三维仿真论文范文

三维仿真论文范文第1篇

1电力仿真框架

电力安全培训的三维仿真系统要想真实地反映电气设备的外观结构和运行环境，就需要三维仿真系统能够展现规模庞大的现实虚拟场景，所以，在开发系统的逻辑控制程序时，就需要将三维仿真系统的整体架构分为电力仿真框架和通用三维仿真引擎两部分。在现实的操作过程中，操作人员是通过仪表设备操作控制电气设备的，而在三维仿真培训系统中，则是通过复杂的逻辑系统实现对其的控制，将现实中的电气设备和仪表转化为抽象的虚拟设备和操作逻辑。为了使各种动作状态在三维效果中显示得更加正确、合理，达到预定的视觉属性，往往需要重新组织节点名称和节点坐标。

2通用三维仿真引擎

通用三维仿真引擎的功能是达到图形渲染、交互控制和网络通信的目的。它是由资源管理、场景管理和动画系统三个子系统组成的。通用三维仿真引擎与逻辑操作无关，它主要是为了实现三维虚拟场景的重建和环境渲染。电力仿真系统与通用三维仿真引擎共同组成了一个完整的三维仿真培训系统。

二、系统实现的主要技术要求

1仿真对象和电气属性的同步

在三维虚拟环境下，为了保证虚拟对象和行为的一致性，往往需要借助事件、属性、对象的三位一体机制来实现。电气设备的虚拟设计是电力安全三维仿真培训系统的主要对象，除了颜色、缩放比例等常见的属性外，还需要对仿真对象的电气闭合状态和相关参数等重要的属性进行逻辑设计。当虚拟操作导致电气设备的闭合状态发生变化时，电气设备的相关属性就会发生变化，最终使得电气设备的参数发生变化。当信息传递到设备管理器时，就可以重新计算电网的参数来更新事件的状态。

2逻辑控制与复杂操作的对应关系

电力安全三维仿真培训系统的操作过程应当全面支持操作者的各种开放式操作行为。简单来讲，虚拟的操作逻辑应当及时地判断和反馈操作者的操作行为。开放式的操作控制逻辑与封闭式的操作控制逻辑相比，其应变能力和复杂程度都大幅提高了，在这种操作控制逻辑下，用户可以根据自己的操作习惯灵活操作，避免复杂的操作流程带来一定的操作压力。在错误的操作下，操作系统也会及时给予警告或提示，这样便可以更好地实现智能化培训的目的。

3大规模场景的情境渲染技术

由于电力安全培训的三维虚拟场景范围比较大，需要仿真对象根据培训人员的操作产生动态移动，这就要求在具体的逻辑设计中，不能把全部的仿真对象放置在同一个渲染列表中，以免影响操作过程控制。在实际设计中，可以将仿真对象分为可渲染对象和可移动对象两种。可渲染的仿真对象一般是指场景对象的模型数据，它只要求有显示的功能，而可移动仿真对象则需要能够在三维坐标中来回移动。当场景数量较大时，可以分别优化处理静态场景和动态场景。只更新动态场景的空间信息而忽略了静态场景的空间信息，不仅能够提高渲染速率，还可以有效地节约计算资源。

4三维交互模式的实现

三维交互模式的首要功能是当用户轻点三维场景中的某一个物体时，系统就可以快速地检测到该信息的传送情况，并快速反应，从而实现三维交互模式中的人机交互。三维物体是根据射线相交的原理实现的，当鼠标点击的位置发射一条平行于视线的射线与场景射线相交计算时，交点即该物体的位置标识。常用的三角形检测方式往往会占用较多的计算资源，影响定位速率。为了避免这种情况的发生，可以采取包围球体的检测方式与三角形检测方式混合使用的方法，提高检测速率。

三、三维仿真培训系统的应用

根据上面的整体架构设计和主要问题分析，可以初步实现包含场景编辑器、逻辑编辑器、地图编辑器在内的三维仿真培训系统。场景编辑器可以实现三维场景的构建功能，逻辑编辑器可以将复杂的逻辑语言转化为可视性的操作过程，实现虚拟设备的响应控制功能，而开发人员则可以通过地图编辑器实现三维场景的布置功能，并且可以及时查看编辑结果。

四、结论

通过分析电力安全三维仿真培训系统的特点和设计难点，设计、研究出了满足实际需求的三维仿真培训系统，进而实现较大规模的渲染和较好的人机交互操作体验。对三维仿真培训系统的开发和研究需要全面设计逻辑控制功能，只有这样，才能保证三维仿真系统在实际操作中实现较好的用户体验，达到预期的培训效果。

三维仿真论文范文第2篇

关键词三维建模技术；结构优化；模型优化；层次模型

中图分类号TP301文献标识码A文章编号1000-2537（2014）02-0090-05

为了在计算机的虚拟环境中生动形象地模拟自然环境之中人的视觉、听觉、嗅觉以及运动等行为，虚拟现实技术应运而生[1].经过近几年的发展，该项技术已成为计算机领域的一个新型研究方向，获得国内外学者以及企业的广泛关注并引起浓厚的研究兴趣[2-3].在虚拟现实技术中，三维建模是该技术的一个关键步骤和核心技术，也是实现虚拟现实系统的基础[4].由于虚拟现实系统需要较高的实时性，而三维建模的优劣直接影响整个这类系统的实时性[5]，这使得三维建模成为了此项技术的研究热点，而三维建模流程的优化又成为了重中之重.

