基于约束的虚拟装配运动导航技术

在虚拟装配过程中,当虚拟手抓取的零部件受到约束时,操作者佩戴的位姿跟踪器(FOB)检测到的理论位姿数据与虚拟手的位姿不能满足一致性,难以满足沉浸感的要求。在建立装配约束和自由度等价关系的基础上提出了表达自由度的统一数据结构,并根据零部件所受到不同约束时的剩余自由度进行了自由度的重新归约;根据零件满足当前约束的等价自由度以及位置跟踪器检测到的数据,提出了一种基于增量驱动和广义坐标系的自由度求解算法求解零件在受约束条件下的运动导航矩阵,以此矩阵驱动零部件在满足约束条件下的运动。这个算法已经被应用于集成虚拟装配系统IVAE中。     

基于UG及Virtools的农用拖拉机虚拟装配系统研究

基于UG及Virtools的农用拖拉机虚拟装配系统,首先采用UG完成了拖拉机的三维建模及装配模型,然后对虚拟装配过程中的碰撞检测等关键技术进行研究,最后利用Virtools软件完成农用拖拉机的虚拟装配系统开发。经过测试,本虚拟装配系统操作性强、代入感好,可应用在类似的工程机械设计验证及高校课程培训中。     

农业机械底盘机械式变速箱虚拟装配

研究了农业机械的机械式变速箱虚拟装配模型建立方法,并实现了其虚拟装配.将虚拟装配模型分为装配零件固有信息和动态信息的对象模型、装配成员之间层次关系的装配树模型、零部件之间配合约束的关系图模型,通过CAD系统与虚拟装配系统之间的模型数据转换方法获取装配模型信息,在虚拟装配系统中建立装配模型.采用基于空间位置和几何约束的自由度分析法,实现了虚拟装配过程中的运动约束.利用虚拟现实软件EON及其二次开发技术,建立虚拟装配模块,实现了某机械式变速箱的虚拟装配过程.     

关于农业机械底盘机械式变速箱虚拟装配的研究

对农机设备底盘机械式变速箱虚拟装配的研究,利用CAD技术通过和虚拟装备系统模型数据的转换来得到相应的模型信息,然后建立对应的装配模型,通过基于空间位置以及几何约束的分析方法来实现对变速箱虚拟装配过程的约束,并且借助虚拟现实软件以及二次开发技术来构建装配模型,最终实现虚拟装备过程。     

基于生长方程的虚拟大豆拓扑结构建模方法的研究

通过对大豆拓扑结构数据的采集及分析,提出了基于生长方程的虚拟大豆拓扑结构建模方法,建立了生长模型,并简单地实现了虚拟大豆的可视化。利用这种方法建立的模型可克服三维重建方法连续模拟方面的不足,符合植物体连续生长特点,具有一定生理学特征,对指导实际生产有重大意义。     

基于虚拟仿真的水轮机转子故障模拟系统

为实现共享并发人员培训，提升水轮机转子故障的培训效率，设计基于虚拟仿真的水轮机转子故障模拟系统。基础层通过网络接口以及交换机等设备，向应用层传输水轮机转子的基础以及故障等全部相关数据，应用层以该数据为依据，利用VRP建模控制程序和3ds Max建立水轮机转子三维建模，并基于视觉注意机制优化模型色彩；通过该层的在线仿真模块展示水轮机转子详细情况，利用支持向量机诊断转子故障后，将结果传送至管理层；管理层可通过多种设备呈现水轮机转子模型的故障模拟情况，并通过VRML交互机制完成虚拟场景交互。测试结果表示：该系统具备良好的水轮机转子三维建模效果，并且模型的色彩视觉效果良好；获取水轮机转子故障诊断结果，能够为故障模拟提供可靠支撑，向学员呈现准确的故障模拟结果，满足多人员共享、并发交互的培训应用需求。     

基于Flash的昆虫三维标本制作系统的设计

为了能够在计算机上从各个角度观察标本,针对昆虫、植物等小型轻载模型,基于Flash软件设计一套3D虚拟标本制作系统,仅用一台数码相机实现对标本各个角度素材的收集,短时间内自动完成大量拍摄及后期处理工作,将实物模型转换为虚拟标本,具有全景观察和永久保存的特点,为教学、检疫、防止等提供了方便.     

