三維仿真論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇三維仿真論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1．1教學(xué)方法三維可視化為了解決大學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中理解困難和前沿性的科研促教中缺乏實(shí)驗(yàn)條件驗(yàn)證的教學(xué)問(wèn)題［3］，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將物理建模思想應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)三維可視化仿真，使復(fù)雜、抽象、煩瑣的理論模型變得直觀、具體、明了．例如:針對(duì)“空間光通信創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”課程中的光學(xué)天線(xiàn)設(shè)計(jì)及光傳輸、激光雷達(dá)成像和光子晶體光纖光傳輸?shù)冗M(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)可視化仿真．在對(duì)前沿性的科研促教中缺乏實(shí)驗(yàn)條件驗(yàn)證的情況下，擬采用理論建模與仿真驗(yàn)證方法來(lái)實(shí)現(xiàn)．

1．2創(chuàng)新實(shí)踐自主化為了解決自主創(chuàng)新實(shí)踐能力訓(xùn)練不足的教學(xué)問(wèn)題［4］，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將光通信、微波光子學(xué)等交叉學(xué)科前沿技術(shù)與創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合，構(gòu)建了“空間光通信”開(kāi)放式創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，建設(shè)了綜合型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型的開(kāi)放式專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室．依托開(kāi)放式創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，開(kāi)展了大學(xué)生自主研究型學(xué)習(xí)，著力加強(qiáng)大學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)［5，6］．加強(qiáng)科研促教，拓展創(chuàng)新思維，在“985高校”大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃支持下，實(shí)施了創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目40余項(xiàng)．依托科研項(xiàng)目把學(xué)生帶到學(xué)術(shù)前沿，進(jìn)行了形式多樣的學(xué)術(shù)研討:教授、副教授、博士、碩士、本科生分別定期做主題報(bào)告、分組討論、網(wǎng)上論壇、參加國(guó)際國(guó)內(nèi)會(huì)議和暑期夏令營(yíng)等方式促進(jìn)學(xué)術(shù)交流，形成良好的學(xué)術(shù)氛圍．學(xué)生在開(kāi)放式專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室里自主進(jìn)行理論建模、仿真設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文等，開(kāi)展了大學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式．

1．3多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)體系為了解決傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式缺乏對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐、仿真設(shè)計(jì)與課程論文等環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)的教學(xué)問(wèn)題［7，8］，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將理論考試和平時(shí)成績(jī)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)操作與自主創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合，理論建模仿真與課程論文相結(jié)合，構(gòu)成了多元化的評(píng)價(jià)體系．例如:把理論考試成績(jī)所占的比例下調(diào)到60%，而課程論文的比例上升到40%，通過(guò)創(chuàng)新項(xiàng)目和課程論文等方式評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí);通過(guò)課程論文答辯方式，依據(jù)“假設(shè)的合理性、建模的創(chuàng)新性、結(jié)果的準(zhǔn)確性、表達(dá)的清晰性”進(jìn)行綜合評(píng)定，實(shí)現(xiàn)從應(yīng)試教育到素質(zhì)教育的觀念性轉(zhuǎn)變．引領(lǐng)學(xué)生朝著有利于自身全面發(fā)展的方向努力．

1．5開(kāi)放式教學(xué)資源建設(shè)為了解決傳統(tǒng)教學(xué)資源不足的問(wèn)題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)了師資隊(duì)伍的建設(shè)，進(jìn)行了廣泛的國(guó)際、國(guó)內(nèi)教學(xué)研討和學(xué)術(shù)交流．重點(diǎn)建設(shè)了豐富的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)課程含教學(xué)錄相、典型實(shí)例、創(chuàng)新設(shè)計(jì)系列實(shí)驗(yàn)教案、經(jīng)典物理問(wèn)題、及在線(xiàn)實(shí)踐編程等模塊;適時(shí)引入在線(xiàn)答疑、網(wǎng)絡(luò)論壇及現(xiàn)場(chǎng)演示與討論等交互式教學(xué)形式，形成了模塊化、交互式、開(kāi)放式教學(xué)資源平臺(tái)．

2改革與實(shí)踐的探索

實(shí)例1大學(xué)生在牛頓式光學(xué)天線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)(圖1)上做的部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:圖2為接收光斑實(shí)驗(yàn)測(cè)試，圖3為利用光束質(zhì)量診斷儀器測(cè)試光斑．通過(guò)三維可視化仿真，使復(fù)雜、抽象、煩瑣的空間光通信系統(tǒng)中的激光傳輸理論模型變得直觀、具體、明了，解決大學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中理解困難的教學(xué)問(wèn)題(大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目)。例如:老師們課堂上在講解光子晶體的應(yīng)用———布拉格光纖光傳輸特性時(shí)，就采用了仿真驗(yàn)證手段．通過(guò)詳細(xì)舉例以此來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生啟迪思維、大膽創(chuàng)新設(shè)計(jì)、勇于實(shí)踐．以下是學(xué)生們根據(jù)題目的要求，在老師的指導(dǎo)下做的部分仿真結(jié)果圖．實(shí)例2等周期結(jié)構(gòu)的布拉格光纖仿真(見(jiàn)圖4—圖6)．實(shí)例3空間光通信系統(tǒng)激光傳輸特性仿真(見(jiàn)圖7—圖8)．實(shí)例4波動(dòng)方程的(動(dòng)態(tài))三維可視化(見(jiàn)圖9)．圖9波動(dòng)方程(動(dòng)態(tài))三維可視化圖形實(shí)例5平面波用柱面波形式展開(kāi)(見(jiàn)圖10)．圖10平面波展開(kāi)為柱面波仿真結(jié)果圖形以上是具有代表性的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．“缺陷的光子晶體在偏振分束器等光學(xué)器件中的應(yīng)用”(大學(xué)生參與者:黃鶴、劉天驕、陳逸舟)被學(xué)校推薦為2010年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目;“推帚式激光雷達(dá)三維成像創(chuàng)新設(shè)計(jì)”(大學(xué)生參與者:謝國(guó)洋、顧大超、童磊)被學(xué)校推薦為2011年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目．通過(guò)這種創(chuàng)新事例，能很好地鍛煉和培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)造能力，大大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望和學(xué)習(xí)興趣．

