工业电炉运动仿真与数字化展示技术研究

论文摘要

随着CAD、多媒体、人机交互、虚拟现实等技术的发展,高新技术加入到展示设计中,突破了传统展示手段的局限性。数字化展示以生动、形象、准确及很好的互动性,受到工业产品开发、建筑环境设计、文化遗产保护等领域的高度重视。本文以工业电炉为对象,研究用于工业电炉产品数字化展示的理论与方法。主要研究内容如下：(1)分析了客户需求及工业电炉产品的特征,提出了以交互方式进行工业电炉产品展示的系统,包括多媒体交互展示系统和虚拟展示系统。(2)详细介绍了交互展示系统的开发流程。(3)论述了进行工业电炉零部件三维建模及在装配过程中应注意的问题,进行了产品主要运动构件的运动仿真,输出了相关的运动数据。(4)通过程序开发,调用运动仿真生成的运动数据文件,实现了动态模型的重构,进一步构建出了产品的虚拟环境。(5)利用多媒体技术和虚拟现实技术实现了工业电炉的多媒体交互式展示和虚拟展示,通过实例说明该展示系统的应用效果。本文提出的动态模型重构方法,在构建虚拟场景中可节省大量时间,机械产品运动仿真反映了产品机构的实际运动情况,基于运动仿真的机械产品动态展示确保了展示信息传达的可靠性。最终完成的炼钢电弧炉和钢包精炼炉的数字化展示系统表明,本文提出的方法是企业产品介绍及企业形象宣传的有效方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 计算机动画与仿真技术
• 1.2.1 计算机动画技术概述
• 1.2.2 仿真技术的发展与研究现状
• 1.2.3 三维动画与运动仿真的结合
• 1.3 数字化展示的发展现状
• 1.4 工业电炉简介
• 1.4.1 炼钢电弧炉的发展状况
• 1.4.2 炼钢电弧炉的结构组成
• 1.4.3 电弧炉炼钢的工艺过程
• 1.5 本文的主要工作
• 2 系统总体开发方案
• 2.1 客户需求分析
• 2.2 系统开发工具
• 2.3 系统开发模块及流程
• 2.3.1 系统开发模块
• 2.3.2 系统开发流程
• 3 三维建模与运动仿真
• 3.1 基于SolidWorks的三维建模
• 3.1.1 零件建模
• 3.1.2 装配
• 3.2 基于COSMOSMotion的运动仿真
• 3.2.1 运动仿真的意义
• 3.2.2 COSMOSMotion
• 3.3 运动仿真及数据输出
• 3.3.1 基架系统旋转机构
• 3.3.2 运动仿真与相关数据输出
• 4 虚拟场景的构建
• 4.1 3DS MAX基本功能与特点
• 4.2 动态模型的重构
• 4.2.1 3DS MAX构建动态模型的方法
• 4.2.2 MAXScript
• 4.2.3 动态模型在3DS MAX中的重构
• 4.3 环境建模
• 4.3.1 炼钢电弧炉环境建模策略
• 4.3.2 炼钢电弧炉环境建模
• 4.4 场景效果处理
• 4.4.1 材质效果
• 4.4.2 灯光设置
• 4.4.3 特效处理
• 4.5 场景模型优化
• 4.6 炼钢电弧炉工作过程动画制定
• 4.6.1 工作过程分析
• 4.6.2 摄像机的运用
• 4.6.3 关键帧的调配
• 5 数字化展示的实现
• 5.1 实现数字化展示的关键技术
• 5.1.1 多媒体技术
• 5.1.2 虚拟现实技术
• 5.1.3 仿真、多媒体、虚拟现实与数字化展示之间的关系
• 5.2 多媒体展示
• 5.2.1 多媒体信息类型
• 5.2.2 展示内容策划
• 5.2.3 炼钢电弧炉工作过程动画的生成
• 5.2.4 炼钢电弧炉多媒体交互展示的实现
• 5.3 虚拟展示
• 5.3.1 虚拟展示的基本类型
• 5.3.2 虚拟展示的实现技术
• 5.3.3 炼钢电弧炉虚拟展示的实现
• 6 应用实例
• 6.1 展示系统的使用
• 6.1.1 45T炼钢电弧炉虚拟展示
• 6.1.2 LF钢包精炼炉多媒体交互展示
• 6.2 展示系统的应用与效果分析
• 6.2.1 展示系统在工业电炉中的应用
• 6.2.2 应用效果分析
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校学习期间所发表的论文