的虚拟作业现场导航，对各种动态目的和静态对象进生成的虚拟作业现场导航，对各种动态目的和静态对象进展察看，以识别潜在的危险、风险和行为展察看，以识别潜在的危险、风险和行为; ;一经发现危险源，一经发现危险源，运用者必需回答一系列相关问题，选

12、择出正确的危险处置方运用者必需回答一系列相关问题，选择出正确的危险处置方法，实现训练目的。法，实现训练目的。 诺丁汉大学开发的诺丁汉大学开发的SAEF-VRSAEF-VR系统是虚拟现真实平安监察系统是虚拟现真实平安监察与危险识别中的典型运用之一。与危险识别中的典型运用之一。 参与训练者可以在虚拟场景中按顶板支护规程监察顶板的形状，发现潜在的危险，如不正确安装的螺栓、不正确的支架间距、渗水等。 参训者可在不同操作形状下对设备的各个部分和环境进展多种情形下的检验。当参与培训者进入不正确的位置或进展不正确操作时，危险就会发生 二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 (6) (6)矿井火灾、瓦斯等事故仿真矿井

13、火灾、瓦斯等事故仿真 经过模拟真实的矿井作业环境，并结合通风网络分析和经过模拟真实的矿井作业环境，并结合通风网络分析和CFDCFD模拟的结果，可以逼真地展现出火灾或爆炸发生的动态模拟的结果，可以逼真地展现出火灾或爆炸发生的动态过程除了模拟烟火弥漫情况外，还可经过人机交互作用显示过程除了模拟烟火弥漫情况外，还可经过人机交互作用显示出人为要素，如反风、灭火措施等对整个通风网络的影响。出人为要素，如反风、灭火措施等对整个通风网络的影响。 在矿井的某些位置，可以对火灾或爆炸进展模拟，并随在矿井的某些位置，可以对火灾或爆炸进展模拟，并随之产生有关环境参数的各种变化。之产生有关环境参数的各种变化。 巷道火

14、灾跑车事故二二 虚拟现实技术虚拟现实技术6 6 在矿山平安培训方面在矿山平安培训方面 VRCoalVRCoal主要用于采煤机的操作培训。可构建主要用于采煤机的操作培训。可构建较真实的采煤环境，为用户提供了采煤机、梭式较真实的采煤环境，为用户提供了采煤机、梭式矿车、采煤任务面、煤层、煤层顶底板的三维模矿车、采煤任务面、煤层、煤层顶底板的三维模型型; ;另外，可为用户提供了声音效果，这些声音是另外，可为用户提供了声音效果，这些声音是在真实的采矿环境中录制的，并进展了混音处置。在真实的采矿环境中录制的，并进展了混音处置。可运用户按照真的操作面板对采煤机进展虚拟控可运用户按照真的操作面板对采煤机进展虚

15、拟控制，如采煤机的前进、后退、对齐煤层、装车等。制，如采煤机的前进、后退、对齐煤层、装车等。当采煤机遇到不同岩性的岩石时，采煤速度会自当采煤机遇到不同岩性的岩石时，采煤速度会自动改动，如遇到焦变煤时会加速，遇到岩石时会动改动，如遇到焦变煤时会加速，遇到岩石时会减速等。减速等。VRCoalVRCoal可以保管学员的培训日志，供教可以保管学员的培训日志，供教员在评价培训效果时参考，以决议该员能否到达员在评价培训效果时参考，以决议该员能否到达培训要求。培训要求。 二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 SafeVR是英国诺丁汉大学AIMS研讨所的研讨人员开发的平安培训VR软件包。可训练学员正确判别险情并作相

16、应的处置。用户可以让学员指出一种险情并选择最正确的处理方案。用户可以定义本人列表并创建一种险情。用户还可为每一类对象关联声音，声音是根据情的存在与否而定的(如管道泄露时会发出“世噬的响声)。 运用键盘，鼠标，或者支配杆操作，可用鼠标或触摸屏来排查险情。系统提供培训课程的全面总结。学员可以看到一切他所脱漏的险情，并可以让程序给出它们的位置。对于每一个险情，都有附加的文件与其相关联。当学员要求得到任险情的其它信息时，不同的多媒体文件(声音、录像、文本等)，甚至其它的运用程序，可以自动地显示或翻开。二二 虚拟现实技术虚拟现实技术 VROOM是AIMS的研讨人员开发的另一个软件，主要用于矿山机械设备的

17、操作培训方面，如采掘机的运用，拖车的实时驾驶等。包含大量的虚拟矿山模型，如矿山外表纹理、卡车、托运线路、钻机、推土机、索斗铲、维修车、矿山工人等，以便完成虚拟环境的创建。 VROOM具有如下功能:可以导入数字高程模型或者地表和地下矿坑的线框模型用真实的地表纹理选择性地绘制地表;从三维对象库中添加植被或矿山地形;导入或者数字化道路，并可添加活动物体，如拖车、推土机等;设置交通工具的属性;为固定的视点位置设定坐标。完成了虚拟环境建模，用户便可进入虚拟环境，在地表或地下飞行、行走或者驾驶车辆。用户可以运用键、鼠标或者支配杆来支配方向，在与其它车辆相遇时，还会有逼真的声音效果。二二 虚拟现实技术虚拟现实技术7 虚拟技术在煤矿中运用的缺乏虚拟技术在煤矿中运用的缺乏 1目前国内外煤矿目前国内外煤矿VR系统中，着重于虚拟环境系统中，着重于虚拟环境图形信息的几何表达，根本未着重思索虚拟环境的图形信息的几何表达，根本未着重思索虚拟环境的智能性问题；智能性问题； 2大多数场景中的物体是静态的、被动的、无大多数场景中