船舶机舱虚拟仿真系统的设计与实现

采用Multigen Creator、GL Studio和Vega Prime开发船舶机舱虚拟仿真系统.本文介绍了机舱三维建模、仪表仿真、虚拟场景驱动的设计思路和实现方法,讨论了运动建模、模型优化、仪表建模、Vega Prime加载GL Studio模型的关键技术,对各种类型的虚拟仿真系统开发具有普遍指导意义.     

基于Multigen-Paradigm Creator的数字船舶舱内场景漫游建模方法的研究

探索M u ltigen-parad igm C reator的建模原理与方法、优化其数据库的方法及与V ega衔接使用实现动态漫游的过程。通过对M u ltigen-Parad igm C reator在数字机舱建模过程中运用方法的描述,以及与V ega衔接构建数字机舱主动漫游方法的研究,指出M u ltigen-Parad igm C reator的层次结构特点及制作实景场景在主动漫游过程中具有实时性。通过对具体场景的建立,构建起场景内部模型不同节点的分布和组合,实现在计算机系统中一定范围的全真实景模拟。通过对船舶机舱场景的建立,组织和优化机舱场景数据库节点布置,实现了与V ega结合的浸入式方法的漫游过程。     

不同视点重叠图像自动拼接算法

在大型船舶操纵模拟器视景的绘制中,需要大量的背景山脉等不同视点重叠图像的拼接工作,而已有的不同视点重叠图像的拼接算法大都需要估计相机参数和每个象素的深度等,要求有较多的源图像,且普遍存在计算量太大的缺点。由于海上实景拍摄难度大,这些借助于模型实现的拼合算法,对于船舶操纵模拟器中的视景并不适用,希望能直接从二维重叠图像进行匹配和拼接。但由于不同视点透视关系和景物遮挡关系的改变,给图像的匹配和拼接带来困难。本文根据船舶操纵模拟器对视景和背景实景图像拍摄的具体要求,依据三维成像几何理论,建议相邻重叠图像的成像几何模型。由此提出在一定条件下的不同视点重叠图像的基于同深景物面平行景物线对的匹配算法和图像拼接的平滑算法,最后给出计算机实验结果。     

基于虚拟现实技术构建的虚拟机舱漫游系统

结合虚拟机舱的建模特点,分析三维建模软件,提供选用SGI工作站大型建模软件Multi Gen作为构建船舶机舱虚拟场景软件,和选用虚拟现实开发软件Vega实现实时场景漫游的设计过程以及碰撞检测和交互控制,展望应用前景。     

Unity3D虚拟现实技术在机舱资源管理模拟器开发中的应用

针对目前机舱资源管理训练平台在高逼真度和强交互性等方面存在的不足,提出一种基于Unity3D平台的远程可交互式机舱资源管理模拟器的实现方法。首先,基于3ds Max/Unity3D的虚拟现实技术,阐述机舱资源管理模拟器的总体设计方案;其次,介绍Unity3D程序的开发流程和关键技术;最后,在应用3ds Max对超大型油船机舱设备进行三维建模的基础上,对应用Unity3D工具包实现虚拟场景的动态交互技术进行研究,实现三维船舶模型数据与二维模型数据的整合、碰撞检测和三维机舱虚拟漫游等。采用实船数据对该模型器进行仿真应用,结果表明:所开发的系统能很好地满足机舱资源管理训练的各项指标要求,且实现效率较高。     

基于多媒体技术的舰船轨迹虚拟重构技术

对舰船轨迹的虚拟重构主要包括了对舰船模型和舰船尾流的三维视景仿真重构,为了提高舰船轨迹虚拟重构的逼真度,在多媒体视觉下,提出一种基于Vega prime和Multigen Creator建模的舰船轨迹虚拟重构技术,对获取的舰船船体数据和尾流数据进行数据加载和信息编译,在虚拟场景中根据场景状态信息和渲染指令进行海洋场景、舰船模型和尾流气泡模型的绘制。采用不规则三角网分割方法实现分区域三维重构和图像处理,实现舰船轨迹虚拟重构优化。仿真结果表明,采用该方法进行舰船轨迹虚拟重构和视景仿真的逼真性较好,图像渲染能力较强,具有较好的视觉效果。     

内河船舶操纵模拟器中虚拟人的模拟

现有内河船舶操纵模拟器中仅能模拟人员落水场景,且模拟效果较差,很有必要对模拟器中虚拟人及其动作的模拟进行研究。采用分层表示模型将虚拟人分为骨骼层和皮肤层,在3Ds MAX中构建虚拟人的骨骼模型,使用蒙皮骨骼技术将皮肤绑定在骨骼上,从而实现了虚拟人的几何建模。根据人员动作的关键姿势生成关键帧,再由关键帧生成动作的中间帧。用Cal3D骨骼动画引擎将虚拟人动画导出,并导入到OSG场景管理软件中进行绘制,最终实现了虚拟人及其运动的模拟。     

船舶虚拟场景实时绘制算法研究

分析真实感图形的主要绘制算法，并根据船舶总布置设计和虚拟场景的特点，提出一种基于图像和几何简化的合成算法，对算法的数据结构进行了重点探讨。     

基于Videotrace的新型船舶模拟器仿真研发

采用Videotrace和VRML语言开发新型船舶模拟器仿真系统.本文介绍了机舱三维建模、云服务器解析建模、虚拟场景的交互设计和仿真平台的关键技术实现,新型模拟器仿真系统具有良好的二次开发和交互扩展功能,对于复合型船员培训模式的探索提供了重要探索意义.     