#br# 基于数据驱动的虚拟场景搭建及#br# 模型检索优化方法#br#

为更科学、高效地搭建虚拟场景渲染平台,解决大量虚拟场景模型的存储与检索的难度问题,运用虚拟仿真技术对使用先进的农业装备和合理规划的果园进行评估、对大量的虚拟场景模型特征信息进行提取及参数化建模,存储到数据库中,建立哈希索引列加速检索。以Unity3D为场景的开发平台,结合典型开源关系型数据库MySQL为虚拟场景模型特征信息参数存储载体,并建立哈希索引列。在数据驱动下,快速构建出符合需求的三维模型,实现了大量三维模型的快速检索调用。以果园场景为例,将天气系统仿真场景数据、多种类果树模型数据、实景扫描地形数据导入数据库中,构建果园场景数据库,快速创建虚拟果园场景仿真平台。仿真结果表明,该方法构建的数据库可以较好地支持场景平台的虚拟设计与仿真,且提升三维模型的检索效率,缩短了农业虚拟场景渲染平台的开发周期,为虚拟场景渲染平台的设计及搭建提供技术借鉴。     

基于CFD非稳态模型的温室温度预测控制

以Venlo温室内温度场为研究对象,提出了一种基于计算流体动力学(CFD)非稳态模拟模型的预测控制方法。CFD模型作为虚拟温室环境,将其非稳态模拟产生的时间序列数据代替真实的物理试验数据,结合系统辨识理论将CFD模型转换成基于数据的系统控制模型,实现基于CFD的温室温度预测控制。仿真结果表明,基于CFD的预测控制实现温室温度控制的平均偏差为2.65℃,标准偏差为3.27℃,可将室内温度平稳有效地控制在作物生长允许的温度范围内。系统辨识、控制算法和CFD技术的结合,提高了控制器设计的效率,丰富了温室控制系统的设计方法。     

一种履带拖拉机自动导航转向控制方法

针对由于转向机制不同导致的自动导航系统无法在轮式与履带式拖拉机上通用的问题,提出了一种基于履带转速与虚拟驱动速度和虚拟转向角转换模型的控制方法。通过对轮式车辆中性转向二轮模型和履带车辆转向模型的分析,推导出履带车辆两侧履带卷绕速度与虚拟转向角和虚拟驱动速度的表达式,为自动导航驾驶系统构建完整的反馈控制。进行实车转向试验,采集数据,对提出的转换模型进行验证。结果显示,该转换模型下理论值与实际参考值具有很好的对应关系,该转向控制方法可行。      

基于Kinect的虚拟果树交互式修剪研究

为解决果树修剪技术推广难的问题,提出了基于手势交互的虚拟果树修剪方法。在已有三维果树模型的基础上,通过创建帧缓冲区对象,构建虚拟屏幕,实现果树枝条的快速拾取和修剪;建立了虚拟果树修剪控制手势集,利用Kinect获取骨骼信息,采用状态机匹配识别手势类型,将手部关节点坐标转换至鼠标绝对坐标系,建立不同手势与鼠标和键盘事件之间的映射关系,实现手势交互代替鼠标和键盘交互。实验结果表明:该方法手势识别准确率高,交互实时性好,能够满足虚拟果树修剪应用需求,为果树修剪技术的学习提供了新的途径。     

基于Leap Motion体感传感器的手部位置信息获取方法研究

本文基于Leap Motion传感器编写人机交互界面并研究用户手部信息的动态采集和显示方法。首先基于Leap Motion传感器对动态手部信息实时采集,其中包括对手掌中心和指尖的空间位置、手掌的空间姿态、左右手、手势及指骨坐标等信息,然后通过编写MFC人机交互界面,实现数据信息的动态显示输出及保存,并通过验证实验,获得Leap Motion检测精度,以及三坐标轴的检测范围。该手部位置信息实时采集系统可为虚拟现实技术提供技术支撑。     

