面向CAID的儀器儀表虛擬樣機技術研究.pdf

1、虛擬樣機技術屬于計算機輔助工程(Computer Aided Engineering，簡稱為：CAE)的一個分支，采用計算機仿真與虛擬技術，通過CAD(Computer Aided Design，簡稱為CAD）、CAM(Computer Aided Manufacture，簡稱為：CAM)、CAE技術把產(chǎn)品的數(shù)據(jù)集成到一個可視化環(huán)境中，對產(chǎn)品的設計與工作情況進行仿真。采用虛擬樣機技術能縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本。

2、 論文以儀器儀表為研究對象，在深入分析顧客需求的基礎上，對虛擬樣機技術在儀器儀表計算機輔助工業(yè)設計(Computer Aided Industrial Design，簡稱為：CAID)中的理論與應用技術進行了研究，提出了面向CAID的儀器儀表虛擬樣機的框架模型，對其中的虛擬樣機渲染技術、虛擬樣機網(wǎng)絡交互平臺、三維電子白板技術進行了重點研究，并開發(fā)出儀器儀表虛擬樣機的原型系統(tǒng)。 論文主要進行以下幾項研究工作： (1) 在

3、對儀器儀表行業(yè)內(nèi)工業(yè)設計需求分析的基礎上，提出并建立了面向CAID的儀器儀表虛擬樣機的總體框架和結構模型。 (2) 對儀器儀表虛擬樣機的渲染技術進行了研究。通過對儀器儀表效果渲染實現(xiàn)方案的對比，選擇了適合渲染技術發(fā)展趨勢的儀器儀表渲染引擎開發(fā)工具，提出了八叉樹空間分割法在GPU上實現(xiàn)紋理貼圖的改進算法，采用了視口（Portal）技術和BSP（Binary Space Partitioning，簡稱為：BSP）相結合的背面去處算法

4、，改進了光能輻射度求解算法并和逐步求精的方法相結合實現(xiàn)了儀器儀表數(shù)字模型的渲染。渲染引擎采用了針對圖形適配器硬件的高級圖形C語言和基于OpenGL的編程技術實現(xiàn)儀器儀表虛擬樣機的可視化，生成最終產(chǎn)品效果圖。 (3) 研究了三維電子白板的相關技術，提出了固化渲染環(huán)境，固化光源材質(zhì)參數(shù)的方法，來保證儀器儀表的實時光照的顯示效果。完成了三維電子白板的實時性光照瀏覽器設計，使得多名異地設計者可以同時交互的觀察同一個設計對象，并且通過模型