第1章 绪论 2
虚拟现实的概念 2
虚拟现实的定义 2
虚拟现实的两个本质特征 3
虚拟现实的组成 4
虚拟现实的发展历程和研究现状 5
虚拟现实的发展历程 5
国外虚拟现实技术的研究现状 7
美国硅谷圣何塞技术创新博物馆的虚拟设计展台 9
国内虚拟现实技术的研究现状 12
虚拟现实技术的主要应用领域 13
工程应用 13
在医学领域的应用 16
在教育培训领域的应用 16
军事应用 17
虚拟设计的特点和研究层次 18
本书的目的 19
参考文献 19
第2章 虚拟现实技术体系结构 22
虚拟现实技术与计算机仿真的关系 22
一个典型的计算机仿真系统——齿轮加工仿真系统 22
虚拟现实环境实例 24
虚拟现实技术与计算机仿真的关系 25
虚拟现实技术构成 27
虚拟环境系统结构 27
虚拟现实系统组成模块 27
虚拟环境的实现方法 28
虚拟现实系统的分类 29
VR第一种分类方法 30
VR第二种分类方法 32
虚拟设计/制造系统的体系结构 33
虚拟设计的特点 33
虚拟设计/制造的优点 33
虚拟设计与传统CAD/CAM系统的区别 34
理想的虚拟设计系统的结构 35
虚拟设计/虚拟制造/虚拟装配/虚拟企业的总体框架 35
参考文献 36
第3章 虚拟现实硬件基础 37
概论 37
3D位置跟踪器 37
传感手套 39
触觉与力反馈 39
力学反馈手套 40
压力反馈系统 40
VPL数据手套 41
PowerGlove手控器 41
CyberGlove 42
三维鼠标 43
数据衣 44
触觉和力反馈的装置 45
立体显示设备 45
头盔式显示器HMD 45
特殊的头部显示器BOOM 45
立体眼镜 46
立体投影显示 47
3D显示器 48
3D声音生成器 49
参考文献 51
第4章 虚拟设计中的建模技术 52
概论 52
几何建模 52
几何建模方法的数学原理 53
三维几何模型对象的获取方法 56
参数化建模 62
基于图像的虚拟环境建模技术 65
基于图像的虚拟环境建模的技术原理 66
基于图像的全景图环境建模技术 67
图像与几何相结合的建模技术 70
图像与几何相结合的汽车建模 71
其他虚拟对象的建模 74
基于特征的建模 74
特征技术的研究概况 74
特征建模技术的特点 75
特征的定义与分类 76
特征的描述方法 78
基于特征的约束分析 82
基于特征的参数化建模 82
基于约束的特征描述 82
特征结构图元参数化 83
特征之间的约束建模 83
轴类零件的参数化建模过程 83
程序实现 85
参考文献 88
第5章 虚拟设计硬件支撑技术 90
视景系统的分布式显示技术基础 90
开发平台简介 90
分布式多通道的概念 91
帧缓存同步与垂直刷新同步 92
视景系统多通道投影屏幕的构筑技术 94
圆柱形投影屏幕视景的构筑 94
其他的多通道投影屏幕视景构筑技术 96
多通道投影屏幕运行组件的配置 97
配置文件介绍 97
多通道显示设备文件的配置 98
基于三通道显示环境的虚拟汽车驾驶室的开发 102
参考文献 105
第6章 虚拟实验 108
虚拟实验——汽车风洞实验概述 108
虚拟汽车风洞的基本组成 108
虚拟汽车风洞的实现 110
系统建模 111
网格生成技术 111
车身绕流场的数值模拟 114
SIMPLE算法 116
流场数据场的可视化 117
虚拟风洞的流场分布与试验结果、国外资料对比校验计算结果 119
风洞试验 119
阻力系数、升力系数与试验结果的对比分析 120
数字流体实验室 120
虚拟分析技术——元胞单元法 121
元胞单元法概述 121
元胞单元法的一般求解过程 123
元胞单元法应用实例——弹性力学平面问题 123
元胞单元法软件简介 131
小结 134
参考文献 135
第7章 一个基于图像的汽车虚拟原型 137