目前，关于三维建模流程的优化研究主要集中在模型阶段，其中部分研究取得了较好的实际应用效果[6-7].然而，如果在三维建模之前各模型分块不合理的话，就会导致建模过程耗时较大，从而大大降低系统的实时性.针对这种情况，论文基于过程的思想，从结构优化、模型优化两方面对整个三维建模流程进行优化.同时，论文还提出了一个新型层次模型简化算法以进一步缩减三维建模流程中模型间优化的时间间隔.

6结束语

论文对三维建模进行研究，基于过程优化思想，提出了一个新的三维建模流程优化方法.同时，针对其中的模型简化也进行了研究，提出了一个层次性模型简化算法.通过模拟联合站系统实验表明，所提三维建模流程优化方法在建模总体效果和实时性两个方面，都具有一定的优越性.

参考文献：

[1]叶南阳. 手机振动影响及模式优化设计研究[J]. 湖南师范大学自然科学学报， 2012，35（2）：28-30.

[2]周德吉，武殿梁，邱世广. 虚拟现实环境中包含虚拟人的全要素装配操作仿真[J]. 计算机集成制造系统， 2012，18（10）：2183-2190.

[3]傅招国，王天威，倪小鹏. 基于Virtools的虚拟现实技术及在特种设备教学中的应用[J]. 计算机工程与科学， 2012，34（6）：97-100.

[4]CHEN G， LI B， TIAN F L， et al. Design and implementation of a 3D ocean virtual reality and visualization engine[J]. J Ocean Univ China， 2012，11（4）：481-487.

[5]谭正华，王李管，熊书敏. 基于实测边界线的地下巷道三维建模方法[J]. 中南大学学报：自然科学版， 2012，43（2）：626-631.

[6]潘荣江，高孝洋，关防利. 基于平面设计图的高速公路三维建模[J].系统仿真学报， 2012，24（1）：17-20.

[7]LI Z L， ZHI R P， ZHAO C W， et al. The 3D modeling of blades of multiphase flow helico-axial pumps rotor based on solidworks[J]. Computer Aided Drafting， Design and Manufacturing， 2011，21（2）：1-6.

[8]DU Q L， DU T N， ZHAO H F， et al. The comparison of different degree of convexity and 3D modeling of involute hyperbolic arch dam[J]. Computer Aided Drafting， Design and Manufacturing， 2011，21（2）：7-12.

[9]吕翠华，陈秀萍，张东明. 基于三维激光扫描技术的建筑物三维建模方法[J]. 科学技术与工程， 2012，12（10）：2410-2414.

[10]许伟冬，刘国栋，刘龙. 机场供电仿真虚拟环境的研究[J].计算机仿真， 2012，29（10）：47-51.

[11]董纯柱，殷红成，王超.基于射线管分裂方法的SAR 场景快速消隐技术[J].雷达学报， 2012，1（4）：436-440.

[12]韦婷黎，展荣，侯能.基于可编程GPU 的三维地形场景中树的渲染优化技术[J]. 科学技术与工程， 2012，12（26）：6834-6839.

[13]吴梦熊，胡建鹏，耿兆丰.纹理映射技术在三维虚拟服装模拟中的应用与实现[J].东华大学学报：自然科学版， 2008，34（3）：445-448.

三维仿真论文范文第3篇

1评定对象

国内高校在校全日制研究生（包括硕士研究生和博士研究生），奖学金面向国内高校的全部对口专业，平等对待.

2奖学金额度

在全国高校评选出使用LMS Imagine.Lab AMESim一维仿真平台和LMS Virtual.Lab三维仿真平台进行课题研究的优秀在读研究生各5名，给予每人5 000元的奖学金资助.

3评定条件

（1）必须是国内高校在校全日制研究生（包括硕士研究生和博士研究生），在读期间的学年平均成绩优秀，无不及格科目.

（2）使用LMS Imagine.Lab AMESim一维仿真平台或LMS Virtual.Lab三维仿真平台进行研究生毕业论文相关的课题研究，且课题内容具有实际工程背景支持，最好结合实际横向项目的合作课题.

（3）论文命题能推动行业核心技术进步或具有明显创新研究价值.

（4）应用领域包含但不限于汽车、航空航天、船舶、兵器、交通、能源、通信、电子、化工、工程机械、家用电器、轻工业、医药和IT等.

（5）论文完成后应署名LMS高校奖学金资助支持，并共享论文电子版.

（6）优先考虑LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab软件的高校正式用户.

4申请流程

（1）对符合评审条件的申请人，根据申报项目填写“LMS仿真解决方案高校奖学金申请表”，并必须经负责导师签字确认和学校认可.

（2）LMS会尽快与申请人确认，并根据书面资料组织评审.

（3）按照评审程序的规定公布评审结果并发放奖学金.

5评审程序

（1）具体评定工作由LMS负责，组织LMS公司专业技术人员和行业专家组成动态评定小组，进行综合评审.