3改革的實(shí)施成果

該課程未實(shí)行教學(xué)改革以前，我們實(shí)行的是傳統(tǒng)教學(xué)模式(理論教學(xué)+筆試成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī))，教學(xué)成果不理想．自從2009年本教學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了對(duì)“空間光通信創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)研究型改革與實(shí)踐的探索以來(lái)，特別是加強(qiáng)了針對(duì)“空間光通信創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”課程中的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)及《數(shù)學(xué)物理方法與仿真》、《光學(xué)天線(xiàn)設(shè)計(jì)》、《空間光通信創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》3本教材的重點(diǎn)建設(shè)．建立了1個(gè)基于大學(xué)生創(chuàng)新基地的空間光通信工程技術(shù)研究中心;并依托這個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，開(kāi)展了一系列的教學(xué)和科研項(xiàng)目．1)研發(fā)了十余個(gè)綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，例如:“卡塞格倫光學(xué)天線(xiàn)系統(tǒng)的光傳輸特性分析實(shí)驗(yàn)”、“光纖損耗與光纖耦合實(shí)驗(yàn)”、“激光準(zhǔn)直與多波長(zhǎng)光學(xué)天線(xiàn)傳輸實(shí)驗(yàn)”、“無(wú)線(xiàn)激光大氣通信實(shí)驗(yàn)”等;2)2012年數(shù)學(xué)物理方法、三維可視化仿真及創(chuàng)新實(shí)踐的“三位一體”教學(xué)模式改革獲電子科技大學(xué)教學(xué)改革成果一等獎(jiǎng);3)教改項(xiàng)目:2009年“數(shù)學(xué)物理方法”教學(xué)研究與精品課程建設(shè)”，2010年“數(shù)學(xué)物理方法精品課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)與改革”;4)團(tuán)隊(duì)教師指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目40余項(xiàng)，指導(dǎo)大學(xué)生40余篇(SCI收錄6篇);5)開(kāi)展了一系列高水平的科研項(xiàng)目，獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目3項(xiàng)以及橫向建設(shè)項(xiàng)目等;6)2011年建設(shè)了電子科技大學(xué)第一座2．0kW單晶硅太陽(yáng)能發(fā)電站，并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，以作為大學(xué)生新能源創(chuàng)新課題教學(xué)示范所用．7)發(fā)表教研論文20余篇、科研論文100余篇．取得了顯著的教學(xué)成果，形成了交叉性學(xué)科前沿與創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式．(教改前后對(duì)比情況見(jiàn)表1)．

篇（2）

1、論文研究背景及意義

近多年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)構(gòu)建數(shù)字城市，近而實(shí)現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當(dāng)前一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗(yàn)中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對(duì)象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中的應(yīng)用，表現(xiàn)為人機(jī)交互、真實(shí)建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實(shí)時(shí)三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造出來(lái)的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中，對(duì)于城市發(fā)展規(guī)劃的各個(gè)方面都具有相當(dāng)重要的意義。

2、國(guó)內(nèi)、外的視景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)庫(kù)生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實(shí)和視景仿真系統(tǒng)。我國(guó)在視景仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。TrueSim v2.0 三維實(shí)時(shí)仿真軟件平臺(tái)是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來(lái)從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的仿真平臺(tái)。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個(gè)實(shí)時(shí)三維虛擬現(xiàn)實(shí)編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開(kāi)發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂(lè)等多種3D產(chǎn)品。

3、本文的研究目的及重要內(nèi)容

本文通過(guò)研究虛擬現(xiàn)實(shí)視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動(dòng)漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來(lái)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹(shù)木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺(tái)和工具集對(duì)校園虛擬場(chǎng)景進(jìn)行仿真，在VC++開(kāi)發(fā)平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等交互方式）控制，實(shí)現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。

本文主要研究?jī)?nèi)容和所做工作總結(jié)如下：

(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，對(duì)國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。

(2)對(duì)黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。

(3)研究用虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實(shí)感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對(duì)地形、道路、教學(xué)樓和圖書(shū)館等建筑以及校園之中的花草樹(shù)木等進(jìn)行建模，構(gòu)建出虛擬場(chǎng)景模型庫(kù)，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行漫游和交互控制。

(4)研究模型數(shù)據(jù)庫(kù)建模和優(yōu)化技術(shù)問(wèn)題，模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對(duì)提高實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中運(yùn)行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測(cè)技術(shù)。開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)有一個(gè)主要目標(biāo)就是能夠讓用戶(hù)以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景中的物體直接進(jìn)行交互。要實(shí)現(xiàn)自然的、精確的人機(jī)交互功能首先要解決的是碰撞檢測(cè)的問(wèn)題。碰撞檢測(cè)是虛擬場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動(dòng)態(tài)物體與動(dòng)態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測(cè)中有兩個(gè)問(wèn)題需要解決，一是檢測(cè)到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計(jì)算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測(cè)是計(jì)算碰撞反應(yīng)的先決條件，因此，碰撞檢測(cè)是虛擬環(huán)境中一個(gè)必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性、生動(dòng)性及其對(duì)用戶(hù)的感染力，對(duì)基于粒子系統(tǒng)的虛擬場(chǎng)景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。

校園視景仿真就是在計(jì)算機(jī)環(huán)境中對(duì)真實(shí)校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)，生成一個(gè)實(shí)時(shí)的、能給用戶(hù)各種真實(shí)感受的三維虛擬環(huán)境。利用計(jì)算機(jī)軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備，使用戶(hù)可以在虛擬的校園場(chǎng)景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來(lái)了解我們的學(xué)校，對(duì)本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識(shí)。

篇（3）

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篇（4）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）16-3823-03

彈道仿真是彈道導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)及彈道設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，許多學(xué)者在進(jìn)行彈道仿真時(shí)往往注重的是彈道的數(shù)值計(jì)算，并進(jìn)行二維的平面彈道演示。由于彈道導(dǎo)彈飛行過(guò)程中受到各種因素的干擾，尤其是對(duì)于遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，導(dǎo)彈的飛行軌跡會(huì)偏離預(yù)先設(shè)計(jì)的彈道平面，實(shí)際的彈道軌跡為三維的空間曲線(xiàn)，因此有必要研究彈道的三維仿真，以給出更加直觀及逼真的彈道演示效果。

對(duì)于遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，由于其射程往往達(dá)到幾千公里，進(jìn)行三維彈道仿真時(shí)應(yīng)考慮畫(huà)出完整的三維地球，在三維地球的基礎(chǔ)上繪制三維彈道曲線(xiàn)。制作三維地球模型，常見(jiàn)的方法是紋理映射，即將一幅世界地圖圖片作為紋理映射到一個(gè)三維圓球體上[1]，這樣制作的地球比較清晰美觀，但有兩個(gè)弊端，一是由于世界地圖圖片包含的大量顏色信息數(shù)據(jù)，在進(jìn)行三維彈道飛行軌跡演示時(shí)對(duì)電腦硬件的圖形顯示效果要求較高，二是缺乏立體感。本文考慮利用地球高程數(shù)據(jù)制作三維地球，在此基礎(chǔ)上據(jù)通過(guò)適當(dāng)轉(zhuǎn)換將彈道坐標(biāo)數(shù)據(jù)變換到地心大地直角坐標(biāo)系中，從而繪制出三維彈道曲線(xiàn)。利用地球高程數(shù)據(jù)制作的三維地球模型立體感較好，且數(shù)據(jù)量不大，非常適合一般的彈道仿真及演示。

