【文章內容簡介】 磁等環(huán)境因素的考慮。 交互設備和工具 人與虛擬環(huán)境交互的硬件接口裝置 ,涉及圖形圖像硬件設備 ,用于產生 沉浸感 ,以及跟蹤裝置 ,用于跟蹤用戶頭部的位置和方向及從手的位置跟蹤到全身各肢體的位置 ,跟蹤裝置把這些信息送入應用軟件 ,以確定眼睛的位置及視線方向 。如 頭盔式顯示器 (HMD) 、空間沉浸式顯示器 ( SID,如洞穴式和圓頂式 )。觸 覺和力反饋系統(tǒng)提供觸覺刺激 ,如三維動作跟蹤器可提供 32 個關節(jié)傳感器 ,帶力反饋的數(shù)據(jù)手套等 。虛 擬仿真模擬技術的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術的發(fā)展 。現(xiàn) 有的虛擬仿真技術還遠遠不能滿足系統(tǒng)的需要 ,例如 ,數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點 ,虛擬現(xiàn)實設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。 仿真場景管理技術 虛擬仿真中包括大量的感知信息和模型 ,如信息的同步技術、模型的標定技術、數(shù)據(jù)轉換技術、數(shù)據(jù)管理模型、識別和合成技術等等。同時需要協(xié)調景、物、事件、輸入信息等 。仿 真場景的管理技術為系統(tǒng)的正常運行提供技術保障 。尤 其對于當前的分布式模擬仿真技術 ,仿真場景的數(shù)據(jù)組織和管理更為復雜也更為重要。 網絡環(huán)境技術 當前 ,隨著計算機網絡技術的發(fā)展和廣泛應用 ,也由于各種應用需求的驅動 ,分布式仿真模擬系統(tǒng)成為目前的研究熱點之一 。系 統(tǒng)中數(shù)據(jù)和交互命令的快速傳輸 ,要求分布 式系統(tǒng)能夠及時響應 ,同時系統(tǒng)的規(guī)模還要求可擴展、功能可擴充、甚至要求是異構型的軟件結構。 應用環(huán)境系統(tǒng) 應用系統(tǒng)是面向具體問題的軟件部分 ,描述仿真的具體內容 ,包括仿真的動態(tài)邏輯、結構以及仿真對象與用戶之間的交互關系 ,與具體的應用有關 ,仿真對象的行為模擬的真實性和可信性很大程度上取決于對場景對象構建的物理模型和數(shù)學模型的量化程度和模型的精度。 5 5 仿真模擬技術的幾個典型應用 仿真模擬活動對社會和科學技術的影響體現(xiàn)在很多方面 。例 如 ,在軍事領域的應用 ,有力地推動了軍事理論和軍事思想的深刻變 革 ,提升了國家的國防安全實力 。在設計制造業(yè)中的廣泛應用 ,不僅縮短了企業(yè)的產品設計與制造周期 ,而且提高了產品質量 ,從而提高了企業(yè)的競爭力 。在政府決策和管理領域的應用 ,提高了決策管理的科學水平 ,減少了決策錯誤 ,提高了政府管理效率 。 在文化娛樂方面的應用 ,不僅豐富了娛樂內容 ,也提高了節(jié)目的觀賞性 ,創(chuàng)造了更多的夢幻效果 ,同時節(jié)約了娛樂節(jié)目制作的成本 ,提高了文化傳播能力 。隨 著計算機技術和其他相關裝備技術的發(fā)展 ,仿真模擬技術越來越朝著真實性、實時性和隱形性方向發(fā)展 。仿 真模擬技術已經越來越多地融合到我們的生活中 ,并影響著 我們的生活方式和生活習慣。 制造工業(yè)中的模擬仿真技術 試驗階段是產品設計完成后的關鍵階段 。大 多數(shù)企業(yè)都是先制造物理樣機 ,投入試驗 ,如果某些地方試驗失敗 ,則重新設計、重新制造、重新試驗 ,如此反復 ,直到通過定型 。顯 然 ,這樣反復多次的“設計、試驗、修改”過程 ,耗時長 ,成本高 。制 造工業(yè)中的產品設計仿真分析 ,主要是為了發(fā)現(xiàn)設計缺陷、減少重量、增加強度、優(yōu)化零部件尺寸、優(yōu)化性能等 。在 數(shù)字樣機的仿真試驗中發(fā)現(xiàn)問題、修改設計 ,與物理樣機相比 ,顯然其成本降低很多 。據(jù) 統(tǒng)計 ,數(shù)字樣機的開發(fā)方式能夠減少一半以上的物理樣機制造和試驗 ,從而爭取到更多的時間 ,節(jié)約大量的費用 。例 如汽車碰撞仿真 ,模具設計與數(shù)控加工仿真系統(tǒng)等。 