面向VR航海模拟器的虚拟手交互方法研究

为促进航海模拟器的发展，利用虚拟现实技术高沉浸感以及可交互性的特点构建虚拟现实航海模拟器，重点研究其人机交互问题。以HTC Vive、Leap Motion为硬件载体，通过Unity构建虚拟船舶操纵场景；采用层次包围盒树技术和立体模型堆积算法对虚拟驾驶台控件进行高效的碰撞检测；根据实际船舶操纵特点建立虚拟手操纵方法，并引入反向运动学算法对操纵过程中的虚拟手姿进行实时优化。仿真结果表明，采用改进后的碰撞检测算法运行帧率提高了23.1%,经反向运动学算法优化后手姿稳定性提高了50.8%,实现了高沉浸感与高真实感的船舶操纵，解决了传统虚拟现实仿真中人机交互真实感不足的问题。     

基于虚拟现实的船舶产品装配仿真研究

虚拟装配是虚拟制造领域的研究热点。为实现船舶产品的装配仿真，自主开发了虚拟装配仿真平台；介绍了虚拟装配平台IVAE（Interactive Virtual Assembly Environment）的系统结构，并结合船舶产品装配特点分析了主要关键技术：虚拟装配环境下的模型表达、装配约束处理和碰撞检测。最后，以一个船舶产品装配实例进行了验证。验证结果表明：在平台的仿真环境下能有效地解决船舶产品的装配问题，这对船厂的实际装配生产具有一定指导意义。     

利用Pro／E和VRML实现齿轮泵虚拟装配技术

虚拟装配设计是装配设计的技术革新，它利用计算机将装配设计过程扩展到虚拟三维空间，能动态观察产品的各个细节。本文以齿轮泵虚拟装配为例，利用三维造型系统Pro／E建立模型，阐述了VRML与Pro／E建模方法，对转化成VRML模型文件进行优化与压缩，VRML动画实现，进行装配中的干涉检查，并完成其虚拟装配过程。此方案为复杂机械产品的虚拟装配提供了一种可借鉴的技术与方法。     

利用Pro/E和VRML实现齿轮泵虚拟装配技术

虚拟装配设计是装配设计的技术革新,它利用计算机将装配设计过程扩展到虚拟三维空间,能动态观察产品的各个细节。本文以齿轮泵虚拟装配为例,利用三维造型系统Pro/E建立模型,阐述了VRML与Pro/E建模方法,对转化成VRML模型文件进行优化与压缩,VRML动画实现,进行装配中的干涉检查,并完成其虚拟装配过程。此方案为复杂机械产品的虚拟装配提供了一种可借鉴的技术与方法。     

基于HTC VIVE的船舶固定水灭火模拟训练系统

鉴于消防培训实操教学和训练比较困难,且成本较高,开发船舶固定水灭火模拟训练系统。运用三维建模技术建立消防泵、消防栓等固定水灭火设备模型,利用HTC VIVE头盔和Unity 3D引擎设计实现船舶虚拟场景的三维可视化与交互操作,利用贝塞尔曲线实现虚拟场景内学员的位置瞬移,通过碰撞检测实现学员对虚拟设备的操作,采用A*算法虚拟辅助船员进行路径规划。测试结果表明,该系统的沉浸感和交互性强,可用于消防培训。     

面向船舶管系平台校管的虚拟装配验证系统

在进行船舶管系平台校管时，计算错误或工艺错误会导致后期返工。针对此类问题，采用虚拟仿真技术对校管装配作业工艺进行虚拟装配可行性验证。采用有限元网格划分算法求出合理的工艺路径，并采用碰撞检测技术进行模型干涉检查。结果表明，该方法可提前发现校管过程中的问题，提高工作效率。     

VR交互式三维虚拟船舶建模与仿真

为满足国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)海员培训、发证和值班标准国际公约(International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers, STCW)2010年修正案提出的仿真训练需求,基于虚拟现实技术的三维虚拟船舶训练系统逐渐成为航海模拟器训练的有效扩展和补充。针对三维虚拟船舶开发过程中模型数量巨大和交互模型复用性差的问题,通过采用细节层次(Levels of Detail, LOD)模型构建三维虚拟船舶的几何模型,优化系统的真实感和实时性,实现虚拟船舶的三维场景漫游、碰撞检测和快速导航与瞬移,基于三维空间几何变换建立典型物体的交互模型。结果表明：开发的三维虚拟船舶训练系统真实感强,交互友好,已应用到航海仿真训练中,效果良好。     

沉浸式载人深潜器布放交互仿真系统

针对现有载人深潜技术培训中采用实艇培训的风险大、成本高、培训周期长以及缺乏宣传教育平台的现状,开发载人深潜器布放回收的三维交互仿真系统。采用3ds Max创建支持母船、深潜器以及A型架等结构的三维模型,利用Unity3D引擎实现深潜器布放回收过程的操纵交互,提出驱动A型架旋转的液压杆运动数学模型以及头盔视线碰撞检测代替鼠标悬停的物体拣选方法,最终采用虚拟现实头盔作为视景显示方式,逼真的模拟深潜器布放回收的整个过程。该仿真系统具有可交互性和高度沉浸感,可作为深潜器布放操作人员的培训系统以及深潜技术的宣传教育平台。     

沉浸式载人深潜器布放交互仿真系统

针对现有载人深潜技术培训中采用实艇培训的风险大、成本高、培训周期长以及缺乏宣传教育平台的现状,开发载人深潜器布放回收的三维交互仿真系统.采用3ds Max创建支持母船、深潜器以及A型架等结构的三维模型,利用Unity3D引擎实现深潜器布放回收过程的操纵交互,提出驱动A型架旋转的液压杆运动数学模型以及头盔视线碰撞检测代替鼠标悬停的物体拣选方法,最终采用虚拟现实头盔作为视景显示方式,逼真的模拟深潜器布放回收的整个过程.该仿真系统具有可交互性和高度沉浸感,可作为深潜器布放操作人员的培训系统以及深潜技术的宣传教育平台.     