1 地球高程數(shù)據(jù)

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，簡(jiǎn)稱(chēng)DEM），是數(shù)字地形模型（digital terrain model，簡(jiǎn)稱(chēng)DTM）的一個(gè)分支[2]。數(shù)字高程模型是描述地表起伏形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)模型，由地面規(guī)則網(wǎng)格點(diǎn)的高程值構(gòu)成的矩陣，形成柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集，用以記錄大地表面不同坐標(biāo)點(diǎn)（x，y）的相應(yīng)高程（z），并可以通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三維分析和顯示。

2 三維地球的繪制

3 三維彈道曲線(xiàn)的繪制

4 仿真實(shí)例

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于地球高程數(shù)據(jù)的三維地球模型的制作方法，并在Matlab環(huán)境下進(jìn)行仿真，繪制出了三維地球模型，并通過(guò)坐標(biāo)變化將彈道位置參數(shù)轉(zhuǎn)化為地心大地直角坐標(biāo)，從而在三維彩色地球的基礎(chǔ)上，繪制出了三維彈道曲線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了三維彈道仿真，立體感及真實(shí)感較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)方式較簡(jiǎn)單，為彈道仿真提供了一種有效手段。

參考文獻(xiàn)：

篇（5）

1、引言

隨著數(shù)字環(huán)保概念和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。三維仿真系統(tǒng)全方位、多角度、高效率的管理方法和技術(shù)特性奠定了其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的多方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。三維仿真系統(tǒng)以直觀、形象的可視化表達(dá)方式[1]，真實(shí)展現(xiàn)三維環(huán)境要素，為環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察、環(huán)境影響評(píng)價(jià)（戰(zhàn)略環(huán)評(píng)、規(guī)劃環(huán)評(píng)、項(xiàng)目環(huán)評(píng)）、行政審批、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境日常業(yè)務(wù)管理及環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域提供很好的“所見(jiàn)即所得”的平臺(tái)。

2、三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

2.1基于三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

目前環(huán)境業(yè)務(wù)多是基于二維地理信息系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)的分析多是使用現(xiàn)場(chǎng)平面圖和現(xiàn)場(chǎng)圖片等相關(guān)資料進(jìn)行分析，缺乏直觀性。難以對(duì)環(huán)境地域進(jìn)行三維綜合研究和空間分析，無(wú)法使領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)及時(shí)得到對(duì)空間清晰、直觀的認(rèn)識(shí)[2]。同時(shí)環(huán)境領(lǐng)域涉及地形地貌，如地形起伏較大、管網(wǎng)密集、排口眾多等，用二維的表示方法很難準(zhǔn)確描述和進(jìn)行信息精確管理。

三維仿真系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大范圍海量環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫三維實(shí)時(shí)漫游、空間多媒體信息查詢(xún)、表示、分析和輔助決策，為環(huán)境管理部門(mén)進(jìn)行更加清晰、直觀、準(zhǔn)確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持，如：靈活漫游全面巡視重點(diǎn)污染源；真實(shí)的還原事故現(xiàn)場(chǎng)用于應(yīng)急決策[3]；真實(shí)的模擬重要治污設(shè)施的日常運(yùn)作狀態(tài)。

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

（1）重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源工藝管線(xiàn)跟蹤分析，為企業(yè)環(huán)境安全提供可視化監(jiān)控支持

三維仿真系統(tǒng)可對(duì)環(huán)境重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源如石油石化企業(yè)工藝管線(xiàn)進(jìn)行模擬，動(dòng)態(tài)顯示管線(xiàn)內(nèi)物質(zhì)流向，便于管理者實(shí)時(shí)查看管線(xiàn)運(yùn)行情況，為查堵泄漏點(diǎn)提供可視化技術(shù)支持。

（2）全方位展示重要治污設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供基礎(chǔ)保障

通過(guò)三維仿真系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全廠區(qū)漫游，全面展示重要治污設(shè)施分布情況及其運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)某一設(shè)施出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行異常報(bào)警，使管理者不必親臨現(xiàn)場(chǎng)即可了解治污設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供保障。

（3）快速還原環(huán)境事故現(xiàn)場(chǎng)，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持

環(huán)境突發(fā)事故現(xiàn)場(chǎng)具有不可再現(xiàn)性。為了對(duì)事故進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析，可通過(guò)三維仿真系統(tǒng)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬還原，再現(xiàn)事故發(fā)生過(guò)程，為領(lǐng)導(dǎo)提供更詳盡的現(xiàn)場(chǎng)信息，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持。

（4）更真實(shí)表現(xiàn)地形地貌，輔以模型分析，為指揮調(diào)度、優(yōu)化路徑提供輔助支持

三維仿真系統(tǒng)既有地理信息系統(tǒng)的圖形展示功能，又有真實(shí)模擬地貌的優(yōu)勢(shì)。在環(huán)境應(yīng)急中可以通過(guò)三維仿真系統(tǒng)展現(xiàn)事故現(xiàn)場(chǎng)及周邊敏感區(qū)分布情況，真實(shí)展現(xiàn)地勢(shì)起伏及路況信息，通過(guò)模型分析為應(yīng)急指揮調(diào)度及路徑優(yōu)化提供輔助支持。

2.2三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

目前環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中采用視頻、紅外、數(shù)采儀等形式將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心，無(wú)法對(duì)整個(gè)監(jiān)控場(chǎng)所進(jìn)行全面、多角度的監(jiān)控。三維仿真系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)監(jiān)控場(chǎng)所的真實(shí)模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的日常監(jiān)控，包括：重大風(fēng)險(xiǎn)源企業(yè)廠區(qū)漫游仿真；圍繞風(fēng)險(xiǎn)單元多角度查看周邊地貌信息；真實(shí)模擬工況運(yùn)行狀態(tài)；真實(shí)模擬設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；全面立體展現(xiàn)三維空間污染源分布；對(duì)環(huán)境空間及風(fēng)險(xiǎn)單元等進(jìn)行屬性查詢(xún)等。

三維仿真系統(tǒng)可為環(huán)保系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)提供了多角度、可視化的監(jiān)控平臺(tái)，不用親臨現(xiàn)場(chǎng)，即可掌控所有環(huán)境監(jiān)控區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)源及工況等多種信息，提高工作效率，為決策的質(zhì)量和效率提供保障。