作戰(zhàn)演習的仿真模擬 現(xiàn)代作戰(zhàn)仿真模擬是計算機技術、軍事運籌學理論和戰(zhàn)役戰(zhàn)術學等多學科相結合的產物 [ 35 ]。從 單件武器的操作訓練發(fā)展到作戰(zhàn)協(xié)同和對抗訓練、再到戰(zhàn)術合同演練乃至大規(guī)模高速遠程網絡支持的多兵種多武器平臺環(huán)境下的聯(lián)合作戰(zhàn)演習 ,仿真模擬技術都有廣泛的應用 。其 主要功能有三 :一是直接或通過導調人員給受訓者提供逼真的戰(zhàn)場態(tài)勢信息 ,使官兵有 如“身臨其境”的感受 。二是接受受訓人員對態(tài)勢信息的反饋 (判斷和決策 ) 。三是通過模擬系統(tǒng)運行結果 ,對受訓人員的反應給以評估 。所 以加強現(xiàn)代作戰(zhàn)仿真模擬系統(tǒng)的研究開發(fā) ,不僅可以節(jié)約大量的資金 ,避免大量的物資消耗 ,有助于實現(xiàn)我國的國防現(xiàn)代化 ,也有助于改善我國國際周邊環(huán)境 ,改善我國的國際形象。 6 6 基于 SolidWorks 的手動氣閥的模擬仿真 隨著計算機技術的發(fā)展 ,在氣壓傳動教學中采用計算機輔助教學已成為一個發(fā)展方向。氣壓傳動教學中很重要的內容是介紹氣壓元件的結構和工作原理 ,它涉及到氣壓傳動工作介質在 氣壓元件內部的流動。在傳統(tǒng)的教學方式中 ,由于掛圖或膠片是靜止的 ,無法連貫地再現(xiàn)氣壓元件的工作過程 ,所以造成老師講解困難學和生理解困難 ,教學效果不理想。為了解決傳統(tǒng)教學的缺點 , 本文針對氣壓傳動的手動氣閥 ,提出了一種基于 Solidworks的結構裝配和工作原理動態(tài)仿真 ,這樣可使抽象問題直觀化，既有利于老師的教學 ,也有助于學生的學習。從而體現(xiàn) SolidWorks的優(yōu)越性 ,并且縮短學生的理解時間 ,激發(fā)學生的學習興趣 ,彌補傳統(tǒng)教學方法的不足 , 提高教學效果。 SolidWorks 概述 為了開發(fā)基于微 機平臺的三維 CAD 軟件， 1993 年 PTC 公司的副總裁與 CV 公司的副總裁共同成立了 SolidWorks 公司，并于 1995 年成功推出了 SolidWorks軟件。該軟件具有很大的創(chuàng)新性， SolidWorks 3D 設計直接從三維模型入手，省去設計過程中三維視圖與二維視圖之間的轉化。設計者可以方便地運用鼠標通過拉伸、旋轉、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等拖放式操作不斷改變其結構，最終完成整個產品 (或零件 )的設計，直觀易學，操作方便。 SolidWorks軟件采用參數(shù)驅動的設計模式，可以通過修改相關的參數(shù)來完善設計 方案，支持設計方案的動態(tài)修改。軟件包含豐富的標準件圖庫，用戶也可任意擴充自定義的圖庫，因而減少了不必要的重復性設計工作，有效地縮短了設計周期，提高了設計效率。 SolidWorks 可以通過任意旋轉和剖切對運動的零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測，發(fā)現(xiàn)問題立即修正，把“試制過程”放在設計階段，可以避免做成實物后才發(fā)現(xiàn)問題，提高了新產品的設計效率。 SolidWorks 軟件擁有數(shù)十個黃金合作伙伴，比如美國著名的結構研究公司的 Cosmos 軟件能夠和SolidWorks 軟件無縫集成，實現(xiàn)機械產品的運動學和動力學仿真， 此外還可以對機械零件進行有限元分析，從而進一步進行強度校核或優(yōu)化設計。 手動氣閥的基本工作原理 手動氣閥是汽車上用的一種壓縮空氣開關的機構，其工作原理如圖 1 所示。當通過手柄球（序號 1）和芯桿（序號 2）將氣閥桿（序號 6）拉到最上位置時，儲氣筒與工作氣缸相接通。當氣閥桿被推到最下位置時，工作氣缸與儲氣筒的通道關閉。此時工作氣缸通過氣閥桿的中心孔道與大氣接通。氣閥桿與閥體（序號4）孔是間隙配合，裝有 O 型密封圈（序號 5）以防止壓縮空氣泄露，螺母（序 7 號 3）氣質固定手動啟發(fā)位置的作用。