支持數(shù)字樣機協(xié)同評審的網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實環(huán)境支撐技術研究.pdf

1、面向數(shù)字樣機的設計評審是復雜產(chǎn)品開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)，隨著產(chǎn)品功能和結構的日趨復雜，產(chǎn)品研發(fā)及制造過程中的分工越來越精細，給產(chǎn)品數(shù)字樣機的設計評審和質(zhì)量風險管理帶來了困難，基于網(wǎng)格的協(xié)同虛擬現(xiàn)實環(huán)境為處于異地設計環(huán)境下進行復雜產(chǎn)品數(shù)字樣機設計評審提供了可行的解決方案。虛擬現(xiàn)實技術經(jīng)過十余年的發(fā)展，已在越來越廣泛的領域中得到應用，成為設計公司、生產(chǎn)企業(yè)提高競爭力的一項重要手段;網(wǎng)格技術作為一種前瞻的面向廣域網(wǎng)的分布式計算模式，是傳統(tǒng)的并行

2、和分布式計算在深度和廣度上的拓展，為虛擬現(xiàn)實應用在更廣的范圍內(nèi)利用資源和提供服務成為可能。
　　 為支持異地復雜機械產(chǎn)品研發(fā)，本文對數(shù)字樣機協(xié)同評審的支撐技術進行了研究，對網(wǎng)格環(huán)境下實時評審資源與任務管理、復雜產(chǎn)品海量數(shù)據(jù)模型可視化方法以及網(wǎng)格評審環(huán)境中協(xié)同交互模式等進行了深入探討，并在上述研究的基礎上，開發(fā)了一個靈活、可擴展的網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實環(huán)境，較好地滿足了復雜機械產(chǎn)品數(shù)字樣機的設計及協(xié)同評審需求。本文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個方

3、面:
　　 (1)針對復雜機械產(chǎn)品設計的特點及現(xiàn)有數(shù)字樣機評審環(huán)境在分布式協(xié)同評審支持上的不足，基于網(wǎng)格計算模型，構建了一個面向數(shù)字樣機協(xié)同評審的多層體系結構，并給出基于網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實環(huán)境的協(xié)同評審方法。該體系結構的關鍵由私有網(wǎng)格支撐平臺、基于服務的分布式并行渲染模塊和協(xié)同評審應用服務三個部分組成。
　　 (2)從多用戶實時協(xié)同評審的需求出發(fā)，通過分析網(wǎng)格系統(tǒng)中資源的異構問題，提出了適合多用戶實時協(xié)同評審的資源與任務管理模

4、型，該模型使用基于WebServices的信息索引中心保存系統(tǒng)的資源和任務信息，為用戶任務的資源分配和啟動提供任務代理服務，而在各個網(wǎng)格節(jié)點上由本地資源管理服務負責節(jié)點資源的注冊和本地作業(yè)進程的啟動和監(jiān)控，形成新的專屬網(wǎng)格支撐服務平臺，這有助于提高評審的靈活性，降低異構資源共享及參與的實現(xiàn)難度。
　　 (3)建立了基于服務的分布式并行渲染技術框架。面向機械產(chǎn)品數(shù)字樣機協(xié)同評審的需求，研究了復雜產(chǎn)品設計評審中的難點，設計了基于網(wǎng)格

5、動態(tài)資源進行分布式渲染計算的實現(xiàn)方案，并給出了實現(xiàn)原型。面向大規(guī)模數(shù)據(jù)實時處理的需求，研究了大規(guī)模數(shù)據(jù)分布式協(xié)同評審中的效率瓶頸問題，提出了一種基于多線程的并行數(shù)據(jù)處理算法，提高了處理效率。
　　 (4)提出了多用戶協(xié)同交互操作方案，該方案能夠支持將地理分散的用戶接入到一個統(tǒng)一的虛擬環(huán)境中，共同對虛擬產(chǎn)品進行裝配操作評審。用戶可以采用多種自然的虛擬現(xiàn)實交互手段，如數(shù)據(jù)手套、位置跟蹤設備等，同時也支持鍵盤鼠標等常規(guī)交互方式。每個用

6、戶在虛擬空間中都有一個獨立的映射對象，該對象代表用戶在虛擬空間中的位置等屬性，并可與其他用戶對象進行交互。該方案提供了一致的接口規(guī)范，建立了統(tǒng)一的基于協(xié)同用戶對象的交互和管理視圖，便于各領域開發(fā)者進行評審或仿真工具的集成與開發(fā)。
　　 (5)開發(fā)了一個面向機械產(chǎn)品數(shù)字樣機裝配評審的網(wǎng)格虛擬現(xiàn)實環(huán)境VRGrid，并進行了實例的設計應用。VRGrid系統(tǒng)可以匯聚當前的空閑計算資源，在提高資源利用效率的同時，完成單個計算機所不能完成的