2.3三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境應(yīng)急領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

目前的二維信息平臺(tái)由于立體表現(xiàn)不完整，無(wú)法整體直觀反映環(huán)境事故現(xiàn)場(chǎng)情況，容易導(dǎo)致宏觀分析、決策的偏差[4]。三維仿真系統(tǒng)能夠全面分析事故現(xiàn)場(chǎng)及周邊情況，進(jìn)行三維擴(kuò)散模型分析，包括氣象應(yīng)急模型、地質(zhì)應(yīng)急模型、水應(yīng)急模型（水淹模型、泥沙模型、水污染模型）及化學(xué)/核污染應(yīng)急模型，通過(guò)模型分析直觀立體展現(xiàn)污染擴(kuò)散趨勢(shì)及周邊敏感源，為應(yīng)急監(jiān)測(cè)、指揮調(diào)度及現(xiàn)場(chǎng)處置提供重要依據(jù)；可依據(jù)地勢(shì)，通過(guò)路徑優(yōu)化分析，為應(yīng)急疏散提供直觀、可視化指導(dǎo)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供全方面、直觀、真實(shí)的決策支持。領(lǐng)導(dǎo)不必深入事故現(xiàn)場(chǎng)就能掌握現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)情況，并組織專(zhuān)家討論并制定正確的應(yīng)急措施，發(fā)出正確的調(diào)度指令，保證應(yīng)急指揮和應(yīng)急調(diào)度的科學(xué)性和正確性。

同時(shí)，通過(guò)三維仿真系統(tǒng)可進(jìn)行事故應(yīng)急演練及事故回放[5]，真實(shí)模擬事故應(yīng)急演練，直觀展示應(yīng)急流程，為完善應(yīng)急預(yù)案體系、強(qiáng)化應(yīng)急指揮體系提供參考依據(jù)；事故回放是針對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)不可保存性，進(jìn)行事故現(xiàn)場(chǎng)還原，通過(guò)仿真事故發(fā)生過(guò)程，為領(lǐng)導(dǎo)提供應(yīng)急決策支持，并為事故后評(píng)估提供有力依據(jù)。

2.4三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：與12369結(jié)合，快速定位事故現(xiàn)場(chǎng)，直觀查看事故現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)地形三維景觀，為準(zhǔn)確預(yù)警提供更為詳盡的可視化三維信息；建設(shè)項(xiàng)目審批，通過(guò)三維仿真系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域地形地貌查看，將設(shè)計(jì)方案導(dǎo)入三維場(chǎng)景中進(jìn)行審查，在真實(shí)再現(xiàn)規(guī)劃現(xiàn)狀的前提下，用戶(hù)可以從任意路徑，以任意視點(diǎn)、任意視角考察設(shè)計(jì)方案，對(duì)方案進(jìn)行從全局到細(xì)部的推敲和修改；環(huán)境監(jiān)察、移動(dòng)執(zhí)法，通過(guò)三維仿真系統(tǒng)可真實(shí)模擬環(huán)境監(jiān)察、移動(dòng)執(zhí)法車(chē)輛的出勤路徑，為執(zhí)法監(jiān)督提供可視化督查功能。

2.5三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

環(huán)境生態(tài)日益受到人們重視，如何有效保護(hù)生態(tài)，形成良好生態(tài)人文環(huán)境已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。三維仿真系統(tǒng)為生態(tài)保護(hù)、生態(tài)規(guī)劃提供三維仿真技術(shù)支持，領(lǐng)導(dǎo)無(wú)需到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)即可通過(guò)三維仿真系統(tǒng)漫游重要生態(tài)區(qū)域并進(jìn)行分析，如漫游引用水水源地、防洪堤壩、庫(kù)區(qū)防洪堤拆除后對(duì)周邊生態(tài)的影響分析等。對(duì)環(huán)境生態(tài)區(qū)域的規(guī)劃也可通過(guò)三維仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬展示，將規(guī)劃前及規(guī)劃后的場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)模擬對(duì)比，為領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行正確、科學(xué)的生態(tài)規(guī)劃提供直觀可視化的科學(xué)依據(jù)。

3、結(jié)語(yǔ)

隨著數(shù)字環(huán)保的推進(jìn)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及三維仿真技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越顯現(xiàn)出無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)三維仿真系統(tǒng)可真實(shí)展現(xiàn)環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域現(xiàn)時(shí)情景，并可漫游于場(chǎng)景之中，為環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供立體化、全方位展示，為領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行科學(xué)的環(huán)境決策提供支持。因此，應(yīng)加強(qiáng)三維仿真技術(shù)的研究，使其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用更為深入，為環(huán)境管理部門(mén)更加清晰、直觀、準(zhǔn)確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持。

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篇（6）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

我校機(jī)電設(shè)備維修與管理專(zhuān)業(yè)有一門(mén)重要課程，這就是自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)安裝與調(diào)試課程中的仿真實(shí)訓(xùn)軟件開(kāi)發(fā)包含可編程控制技能實(shí)訓(xùn)仿真、電路接線(xiàn)仿真功能，和自主學(xué)習(xí)搭建線(xiàn)路功能。為了學(xué)習(xí)者能在一個(gè)互動(dòng)友發(fā)的界面上學(xué)習(xí)，并能根據(jù)已有圖表資料能進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的要求，能讓操作者在計(jì)算機(jī)上模擬完成各站的電氣線(xiàn)路設(shè)計(jì)和控制程序的編程，但這些內(nèi)容的選擇和使用都需要一個(gè)窗口和仿問(wèn)界面。因此本仿真軟件還應(yīng)滿(mǎn)足以下界面設(shè)計(jì)要求。

為了使操作者或?qū)W習(xí)者方便進(jìn)入這個(gè)區(qū)域?qū)W習(xí)和使用這個(gè)仿真實(shí)訓(xùn)軟件以達(dá)到操作簡(jiǎn)單明了，清晰可見(jiàn)。著重于提示信息要詳細(xì)、準(zhǔn)確、恰當(dāng)，便于靈活掌握應(yīng)用。軟件界面應(yīng)布局合理，顏色得當(dāng)、菜單按鈕規(guī)范、用語(yǔ)簡(jiǎn)單明了、畫(huà)面美觀。仿真實(shí)訓(xùn)軟件可調(diào)整訓(xùn)練進(jìn)度，能及時(shí)反饋學(xué)生的操作、自測(cè)情況。

1 軟件組成與設(shè)計(jì)