（2）评审结果将在LMS官方网站公布，并于每年的LMS用户大会统一发放该奖学金.2013年LMS用户大会将于6月24-25日在青岛举行.

（3）针对硕士研究生和博士研究生的论文差异进行适度把握，原则上硕士5篇、博士5篇，但暂不做硬性区分，即名额之间可适度调剂.

（4）对所有入选的在读学生，LMS将采用租或借等形式给予最新版本LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab软件的友情赞助支持，并欢迎获奖者毕业后加入LMS公司.

6申请截止时间

本年度申请截止时间为2013年5月31日.

7联系方式

三维仿真论文范文第4篇

【Abstract】 This paper introduces the development of stereo garage and the application of three-dimensional design software in this field. Improving the quality of the design and making the product design more accurate、professional has become the focus of the majority of designers. According to the structure characteristics and transmission principle of stereo garage， focuses on the application of SolidWorks software related functions in the stereo garage design， and optimize the mechanical design of stereo garage using 3D simulation technology to a certain extent.

【关键词】立体车库；三维模拟；SolidWorks

【Keywords】 stereo garage； three - dimensional simulation； SolidWorks

【中图分类号】TP 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0166-02

1 引言

传统的机械设计理念中，总是会因为图纸问题或者设计者的意见分歧造成设计的过程相当漫长，这样时间长、费尽力、耗经费，也会因为设计中出现的一些缺陷而造成项目进度严重滞后。本论文主要针对市场占有率适用率最高的升降横移立体车库进行论述，对其进行机械设计的主要参数、性能及运动原理建立了相应的模型，且利用SolidWorks三维制图软件的微观仿真技术对立体车库的模拟装配，直观、标准化的进行分析、比较、评价。利用强大的计算机技术平台，实现了对立体车库的仿真与模拟，使设计效率和设计质量有了明显的提高[1]。

2 立体车库的市场现状

随着城市建设的迅速发展，城市空地和巷道越来越少。从现有停车位的缺口情况和今后市场的需求可以看出，机械式停车设备的市场前景十分良好。据中国产业调研网的2016年中国立体车库市场现状调研与发展前景预测分析报告显示，停车产业在国外已经发展成为年产值数十亿美元的大产业。兴建自动化立体停车库应是缓解城市交通拥堵、泊车难的一个十分有效的办法，是改善城市停车难的有效途径。有关专家预测，随着我国私人汽车的迅猛发展，在未来几年内即将催生上百亿的蕴藏巨大市场和商机的“停车经济”。

随着我国汽车工业的发展和企业对自动化水平要求的不断提高，将为立体车库应用产业的拓展带来前所未有的机遇，也将为三维仿真软件的快速提升提供一个良好的平台。

3 立体车库的类别、型式及基本参数

立体车库的类别及代号按其工作结构及传动原理分为九大类，即：升降横移类（SH）、简易升降类（JS）、垂直循环类（CX）、水平循环类（SX）、多层循环类（DX）、平面移动类（PY）、巷道堆垛类（XD）、垂直升降类（CS）和汽车专用升降机（QS）。各类产品的优缺点各有不同，就普及率而言，升降横移式立体车库的市场占有率最高，达到了75%左右。所以本论文以升降横移类立体车库为案例进行分析。

4 立体车库的三维模拟设计

采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库叫作升降横移类停车库。

三维模拟是计算机技术平台开发的一种模拟技术，基于几何原理，通过对现实实物的模拟，从而建立虚拟平台的模型。计算机三维模拟技术在一定程度上实现了对现实世界的还原，并且能够将显示物体进行真实模拟，实现对现实实物在虚拟世界中的改变和呈现。那么，对于立体车库的设计而言，如何更好地利用计算机三维模拟技术呢？

为了能顺利地将三维模型建立起来，首先，对SolidWorks环境中单位及材料等参数进行准确设置。

其次，根据设计思路确定好后期工艺、制造及安装所需要的基剩设置准确的建模基本参数。设置主参考系数：几何中心，基准点、线、面等。

最后，输入相关数据和特征完成几何模型（零部件模型）的生成。利用三维标准件库生成国家标准件材料，也可进行数据无缝交换。这为实体数值模型进行仿真技术提供了方便。

5 立体车库的仿真设计

设计中经常要对设计方案以及设计产品进行构思与小样的设计，常常会出现更改现象，而传统的设计是逐步找到相关联的零部件进行修改，假如有一处未做（或漏掉）设计更改，后面将会带来无法估算的麻烦。SolidWorks软件就能突破这样的瓶颈，利用三维仿真平台，就可实现对设计的产品进行随时修改，随时更新，极大的提高其工作效率和质量[1]。

首先，三维模型的装配及模型的修改与整合。在SolidWorks的装配界面导入各个零部件，根据设计要求，在满足立体车库传动系统功能要求的情况下，对各个零部件完成装配体的生成，然后重新命名。

其次，对模型应加定义及自由度分析。整合的三维数值根据仿真要求摆好位置，并设置好坐标系，及各点、线、面之间的关系，并根据框架实际工作情况加以定义，为了调试通过应边定义边检查。同时应注意分析自由度，以免过定义或少定义。

