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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書(shū)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的深度融合為主線，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)流程中，并給出VR模型構(gòu)建、VR場(chǎng)景構(gòu)建、VR裝配設(shè)計(jì)、VR運(yùn)動(dòng)仿真、VR多設(shè)備配套運(yùn)動(dòng)仿真、VR虛實(shí)雙向映射、VR人機(jī)交互、VR網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等與機(jī)械產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，旨在為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員與機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提供一定的指導(dǎo)，使得機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)具備設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化、三維可視化和交互操作化的特點(diǎn)，革新傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，提升機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品生命力。本書(shū)可作為高等院校機(jī)械、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)的研究生和高年級(jí)本科生教材，也可供從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真、人機(jī)交互、虛實(shí)雙向映射等技術(shù)研發(fā)的科研和工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

　　王學(xué)文，1979年生，太原理工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，煤礦綜采裝備山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。主持（完成）國(guó)家級(jí)和省部級(jí)項(xiàng)目約20項(xiàng)，獲省部級(jí)科技二等獎(jiǎng)以上獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)。山西省三晉英才、山西省高等學(xué)校優(yōu)秀青年學(xué)術(shù)帶頭人、山西省高校“131”中青年拔尖創(chuàng)新人才等。兼任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)成組與智能集成技術(shù)分會(huì)委員、中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)信息化分會(huì)理事、中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)煤礦智能化與新技術(shù)專委會(huì)委員等。主要從事機(jī)械產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)理論與技術(shù)應(yīng)用研究，主持完成的“面向煤機(jī)裝備的虛擬現(xiàn)實(shí)裝配技術(shù)與系統(tǒng)”入選中國(guó)科協(xié)2022年“科創(chuàng)中國(guó)”先導(dǎo)技術(shù)榜。

