機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--CAD系統(tǒng)和虛擬裝配面層次上幾何信息的轉(zhuǎn)換

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F N on of is A on us a VR is of R or E to is is is to of is is is AD be E, of of of of or be of be is an in as (1) of or (2)(3)(4)of (5)of (6) of of A is to a So it is A is of of So of is to be R AD be to of or AD is R R VR to R A be as of a be as of AD a E, R in of E. t E, in of In to of is to be E. of AD to by of of of AD AD is in of AD of to is by of of In is E on be to on of is is on of In to ) is as of is as A ++ is as of VR 3LP to of TK R RL LP be to E. In TK 1） t be TK of 2) on 3) of is of of t be up E. in R is 1 R by . is of r), g) b). of r, g b to of In to is If of r g of b of be to of of s VR LP is . on of R be VR us In to of of of of of of of of A s to of of of of is to of By LP in of is up to of of is of E, a is by to is up of is up by of be by of of of of a of a of is in n is on At VA is to of to AD E, of is E. A is to is on of E. is is so of AD E is 統(tǒng)和虛擬 裝配面層次上幾何信息的轉(zhuǎn)換 摘要： 傳統(tǒng)的產(chǎn)品裝配，一般借助于實(shí)物模型來完成，而實(shí)物模型的建立是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的過程?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬裝配技術(shù)的發(fā)展，為我們解決裝配問題提供了新的低成本的快速手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸性（ 、交互性（ 和構(gòu)想性（ [1]。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在完成產(chǎn)品的零部件設(shè)計(jì)后，將零部件的幾何模型、公差（或誤差）特征輸入計(jì)算機(jī)，在虛擬環(huán)境中結(jié)合工裝工具模型、人體空間運(yùn)動模型進(jìn)行虛擬裝配和裝配性能分析和評價(jià)，對不合理的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，完成裝配方案和裝配計(jì)劃的優(yōu)選，最后進(jìn)行實(shí)際裝配，從而確保實(shí)際裝配的一次成功，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了產(chǎn)品開發(fā)成本 ［ 2］ 。 關(guān)鍵詞：虛擬裝配、虛擬環(huán)境、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、幾何信息 統(tǒng)中的模型可以導(dǎo)入到虛擬環(huán)境，但是導(dǎo)入的模型僅僅具有體的概念，不具備面的概念。我們可以選中整個(gè)裝配體或單個(gè)零部件，卻不能選中零部件的某一個(gè)面。面在裝配中是一個(gè)非常重要的概念，在裝配操作中具有如下的功能： (l）零部件或裝配體的定位； (2）定義約束； (3）定義聯(lián)接； (4）定義形狀公差和位置公差；(5）定義精度和粗糙度 ； (6)定義物理信息（顏色、材質(zhì)等）等。離開了面的概念，裝配的概念也就變得模糊，虛擬裝配也就蛻變?yōu)橐粋€(gè)單純的仿真系統(tǒng)。因此，在虛擬裝配僅僅具有體的概念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們需要在生成虛擬現(xiàn)實(shí)文檔的過程中，建立起面的概念。 統(tǒng)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口將 型的表面進(jìn)行離散，離散成多邊形面片或三角形面片的集合，然后將這些面片信息寫入虛擬現(xiàn)實(shí)文檔。虛擬環(huán)境提取虛擬現(xiàn)實(shí)文檔提供的面片信息，將所有的面片繪制出來，從而生成虛擬實(shí)體。在 統(tǒng)中，零件可以看作是面的集合體，面看作是面片的集合體。而在虛擬裝配環(huán)境中 ，體和面片之間存在對應(yīng)關(guān)系，所有的面片構(gòu)成了整個(gè)虛擬實(shí)體，通過這種對應(yīng)關(guān)系就構(gòu)造出了體的信息。而面與面片不存在對應(yīng)關(guān)系，從而導(dǎo)致了面的信息的丟失。為了建立起面的信息，就需要重新構(gòu)建面與面片之間的對應(yīng)關(guān)系。為此，本文通過不同顏色標(biāo)識不同的面。在 統(tǒng)中，利用 統(tǒng)的二次開發(fā)功能將 型的每一個(gè)面涂上不同的顏色，這樣，在虛擬環(huán)境中，具有同一種顏色的面片也就屬于同一個(gè)面。