仿真与虚拟设计技术ppt课件

1、目录第1章 绪论第2章 仿真与虚拟设计技术概述第3章 虚拟设计技术第4章 国内外研讨现状第5章 虚拟设计技术存在问题第6章 未来开展方向第7章 终了语. 伴随着科学的不断开展,人类社会步入了崭新 的世纪。各种新技术层出不穷,而各个学科相互交融开展,又产生了许多新的学科技术。产品设计就是这样的一门学科。每一次新科技的出现,都会给产品设计的途径、方式带来新的开展和变化。仿真与虚拟现实技术是以计算机支持的仿真技术为前提的,对设计、加工、装配、维护等等,经过一致建模构成虚拟的环境,虚拟的过程,虚拟的产品。仿真与虚拟技术产生于20世纪40年代,到90年代才逐渐开展完善起来,如今曾经运用到了制造、军工、医

2、学、航天、建筑等很多领域,并且都获得了很大的胜利。仿真与虚拟技术运用到产品设计中,更会表达出它的很多优势,给设计业带来全新的理念和方式。 如图总结了几个世纪以来产品设计的演化过程。前往目录第章 绪论.前往设计的演化过程.第2章 仿真与虚拟设计技术概述什么是仿真？什么是虚拟现实？前往目录.什么是仿真? 仿真Simulation属于一门根底性学科，仿真就是利用模型进展的一种实验，它可极为有效而经济地用于科研设计训练以及系统的实验。仿真技术是以控制实际类似原理数模与计算技术信息技术系统技术及其运用领域相关专业技术为根底，以计算机和多种公用物理效应设备为工具借助系统模型，对实践的或想象的系统进展动态实

3、验研讨的一门新兴综合性技术。 前往.什么是虚拟现实？ 虚拟现实(Virtual reality简称VR)，是人类与计算机和极其复杂的数据进展交互的一种方法。虚拟现实技术是指利用人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、网络技术、电子技术、机械技术、视听技术等高新技术模拟人在特定环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。 前往.第3章 虚拟设计技术虚拟设计技术虚拟设计系统的构成虚拟设计技术运用虚拟现实技术运用到产品设计中的作用前往目录.虚拟设计技术1.虚拟概念设计2.虚拟装配设计3.虚拟环境中的声音系统4.虚拟设计系统中的接触及力量反响前往.虚拟概念设计 产品设计过程可以概括分为两个步骤

4、：概念设计(Conceptual Design)和构型设计(Configuration De-sign)1。前者的目的是制定出设计方案，后者的目的是设计出详细构型。概念设计是设计的初步阶段，它的目的是获得足够多的有关产品式样和外形的信息。它是设计过程的重要阶段，由于产品本钱的60%70%是由这个阶段决议的。在概念设计阶段，人们需求研讨大量可行的设计方案，从而确定经济效益最好的设计。 虚拟概念设计运用虚拟现实技术，为设计者提供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中支配产品及零件，进展各种外形建模和修正。利用这种系统进展计算机建模，无须准确的尺寸定义。虚拟现实技术消除

5、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像，设计者可以在三维空间中对设计对象进展察看和操作。前往.虚拟装配设计前往.头盔显示器 前往.数据手套前往.前往虚拟设计系统构造图.虚拟设计技术运用1.虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术2.虚拟现实技术已成为一种商业运营手段和战略3.虚拟现实技术成为学校教学手段和教学方式的重要组成部分4.虚拟现实技术将成为工程设计的得力助手前往.虚拟设计技术军事和航天领域的运用前往.虚拟现实技术已成为一种商业运营手段和战略国际企业管理挑战赛的中心是一套完善的电脑软件系统，它用模拟方式把一个企业在国际规范市场环境中所面临的各种管

6、理问题反映出来，参赛者作为虚拟企业的指点人就此进展决策。由于它与市场中变化莫测的真实商战相吻合，国际上许多公司将其作为训练员工的手段。虚拟仿真技术已日渐成熟，如虚拟仿真技术的汽车演示厅，人们可以在汽车上面对虚拟道路。了解汽车的性能。虚拟仿真技术的驾驶厅，可以协助驾驶员在虚拟道路上训练等等。如今许多公司都把代理人模拟软件视为企业运营的有力工具。在美国思想工具公司所开发的工程挑战模拟安装中，挑战者以形神兼备的虚拟任务组成员的容颜出现，展开猛烈的商战。虚拟公司和虚拟运营战略越来越遭到各大公司的青睐。前往.虚拟现实技术成为学校教学手段和教学方式的重要组成部分早在1995年，华盛顿的中小学校就开场了虚拟

7、教学。教室里没有黑板和讲台，每个座位的前方都有特殊的头盔和支配杆。孩子们只需带上头盔，手握支配杆，眼前就会出现一幅幅栩栩如生的景象，既生动又笼统，这是虚拟教学。传统的教学实际和教学实际不断忽视笼统思想的开展与完善，片面强调笼统思想，这是目前课堂教学普遍存在的枯燥、乏味、笼统、难懂的重要缘由之一。美国加州和印第安纳州之间的一堂关于宇航和太空知识的远程教学课也是一个很好的实例。远在美国东部印第安纳州的教师和他的学生们一同出如今大屏幕电视上。教师用生动的讲解和大量的影视资料把孩子带进了太空，为了激发学习兴趣和参与认识，课堂上还特意预备了五颜六色的小墨镜和小扇子，这样当孩子们和屏幕上的宇航员一同飞向太