自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)安裝與調(diào)試課程的仿真軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要是在C語(yǔ)言為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，我們?cè)跈C(jī)電仿真控制平臺(tái)上共享其數(shù)據(jù)庫(kù)。主要做開(kāi)發(fā)自已工作站的三維模型，并建設(shè)電路控制庫(kù)和程序代碼，導(dǎo)入其控件中。為了能在我們的仿真軟件開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中能較好實(shí)現(xiàn)以上資源的共享和調(diào)用，我們從其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)四個(gè)層面來(lái)撰述：

（1）界面表示層：負(fù)責(zé)處理用戶(hù)與應(yīng)用程序之間的交互過(guò)程：它可以是一般的終端設(shè)備、桌面應(yīng)用程序。

（2）電路設(shè)計(jì)層：定義了用戶(hù)界面要顯示的內(nèi)容，并根據(jù)所支持的是庫(kù)中已有電路。對(duì)于相應(yīng)的用戶(hù)要求可以進(jìn)行二次制作導(dǎo)入相應(yīng)的庫(kù)中，其各級(jí)控制邏輯層會(huì)以用戶(hù)的要求來(lái)定義。

（3）程序設(shè)計(jì)層：提供應(yīng)用系統(tǒng)需要的其它功能，如：消息傳送、工件調(diào)取、工件顏色的選擇支持所需要程序。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)層：存放用戶(hù)應(yīng)用電路模型圖和控制程序數(shù)據(jù)和各種可共享模塊。

為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維控制的性能和各層次結(jié)構(gòu)的控制要求，首先要考慮的是框架如何分層、各層包含何種組件或?qū)ο蟆⒉煌瑢哟沃畬訉?duì)象如何通信。

在實(shí)際應(yīng)用中，也可以將邏輯層再分為若干組件集，每一個(gè)組件集完成一個(gè)相當(dāng)小的小電路功能，用戶(hù)界面層通常需要連接若干個(gè)組件集來(lái)完成一個(gè)單獨(dú)的邏輯塊后可以組合成新的控制電路模塊。組件集之間也可以相互調(diào)用。本論文的框架圖如圖1所示，分為界面表示層、電路設(shè)計(jì)層、程序設(shè)計(jì)層和數(shù)據(jù)庫(kù)四層。

2 軟件的模型設(shè)計(jì)

仿真自動(dòng)線(xiàn)教學(xué)是實(shí)際自動(dòng)線(xiàn)控制過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，其系統(tǒng)模型主要有自動(dòng)線(xiàn)教學(xué)設(shè)備硬件（或物理）部分和軟件部分組成。硬件部分由自動(dòng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件、控制電路零件、執(zhí)行器等構(gòu)成，軟件部分則由電氣控制線(xiàn)路、PLC控制程序和機(jī)電仿真控制平臺(tái)構(gòu)成。自動(dòng)線(xiàn)中機(jī)械手是一套自動(dòng)化設(shè)備接受指令的過(guò)程。對(duì)仿真自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)模型的建立是仿真實(shí)訓(xùn)的關(guān)鍵技術(shù)。為此我們要對(duì)相關(guān)模型進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，制定出相關(guān)數(shù)據(jù)表，按一定規(guī)律導(dǎo)入控件中。

2.1 三層模型

三層模型是一種“界面模型+電路庫(kù)+ 程序庫(kù)”的邏輯分層模型，界面模型：通過(guò)調(diào)用控制邏輯層代碼來(lái)獲取所需要的數(shù)據(jù)，按照控制電路的運(yùn)行要求適當(dāng)?shù)耐ㄟ^(guò)用戶(hù)界面的三維動(dòng)畫(huà)顯示出來(lái)。當(dāng)應(yīng)用程序被修改時(shí)，只要對(duì)表示層提供的接口不變，就不需要更新每個(gè)工作站的用戶(hù)界面程序，在運(yùn)行效率和可維護(hù)性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜態(tài)圖分析，如圖2所示。

另外要說(shuō)明的是，對(duì)于不同生產(chǎn)線(xiàn)可以用不同三維模型界面表示出業(yè)，前題是設(shè)計(jì)好相應(yīng)的模型。通過(guò)相應(yīng)的電路庫(kù)和程序庫(kù)調(diào)用，這也更加方便于教學(xué)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理和網(wǎng)絡(luò)化實(shí)訓(xùn)服務(wù)，對(duì)于教學(xué)中不同的生產(chǎn)線(xiàn)中有可擴(kuò)展性和靈活性。

3 登錄界面的設(shè)計(jì)

由于我們是在一個(gè)已有平臺(tái)研究，有許多已知的元器件我們可以直接調(diào)用。但我們研究的自動(dòng)生線(xiàn)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜、元器件比較較多并且型號(hào)多。為此我們要有所選擇的進(jìn)行主菜單設(shè)計(jì)，方便于教學(xué)中調(diào)取使用。具體登錄界面如圖3所示自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)仿真軟件登錄界面。

篇（7）

關(guān)鍵詞：復(fù)卷機(jī)；底輥；三維造型；仿真

Key words: rewind paper machine；bottom paper axis；three-D modeling，simulation

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2011）28-0034-02

0 引言

復(fù)卷機(jī)是一種造紙專(zhuān)用設(shè)備，其用途是將造紙機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的紙卷（稱(chēng)為原紙卷）進(jìn)行復(fù)卷，復(fù)卷成成品紙出廠。在復(fù)卷過(guò)程中，紙幅從退紙卷上引出，繞過(guò)導(dǎo)紙輥、張力輥、舒展輥，通過(guò)固定位置的縱切機(jī)構(gòu)，從機(jī)臺(tái)下面送入紙幅使其繞過(guò)前底輥，然后卷在卷紙軸上。復(fù)卷是紙張生產(chǎn)中的最后一道工序，因復(fù)卷所出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，再?zèng)]有糾正和補(bǔ)救的機(jī)會(huì)了。在復(fù)卷機(jī)的幾個(gè)組成部分中，雙底輥系統(tǒng)尤為重要，它們對(duì)成品紙的質(zhì)量有著重要影響。雙底輥支撐著紙卷，其動(dòng)平衡性能影響著紙卷兩端的平整度，底輥上溝槽的設(shè)計(jì)，對(duì)成品紙無(wú)皺痕有決定影響。本論文選擇流行的下引紙雙輥無(wú)軸復(fù)卷機(jī)作為設(shè)計(jì)對(duì)象。

1 總體方案設(shè)計(jì)

