POWERPOINT 演示文稿 - 贵州大学机械工程学院

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1、信息时代的先进制造技术信息时代的先进制造技术 姚福生姚福生 2005-12-19人类技术文明史进入了信息人类技术文明史进入了信息时代，计算机软硬件的飞速时代，计算机软硬件的飞速开展，给信息的普及、应用开展，给信息的普及、应用提供了技术手段。面对提供了技术手段。面对21世世纪的制造技术创新，数字化纪的制造技术创新，数字化是主要手段，数字化的核心是主要手段，数字化的核心是离散化，如何将自然界的是离散化，如何将自然界的连续物理现象、模糊的不确连续物理现象、模糊的不确定现象，以及人的经验与技定现象，以及人的经验与技能等离散化，进而实现数字能等离散化，进而实现数字化，是涉及技术创新成败、化，是涉及技术创

2、新成败、优劣的问题。优劣的问题。人类在人类在20世纪取得了世纪取得了令人瞩目的制造技术令人瞩目的制造技术成果，其中计算机辅成果，其中计算机辅助设计制造、数控助设计制造、数控CNC技术与快技术与快速成型制造技术速成型制造技术RPM是三项具是三项具有先进制造技术代表有先进制造技术代表性的突破性创新成果。性的突破性创新成果。21世纪数字化设计和制世纪数字化设计和制造技术已进入虚拟现实造技术已进入虚拟现实领域。虚拟现实技术已领域。虚拟现实技术已渗透到各行各业。由于渗透到各行各业。由于它具有沉浸感、交互性，它具有沉浸感、交互性，所以近年来在制造技术所以近年来在制造技术领域的应用愈来愈受到领域的应用愈来愈

3、受到青睐。值得科技工作者青睐。值得科技工作者去认识、研究和应用虚去认识、研究和应用虚拟现实技术。拟现实技术。 虚拟现实技术虚拟现实技术虚拟现实技术的定义虚拟现实技术的定义 虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知

4、和操作虚拟世界中的行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。体会。 虚拟现实技术的三个根本特征虚拟现实技术的三个根本特征 虚拟现实的沉浸感Immersion 虚拟现实的交互性Interaction 虚拟现实的思想性Imagination 虚拟现实技术又称虚拟现实技术又称 I3 技术技术 虚拟现实的沉浸感虚拟现实的沉浸感VR是通过计算机生成一个非常逼真是通过计算机生成一个非常逼真的、足以的、足以“迷惑人类视觉的虚幻迷惑人类视觉的虚幻的世界。这种的世界。这种“迷惑是多方面的，迷惑是多方面的，我们不仅可以看到而且可以听到、我们不仅可以

5、看到而且可以听到、触到及嗅到这个虚拟世界中所发生触到及嗅到这个虚拟世界中所发生的一切。这种感觉是如此的真实，的一切。这种感觉是如此的真实，以至于我们能全方位地沉浸在这个以至于我们能全方位地沉浸在这个虚幻的世界中，这就是虚幻的世界中，这就是VR的首要功的首要功能，即沉浸感能，即沉浸感Immersion。虚拟现实与通常虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型是系统所产生的模型是不一样的，它不是一个静态的世界，而是一不一样的，它不是一个静态的世界，而是一个开放的环境，它可以对使用者的输入如个开放的环境，它可以对使用者的输入如手势，语言命令作出响应。比方你可以拿手势，语言命令作出响应。比方你可以拿起一虚拟

6、的火炬并翻开其开关，你一推操纵起一虚拟的火炬并翻开其开关，你一推操纵杆，仿佛可以在里面漫游，你甚至可以用虚杆，仿佛可以在里面漫游，你甚至可以用虚拟的手感触到虚拟物体存在，虚拟现实环境拟的手感触到虚拟物体存在，虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响，这是响，这是VR的第二个特征，即交互性的第二个特征，即交互性Interaction。虚拟现实的交互性虚拟现实的交互性Interaction 虚拟现实思想性虚拟现实思想性Imagination 虚拟现实不仅仅是一个媒体，一个高级用户界面，虚拟现实不仅仅是一个媒体，一个高级用户界面，它是为解决工程、医学

