植物根系竞争生长的三维可视化模拟

基于Simroot模拟系统的数学理论,结合Visual C++编程工具和OpenGL三维图形库技术,建立了一个虚拟植物根系竞争生长的三维可视化模拟系统.通过对作物大豆的根系竞争生长的模拟表明:本系统能够形象逼真地显现植物根系竞争生长的形态结构和生物特性,具有良好的通用性和适用性.     

作物生长过程模拟模型与形态三维可视化关键技术研究

针对作物产量形成、品种适应性分析的数字化解析和可视化表达需求,以提高作物模拟模型的时效性、协同性和真实感为目标,结合物联网技术与作物模拟模型,进行了田间数据实时采集;应用多智能体技术进行了作物协同模拟方法研究与框架设计;开展了作物生长过程模拟模型及基于作物模型的形态三维可视化关键技术研究,以小麦作物为例,进行了田间试验,阐述了小麦三维形态模拟可视化系统的设计实现并进行了试验验证;构建了Logistic方程模拟小麦叶长、最大叶宽、叶片高度、株高等的生长变化,采用基于曲线、曲面的参数化建模方法和3D图形库OpenGL构造了小麦器官几何模型。结果表明小麦叶长、最大叶宽、叶片高度和株高模拟模型R ²值在0.772~0.999之间,回归方程的F值在10.153~4359.236之间,且Sig.小于显著水平0.05,模型显著性较好,模型的拟合度较高。本研究将作物模拟模型结果和形态结构模型有效结合,实现了以小麦为代表的作物在不同管理措施条件下的生长过程形态三维可视化表达,为作物生产数字化系统应用提供了更有效的途径,该技术体系与方法同样适用于玉米、水稻等作物。     

与环境交互的根系动态生长可视化算法

为结合环境因素进行植物根系三维建模,分析根系生长机理,提出了一种模拟根系与环境交互的动态生长可视化算法。该算法以根尖与环境的交互为主导,首先计算每个根尖吸收到的养分含量,再根据内部资源分配机制并采用环境影响的缩放函数调节根尖的伸长率与侧根密度,同时结合所受到的向性与障碍物的阻挡因素,实时调整生长方向。提供了根茎形状与根系整体形态的控制方法,包括编辑根茎形状的模板曲线、设定资源分配权重和向性权重等。对不同类型的根系,以及不同土壤环境下(包括各种养分分布、障碍物与盆壁影响)的根系进行了模拟实验。实验结果表明,所提出的算法具有为多类植物根系建模的泛化能力,并且能够合理地表现与环境的交互过程。     

辣椒生长的三维可视化模拟

以辣椒动态生长过程虚拟为目标,在测定辣椒植物器官形态结构主要特征的基础上,用NURBS曲面建模方法建立辣椒叶、基于椭球变形的建模方法建立辣椒果实等器官的模型,提出以子结构为单位来生成植物结构的生长过程动态虚拟方法,用VC++结合OpenGL重构了辣椒器官和个体三维形态,实现了具有较好真实感的辣椒生长过程可视化模拟.     

黄花植株三维动态生长及产量模拟模型

[目的/意义]为探究并表达环境因素对黄花各器官生长发育、形态结构和产量的影响,提出一种基于源库关系的黄花植株三维动态生长及产量模拟模型。[方法]以大同地区黄花主要栽培种植品种大同黄花为研究材料,采集黄花叶片、花葶、花蕾等形态数据和叶片光合生理参数,利用功能-结构植物模型(Functional-Structural Plant Model,FSPM)平台的三维建模技术,建立基于云量的室外地表太阳辐射模型及适配黄花的光合作用模型,同时基于黄花源库关系建立黄花光合产物碳分配模型,利用β生长函数构建黄花各器官生长模拟模型,计算黄花生长期内逐日形态数据,最终实现黄花植株三维动态生长及产量模拟。[结果和讨论]采用实测数据对模型进行检验。结果显示,室外地表太阳辐射实测值和模拟值R²为0.87;剩余标准差(Root Mean Squared Error,RMSE)为28.52 W/m²,黄花各器官模拟模型实测值和预测值R²为0.896～0.984,RMSE为1.4～17.7 cm;平均花蕾产量模拟R²为0.880,...     

日光温室三维结构设计与可视化系统研究

开发了一个日光温室三维建模和可视化软件系统,该系统利用三视图设计方法获得了日光温室模型的参数,然后根据参数生成温室的三维模型,用户可以选择不同的墙体、顶棚和其他建筑材料类型,也可以根据光照调整覆盖材料的透光率,同时提供了嵌入门、窗和风机等温室附属组件的功能.实验结果表明,利用该软件能够快速地设计出各种具有较好真实感的日光温室造型.     

三维元胞自动机模拟微生物生长研究

针对元胞自动机较少考虑微生物三维空间的生长状况,建立了一种三维元胞自动机模拟微生物生长,结合布朗运动与Gompertz方程设计合理的元胞自动机规则。通过对大肠杆菌在蛋白胨溶液中的生长进行仿真,建立的三维元胞自动机能较好地描述微生物的生长过程,其活菌对数拟合精度较高(R²>0.98),表明所设计的三维元胞自动机可以较好地描述微生物生长。     