下引紙整體方案布局如圖1所示。

其中各部分功能如下：①退紙架。退紙架的主要作用是支承開(kāi)卷紙軸，開(kāi)卷紙軸在退紙架支座上由一液壓驅(qū)動(dòng)夾緊裝置固定；②導(dǎo)紙輥。導(dǎo)紙輥裝置包括導(dǎo)紙輥、導(dǎo)紙輥軸承及軸承座、壓紙帶裝置、導(dǎo)紙輥傳動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)連接裝置；③舒展輥。弧形輥舒展裝置由弧形輥主體、弧形輥軸承座和弧形輥調(diào)節(jié)裝置組成，用在分切和卷取前舒展紙幅；④縱切裝置。縱切裝置由上刀裝置、底刀裝置、以及上刀和底刀位置調(diào)整裝置組成；⑤引紙裝置。引紙裝置由氣動(dòng)領(lǐng)紙引導(dǎo)裝置、底輥引紙裝置和氣動(dòng)壓紙板組成；⑥底輥裝置。底輥裝置包括前后底輥、軸承、底輥傳動(dòng)電機(jī)、減速器和底輥氣動(dòng)制動(dòng)器組成；⑦推紙裝置。推紙裝置用于在復(fù)卷完成后，將紙卷推出到接紙臺(tái)上。由擺臂、同步軸、推紙輥和驅(qū)動(dòng)液壓缸組成；⑧壓紙輥裝置由壓紙輥、壓紙輥軸承、壓紙輥橫梁裝置（同步軸）、氣動(dòng)壓紙輥安全銷(xiāo)、壓紙輥線(xiàn)壓控壓液壓缸以及同步齒條等組成；⑨卸紙裝置：紙卷復(fù)卷完成，將紙卷慢慢放下。

2 復(fù)卷機(jī)底輥的設(shè)計(jì)

底輥的主要工作任務(wù)是為了支承紙卷，初步設(shè)計(jì)，底輥具有悶頭、軸頭、輥體和軸承、聯(lián)軸器等組成，裝配后輥體校動(dòng)平衡，以適應(yīng)在復(fù)卷機(jī)機(jī)架上高速回轉(zhuǎn)的需要等組成，裝配后輥體還應(yīng)做動(dòng)平衡校正。

參考文獻(xiàn)：

[1]黨寶林．下引紙3900mm復(fù)卷機(jī)的設(shè)計(jì)改造與安裝．上海造紙，2008，39（1）：26-28．

篇（8）

0 引言

工程圖學(xué)課程教學(xué)理論與實(shí)踐相結(jié)合是非常重要的特別是學(xué)生的動(dòng)手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)好這門(mén)課程至關(guān)重要。通過(guò)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正理解和掌握該學(xué)科的理論知識(shí)。

工程圖學(xué)課程的教學(xué)是很具體形象的，它注重機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)作 ，在理論教學(xué)中由于缺乏真實(shí)感受，學(xué)生聽(tīng)課時(shí)常會(huì)感到枯燥乏味、內(nèi)容很難理解；機(jī)械類(lèi)課程 中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多很昂貴，有些情況下，不能完全滿(mǎn)足相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)要求，尤其是對(duì)每個(gè)學(xué)生而言，學(xué)生實(shí)驗(yàn)通常是分組 ，對(duì)有些實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備很少時(shí)，分組的人數(shù)會(huì)很多，這樣學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)沒(méi)有很多機(jī)會(huì)熟練掌握 ；因此，如果能在教學(xué)中進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但在一定程度上可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)資源的匱乏 ，而且可以提高學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以求達(dá)到掌握一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)技能。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于教學(xué)中的現(xiàn)實(shí)意義

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)還是采用傳統(tǒng)方式，即老師講解、演示，再由學(xué)生自己動(dòng)手。而國(guó)外已經(jīng)從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)為實(shí)物實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了較好的效果。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為中心，知識(shí)的傳遞主要靠教師對(duì)學(xué)生的灌輸，作為認(rèn)知主體的學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中自始至終處于被動(dòng)狀態(tài)，其主動(dòng)性和積極性難以發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維，也不利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)突破了傳統(tǒng)教學(xué)手段上的局限。學(xué)生自己動(dòng)手操作，親身參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作，通過(guò)將實(shí)際生產(chǎn)的工藝過(guò)程以影像、動(dòng)畫(huà)等生動(dòng)的形式表示，從而增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，使其實(shí)踐能力、觀察能力及歸納能力等都得到很好的鍛煉。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)設(shè)了一個(gè)人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境 ，使學(xué)生能夠在自然、互動(dòng)的氣氛中進(jìn)行學(xué)習(xí)。基于以上思考 ，嘗試在《工程圖學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”進(jìn)行教學(xué)改革的探索。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)

虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)工具主要是網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言(VRML)和三維建模軟件。VRML是一種用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型或人們虛構(gòu)三維世界的場(chǎng)景建模語(yǔ)言。VRML的基本目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式虛擬對(duì)象、場(chǎng)景、三維模型，基本特征包括分布式、三維、交互性 、多媒體集成、境界逼真性等，是 目前 Intenet上基于“www”的三維互動(dòng)網(wǎng)站制作的主流語(yǔ)言。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要達(dá)到以下目標(biāo) ：

a)要使參與者有“真實(shí)”的體驗(yàn)。這種體驗(yàn)就是“沉浸”或“投入”，即全心地進(jìn)入，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是產(chǎn)生在虛擬世界中的幻覺(jué)。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)達(dá)到用戶(hù)難以分辯真假的程度，甚至比真的還“真”。這種沉浸感的意義在于可以使用戶(hù)集中注意力。為了達(dá)到這個(gè) 目標(biāo)，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備人類(lèi)所具有的一切感知能力，包括視覺(jué) 、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué) ，甚至味覺(jué)和嗅覺(jué)。

b)系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、主要是基于自然技能的人機(jī)交互手段。這些手段使得參與者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到反饋信息 ，也能便系統(tǒng)了解參與者的關(guān)鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種系統(tǒng)需要知道的數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)性是非常重要的，如果在交互時(shí)存在較大的延遲，與人的心理經(jīng)驗(yàn)不一致 ，就談不上以自然技能的交互，也很難獲得沉浸感。

3 零、部件測(cè)繪實(shí)踐虛擬輔助教學(xué)

《工程圖學(xué)》課程為機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)主要技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)好這門(mén)課程至關(guān)重要。通過(guò)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正理解和掌握該學(xué)科的理論知識(shí)。本項(xiàng)目的實(shí)施內(nèi)容主要是采用 inventor 2008，3D max，AutoCAD及 vrml軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使之能夠?qū)X輪油泵(圖1)、減速器(圖2)、虎鉗 (圖 3)的裝配進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬 ，通過(guò)影像、動(dòng)畫(huà)等生動(dòng)的形式對(duì)裝配過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬 ，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有利于學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步提出問(wèn)題與尋求解決問(wèn)題的興趣 ，有助于拓寬學(xué)生的知識(shí)面，有效地支持理論學(xué)習(xí)。

