基于觸覺反饋的曲面造型方法及程序設(shè)計.pdf

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展激勵了相關(guān)領(lǐng)域的變革與進(jìn)步，觸覺反饋可以有效提高用戶在虛擬環(huán)境下的沉浸感。本文將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與計算機(jī)輔助設(shè)計相結(jié)合，基于OpenGL圖形庫和OpenHaptics軟件開發(fā)包建立基于觸覺反饋的曲面造型系統(tǒng)，為傳統(tǒng)設(shè)計方法注入了新的活力。
　　首先，建立基于質(zhì)點彈簧網(wǎng)格系統(tǒng)的曲面力學(xué)模型，并對于網(wǎng)格中離散的質(zhì)點進(jìn)行三角面片和NURBS曲面擬合，然后對質(zhì)點系統(tǒng)進(jìn)行外力作用下的動力學(xué)分析，采用歐拉方法求解系統(tǒng)的動力學(xué)常微

2、分方程，得到曲面在外力作用下的動態(tài)變形過程。
　　其次，討論基于代理點的虛擬環(huán)境下觸覺反饋實現(xiàn)機(jī)制；分析觸覺/圖形雙輸出系統(tǒng)的硬件組成及軟件開發(fā)工具；從操作便捷性及計算機(jī)輔助造型設(shè)計功能需求出發(fā)，基于窗口菜單指示模式，利用OpenGL的應(yīng)用工具包 GLUT庫函數(shù)，設(shè)計及構(gòu)建造型系統(tǒng)人機(jī)交互操作界面。
　　再次，基于觸覺反饋設(shè)備配套開發(fā)包 OpenHaptics的高級接口庫 HLAPI，結(jié)合 OpenGL相關(guān)圖形渲染技術(shù)，實現(xiàn)

3、圖形與力的同步實時輸出，建立基本的圖形/觸覺雙通道反饋系統(tǒng)；在對傳統(tǒng)圖形系統(tǒng)操作模式研究與繼承的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于PHANTOM Omni觸覺反饋設(shè)備的造型系統(tǒng)人機(jī)交互操作模式。
　　最后，通過強(qiáng)制重置質(zhì)點彈簧系統(tǒng)的動力學(xué)模型，同時保留曲面變形后幾何狀態(tài)的方法實現(xiàn)曲面塑性變形，即對變形后曲面手動重建能量為零的平衡態(tài)質(zhì)點彈簧網(wǎng)格模型；利用OpenGL圖形庫或 QuickHaptics快速編程接口構(gòu)建有造型語義的虛擬造型工具來表征交互操