基于微分L-系统的水稻根系三维生长模型研究

植物根系结构是其根系的空间构型,水稻根系结构表现出高度的多样性。为了探明水稻根系结构和分布规律,利用水培法开展试验,测定不同生长时期的根系三维空间坐标和形态参数,对水稻根系结构进行高精度的测量。统计分析所测试验数据,确定了根节点的初始位置、各级枝根的生长方向以及根系的生长函数。通过整合水稻根系的拓扑结构,量化其生物学特征,提出基于微分L-系统的水稻根系三维生长模型,以描述水稻根系生长规律,并检验该模型输出结果的精度。借助Visual C++和Open GL标准图形库实现了水稻根系三维生长可视化模拟系统,直观再现了水稻根系动态的生长过程。对比分析表明,系统对总根长、根表面积和根体积的平均模拟拟合度分别为96. 82%、95. 86%和93. 96%。     

多平台混凝土坝施工三维动态可视化研究

介绍混凝土坝施工三维动态可视化仿真系统的分析、建模与实现过程,提出多平台混凝土坝施工三维动态可视化技术,并结合案例对混凝土坝浇筑过程的三维动态可视化予以具体应用。     

反向单轨输送机三维仿真系统的设计

分析了反向单轨输送机设计中的功能要求,提出了反向单轨输送机三维仿真系统平台的结构,介绍了反向单轨输送机三维仿真系统采用的面向对象和图形化建模方法,讨论了利用OpenGL和VC++所开发的三维仿真平台进行反向单轨输送机动态仿真的过程。     

水泵水轮机转轮三维反问题设计与特性研究

采用全三维反问题设计方法,按照水泵工况确定设计参数,从水轮机方向进行流场计算,完成某一中高水头水泵水轮机转轮的水力设计。针对设计开发的转轮,通过模型实验测试其在不同运行工况下的性能。结果表明,设计的水泵水轮机转轮在水泵工况下的最高机组效率达到91.34%,且机组运行平稳;水轮机工况的最高机组效率为88.5%。基于全流道粘性数值计算的转轮内部流动分析表明,水泵工况下,水流光顺地通过流道,转轮内部流动损失较小;水轮机工况下,转轮进口附近存在较严重冲击损失且叶片背面低压区面积较大,影响转轮的作功能力。     

三维数字艺术在现代拖拉机外观设计中的应用

为了提高农机造型和外观设计的效率,提升农机产品的外观艺术设计效果,将三维数字艺术设计技术引入到了拖拉机外观和造型设计中,并采用Maya软件设计了三维模型,利用软件提供的材质对模型进行了渲染和装饰,设计出三维造型和艺术效果.以拖拉机发动机盖板的造型和外观设计为例,对盖板进行了三维造型和外观设计,设计出了较好的艺术效果,为...     

计算机三维实体造型在工程设计中的应用

计算机绘图技术的发展和计算机性能的不断提高，引发了工程设计的新理念，三维实体造型设计也应运而生，并以其无可比拟的优越性显示出强大的生命力。AutoCAD、Pro／E和3DMAX等绘图软件不仅可以较方便地绘制二维视图，还可以形象逼真地绘制_三维视图。利用这些软件的强大功能，对图形进行适时修改、动画控制和模拟生产过程，使计算机三维实体绘图成为越来越方便的方法。为此，论述了三维实体建模的优点．介绍了三维实体建模的思路和特点．以及采用三维实体建模对传统设计方法的影响。     

汽车驾驶训练模拟器中的三维建模技术

介绍了获取几何对象模型的方法。根据驾驶训I练模拟器中三维几何对象的类别，对如何在Direct 3D中建立各几何对象的模型进行了分析与研究。建模过程中，运用硬编码与三维建模工具建模相结合的方法和纹理映射等多种图像处理措施，提高了视景生成效率，增强了视景立体感和真实感，尤其是贴图建模能够用2D图像模拟3D效果。开发的驾驶训练模拟器视景系统软件已成功应用于汽车驾驶训练，经测试，动画频率能达到22帧／s。     

曲柄连杆机构工作过程虚拟现实展示

介绍了曲柄连杆机构的运动规律,以及Cu lt3D软件实现发动机曲柄连杆机构工作过程虚拟现实展示的方法步骤。     

营养钵混料成型机三维建模与运动仿真——基于Inventor

随着我国农业机具设备化的快速发展,营养钵混料成型机的需求越来越广泛。为了优化营养钵混料成型机的结构及滚链的运动参数,应用Inventor实体建模功能对营养钵混料成型机各结构进行了精确的三维参数化特征建模,同时对入料和搅拌等重要部件进行了虚拟装配及装配体干涉检查,确定了核心部件和重要机构的尺寸参数与结构形式,为营养钵混料成型机的设计优化提供了依据。在Inventor的运动仿真模块中,对营养钵混料成型机搅拌辊部分的工作过程进行了运动仿真。从建立的模型中可以直观地了解到营养钵混料成型机主要结构的连接关系,而Inventor运动仿真结果则直观地显示了营养钵混料成型机的实际工作过程,对营养钵混料成型机的结构设计及装配具有参考意义。     

齿轮三维模型的参数化设计技术

齿轮是汽车、拖拉机中常用的传动零件,在三维设计中,需要对渐开线方程进行转换,由转换后的方程生成齿形,其整个设计过程非常繁琐。本文详述了方程的转换过程及齿轮的参数化设计方法,可以通过输入不同的齿轮参数,即可获得相应的齿轮,从而大大节约设计时间。该方法还可应用于所有系列化的通用件和标准件三维设计中。     

奶牛饲喂装置中螺旋输送器的设计及三维造型

螺旋输送器用于物料输送过程的设计在设计资料中较为常见,但它应用于奶牛饲喂装置时,从设计角度讲有许多特殊性。螺旋输送器的主要尺寸及动力参数设计得是否合理,将直接影响到物料的计量精度。为此,对奶牛饲喂装置中螺旋输送器的设计做了较为详尽的论述,并对其三维造型过程进行了简要的论述。