最后，进行仿真结果处理。运用SolidWorks三维建模的模块中可以进行动画仿真，通过对立体车库真实的工作状况进行模拟，对其进行设计上的干涉和漏洞检查，提前进行改善和修正，为设计分析提供可靠依据。

6 结论

本文通过建立立体车库零部件的仿真实体，对各个零部件进行仿真装配，为设计提供了科学、准确的参考依据，使得产品设计质量和可靠性大幅度提高。SolidWorks软件集零件设计、装配、工程图、三维设计、运动模拟、运动结构分析等于一体[2]。只要将SolidWorks三维软件运用的如火纯青，那么在立体车库这么高技术、高质量、低成本的条件下必也能获得高速发展，真正实现与国际接轨，也必将为民族产业的发展带来新的生机。

【参考文献】

【1】齐肖璐.机械设计的三维模拟与仿真设计分析[J].山东工业技术，2015（6）：87.

三维仿真论文范文第5篇

关键词：数字高程；三维可视化；弹道仿真；颜色映射

中图分类号：TP302.8 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）16-3823-03

弹道仿真是弹道导弹总体设计及弹道设计的重要内容，许多学者在进行弹道仿真时往往注重的是弹道的数值计算，并进行二维的平面弹道演示。由于弹道导弹飞行过程中受到各种因素的干扰，尤其是对于远程弹道导弹来说，导弹的飞行轨迹会偏离预先设计的弹道平面，实际的弹道轨迹为三维的空间曲线，因此有必要研究弹道的三维仿真，以给出更加直观及逼真的弹道演示效果。

对于远程弹道导弹来说，由于其射程往往达到几千公里，进行三维弹道仿真时应考虑画出完整的三维地球，在三维地球的基础上绘制三维弹道曲线。制作三维地球模型，常见的方法是纹理映射，即将一幅世界地图图片作为纹理映射到一个三维圆球体上[1]，这样制作的地球比较清晰美观，但有两个弊端，一是由于世界地图图片包含的大量颜色信息数据，在进行三维弹道飞行轨迹演示时对电脑硬件的图形显示效果要求较高，二是缺乏立体感。本文考虑利用地球高程数据制作三维地球，在此基础上据通过适当转换将弹道坐标数据变换到地心大地直角坐标系中，从而绘制出三维弹道曲线。利用地球高程数据制作的三维地球模型立体感较好，且数据量不大，非常适合一般的弹道仿真及演示。

1 地球高程数据

数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM），是数字地形模型（digital terrain model，简称DTM）的一个分支[2]。数字高程模型是描述地表起伏形态特征的空间数据模型，由地面规则网格点的高程值构成的矩阵，形成栅格结构数据集，用以记录大地表面不同坐标点（x，y）的相应高程（z），并可以通过计算机实现三维分析和显示。

2 三维地球的绘制

3 三维弹道曲线的绘制

4 仿真实例

5 结束语

本文提出了一种基于地球高程数据的三维地球模型的制作方法，并在Matlab环境下进行仿真，绘制出了三维地球模型，并通过坐标变化将弹道位置参数转化为地心大地直角坐标，从而在三维彩色地球的基础上，绘制出了三维弹道曲线，实现了三维弹道仿真，立体感及真实感较强，实现方式较简单，为弹道仿真提供了一种有效手段。

参考文献：

[1] 王斌.基于OpenGL的三维数字地球仪研制与开发[C].西安：西北大学硕士学位论文，2008.

[2] 吴信才.MAPGIS地理信息系统[M].北京：电子工业出版社，2004.

三维仿真论文范文第6篇

【关键词】水下机器人；视景仿真；运动模型；OGRE0.引言

发展海洋是新时代的必然趋势，水下机器人对海洋开发、海洋调查测绘及相当多水下作业都有举足轻重的作用。水下机器人系统的研究和开发中，仿真技术可以缩短其研制周期、提高研发质量和减少经费，避免因系统故障时导致其丢失的严重后果。三维视景仿真技术广泛应用于军事、航海、航空航天、游戏及医疗等领域，是集图形学、图像处理、模式识别、网络等计算机技术高度发展的一门综合性技术。

3Dmax与OGRE（Open-source Graphics Rendering Engine）是近年来得到迅速发展的嵌入Windows三维模型仿真技术。它性能卓越，API具有良好的可移植性。本文通过3Dmax建模和OGRE 3D引擎作为仿真平台，及Qt设计窗口，在Visual Studio2008环境下完成仿真。

首先配置好VS2008和OGRE开发环境，主要是一些插件和动态链接库，定义OGRE将要使用的资源，选择并设置渲染系统。通过初始化使用一些资源，并用这些建立一个场景，启动渲染循环。

1.仿真的一般流程

通常我们先用软件Creator、3Dmax、Photoshop和Auto CAD等画出一维、二维及三维的仿真图形库。一些特殊的如仿生鱼水下机器人建立时图形仿真时用到了自由变形计轴变形及其他样条曲线理论的支持完成。到最后显示的视景仿真一般都是通过Vega或者OpenGL再通过Visual studio编译执行写好的虚拟现实代码等来实现仿真，而且3D仿真大都需要进行碰撞检测。为了设计窗口的方便可能运用MFC或其它工具来设计人机交互窗口，最终形成一个完整的仿真系统。