基于Vega的潜望镜视景系统设计与实现

结合某型艇航海训练模拟器中潜望镜视景仿真系统,研究了基于虚拟仿真软件Creator和Vega开发虚拟现实程序的方法和流程,完成了基于MFC和Vega的潜望镜视景仿真程序的开发,并给出了程序的基本框架.仿真结果表明,该系统可使受训人员产生强烈的沉浸感,改善训练效果.     

虚拟装配中基于层次包围盒的空间快速验证

[目的]针对现有虚拟装配与维修中可移动空间计算的算法精度、效率较低,甚至缺少算法的问题,结合舰船虚拟装配、维修的实际需求,提出一种能够快速、准确计算零部件在移动空间中碰撞验证的算法。[方法]首先,以层次包围盒与三角面片相交检测算法为基础,改进层次包围盒与三角面片在移动空间中进行变换的方法;然后,根据二分法与递增法求得干涉距离,提出一种空间碰撞验证与空间距离验证的算法;最后,利用CATIA二次开发技术设计并开发空间快速验证模块,验证算法的合理性与准确性。[结果]实例结果表明,在复杂程度不同的2000多个零件模型中,计算空间碰撞的时间在100 ms以内,计算空间距离的时间约为0.5 s。[结论]该算法在舰船设计人员考虑装配与维修空间时可起到较大的辅助作用,能够有效缩短舰船设计周期、生产周期与维护周期。     

船用柴油机三维装配工艺可视化技术

针对船用柴油机装配具有复杂性的特点，装配工人按照纸质的装配工艺规程和二维装配示意图进行装配不直观的缺点，开发了船用柴油机三维装配工艺可视化系统。通过三维工艺仿真技术、基于MBD的三维信息定义技术、基于XML的工艺信息结构化表达技术，实现了装配信息的可视化表达；通过对teamcenter的二次开发，实现了装配工艺的可视化发布。最后以某船用柴油机中的典型安装工序机架正时齿轮端的中间齿轮安装为对象，验证了三维装配工艺可视化系统的有效性。该系统能够有效地提高装配工艺的直观性，提高工人的装配效率和准确度。     

一种虚拟现实的深潜器运动仿真系统

本文提出了一种基于虚拟现实的深潜器运动仿真设计思想。文中简述了该仿真系统的硬件组成和软件体系结构、实时仿真算法以及仿真数学模型,同时也介绍了仿真系统的其它模块,如三维航迹显示模块和避碰检测模块等。文中最后给出了该系统的一些仿真结果和结论。     

船舶虚拟装配集成化建模方法研究(英文)

A new method of virtual ship assembly modeling which integrates ship three-dimensional design and ship construction planning was described in this paper. A workflow model of simulation modeling based on the virtual ship assembly process was also established; furthermore, a method of information transformation between the ship three-dimensional design and ship construction plan was formulated. To meet the requirements of information sharing between different systems in the ship virtual assembly, a simulation database was created by using the software engineering design method and the relational data model. With the application of this database, the information of ship three-dimensional design, construction planning, and virtual assembly can be integrated into one system. Subsequently, this new method was applied as a tool to simulate the virtual assembly of a ship, and the results guarantee its rationality and reliability.     

基于CAXA的潜油电泵井下系统三维仿真动画的开发与应用

为了满足潜油电泵产品设计、宣传、培训、工程方案投标等的需要,运用CAXA实体设计软件制做了一套潜油电泵虚拟装配、动态模拟仿真、零部件结构展示动画,介绍了该套三维仿真动画制作的过程和方法.该套仿真动画全面演示了潜油电泵零部件结构特征、模拟了虚拟装配及运动过程,在潜油电泵产品的设计及宣传培训中得到了应用,取得了良好的效果.     

基于Unity3D的船舶分段仿真制造系统开发

为提高船舶制造效率，优化船舶分段制造工艺，基于Unity3D进行船舶分段仿真制造系统开发。结合开发目的和使用对象，论述系统的设计思路、虚拟仿真技术应用和使用方法，并分析系统应用效果，为船舶分段仿真制造工艺优化提供参考。     

基于专家系统和搜索算法避碰系统的研究

介绍了一种运用了专家系统和动作空间搜索的避碰系统。运用模糊理论来推论碰撞危险度,通过A搜索算法设计避碰行为。船舶动作空间搜索算法源于运用了船舶航行规范的专家系统。通过ECDIS中的人机界面及数学仿真结果,证明了采用专家机制的避碰系统可以采取更合理的行动。