虚拟现实_虚拟装配

1、1SJTUSJTU- -CIMCIM- -VRVR虚拟现实研虚拟现实研虚拟现实研虚拟现实研 究与应用简介究与应用简介究与应用简介究与应用简介何其昌何其昌1上海交通大学计算机集成制造研究所上海交通大学计算机集成制造研究所 2009.5.6?虚拟现实及仿真技术平台虚拟现实及仿真技术平台 ?制造系统仿真规划优化平台制造系统仿真规划优化平台虚拟现实与虚拟制造技 术实验室虚拟现实与虚拟制造技 术实验室虚拟仿真与虚拟制造技术虚拟仿真与虚拟制造技术CIM 研究所/上海市网络化制造 与企业信息化重点实验室CIM 研究所/上海市网络化制造 与企业信息化重点实验室数字化设计制造与管理数字化设计制造与管理集成制造实验室 平台集成制造实验室 平台?SJTU-HKPU快速产品开发中心SJTU-HKPU快速产品开发中心 ?SJTU-小糸公司快速模具联合SJTU-小糸公司快速模具联合 实验室实验室反求和功能样 件快速制造实 验室反求和功能样 件快速制造实 验室反求和快速 原型制造反求和快速 原型制造企业信息化单企业信息化单2实验室实验室?上海制造业信息化公共技术服 务平台-上海制造热线上海制造业信息化公共技术服 务

2、平台-上海制造热线 ?SJTU-UGS PLM 技术中心SJTU-UGS PLM 技术中心企业信息化单企业信息化单 元及集成技术元及集成技术“数字化设计制造与管理”学科建设总目标：数字化设计制造与管理”学科建设总目标： “三大技术”为主干“三大技术”为主干 “三大基地”为支撑“三大基地”为支撑 制造业信息化技术及开发体系制造业信息化技术及开发体系2SJTU-CIM-VR实验室简介实验室简介?源于1999年立项的国家自然科学基金重点项目“虚拟制 造的理论与技术基础”。源于1999年立项的国家自然科学基金重点项目“虚拟制 造的理论与技术基础”。?在国家在国家985985、211211以及上海市网络化制造与企业信息化重以及上海市网络化制造与企业信息化重在国家在国家985985、211211以及上海市网络化制造与企业信息化重以及上海市网络化制造与企业信息化重 点实验室建设经费的支持下，先后建成了支持研究和应 用开发的多种类型的虚拟现实系统，形成了较为完整的 虚拟现实技术/系统仿真研发和工业应用环境。点实验室建设经费的支持下，先后建成了支持研究和应 用开发的多种类型的虚拟现实系统，形成了较为完整

3、的 虚拟现实技术/系统仿真研发和工业应用环境。 ?2005年与德国ParderBorn大学 HNI研究所成立“SJTU-HNI虚拟 现实与增强现实联合技术中2005年与德国ParderBorn大学 HNI研究所成立“SJTU-HNI虚拟 现实与增强现实联合技术中 心心”。3心心”。?团队成员：团队成员：?马登哲教授马登哲教授?范秀敏教授范秀敏教授?武殿梁博士、何其昌博 士、程奂翀工程师武殿梁博士、何其昌博 士、程奂翀工程师SJTUSJTU- -CIMCIM- -VRVR实验室研究方向与领域实验室研究方向与领域SJTUSJTU- -CIMCIM- -VRVR实验室研究方向与领域实验室研究方向与领域可视化与实时仿真技术基于VR的产品开发技术VR基础研究、通用开发平台及工具研究软件开发平台PVRDP（并行渲染）通用虚拟手开发包VH TOOL碰撞可视化监控技术与仿真（采矿、 采油、垃圾处理、数字化码头） 交互操作仿真（航天、纳米、电 力、驾驶、医学） 数据场可视化（矢量场、标量场）产品交互虚拟装配 IVAE/VAWES/DPVAE 制造过程的可视化仿真 生产线仿真与规划 产品设计过程的优化与仿

4、真4软件开发平台PVRDP（并行渲染），通用虚拟手开发包VH-TOOL，碰撞 检测软件包BVCD，粒子生成、线缆生成、分形几何建模等软件工具基础研究：复杂几何模型的动态生成与操作、场景并行渲染、基于网格 计算分布式VR、自然交互技术、复杂场景的实时碰撞检测3VRVR硬件环境与软件开发支撑硬件环境与软件开发支撑VRVR硬件环境与软件开发支撑硬件环境与软件开发支撑?投影显示环境?PowerWall系统：Sgi Onyx 300工作 站；Barco投影机，三通道主动立体 显示显示?LM-2系统：PC机群；双通道背投； 光谱分离立体显示?PCVR系统：PC机，单通道便携投影 系统；线偏振立体显示，自行开发?VR外围设备?FOB三套；数据手套3副； Phantom力反馈器1套；NeoWand 三维跟踪导航器1套；V8头盔显示 器1套5?软件开发支撑?OpenGL Performer ?AudioWorks?OpenAl?Ghost SDK?BVCD（自主版权，专利）?VH-Toolkit （自主版权）?PVRDP （自主版权，专利）VRVR应用开发平台与开发果工具研究应用开发平台与开发果工具研究