2.模型的建立

通过3Dmax所得到的水下机器人三维模型。

根据国际水池会议推荐，建立固定坐标系（惯性坐标系）和运动坐标系（附体坐标系）上图的水下机器人也将按此坐标系[1]。

由于完整的六自由度运动方程具有极强的非线性和耦合性，所以需要我们进行解耦进而进行求解。对于方程的简化与求解大多数专家并没有给出，不过我们通常根据不同的水下机器人的形状等特点来适当减少式中的未知量及个数，一般将各方向的运动都简化为平面运动。简化得到的方程式不但有的时候能让我们更容易的得到未知量来实现仿真，而且对于水动力系数等得求解也简单的多。三自由度、五自由度及六自由度的操纵性方程是最常见的，有的为了方便甚至直接简化为一维的线性方程，再通过一些其他的算法来趋紧真实的结果。

水动力模型相对复杂，最简单就是力、力矩对速度、加速度、舵角等的一阶偏导数即线性流体水动力导数。这里就不诸一列举各项研究所用的水动力方程，水动力系数的选取与获得现在一般是通过经验公式、拖曳实验及CFD技术。其中拖曳实验应该是最准确的，但是它也受到实验环境及未知因素的影响。CFD技术已经被张赫等人验证了其具有一定的准确性[2]。

其中附加质量及附加质量所形成的力及力矩经常被放到质量矩阵里面。张赫也提过用面缘法来对惯性水动力系数进行估算。张晓频采用现有的比较成熟的商业流体力学软件FLUENT模拟潜水器的粘性绕流流场，模拟阻力试验、斜航试验和平面运动机构（PMM）试验，求解操纵性水动力系数。建立多功能潜水器六自由度运动的数学模型，编写仿真程序，预报其操纵性能[3]。

带有均衡潜伏系统的数学模型的建立，推进器的推力模型，舵的水动力系数模型及升降系数模型，海流模型、海浪模型及带缆的数学模型等。这些模型有的时候对仿真系统的仿真结果影响不大，有的时候却是起到主要影响作用，因此我们要视情况而定以达到仿真的最佳效果。梁宵构建了舵、翼、桨联合操纵的微小型水下机器人运动仿真系统，讨论PDCE运动控制系统结构及主要组成部分并通过外场试验来验证其可行性及可靠性[4]。

3.视景仿真的应用

不论我们研究什么理论到最后都要进行试验的验证，仿真就是为了使得试验更简单，更直观，风方便，甚至可以做到一些现实中无法做到的假设试验。

张赫过定常流动和非定常流动这两种情况进行不同试验形式的模拟计算，在得到模拟结果的同时，给出相应循环水槽试验结果，最后做出对比结果的分析。其中定常运动包括模拟直航试验和模拟斜航试验，非定常试验包括模拟平面运动机构进行的五种操纵性试验。最后在结论分析中对上述三种数值计算方法进行了总体的比较和分析，并由试验结果给出了用于建立潜水器空间运动方程的各个系数。为了我们的研究需要，可以发挥我们自己的想象合理的去做仿真试验，会得到意想不到的好处与突破创新。

4.结论

建立了动力学模型，研究了对象的水动力性能，得到运动方程所需的水动力、重力、浮力、推进器作用力等，并在此基础上建立了以推进器为主要操纵方式的运动仿真系统，对水下机器人的运动完成视景仿真，得到视景仿真的效果图。我们不但可以做不同的试验来获得水下机器人的操纵性能、适航性及受力变化情况，还可以此来对其进行结构上分析与设计。之后我们还可以将水下机器人的高度智能化进行视景仿真来验证与设计。还可以对某些重要的系数进行参数识别的仿真实验，还要继续加强视景仿真的真实性，来适应需求更高的仿真。 [科]

【参考文献】

[1]贾欣乐，杨延生.船舶运动数学模型.大连海事大学出版社，1999.

[2]张晓频.多功能潜水其操纵性能与运动仿真研究.哈尔滨工程大学硕士学位论文，2008.

[3]长航程潜水器操纵性能与运动仿真研究.哈尔滨工程大学硕士学位论文，2009.

三维仿真论文范文第7篇

【关键词】三维激光扫描；场景扫描；点云；拼接；数据处理；DEM

外业数据采集：

中图分类号：C37 文献标识码：A

1、首先对场景周边信息进行仔细的现场踏勘，确定待测范围，选择最佳设站位置，初步制定施测线路。

2、选择通视效果较佳的位置摆放标靶并将标靶进行固定，然后使用RTK进行标靶真坐标的采集。

3、架设三维激光扫描仪按照初定施测线路进行场景点云数据的多站采集及全景拍照。在仪器作业过程中我们尽可能的避免人为因素干扰仪器视野而影响扫描数据质量。

4、现场绘制测量过程草图。对于范围大或地形复杂的场景，绘制架站点及标靶位置的草图可以保证内业数据拼接处理时不发生错误。

5、对场景拍摄连续可拼接的照片，便于配合扫描草图了解场景概况。

图1 场景照片

点云数据处理：

1、多站数据的拼接及坐标转换

在外业进行的数据采集的多站数据是每站独立的坐标系统，内业数据处理的时候通过外业采集的各站之间标靶信息及标靶的真坐标在Cyclone软件中进行自由坐标与真坐标之间的拼接转换。拼接完成后对点云数据进行抽稀及障碍地形数据的剔除。