7、、军事等方面的问题而由开它是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件，它以夸大的形式反映了发者设计出来的应用软件，它以夸大的形式反映了设计者的思想，比方当在生产一个新产品之前，你设计者的思想，比方当在生产一个新产品之前，你首先要做的事是对新产品的结构做细致的构思，为首先要做的事是对新产品的结构做细致的构思，为了使之定量为放大人们心灵的工具，或人工现实了使之定量为放大人们心灵的工具，或人工现实artifical reality。这是。这是VR所具有的第三类特所具有的第三类特征，即思想性征，即思想性Imagination化，你还需设计许化，你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能

8、内行人读懂。正如这些多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂。正如这些图纸反映的是设计者的构思，虚拟现实同样反映的图纸反映的是设计者的构思，虚拟现实同样反映的是某个设计者的思想，只不过它的功能远比那些呆是某个设计者的思想，只不过它的功能远比那些呆板的图纸生动，强大的多。所以国外有些学者称板的图纸生动，强大的多。所以国外有些学者称VR 。 虚拟现实系统虚拟现实系统 虚拟现实系统按其功能不同，可分成两种虚拟现实系统按其功能不同，可分成两种类型：类型： 桌面型虚拟现实系统有多通道显示系统桌面型虚拟现实系统有多通道显示系统Multi-Display System和头盔显示系和头盔显示系统统Head Moun

9、ted Display，HMD两两种形式。种形式。共享型分布式虚拟现实系统共享型分布式虚拟现实系统 。多通道显示系统多通道显示系统多通道显示系统对于我们多通道显示系统对于我们来说有更宽的视角，由多来说有更宽的视角，由多通道计算机如通道计算机如SGI工作工作站或计算机网络来实现站或计算机网络来实现多显示通道的输出，可以多显示通道的输出，可以由多个显示器做屏幕扩展，由多个显示器做屏幕扩展，或者多个投影机来完成显或者多个投影机来完成显示工作即本站推广的多通示工作即本站推广的多通道投影系统，在这种实现道投影系统，在这种实现方式下，需要使用专业立方式下，需要使用专业立体眼镜或者立体投影来观体眼镜或者立体

10、投影来观察立体图像。察立体图像。 上海交通大学上海交通大学 Power wall 150度环幕显示装置度环幕显示装置大视角环幕显示装置大视角环幕显示装置多通道显示系统多通道显示系统CAVE型型CAVE型虚拟样型虚拟样机演示装置机演示装置浙江大学从国外引进浙江大学从国外引进的的CAVE系统现场系统现场用 户音响系统（三维立体声输出）CAVETM（立体图象输出）数据手套Tracker(Ascension FOB)6-DOF 三维鼠标麦克风（语音输入） StereoGraphics立体眼镜 SGI Onyx2 (4 R10000 CPUs, 1G Memory, 2 Graphics Pipelin

11、es)触觉反馈 立体同步信号发射器 CAVE系统的外部设备配置系统的外部设备配置虚拟设计虚拟设计- 风机物性试验风机物性试验CAVE型型沉浸式沉浸式 汽车驾驶室虚拟设计汽车驾驶室虚拟设计CAVE型型头盔显示虚拟现实系统头盔显示虚拟现实系统 头盔显示虚拟系统是一套头盔显示虚拟系统是一套比较复杂的系统。使用者比较复杂的系统。使用者必须头戴头盔、手带数据必须头戴头盔、手带数据手套等传感跟踪装置，才手套等传感跟踪装置，才能与虚拟世界进行交互。能与虚拟世界进行交互。由于这种系统可以将使用由于这种系统可以将使用者的视觉、听觉与外界隔者的视觉、听觉与外界隔离，因此，用户可排除外离，因此，用户可排除外界干扰，