船舶机舱虚拟场景三维模型的建立及优化

随着计算机技术、通信技术和传感器技术的飞速发展,可视化信息模型成为国内外的研究热点,其中,虚拟现实技术是一种全新的三维人机交互和仿真技术,在建筑、航空、船舶、医疗等领域有非常高的应用价值。船舶机舱是船舶动力系统的控制单元,也是船舶人机交互最频繁的单元,因此,研究船舶机舱的三维仿真模型,提升操作人员的工作水平,改善船舶操纵质量有重要意义。本文结合计算机图形学知识和Multigen Creator软件,完成了船舶机舱虚拟场景的三维建模及软、硬件开发。     

船舶机舱虚拟现实仿真系统

提出并实现基于虚拟现实技术的船舶轮机仿真系统.给出应用于船舶轮机仿真的虚拟立体视觉图象生成算法,研究了使用立体眼镜和立体头盔视觉设备的虚拟现实系统的实现.讨论了虚拟机舱漫游、虚拟船舶驾驶台和虚拟集控室等船舶仿真系统.     

基于虚拟仪器的船用柴油机监测系统

为开发基于虚拟仪器的船舶柴油机状态监测系统,利用传感器和数据采集模块获取柴油机敏感信号,借助LabVIEW软件平台,综合利用热力参数分析法和振动分析法,对采集的信号进行分析、处理,并将数据传输到现场触摸屏电脑和集控台工业控制计算机,得到柴油机监测系统的人机界面,可实时掌握柴油机运行状况,同时也可为柴油机故障诊断提供大量技术参数。     

大型船舶虚拟机舱视景仿真系统的开发

介绍借助视景仿真建模软件MultiGen Creator和驱动程序接口Vega开发WMS2004轮机模拟器的虚拟机舱视景仿真系统的过程，并结合具体工作详细地分析了在开发过程中所用到的关键技术，该系统在轮机员的培训中收到了令人满意的效果。     

基于OSG的海洋漫游场景开发

针对海上环境气候复杂,模拟困难等原因,本系统在基于OSG三维渲染引擎的基础上,借助OsgOcean场景实现了第一视角的海洋场景漫游,包括船舶模型的调换,天气变化,键盘事件响应来控制船舶运动。首先通过将OSG视景窗口嵌入MFC框架下,并在OSG核心类cOSG中响应海洋场景的生成;其次在模型节点中通过添加和移除节点,动态实现船舶模型的加载和转换,然后通过天空盒中阳光在海面产生的不同光照效果,利用着色器,渲染不同气候下海面的颜色;最后通过OSG三维渲染引擎中的粒子效果,将自定义粒子模块实时加载到场景中,用来模拟大自然中的雨、雪效果。     

机舱区域底部板架振动计算研究

根据影响机舱底部板架振动模态的各种因素,建立不同范围、边界条件的有限元模型进行振动模态分析,探讨了机舱底部板架模态计算有限元分析方法,得出了一些具有实用价值的结论。     

基于虚拟机舱桌面系统的高职小班化教学实施研究

在轮机工程技术专业教学实践总结的基础上,探讨实施基于虚拟机舱桌面系统的小班化教学,为在高职院校轮机专业课程教学改革中广泛推广应用轮机桌面系统提供借鉴和参考。     

柴油机抗冲击性能仿真

利用MSC.ADAMS软件建立TBD234V6柴油机发电机组的数字化虚拟平台,对柴油机的4个机脚进行柔性化建模,按德国BV043/85的冲击标准进行虚拟冲击,得出机脚的抗冲击极限,对实际机组进行锤击试验,对比仿真结果,提出模型的不足和改进方向。     

船舶操纵模拟器中三维场景库的雷达图像模拟

现有船舶操纵模拟器中雷达图像的模拟多是基于二维海图,生成的图像和真雷达图像之间有一定的差距。根据雷达所在位置及扫描范围,基于三维场景库模拟雷达图像,实时访问场景库获取模型的相关信息。采用圆周扫描方式,以射线组模拟雷达电磁波的波束,并利用射线与三角形求交计算物标的回波位置,在计算回波强度时考虑了物标反射面自身因素的影响。经模拟得出了较好的雷达图像。     

虚拟机舱管路布局算法优化设计

针对当前船舶管路布局设计主要依靠经验丰富的设计人员手动敷设完成,为提高管路自动化布局效率,提出了一种基于改进遗传算法的三维空间管路设计方法,以辅助设计者完成管路布局工作。通过在经典遗传算法的整体框架中引入免疫选择机制,增加免疫检测算子和免疫平衡算子,改进了遗传算法仅依靠适应度值选择后代个体易造成算法陷入局部最优解的不足,维护了种群多样性,提高了算法运行效率。以船舶机舱为对象建立虚拟机舱仿真环境,采用栅格法对布局空间进行划分,以十进制浮点数编码方式进行算法编码设计。MATLAB仿真结果验证了改进遗传算法在管路布局优化设计问题上的可行性和搜索效率,采用C#语言编写脚本控制程序,在Unity3D虚拟机舱环境中实现了管路路径的布局设计。     

水下航行器凸轮发动机凸轮机构的接触应力分析

水下航行器凸轮发动机的凸轮机构是其主要受力部件,在设计过程中必须进行强度校核。通过对凸轮和圆柱滚轮的接触情况进行分析,运用微分几何理论导出了凸轮的工作曲面方程和接触点的诱导法曲率模型,采用弹性力学中的赫兹理论,建立了凸轮机构的接触应力模型,并进行了算例分析。仿真模型能准确地计算水下航行器凸轮发动机凸轮机构的接触应力,可为其设计和参数的选择提供理论依据。