2、Truview制作

在Cyclone软件中利用采集的点云数据及架站点信息及扫描仪拍摄的全景照片制作可在IE中浏览的Truview数据。

图2 Truview浏览

3、场景DEM制作

在MicroStation V8中使用Terra scan工具对导出的点云数据进行最优化的坐标分类建立地面模型并进行点云数据筛选处理。

图3 模型的建立

4、场景三维点云和大场景DEM融合

利用三维激光扫描仪可以迅速获取场景TIN模型及等高线数据，将生成的TIN模型或者等高线数据和已有的大场景DEM进行融合，从而获取场景最新现状数据。

图4 融合到大场景里(效果图)

经验总结：

1. 做好现场注释，规划图和扫描日志。详细的现场注释，规划图和扫描日志对于所有的扫描操作都是非常重要的。现场注释或规划图应该包含扫描区域的一个计划草图，显示扫描仪和标靶的位置，以及包含每站中标靶位置的标靶信息列表。另外，应该画出具有透视关系的规划图，显示从扫描仪的位置看到的扫描的景象，以及扫描出的对象和标靶。现场注释，规划图和扫描日志能让你有序地记录所有的扫描和扫描中生成的标靶，这些信息也非常有助于后期的拼接和建模。

2. 在有些环境条件不允许的情况下，无法进行RTK测量标靶坐标的时候，可以利用扫描仪进行标靶信息的传递，建立测站之间联系。

参考文献

白汉学三维激光扫描仪伺服控制与数据采集系统的设计与实现西北工业大学硕士论文

三维仿真论文范文第8篇

【关键词】生产仿真；管道安装仿真；计算机优化

近年来，由于制造业领域三维CAD系统软件的普及，“数字生产”变得非常实用。通过生产前使用三维模型仿真整个生产进程，制造效率以及安全性达到预期效果，并且通过各领域工作台共享信息使得实施管理动态生产成为可能。下面分别介绍复杂船体分段搭载，设备搬运，CRP的安装以及机舱通道等仿真应用实例。

1　生产仿真

1.1　船舶工业仿真技术

计算机仿真主要应用于船舶设计平台，尤其是概念设计以及结构分析。由于船舶生产非常复杂且需要足够经验，计算机仿真很难广泛应用到船舶生产过程中。仿真作用如下：1.提高质量；2.缩短订单与交船时间间隔；3.减少生产成本减少成本，包括材料成本和工资；4.减少制造过程中时间浪费。

在船舶生产中仿真可以应用到如下几个方面：

1.生产进程分析和估计；2.生产计划安排；3.训练特殊技术工种的模拟器，例如线加热、焊接以及校正；4.检测施工安全性。

1.2　船舶生产仿真

随着计算机集成制造的应用，根据设计和生产数据制作产品模型，并在此基础上进行工艺设计。为了提高生产三大主要元素——生产率、质量和安全性，研究各种先进的计算机仿真技术非常重要。

船舶属于大型设备，结构复杂，具有亿万个来自世界各地生产的部件以及各种各样的材料。在建造船舶时，众多部件会聚船厂，考虑船厂环境及设备等相关的信息才能进行有效生产和工序安排。制定生产计划，需要积累丰富的船舶建造经验，以满足多工种协调作业时对效率和质量的要求。三维CAD不仅有效地应用在船舶生产仿真中，而且在自动化和飞机工业中应用也相当成功。近年来，随着计算机容量显著提高，价格也变的便宜。因此，应用软件变的越来越广泛，船舶建造仿真技术越来越简单。除此而外，三维CAD集成了船体和设备所需的所有结构件和部件。近来，IHI新开发了AJSAI系统集成了所有产品数字模型，从直观的角度在计算机上显示了船坞中搭载二周后VLCC结构的三维视图。从而提高了生产效率、安全，以及产品质量。

1.3　计算机优化制造

船舶建造过程中，多工种工人互相依靠、协作制造。随着工作难度等级提高，相关生产难度也随之上升。产品模型是计算机集成制造的核心，设计和生产计划是仿真的基础。在这一领域，基于优化生产的数字制造成为现实。

2　管道安装仿真

在船舶建造中，装配是一个很典型的工作。一般情况，工人仅仅凭借个人经验，根据不含详细说明的粗略图纸进行生产制造。因此，装配工作存在以下问题：1.从粗略图纸中构思整体结构、设计装配工序，必须接受过职业训练、具有工作经验。2.基于经验设计的工序不一定是最佳的3.生产时才能发现设计的错误。4.不可预见的问题时常出现，生产计划经常受影响5.无经验人员不能从事装配工作。近来，随着装配仿真系统的开发，即使无经验的工人也能进行装配工作。装配仿真通过船厂无线局域网将结果显示在工人从事装配场所的个人电脑上。电脑屏幕上装配时组件整体树形结构图通过三维模型图可以从任意角度观察任何想看到的地方，包括货盘名称、部件种类、部件名称、次要部件以及每个组件之间的关系的相关列表。这种模型图形即使没有经验的人们也易于理解。随着便携计算机系统成功开发以及RFID系统的问世，管道安装仿真技术将更进一步发展，尤其管道部件的管理。