5、VRVR应用开发平台与开发果工具研究应用开发平台与开发果工具研究?主要研究目标： 为虚拟现实应用系统的开发提供一个通用的框架以及 相关开发工具。相关开发工具。?主要研究内容?系统架构交互、可是化仿真应用系统结构?场景渲染基于PC机群的并行渲染方法?几何建模虚拟环境中支持实时仿真的几何模型生成?实时交互远程实时交互操作?主要研究成果6要究?通用虚拟现实开发平台VrFlier （2005年、2006年）?通用并行虚拟现实开发平台PVRDP（2007年）?通用虚拟手开发工具VH-TOOLS（2007年）?基于分形的不规则几何建模工具（2006年）?柔性线缆建模与操作工具（2008年）?粒子生成工具（2007年）4通用通用VRVR应用开发平台自带浏览器应用开发平台自带浏览器通用通用VRVR应用开发平台自带浏览器应用开发平台自带浏览器7通用通用VRVR应用开发平台并行渲染应用开发平台并行渲染通用通用VRVR应用开发平台并行渲染应用开发平台并行渲染85通用通用VRVR应用开发平台线缆生成应用开发平台线缆生成通用通用VRVR应用开发平台线缆生成应用开发平台线缆生成9通用通用VRVR应用开发平台虚拟手

6、开发工具应用开发平台虚拟手开发工具通用通用VRVR应用开发平台虚拟手开发工具应用开发平台虚拟手开发工具?三层次的体系：硬件层，模型层， 应用层?硬件层硬件驱动及信号采集 模型层一个标准的虚拟手机构?模型层一个标准的虚拟手机构 模型及操作方法?应用层具有标准的抓、移、放 处理流程，允许用户在每一步的 处理中加入自己的处理方法106实时碰撞检测技术研究实时碰撞检测技术研究实时碰撞检测技术研究实时碰撞检测技术研究?主要研究目标： 解决虚拟仿真过程中几何对象之间的实时干涉检查问 题，为虚拟仿真提供实时干涉信息题，为虚拟仿真提供实时干涉信息?主要研究内容?检测算法支持大规模场景实时干涉检测的高效算法?数据处理基于几何模型生成碰撞检测模型?结果处理各种干涉信息获取?并行计算检测计算过程的并行化方法?主要研究成果11?主要研究成果?基于包围盒层次模型的碰撞检测软件 BVCD （2006年）碰撞检测模型及碰撞检测应用127交互、协同的产品虚拟装配技术研究交互、协同的产品虚拟装配技术研究交互、协同的产品虚拟装配技术研究交互、协同的产品虚拟装配技术研究?主要研究目标： 解决复杂产品装配过程仿真、可装配性验

7、证、装配工 艺生成等问题艺生成等问题?主要研究内容?数据接口与CAD系统之间的数据接口?产品建模VR环境中的产品建模与操作?交互操作基于外围交互设备的自然交互操作?辅助分析装配过程的干涉、间隙、序列与路径分析?协同仿真基于网络的多用户实施协同操作仿真13?协同仿真基于网络的多用户实施协同操作仿真?主要研究成果?交互式虚拟装配系统IVAE （2005年）?分布式并行虚拟装配系统DPVAE1.0（2007年）2.0（2008年）?装配工位仿真与评价系统VAWES（2006年）?人机交互的装配工艺规划系统VAPPE（2008年）交互虚拟装配应用交互虚拟装配应用装配仿真与分析装配仿真与分析破碎机虚拟装配（IVAE）破碎机虚拟装配（IVAE）发动机工位仿真（VAWES）发动机工位仿真（VAWES）14路径轨迹线路径扫略体关键点轨迹8协同虚拟装配仿真应用汽车装配设计协同虚拟装配仿真应用汽车装配设计15协同虚拟装配应用协同虚拟装配应用汽车装配分析汽车装配分析169协同虚拟装配应用协同虚拟装配应用汽车可装配性验证汽车可装配性验证17虚拟现实应用虚拟现实应用CFD数据沉浸可视化CFD数据沉浸可视化1810船用曲轴制造过程仿虚拟现实应用虚拟现实应用复合材料结构优化设计场景真19虚拟现实应用虚拟现实应用电厂建设过程仿真交互式性能仿真20矿山运输仿真钻井过程可视化监控11?破碎仿真交互式夜间驾驶模拟系统交互式夜间驾驶模拟系统虚拟现实应用虚拟现实应用圆锥破碎机优化与仿真圆锥破碎机优化与仿真圆锥破碎机优化与仿真圆锥破碎机优化与仿真21复杂几何对象实时建模与纹理生成虚拟现实应用：交互式动感模拟器虚拟现实应用：交互式动感模拟器虚拟现实应用：交互式动感模拟器虚拟现实应用：交互式动感模拟器视觉及听觉 仿真系统5 个 场5 个 场仿真系统景景22六自 由度 运动 提示 系统力 觉 提 示 系 统12虚拟现实应用：高压电气试验虚拟现实应用：高压电气试验虚拟现实应用：高压电气试验虚拟现实应用：高压电气试验23

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