基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工程圖學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、工程圖學(xué)實(shí)驗(yàn)是工程圖學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的的發(fā)展，工程圖學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)也逐漸進(jìn)入高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)研制工程圖學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件，是對(duì)圖學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和手段突破性的貢獻(xiàn)，其目的是改革傳統(tǒng)的落后的實(shí)驗(yàn)方法和手段，為學(xué)生提供具有沉浸感和交互性的實(shí)驗(yàn)軟件，在順利完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)的各種圖學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，還可以開設(shè)許多創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。 根據(jù)工程圖學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的不同，本文將工程圖學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)劃分了四大實(shí)驗(yàn)?zāi)K：平面與立體截

2、交實(shí)驗(yàn)，立體與立體相貫實(shí)驗(yàn)，組合體構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和虛擬部件拆裝實(shí)驗(yàn)。其中組合體構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)又包括：目標(biāo)設(shè)計(jì)構(gòu)型實(shí)驗(yàn)，讀圖構(gòu)型實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)意構(gòu)型實(shí)驗(yàn)；虛擬部件拆裝實(shí)驗(yàn)又包括：裝配順序驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，拆卸順序驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。通過分析每個(gè)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，選取實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究模型的建立方法。本文用兩種方法建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停夯谟?jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的方法，基于三維建模軟件的方法。 系統(tǒng)以虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言VRML和程序設(shè)計(jì)語言Java為平臺(tái)，用VRML與Java通訊技術(shù)實(shí)

3、現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)操作中的交互控制。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，分析了多個(gè)核心算法并用程序?qū)崿F(xiàn)，其中包括：平面與立體截交算法，顯示切割后立體視圖的算法，組合體構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的碰撞檢測算法，虛擬部件拆裝實(shí)驗(yàn)中的碰撞檢測算法等。 該虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：1、基于網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)。系統(tǒng)只需要一臺(tái)連入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器。學(xué)生可以通過上網(wǎng)進(jìn)行工程圖學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)；2、實(shí)驗(yàn)靈活性。實(shí)驗(yàn)者可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)操作的具體要求，按照需要自主的控制模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：3、

4、實(shí)驗(yàn)操作交互性。隨著實(shí)驗(yàn)者對(duì)立體模型的操作，立體模型會(huì)及時(shí)響應(yīng)變化并且實(shí)時(shí)顯示給實(shí)驗(yàn)者；4、視圖實(shí)時(shí)變化。在平面與立體截交線實(shí)驗(yàn)中，立體模型變化的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)者可以在同一頁面中看到模型變化后的視圖。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：1、設(shè)計(jì)規(guī)劃了整個(gè)工程圖學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同選取了典型的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究了模型的建立方法?、利用VRML和Java實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，且所有窗口(包括虛擬模型顯示窗口、實(shí)驗(yàn)交互操作窗口)均在