虚拟维修中拆装过程建模与验证方法研究

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虚拟维修训练是虚拟现实技术的重要应用之一,由于其具有安全、灵活、经济、方便等众多优点而被越来越多地采用。在虚拟维修环境中,零部件拆装过程的模型是保证其正确性、交互性和完备性的重要因素。本文通过分析拆装过程建模技术和碰撞检测技术的研究现状,提出并实现了拆装模型和验证方法。主要的研究内容如下:   ⑴提出了拆装过程的时序模型,包括拆装过程的PERT图模型和拆装过程的有色Petri网模型两个模型。对PERT图模型给出了等价的依赖矩阵,并在此基础上提出了基于依赖矩阵的拆装算法。给出了有色Petri网模型的构造方法,并给出了用以控制拆装过程的算法。最后对两种模型进行了对比。   ⑵提出了拆装过程的位移模型,其中包括拆装位移PERT图模型和拆装位移有色Petri网的模型两个模型。在拆装时序PERT图模型的基础上构造了拆装位移PERT图模型,并给出了等价的拆装位移状态表和拆装位移依赖矩阵。在拆装时序有色Petri网模型的基础上给出了拆装位移有色Petri网模型的构造方法。   ⑶提出了使用碰撞检测的拆装位移模型验证方法,包括对拆装位移PERT图模型和拆装位移有色Petri网模型的正确性验证。给出了对单个零件拆装动作进行分析的碰撞检测方法,通过分析比较给出的两种碰撞检测方案,选择在运动方向投影的方法来进行碰撞检测,并在此基础上说明了方向圆柱包围盒,三角形面片投影、精确相交测试三个关键技术细节。   ⑷开发了一个基于Web3D的虚拟维修训练系统,使用Virtools4.0作为三维交互开发平台,VRML作为用于碰撞检测验证的几何模型,通过设备的实例对本文的方法进行了验证。
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