圖書(shū)目錄

第1章　概述001
1.1　虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述001
1.1.1　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)001
1.1.2　虛擬設(shè)計(jì)005
1.1.3　機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)007
1.2　虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的意義009
1.2.1　目的009
1.2.2　意義010
1.3　國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究概述011
1.3.1　國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究動(dòng)態(tài)011
1.3.2　國(guó)內(nèi)外機(jī)械產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)研究動(dòng)態(tài)013
1.4　主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)018
第2章　VR模型構(gòu)建技術(shù)020
2.1　模型調(diào)研與分析020
2.2　基于CAD軟件的建模021
2.3　基于藝術(shù)設(shè)計(jì)軟件的建模024
2.4　模型資源庫(kù)下載和導(dǎo)入模型025
2.5　機(jī)械產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實(shí)模型資源庫(kù)026
2.6　模型構(gòu)建方法與技術(shù)對(duì)比分析030
第3章　VR場(chǎng)景構(gòu)建技術(shù)031
3.1　場(chǎng)景需求與CAD模型031
3.1.1　場(chǎng)景需求031
3.1.2　CAD模型033
3.2　模型修補(bǔ)技術(shù)033
3.3　模型轉(zhuǎn)換技術(shù)036
3.4　模型導(dǎo)入042
3.5　位置布置042
3.6　場(chǎng)景渲染技術(shù)043
3.6.1　模型的渲染043
3.6.2　場(chǎng)景渲染043
3.6.3　粒子制作理論044
3.6.4　粒子系統(tǒng)設(shè)置045
3.6.5　后期屏幕渲染特效046
3.6.6　天空盒系統(tǒng)047
3.6.7　光照模擬與遮擋剔除048
3.7　場(chǎng)景構(gòu)建方法與技術(shù)對(duì)比分析049
第4章　VR裝配設(shè)計(jì)技術(shù)051
4.1　虛擬裝配技術(shù)概述與功能規(guī)劃051
4.1.1　虛擬裝配的定義051
4.1.2　虛擬裝配的特征051
4.1.3　虛擬裝配的分類053
4.1.4　虛擬裝配的構(gòu)成053
4.1.5　功能規(guī)劃054
4.2　裝配序列與路徑規(guī)劃技術(shù)057
4.2.1　破碎部裝配序列058
4.2.2　截割部裝配序列059
4.2.3　牽引部裝配序列060
4.3　裝配模型操縱技術(shù)062
4.3.1　模型的選擇063
4.3.2　模型的重置066
4.4　路徑記錄與回放技術(shù)067
4.4.1　路徑記錄067
4.4.2　路徑回放068
4.5　自動(dòng)定位約束技術(shù)069
4.6　虛擬裝配人機(jī)交互子系統(tǒng)072
4.6.1　技術(shù)路線072
4.6.2　虛擬手模型的建立073
4.6.3　位置跟蹤器和數(shù)據(jù)手套的關(guān)系建立078
4.6.4　虛擬手裝配操作079
4.6.5　基于虛擬手的裝配交互實(shí)現(xiàn)086
4.7　網(wǎng)絡(luò)協(xié)同裝配技術(shù)086
4.7.1　工作流程086
4.7.2　基于WindowsSockets的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同裝配087
4.7.3　具體實(shí)現(xiàn)流程088
4.8　裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成089
4.8.1　基于UG的采煤機(jī)虛擬裝配系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)089
4.8.2　系統(tǒng)集成094
第5章　VR運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)096
5.1　運(yùn)動(dòng)仿真總體思路096
5.2　采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真096
5.2.1　采煤機(jī)姿態(tài)解析096
5.2.2　采煤機(jī)虛擬聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)097
5.2.3　采煤機(jī)虛擬記憶截割方法099
5.3　液壓支架運(yùn)動(dòng)仿真103
5.3.1　液壓支架姿態(tài)解析103
5.3.2　液壓支架虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)求解104
5.3.3　液壓支架虛擬聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)109
5.4　刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真111
5.4.1　刮板輸送機(jī)姿態(tài)解析111
5.4.2　刮板輸送機(jī)彎曲段計(jì)算111
5.4.3　刮板輸送機(jī)虛擬聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)112
5.5　如何規(guī)劃產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)仿真115
第6章　VR多設(shè)備配套運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)116
6.1　配套運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)概述與規(guī)劃116
6.2　多設(shè)備配套運(yùn)動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)方法117
6.3　綜采工作面工藝分析與三機(jī)虛擬協(xié)同整體思路117
6.3.1　綜采工作面工藝分析117
6.3.2　三機(jī)虛擬協(xié)同整體思路118
6.4　液壓支架群協(xié)同119
6.4.1　液壓支架相互感知與記憶姿態(tài)方法119
6.4.2　液壓支架群協(xié)同運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)125
6.5　采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)協(xié)同126
6.5.1　采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)進(jìn)刀姿態(tài)耦合方法126
6.5.2　采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)聯(lián)合定位定姿方法136
6.5.3　采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)149
6.6　采煤機(jī)與液壓支架群協(xié)同150
6.6.1　采煤機(jī)與液壓支架群動(dòng)作耦合策略150
6.6.2　采煤機(jī)與液壓支架群速度匹配計(jì)算151
6.6.3　采煤機(jī)與液壓支架群協(xié)同運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)152
6.7　液壓支架與刮板輸送機(jī)協(xié)同153
6.7.1　液壓支架推移油缸解析模型153
6.7.2　液壓支架與刮板輸送機(jī)彎曲段協(xié)同與速度協(xié)同153
6.7.3　液壓支架與刮板輸送機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)161
第7章　VR虛實(shí)雙向映射技術(shù)163
7.1　綜采工作面裝備數(shù)字孿生理論163
7.1.1　數(shù)字孿生理論介紹163
7.1.2　綜采工作面裝備與“DigitalTwins”融合164
7.2　傳感器布置與感知信息獲取165
7.2.1　采煤機(jī)傳感器布置與位姿信息獲取165
7.2.2　液壓支架傳感器布置與位姿信息獲取166
7.2.3　刮板輸送機(jī)傳感器布置與位姿信息獲取167
7.2.4　傳感信息數(shù)據(jù)的二次融合和修正167
7.3　實(shí)時(shí)交互通道接口關(guān)鍵技術(shù)168
7.3.1　多軟件實(shí)時(shí)耦合策略168
7.3.2　分布式協(xié)同的驅(qū)動(dòng)模式171
7.4　虛擬環(huán)境下綜采工作面“三機(jī)”虛擬重構(gòu)與監(jiān)測(cè)172
7.4.1　虛擬環(huán)境下綜采裝備單機(jī)驅(qū)動(dòng)方法172
7.4.2　采運(yùn)裝備協(xié)同仿真與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)172
7.4.3　支運(yùn)裝備協(xié)同仿真與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)174
7.4.4　液壓支架群協(xié)同仿真與虛擬驅(qū)動(dòng)174
7.5　虛擬環(huán)境下綜采工作面“三機(jī)”反向控制175
7.5.1　綜采裝備單機(jī)動(dòng)作控制設(shè)計(jì)175
7.5.2　綜采裝備自適應(yīng)控制和協(xié)同控制186
7.5.3　基于GUI的虛擬控制面板設(shè)計(jì)196
7.5.4　虛擬系統(tǒng)與PLC數(shù)據(jù)通信198
第8章　VR人機(jī)交互技術(shù)201
8.1　VR人機(jī)交互技術(shù)概述與規(guī)劃201
8.2　基于HTCVive的機(jī)械產(chǎn)品人機(jī)交互技術(shù)202
8.2.1　基于HTCVive的全景虛擬現(xiàn)實(shí)漫游技術(shù)202
8.2.2　基于HTCVive的機(jī)械產(chǎn)品巡檢培訓(xùn)技術(shù)207
8.3　基于Kinect的機(jī)械產(chǎn)品人機(jī)交互技術(shù)219
8.3.1　基于Kinect體感交互的機(jī)械產(chǎn)品虛擬操縱技術(shù)219
8.3.2　基于Kinect體感交互的機(jī)械產(chǎn)品虛擬巡檢技術(shù)230
第9章　基于Web的VR網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù)243
9.1　VR網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述與規(guī)則243
9.2　ActiveX控件技術(shù)244
9.2.1　編寫(xiě)OSG-ActiveX控件244
9.2.2　服務(wù)器端控件發(fā)布244
9.2.3　客戶端環(huán)境配置245
9.3　基礎(chǔ)界面設(shè)計(jì)245
9.4　后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)247
9.5　公共服務(wù)版設(shè)計(jì)248
9.5.1　選擇視頻錄制軟件248
9.5.2　選擇播放的格式248
9.5.3　網(wǎng)絡(luò)播放代碼與效果測(cè)試249
9.5.4　多視角播放249
參考文獻(xiàn)251