3.1　分段搭载

是在机舱里，四周已有的四个分段中间插入另外一个分段的安装过程。插入分段与邻近安装好结构件相对关系非常复杂，因为该分段是在定盘上完成的。在那里，工作环境受其他因素的影响很小，设备尽可能装配在分段上。由于额定载荷为几百吨的大型起重设备同时吊卸分段时各种障碍物随时出现，因此细心而熟练地操作非常必要。只有这样，分段才能非常精确地安装在确定位置。

3.2　设备搬运

这种设备在整个FPSO营运过程中一直不停地运转，有时需要搬运至船外，进行修理、更换损坏部件。通过仿真可以设计出最优搬运路线，在整个运输过程中不会碰撞任何设备以及结构件。多种设备经过这种仿真，效果显著。仿真结果制成使用操作手册供船东检验，得到设计认可。

3.3　CRP的安装

在狭窄船坞中实现螺旋桨精确地安装非常重要。安装螺旋桨旋转轴时，船体里面和外面的安装工人需要协作工作。通过仿真预先互相交流意见、确定安装流程，装配工作才能顺利展开。

3.4　机舱通道

通过借助假想木板确认通道的人性化空间为众多船级社和船东所要求。如果设计时运用三维CAD进行仿真，设备和结构件之间干涉将会避免。这样，设计质量随之提高。

4　结论

本论文着重强调了“数字工厂”以及计算机优化制造重要组成部分——三维CAD进行生产仿真的重要性，并列举了在IHI　MU　Kure船厂成功运用的实例。在那里，成熟的计算机集成制造系统已经得到开发和应用。

三维仿真论文范文第9篇

关键词: OpenGL，三维模型，系统仿真

Abstract: this paper introduces the concept of system simulation and OGL in establishing the function characteristic of the simulation model, and the simulation system, and the application of the simulation system based on subject development, very good that the established with OpenGL simulation model is convenient, easy to control the modeling, etc.

Keywords: OpenGL, 3 d model, the system simulation

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1、引言

系统仿真是近30 年在系统科学、系统识别、控制理论、计算技术和控制工程等多种技术发展基础上发展起来的一门综合性很强的新兴技术。计算机系统仿真就是，以计算机为工具，以相似原理、仿真技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。从计算机系统仿真的定义可以看出，计算机系统仿真包含了三个方面的信息（三要素）：系统、模型、计算机，而联系着它们三者之间的基本活动是：系统模型建立、仿真模型建立、仿真试验。

“系统”是指被研究的对象，任何事物都不是孤立地存在着的。因此，仿真研究的对象也不可避免地与其周围的环境之间存在着相互联系。建立系统模型就是要把待研究的系统从周围的环境中界定出来，并把它描述成数学模型。建立被研究系统的数学模型， 就是为了能用计算机语言实现。从数学模型到仿真模型的转换过程，就是仿真模型建立。只有经过转换后的仿真模型才能为计算机识别并运行。综上所述，建立仿真模型是系统仿真的关键一环，选择什么工具来建模也显的由为重要。在这里就我们的课题，工业机器人动态仿真选用的工具OpenGL来探讨。

2、 OpenGL 的功能特点

OpenGL 是SGI 公司推出的三维图形库（GL），它表现突出，易于使用而且功能强大。利用GL开发出来的三维应用软件颇受许多专业技术人员的喜爱，随着计算机技术的继续发展，GL 已经进一步发展成为OpenGL，OpenGL 已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准。OpenGL最大的特点首先是与硬件无关，可以在不同的平台上得于实现，用OpenGL编制的程序，可以随心所欲的控制三维模型，由于OpenGL同时提供了颜色缓存、模板缓存、深度缓存、累积缓存等基于双缓存技术的动画操作函数，因而可以实现实时的虚拟仿真。其次是建模方便，OpenGL不仅提供基本的三维几何像素生成函数，而且提供了大量的点、线、面以及曲线曲面等基本图元操作函数，可以构建相当复杂的几何造型。第三个特点是高度的真实感显示，由于OpenGL 提供了大量的着色、光照、景深、阴影、混合、消隐、反走样、明暗处理、图像处理、纹理映像、深度检测等功能函数，保证了三维仿真图形显示具有高度的真实感。第四OpenGL 具有出色的编程特性，OpenGL 体系结构评审委员会独立地负责OpenGL规范，使之具有通分的独立性。程序的通用性和可移植性。由于OpenGL可以集成到各种标准视窗和操作系统中，因此基于OpenGL的三维仿真程序有良好的通用性和可移植性。最后是应用广泛，Microsoft 、SGI、IBM、SUN、HP 等都采用OpenGL作为三维图形标准，许多其它软件商也纷纷以OpenGL作为基础来开发自己的产品，目前已成为高质量三维图形的工业标准 。