零部件測(cè)繪實(shí)踐虛擬輔助教學(xué)技術(shù)的做法是，以實(shí)物模型為基本要素、以實(shí)物模型測(cè)繪為主線(xiàn)，用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)的方法，制作圖畫(huà)和動(dòng)畫(huà)形式為主的直觀形象，去解析零部件的形狀結(jié)構(gòu)和測(cè)繪過(guò)程。

將虛擬輔助教學(xué)融于測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)的過(guò)程是：布置測(cè)繪任務(wù)；觀測(cè)分析實(shí)物模型；教師依據(jù)實(shí)物模型通過(guò)虛擬輔助教學(xué)課件集中指導(dǎo)；學(xué)生依據(jù)實(shí)物模型，參照虛擬輔助教學(xué)課件自主測(cè)繪；教師集中講評(píng)。

虛擬輔助教學(xué)主要構(gòu)件是以虛擬圖象為主，配有少量文字說(shuō)明的電子文檔。分別是：以動(dòng)畫(huà)為主去表達(dá)零部件形狀結(jié)構(gòu)的圖畫(huà)集，以對(duì)零部件形狀結(jié)構(gòu)分析和視圖分析為主的圖畫(huà)集，以對(duì)零部件測(cè)繪方法和過(guò)程指導(dǎo)為主的圖畫(huà)集，以對(duì)尺寸、技術(shù)要求、圖樣、作業(yè)要求指導(dǎo)為主的圖畫(huà)集。

4 零、部件測(cè)繪實(shí)踐虛擬輔助教學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)

a)基于實(shí)體的虛擬。計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬三維圖與構(gòu)形思維和視覺(jué)及視覺(jué)心理密切相關(guān)。實(shí)踐表明：沒(méi)有實(shí)體模型做基準(zhǔn)沒(méi)有構(gòu)形思維和視覺(jué)及視覺(jué)心理的支持，計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬三維圖就會(huì)成為沒(méi)有意義的作品；另一方面，沒(méi)有構(gòu)形思維和視覺(jué)及視覺(jué)心理知識(shí)去指導(dǎo)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬三維圖的創(chuàng)作，也不能獲得效果良好的作品。

b)基于圖學(xué)素質(zhì)對(duì)測(cè)繪對(duì)象 (零、部件)的選擇。選擇好測(cè)繪對(duì)象是保障零、部件測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)效果的首要條件。簡(jiǎn)單化和過(guò)度復(fù)雜化都不可取，都可能給大學(xué)總體教學(xué)帶來(lái)?yè)p害。選擇測(cè)繪對(duì)象 (零、部件)的第一因素是考慮對(duì)學(xué)生圖學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的要求，其次是考慮后續(xù)課的需求。閥類(lèi)、泵類(lèi)、夾具類(lèi)(虎鉗)、減速器類(lèi)是常選測(cè)繪對(duì)象，其主要原因是便于教學(xué)。按圖學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的要求考慮，所選零、部件的測(cè)繪內(nèi)容應(yīng)當(dāng)盡量多的涵蓋圖學(xué)主要的核心內(nèi)容。例如，表達(dá)方法典型、全面，結(jié)構(gòu)具有代表性。按后續(xù)課的需求考慮，所選零、部件的測(cè)繪內(nèi)容要含有后續(xù)課的主要要素。

5 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)發(fā)零、部件虛擬測(cè)繪裝配實(shí)驗(yàn)是為了拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，改進(jìn)測(cè)繪方法，提高測(cè)繪效率和品質(zhì)，減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)。這一教學(xué)技術(shù)的核心涉及到傳統(tǒng)測(cè)繪的方方面面，也涉及到現(xiàn)代教育技術(shù)的深層理論和技術(shù)問(wèn)題。當(dāng)然虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不能完全替代實(shí)物實(shí)驗(yàn)，但可以探索將其作為實(shí)物實(shí)驗(yàn)及課堂理論教學(xué)的補(bǔ)充。

篇（9）

    車(chē)輛模擬器具有工況設(shè)置方便、試驗(yàn)重復(fù)性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn),在駕駛培訓(xùn)、車(chē)輛新產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)、人—車(chē)—環(huán)境試驗(yàn)中有著重要作用,良好的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)模擬技術(shù)是車(chē)輛模擬器質(zhì)量的保障。本文以“車(chē)輛人—機(jī)—環(huán)境模擬器”項(xiàng)目為依托,圍繞車(chē)輛模擬器運(yùn)動(dòng)模擬技術(shù)中三維虛擬道路建模、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)建模與仿真、動(dòng)感模擬算法等展開(kāi)研究。提出了隨機(jī)激勵(lì)路面輪廓三維高程數(shù)據(jù)生成方法;對(duì)Vortex車(chē)輛動(dòng)力學(xué)建模特別是車(chē)輛懸架參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行闡述,并給出了車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真的實(shí)例;提出了基于六自由度平臺(tái)桿長(zhǎng)的模糊自適應(yīng)動(dòng)感模擬算法,最后建立了車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、動(dòng)感模擬算法與六自由度平臺(tái)虛擬樣機(jī)組成的車(chē)輛模擬器開(kāi)發(fā)綜合仿真平臺(tái)。 論文闡述了項(xiàng)目中車(chē)輛模擬器的組成及工作原理,闡述了模擬器運(yùn)動(dòng)感覺(jué)模擬的機(jī)制,對(duì)模擬器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)做了詳細(xì)的介紹,為車(chē)輛模擬器運(yùn)動(dòng)模擬技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

    給出了車(chē)輛模擬器三維虛擬道路建模所需的路面輪廓數(shù)據(jù)和路形數(shù)據(jù)建模和生成方法,為車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真提供路面激勵(lì)數(shù)據(jù)。利用路面不平度二維功率譜密度的表達(dá)式,通過(guò)二維傅里葉逆變換法得到了路面輪廓不平度三維路面高程數(shù)據(jù)生成方法,生成的高程數(shù)據(jù)的功率譜特性和各向同性特性均優(yōu)于已有方法。推導(dǎo)了路面輪廓中包含的隨機(jī)瞬態(tài)成分的空間位移特征與路面等級(jí)的關(guān)系,提出了三維空間內(nèi)隨機(jī)瞬態(tài)成分生成方法。根據(jù)道路路形特征給出了三維空間曲線(xiàn)道路建模方法,并采用線(xiàn)切割方法將道路與地形進(jìn)行了融合。