8、空时，孩子们戴上小塑料墨镜并扇起小纸扇，仿佛真的有耀眼的太阳和灼热的高温需求抵御。同时课堂上还可以品味到宇航员常吃的脱水后的鸡蛋、苹果酱和冰激凌在整个的教学活动中，孩子们都能和远隔千里的教师交流本人的感受和领会所以说，利用虚拟技术就能实现笼统思想教学，加强学生们的学习兴趣，提高素质教学的程度。虚拟教学已开场走向全球化，置信我国的教学在这一方面的运用将越来越广泛。前往.虚拟设计技术工程设计领域的运用前往. 虚拟现实技术运用到产品设计中的作用1、提高设计直观性和真实性2、缩短设计流程，提高设计效率3、降低设计本钱，提高产品竞争力前往.第4章 国内外虚拟设计技术的研讨现状国外虚拟设计技术的研讨现状国

9、内虚拟设计技术的研讨现状前往目录.国外虚拟设计技术的研讨现状诺格公司用虚拟现实技术为美设计新航母前往.国内虚拟设计技术的研讨现状前往.第5章 虚拟设计技术存在的问题1由虚拟环境到CAD的数据交换问题2数据接口3数据缩减4实时与真实5硬件方面的问题6网络传输速度问题前往目录.第6章 仿真与虚拟设计未来开展方向技术开展趋势技术开展分析前往目录.技术开展趋势 建模/ 仿真方法学、仿真计算机和仿真软件将依然是计算机仿真技术中的重要课题。科学计算的可视化(VISC) 作为仿真的重要根底将进一步开展, 为了顺应VD 环境的要求, 高质量的跟踪和控制仿真模型运转方式将有很大开展; 鉴于网络环境是由多台处置机

10、(异构或同构) 衔接而成的分布仿真系统, 将可以支持多个子仿真义务协调一致执行。分布仿真系统将成为我国电力、邮电、铁路、金融等行业的通用技术。面向对象的建模/ 仿真技术将逐渐开展到面向特征、面向产品的加工和装配等; 并发仿真环境将作为并行设计技术的一种支撑技术而构成通用的支撑系统; 专家系统、模糊决策和人工神经网络技术将全面引入仿真系统。在仿真建模、仿真实验设计、仿真结果分析和模型的修正及维护等多个方面大大改善仿真系统的顺应性和仿真的准确性, 构成高效的智能仿真系统。VR 技术将很快进入一个快速开展的时期, 其主要趋势是头盔式显示器(HMD) 等可视化设备、人体(或四肢) 方位跟踪系统、触觉系

11、统等VR公用硬件将全面上市, 其性能价钱比会迅速提高, VR 技术所需求的高性能计算机将以用户可以接受的价钱出现。VR 设备驱动软件和用新型传感安装测得大量数据的高效处置软件也将面市, ISO 规范化组织将推出有关的信息交换规范, VR 技术在2021 年左右将获得普遍运用, 但由于它对人脑思想和人体行为的根底研讨难以在短时期内突破,故VR 技术还会有一个较长的开展时期。前往.技术开展分析 实时仿真和VR 技术都要求有极高的图象或图形处置速度, 除了高性能并行处置计算机, 普通的计算机系统目前还很难到达要求。所以, 在产品或工程系统的整体仿真和虚拟设计阶段, 研讨实现以复杂工程分析计算为背景的

12、实时动态图形仿真技术就显得特别重要。研讨实现跟踪和控制方式的可视化计算方法, 讨论充分利用计算机空间和时间协调到达动态、实时显示要求的软、硬件技术将非常有意义。分布式仿真主要研讨的问题是仿真模型和实验的并行化分配, 以及有效的分布仿真环境的建立, 如静、动态数据及模型和功能分割技术, 防止通讯死锁技术等。美欧等国己将分布交互仿真技术用于部分战场的仿真(EADSIM) 。面向对象的仿真技术主要表达在2 个方面, 一是利用通用的面向对象程序设计言语, 如C+ + Smalltalk 等, 建立仿真软件包; 二是基于0 - 0 方法等, 建立适于某一范围的建模与仿真软件包。并发仿真技术的主要目的是将

13、仿真义务各个阶段的“人和“工序有机及时地联络, 从而将逐渐实现的仿真工程变为并发实现的工程, 当前研制的一体化仿真环境是迈向并发.仿真环境的重要一步。并发仿真的中心部分是数据库系统, 它既是仿真建模、验模、实验、优化、分析与处置的信息源泉, 又是仿真各部分协调配合的衔接点。智能仿真技术中主要研讨的是如何引入知识表达及处置技术以扩展仿真模型中知识描画的才干; 如何引入专家知识和推理, 以辅助普通用户对仿真结果做出各种决策; 辅助模型的修正与维护等。VR 和VD 系统包括计算机生成环境、物理实现的建模环境和真实环境3 部分, 其关键技术包括基于VR 的建模方法, 如设计对象给人的视觉、听觉、触觉等

14、有关的静、动态属性的定义与表示; 定性和定量模型的实时算法; VR 支撑系统有关算法;VR 支撑系统有关技术; 如多用户冲突处置、网络化、数据库及操作、声音组装技术等; 多媒体技术, 如数据紧缩与编码、媒体同步、多媒体网络和超媒体等。前往.第7章 终了语 未来的虚拟现实技术研讨主要表达在根底研讨、虚拟产品开发和虚拟组织建立3个方面。根底研讨方面,早在1998年,美国克林顿总统就美国政府、学术界、产业界结合开发下一代英特网发表国情咨文,并呼吁此行动立刻着手开场。 正如其它新兴科学技术一样，虚拟现实技术也是许多相关学科领域交叉、集成的产物。它的研讨内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心思学等。我们必需清醒地认识到，虽然这个领域的技术潜力是宏大的，运用前景也是很宽广的，但仍存在着许多尚未处理的实际问题和尚未抑制的技术妨碍。客观而论，目前虚拟现实技术所获得的成就，绝大部分还仅仅限于扩展了计算