3、OpenGL 在仿真中的应用

以上的优点决定了OpenGL在建立仿真模型时的优越性，我们在建立多自由度工业机器人模型时选用了OpenGL。

3.1 工作过程

OpenGL的指令的解释模型是客户/服务器模式，既客户(试图用 OpenGL进行绘制工作的应用程序)向服务器(OpenGL的内核)命令，这些OpenGL命令由服务器来解释。基于客户/服务器模式，在网络环境下很容易使用OpenGL，且在不同计算机上的多个客户可以得到在其它计算机上服务器的服务。这样OpenGL就具有网络透明性。

OpenGL的库函数被封装在Openg132.dll动态链接库中，从客户应用程序的对OpenGL函数的调用首先被Opengl32处理，在传给服务器后，被Winsrv.dll进一步进行处理，然后传递给DDI(Divice Driver Interface)，最后传递给视屏驱动程序。

3.2建立的仿真模型

由于机器人是一个复杂的物体，为了建模的方便，有必要把它分解为一个个图形模块。然后把模块集成起来，组成整个机器人模型，同时我们知道工业机器人大体上是由机座，关节和杆件联接组成，据于此我们设置了如下三个图形

模块函数：

（1）基座模块函数

（2）杆件模块函数

（3）关节模块函数

各个模块按不同的顺序进行组合,经过大量的平移和旋转，然后渲染就能得到效果图。

我们可以进行多自由度工业机器人的运动分析和动力分析，相对简化了工业机器人的开发过程，降低开发费用，缩短开发周期。

参考文献

[1]吴重光主编.仿真技术[M].北京: 化学工业出版社,2000,5.

[2]Richard S.Wright ,Jr.Michael.OpenGL超级宝典[M].北京: 人民邮电出版社, 2001,6.

[3]白燕斌,史惠康等编.OpenGL三维图形库编程指南.北京：机械工业出版社，1998,11.

三维仿真论文范文第10篇

摘要：在机械设计中引入CAD技术,可以解决机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题,缩短产品开发周期,具有巨大的经济效益和应用前景。

关键词：机械设计；CAD技术

1CAD技术的发展

CAD(ComputerAidedDesign)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和产品数据管理技术（ProductDataManagement，PDM）及计算机集成制造系统（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一体。

产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(IntelligentCAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。

以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。

2三维CAD技术在机械设计中的优点

通过实际应用三维CAD系统软件,笔者体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势,具体表现在以下几点:

2.1零件设计更加方便

使用三维CAD系统,可以装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,避免了单独设计零件导致装配的失败。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来,使人一目了然。

2.2装配零件更加直观

在装配过程中,资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系,若装配不正确即予以显示,另外,零件还可以隐藏,在隐藏了外部零件的时候,可清楚地看到内部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示,对于有一定运动行程要求的,可检验行程是否达到要求,及时对设计进行更改,避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。

2.3缩短了机械设计周期

采用三维CAD技术,机械设计时间缩短了近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。

2.4提高机械产品的技术含量和质量

由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CADCIMS组织生产,机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。

3CAD技术在机械设计中的应用

3.1零件与装配图的实体生成

3.1.1零件的实体建模。CAD的三维建模方法有三种,即线框模型、表面模型和实体模型。在许多具有实体建模功能的CAD软件中,都有一些基本体系。如在AutoCAD的三维实体造型模块中,系统提供了六种基本体系,即立方体、球体、圆柱体、圆锥体、环状体和楔形体。对简单的零件,可通过对其进行结构分析,将其分解成若干基本体,对基本体进行三维实体造型,之后再对其进行交、并、差等布尔运算,便可得出零件的三维实体模型。

对于有些复杂的零件,往往难以分解成若干个基本体,使组合或分解后产生的基本体过多,导致成型困难。所以,仅有基本体系还不能完全满足机器零件三维实体造型的要求。为此,可在二维几何元素构造中先定义零件的截面轮廓,然后在三维实体造型中通过拉伸或旋转得到新的“基本体”,进而通过交、并、差等得到所需要零件的三维实体造型。

3.1.2实体装配图的生成。在零件实体构造完成后,利用机器运动分析过程中的资料,在运动的某一位置,按各零件所在的坐标进行“装配”,这一过程可用CAD软件的三维编辑功能实现。

3.2模具CAD/CAM的集成制造

随着科学技术的不断发展,制造行业的生产技术不断提高,从普通机床到数控机床和加工中心,从人工设计和制图到CAD/CAM/CAE,制造业正向数字化和计算机化方向发展。同时,模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术(RPM)等,几乎覆盖了整个现代制造技术。

一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的。如三维绘图、图形编辑、曲面造型、仿真模拟、数控加工、有限元分析、动态显示等。这些模块应以工程数据库为基础,进行统一管理,而实体造型是工程数据的主要来源之一。

3.3机械CAE软件的应用

机械CAE系统的主要功能是:工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学/运动学仿真等。CAD技术在解决造型问题后,才能由CAE解决设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性等。

4CAD前沿技术与发展趋势

4.1图形交互技术

CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。

4.2智能CAD技术

CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。

4.3虚拟现实技术

虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。

参考文献

[1]黄森彬主编.机械设计基础.高等教育出版社.

[2]荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础〔M〕.北京:机械工业出版社,2002.

[3]徐建平,盛和太.精通AutoCAD2005[M].北京:清华大学出版社,2004.

[4]葛海霞,刘村.AutoCAD2004/2005辅助设计[M].上海:上海科学普及出版社,2004.