    闡述了Vortex車(chē)輛動(dòng)力學(xué)建模的方法和流程,針對(duì)Vortex車(chē)輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)化建模的特點(diǎn),設(shè)置不同的懸架參數(shù),進(jìn)行車(chē)輛行駛平順性和穩(wěn)定性仿真,然后進(jìn)行結(jié)果分析對(duì)比。對(duì)不同路面類(lèi)型以及各種車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的典型工況進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真,為動(dòng)感模擬算法的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。 針對(duì)經(jīng)典動(dòng)感模擬算法參數(shù)不能在線(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整而導(dǎo)致平臺(tái)空間利用率低的問(wèn)題,在經(jīng)典動(dòng)感模擬算法和基于平臺(tái)單自由度約束的模糊自適應(yīng)動(dòng)感模擬算法的基礎(chǔ)上,提出了基于平臺(tái)桿長(zhǎng)約束的模糊自適應(yīng)動(dòng)感模擬算法。

    首先解決了動(dòng)感模擬算法中輸入信號(hào)預(yù)處理、傾斜角速度限制環(huán)節(jié)處理以及自由度解耦等幾個(gè)問(wèn)題,然后提出了模糊自適應(yīng)算法的原理與模糊自適應(yīng)規(guī)則,并對(duì)幾種動(dòng)感模擬算法進(jìn)行了仿真分析對(duì)比,結(jié)果顯示基于平臺(tái)桿長(zhǎng)約束的模糊自適應(yīng)動(dòng)感模擬算法具有參數(shù)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單意義明確、調(diào)節(jié)作用平滑無(wú)沖擊、不需要考慮多自由度之間耦合作用的優(yōu)點(diǎn),能充分利用平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)空間而提高動(dòng)感模擬逼真度。

    建立了車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、動(dòng)感模擬算法、六自由度平臺(tái)虛擬樣機(jī)的Vortex、Simulink、 ADAMS聯(lián)合仿真系統(tǒng)。首先闡述了聯(lián)合仿真系統(tǒng)的組成、原理及作用,然后建立了六自由度平臺(tái)ADAMS虛擬樣機(jī)模型,并將其與Simulink相聯(lián)接。以動(dòng)感模擬運(yùn)動(dòng)的可視化與數(shù)據(jù)監(jiān)控以及蛇形試驗(yàn)專(zhuān)用動(dòng)感模擬算法為例,對(duì)聯(lián)合仿真系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了舉例說(shuō)明。

篇（10）

國(guó)內(nèi)高校在讀全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生）.獎(jiǎng)學(xué)金面向國(guó)內(nèi)高校的全部對(duì)口專(zhuān)業(yè)，平等對(duì)待.

2 獎(jiǎng)學(xué)金額度

每年在全國(guó)高校評(píng)選出10名使用LMS Virtual.Lab三維多領(lǐng)域仿真平臺(tái)進(jìn)行課題研究的優(yōu)秀在讀研究生，給予每人5 000元的獎(jiǎng)學(xué)金資助.

3 評(píng)定條件

(1)參評(píng)學(xué)生在讀期間的學(xué)年平均成績(jī)優(yōu)秀，無(wú)不及格科目.

(2)用LMS Virtual.Lab進(jìn)行研究生畢業(yè)論文相關(guān)的課題研究，且課題內(nèi)容具有實(shí)際工程背景支持，最好結(jié)合實(shí)際橫向項(xiàng)目的合作課題.

(3)命題能推動(dòng)行業(yè)核心技術(shù)進(jìn)步或具有明顯創(chuàng)新研究?jī)r(jià)值.

(4)領(lǐng)域包含但不限于汽車(chē)、航空航天、船舶、兵器、交通、能源、通信、電子、化工、工程機(jī)械、家用電器、輕工業(yè)、醫(yī)藥和IT等.

(5)論文完成后應(yīng)署名LMS高校獎(jiǎng)學(xué)金資助支持，并共享論文電子版.

(6)優(yōu)先考慮LMS Virtual.Lab的高校正式用戶(hù).

4 申請(qǐng)流程

符合條件的學(xué)生請(qǐng)?jiān)谡n題開(kāi)題階段與LMS聯(lián)絡(luò)，并進(jìn)行意向溝通：

(1)對(duì)符合評(píng)審條件的申請(qǐng)人，需填寫(xiě)“LMS Virtual.Lab高校獎(jiǎng)學(xué)金申請(qǐng)表”(下載地址為：省略/download.asp?id=1F540652-C116-4BD7-8AD7-1291255DFEDC)，并必須經(jīng)負(fù)責(zé)導(dǎo)師簽字確認(rèn)和學(xué)校認(rèn)可.

(2)LMS會(huì)盡快與申請(qǐng)人確認(rèn)，并根據(jù)書(shū)面材料組織評(píng)審.

(3)按照評(píng)審程序的規(guī)定公布評(píng)審結(jié)果并發(fā)放獎(jiǎng)學(xué)金.

5 評(píng)審程序

(1)具體評(píng)定工作由LMS負(fù)責(zé)，組織LMS公司專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和行業(yè)專(zhuān)家組成動(dòng)態(tài)評(píng)定小組，進(jìn)行綜合評(píng)審.

(2)鑒于論文完成后學(xué)生將畢業(yè)離校，該獎(jiǎng)學(xué)金將在課題開(kāi)題階段即進(jìn)行初評(píng)，并在課題中期報(bào)告通過(guò)后進(jìn)行復(fù)評(píng)，以確保課題的進(jìn)展和質(zhì)量.資助的最終依據(jù)是開(kāi)題報(bào)告和中期報(bào)告，但建議申請(qǐng)人提前或隨時(shí)通過(guò)電話(huà)、E-mail和面談等形式與評(píng)定小組進(jìn)行充分溝通.

(3)該獎(jiǎng)學(xué)金申請(qǐng)盡量在正式開(kāi)題之前即向LMS提交，最遲需在開(kāi)題報(bào)告完成后1～2個(gè)月內(nèi)提交.初評(píng)和復(fù)評(píng)結(jié)果將在LMS官方網(wǎng)站公布，并于每年秋季的LMS用戶(hù)大會(huì)根據(jù)復(fù)評(píng)結(jié)果統(tǒng)一發(fā)放該獎(jiǎng)學(xué)金.

(4)針對(duì)碩士研究生和博士研究生的論文差異進(jìn)行適度把握，原則上碩士5篇、博士5篇，但暫不做硬性區(qū)分，即名額之間可作適度調(diào)劑.

(5)對(duì)所有入選的在讀學(xué)生，LMS將采用租或借等形式給予最新版本LMS Virtual.Lab軟件的友情贊助支持，并歡迎獲獎(jiǎng)學(xué)生畢業(yè)后加入LMS公司.

6 本年度申請(qǐng)截止日期

本年度申請(qǐng)截止日期為2012年6月15日，之后提交的申請(qǐng)將參與下一年度的評(píng)選.

7 聯(lián)系方式