基于远程虚拟仪器技术的农村电网

提出了一个基于远程虚拟仪器技术的电能质量监测系统解决方案，在LabVIEW平台下利用虚拟仪器技术实现对电能主要参数的采集、分析处理、控制和显示，在DataSocket服务器支持下，利用DataSocket技术，将虚拟仪器界面封装为可以在浏览器中运行的插件，同时将数据发布到以太网或Internet网上，在客户端实现基于真正的虚拟仪器的远程监测功能。该系统为电力系统的信息化和数字化方向发展提供了一个新途径。     

面向柔软物体抓取的遥操作工程机器人位置反力控制

为改善工程机器人系统的操作性,并提高在抓取和搬运柔软物体过程中的安全性,对主从遥操作系统的控制进行了研究,提出了位置速度/位置反力混合控制的方法。工程机器人在自由移动时,采用位置速度控制,工程机器人与环境间产生反馈力时,切换到位置反力控制。利用反馈力作为反馈信号,实现对力的间接控制。设计并开展了抓取与搬运柔软物体的实验,并对抓取和搬运过程中的物体最大变形量以及活塞杆平均位移进行了统计分析及配对t检测。结果表明:相比传统的位置速度控制方法,位置反力控制方法能够改善主从遥操作系统的操作性,确保在抓取和搬运过程中柔软物体的安全性。     

基于LabVIEW的发动机虚拟瞬时转速测试系统的研究

随着发动机参数检测技术的不断提升。通过虚拟仪器技术开发的发动机性能参数测试系统是目前发动机参数测量的一种发展趋势。通过LabVlEW平台在对发动机转速和油门虚拟控制下实现虚拟仿真发动机转速特性试验,该系统能够实时将发动机转速特性参数进行数据采集并反应在计算机上．并为分析发动机的性能参数提供一定的分析依据。     

基于虚拟仪器的奶牛采食量检测系统

提出了一种基于Lab Windows/CVI虚拟仪器平台的奶牛采食量自动检测系统设计方案.根据奶牛采食行为特征,采用压电式传感器获取奶牛采食信号,对这些信号进行采集,在上位机虚拟仪器平台上完成信号的再次处理、进一步的分析以及人机界面的构建.基于虚拟仪器的奶牛采食量检测系统充分利用了PC资源,使用方便,结果准确.     

基于Java3D和VRML技术的采摘机械手运动仿真研究

为了实现采摘机器人机械手臂运动虚拟仿真过程的交互性,基于Java3D和VRML虚拟现实技术,提出了一种机械臂交互式三维场景生成及运动仿真系统。为了验证系统的可行性,以采摘机器人机械臂为研究对象,设计了基于采摘机器人机械臂运动仿真系统,并基于网络的特征,通过接口导入机械臂关节的造型文件,实现了采摘机器人机械臂仿真三维虚拟场景创建。对仿真系统进行了实验,结果表明:开发的采摘机器人机械臂三维运动仿真系统可以对采摘路径进行合理的规划,得到和实验基本吻合的轨迹,能够实时地显示关键力矩的变化,为关节结构的优化提供了数据参考。将仿真目标位置和预设位置进行对比发现,最大位置偏差不超过1 mm,从而验证了运动模型和算法的可靠性。     

基于虚拟仪器技术的微孔钻削实时监控系统

为了防止微孔钻削过程中钻头折断,建立了基于虚拟仪器技术的微孔钻削实时监控系统.该系统以工业PC机为主控机,用霍尔电流传感器监测主轴电动机电流.采集的数据用LabVIEW语言编写的软件进行处理,实现了虚拟示波器、虚拟频谱分析仪、数字滤波器等功能.利用该系统以主轴电动机电流为监测对象进行了实验,根据钻头失效分布函数和可靠度函数的关系确定监控阈值,监测值超过给定阈值时自动报警退刀、提示换刀.实验结果证明,该系统及其监控方法可有效地防止钻头折断,并提高了钻头的利用率.     

具有三维交互功能的变电站仿真培训系统

具有三维交互功能的变电站仿真培训系统有许多独特的优点.首先给出了虚拟变电站仿真培训系统结构框图,然后介绍了变电站建模的方法,采用虚拟现实建模语言（VRML）建立三维虚拟电气设备及虚拟变电站,最后将基于MATLAB的电力系统仿真与虚拟变电站连接起来模拟变电站各种运行状态.仿真结果表明,该系统具有三维显示、实时交互、动态仿真的特点.