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基于Vega与VC++的全断面掘进机视景仿真研究
| 论文题名： | 基于Vega与VC++的全断面掘进机视景仿真研究 |
| 关键词： | 全断面掘进机;虚拟现实技术;视景仿真;VC++工具;Vega立体引擎 |
| 摘要： | 虚拟现实技术(简称VR)是将真实中的环境在计算机中的实现，模拟出具有沉浸感和真实感的三维场景。通过输入输出设备，在各种感官上对虚拟环境的真实体验。虚拟现实技术具有很强的人机交互能力以及对三维环境的逼真显示，人机界面的开发和应用，从而改变了人和计算机的被动、生硬的局面。虚拟现实技术在军事演习规划、三维游戏、城市建筑漫游和规划等等很多领域得到了广泛的应用。随着计算机软硬件技术的发展，从PC机、工作站到大型并行处理机都为VR提供了强大的引擎支持，使得VR系统中最重要的图形、图像处理功能得到了极大的提高，也为虚拟现实技术提供了更加广阔的研究和应用空间。视景仿真是虚拟现实技术的实现，可视化仿真着重的是实时的交互性，通过在仿真的虚拟环境系统中进行模拟操作来近似达到进行真正实际训练的效果。 全断面掘进机用于地下通道工程的挖掘，是集机、电、液、控制等一体的高科技大型工程装备。由于全断面掘进机施工具有机械化程度高、施工速度快、质量有保障、安全性高、适用性广、对地面建筑影响少、有利于环保等优点，已被广泛应用于地铁、公路、铁路、输气、输水、市政、水电隧道等大型工程。随着我国城市工程的相继建设，全国二十多个城市都规划了地铁项目，使得全断面掘进机的我国的应用更加的广泛。但是由于其特殊的施工环境，不能让我们在现场观察具体的施工和工作情况。因此，我们通过创建模型加上渲染构建出接近真实环境的虚拟场景，通过程序的控制加上立体显示的硬件支持，开发出一种具有很好沉浸感和真实感的视景仿真系统，以用于进行虚拟施工过程展示、虚拟培训等。 本文研究的主要内容是全断面掘进机的实时视景仿真。课题以EPBΦ6.28m土压平衡式全断面掘进机为研究对象，在Pro/E中将三维模型按运动关系的要求以树形父子关系虚拟装配，而后通过转换得到了Creator能打开的文件格式;采用多边形建模，矢量建模等技术，创建了三维模型，应用文理映射技术获得了较真实的模型对象;并对复杂运动的DOF运动节点的设置作了较深入的研究;建立基于Openflight数据格式的全断面掘进机几何模型库和虚拟环境数据库，并研究了Vega中模型加载的相关问题;采用VC++作为开发工具，在建立的MFC对话框框架的基础上，创建了基于Vega立体引擎且具有人机交互功能的全断面掘进机视景仿真桌面系统，在立体硬件上运行，具有较好的沉浸感和真实感，取得了良好的立体效果。并初步实现了虚拟施工、虚拟操作培训等仿真功能。 |
| 作者： | 许永强 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 巩亚东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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