然后通過構(gòu)造面鏈表和面片鏈表，建立面與面片之間的對應(yīng)關(guān)系，從而在虛擬環(huán)境中建立起面的信息。 本文選用 簡稱 ）作為裝配建模軟件 ［ 4]；選用 稱 為虛擬裝配的開發(fā)平臺 ［ 5]；選用 作為應(yīng)用程序的開發(fā)平臺。 過虛擬現(xiàn)實(shí)文檔接口（如： 3 ）和多種建模軟件進(jìn)行幾何信息的傳遞。 然支持多種文件格式的輸入，但是 只能通過 式和 式與 行幾何信息的傳遞。但在實(shí)際應(yīng)用中， 檔在 構(gòu)建的虛擬環(huán)境中存在如下的限制：不能提取幾何信息，不能進(jìn)行修改顏色、改變紋理等操作；不能對虛擬實(shí)體進(jìn)行縮放操作；對虛擬實(shí)體的碰撞檢測不能精確到多邊形，檢測精度低。為此，本文采取了另外一種虛擬文檔格式： 檔。 檔是 的渲染格 式，包含如下信息：三角面片的坐標(biāo)信息；三角面片的每個(gè)頂點(diǎn)的法線信息；三角面片的顏色信息。同一個(gè)面的所有面片具有相同的顏色。 檔與 檔相比較具有如下優(yōu)點(diǎn)： (l）包含顏色信息，為使用顏色標(biāo)識轉(zhuǎn)換法奠定基礎(chǔ)。 (2）每個(gè)三角面片具有三個(gè)頂點(diǎn)法線信息，三角面片之間的連接過渡較圓滑，顯示效果要優(yōu)于 檔。 首先在 環(huán)境中完成裝配建模，然后順次取出裝配體的每個(gè)零件生成相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)文檔，圖 1 給出了虛擬現(xiàn)實(shí)文檔的生成過程。 使用 的 塊完成對零件的顏 色修改操作。顏色由 r、 g、 定每個(gè)面不同的 r、 g、 b 值，也就產(chǎn)生了不同顏色的面。為了充分區(qū)別兩個(gè)面，本文采用增減涂色法，如果 r、 g 的值增加， b 的值就應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減少，增加和減少的幅度不同，這樣產(chǎn)生的每個(gè)面顏色相差較大，便于區(qū)別。涂色之后利用 的 型轉(zhuǎn)換模塊，即可生成 擬現(xiàn)實(shí)文檔。對所有的零件進(jìn)行上述操作，即產(chǎn)生相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)文檔。 虛擬現(xiàn)實(shí)文檔提供了面片信息、法線信息、顏色信息等。為了建立起面與面片之間的對應(yīng)關(guān)系，我們需要建立 2 個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)：面鏈表和面 片鏈表。面鏈表和面片鏈表的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。面鏈表包含了每個(gè)面的信息，包括面的名稱、編號、顏色以及面片鏈表等，面的顏色和面片鏈表之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，面片鏈表用來存儲具有相同顏色的面片。順序讀取 檔，取出面與面片的信息分別存入面鏈表和面片鏈表。這樣，面、顏色、面片三者之間就產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)，以顏色為載體，面與面片之間就建立起了對應(yīng)關(guān)系。 在虛擬環(huán)境中，面的選取通過選取與面相對應(yīng)的所有面片來實(shí)現(xiàn)的。首先利用數(shù)獲得當(dāng)前活動的三角形面片，利用 數(shù)獲得當(dāng)前活動三角形面片的編號。然后在面片鏈表和面鏈表進(jìn)行搜索，獲得包含此面片編號的面。對此面中包含的所有面片進(jìn)行相同的操作，也就相當(dāng)于對面進(jìn)行了相應(yīng)的操作。比如將所有的面片高亮度顯示，在視覺效果上，整個(gè)面就會高亮度顯示，從而感覺面被選中了。通過這種方式，我們就實(shí)現(xiàn)了在面層次上幾何信息的重建。 從 統(tǒng)轉(zhuǎn)換到虛擬環(huán)境的幾何信息僅僅具有體的信息，面的信息在轉(zhuǎn)換過程中已經(jīng)丟失。本文在 統(tǒng)和虛擬裝配環(huán)境之間的幾何信息轉(zhuǎn)換方面作了一些探索，在虛擬環(huán)境中重新建立起了面的概念。虛擬環(huán)境中的物體造型采用多面體 造型。本文利用顏色標(biāo)識轉(zhuǎn)換法和 二次開發(fā)功能，使用顏色對面進(jìn)行標(biāo)識，將面的信息和面片信息存入面的鏈表和面片鏈表。通過顏色作為中介，建立了面與面片之間的對應(yīng)關(guān)系。在虛擬環(huán)境中，利用這種對應(yīng)關(guān)系，建立起面的概念，在面的層次上實(shí)現(xiàn)了幾何信息的重建。同時(shí)開發(fā)了虛擬裝配試驗(yàn)系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)換效果進(jìn)行了驗(yàn)證，經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后的幾何信息在虛擬裝配環(huán)境中在面的層次得到重構(gòu)，顯示效果良好，信息轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確，較好地解決了 統(tǒng)和虛擬環(huán)境之間的幾何信息轉(zhuǎn)換問題 。 參考文獻(xiàn) [l]張茂軍主編．虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)．北京科學(xué)出版社． 2001 。 [2]et 9(8),1997:575 一 584. [3］ 萬華根．基于虛擬現(xiàn)實(shí)的 法研究．浙江大學(xué)博士論文． 1999。 [4][5] s