基于图像的虚拟现实技术概论 137
定义 137
国内外研究现状 137
基于图像的三维重建技术研究现状 138
原始图像获取方法 140
基于射影几何的封闭空间形成原理 142
构建封闭纹理映射空间 143
纹理映射基本方法 143
构建图像纹理映射空间 144
汽车内部空间三维重建实例 145
参考文献 146
第8章 虚拟设计视景系统的特效技术 148
基于粒子系统的仿真特效技术 148
雪的仿真实现 150
雨的仿真实现 151
烟、尾气的模拟 152
其他的视效仿真 153
雾效的仿真实现 153
声响模拟系统 154
车速表的模拟和实现 154
GPS系统的应用 155
模型光照与纹理渲染技术 155
漫反射分量 156
镜面反射分量 157
环境分量 158
光照方程 158
光照与渲染技术 159
基于Cg的Shader纹理特效技术研究 162
基于Cg的流体特效技术 162
基于Cg的Shader多分辨纹理技术 168
参考文献 170
第9章 虚拟装配 172
虚拟装配体系结构 173
虚拟装配系统 173
虚拟装配环境软硬件配置 175
虚拟装配实时控制系统结构 178
虚拟装配建模 179
虚拟装配对象建模 179
虚拟装配数据建模 182
虚拟装配信息建模 183
虚拟装配规划 187
装配序列规划 188
装配运动规划 194
装配关键技术 195
碰撞检测技术 196
可制造性和可装配性综合评价技术 197
基于物理属性的虚拟装配 198
虚拟装配实例 199
双级渐开线圆柱齿轮减速器虚拟装配环境实例 199
基于层次驱动控制的多机器人协同虚拟装配操作实例 204
面向投产序列和工位协同规划的柔性混装线多目标优化研究 211
参考文献 230
第10章 虚拟制造 233
虚拟制造的定义 233
虚拟制造的分类 236
虚拟制造的研究任务 239
虚拟制造中的关键技术 241
虚拟制造技术与其他先进制造技术 243
虚拟制造系统的体系结构 245
通用体系 245
专用体系 245
虚拟设计/虚拟制造/虚拟装配/虚拟企业的总体框架 246
VM的应用实例 247
虚拟加工 248
零件和刀具的描述 248
刀具运动扫描体的计算 252
加工过程仿真的实现 255
参考文献 257
第11章 基于Internet的虚拟数控加工 259
基于Internet的虚拟数控加工系统的体系结构 259
实现虚拟数控加工系统面临的主要难点 261
支持关联运动的虚拟环境拓扑结构 262
四边形网格法实现工件动态建模 265
虚拟数控机床与虚拟车间相结合的虚拟加工系统 268
基于VRML+JAVA的建模方法与通信控制机制 270
参考文献 272
第12章 分布式虚拟设计 276
计算机支持的协同工作 276
CSCW的产生 276
CSCW的基本概念 277
CSCW的研究内容和关键技术 278
CSCW的研究现状和应用前景 282
协同设计 283
协同设计的产生 283
协同设计的基本概念 285
协同设计的支撑技术 286
协同设计的研究现状 287
协同设计与虚拟现实 288
分布式虚拟设计的概念、技术内涵与体系结构 289
分布式虚拟设计的概念与技术内涵 289
分布式虚拟设计的体系结构 290
面向分布式虚拟设计的协同工作环境研究 292
基于CORBA的多层分布式结构 292
网络中不同结点的相同实体间的实时通信协议 294
并发性问题 299
初始一致性问题 302
基于可变PDU的Undo/Redo方法 303
设计实例——超声波电动机的实时协同虚拟设计系统 305
Web环境下的交互式虚拟设计系统 306
研究内容与系统体系结构 307
基于三维CAD软件二次开发的服务器端工具 308
Web系统及CORBA服务器 309
基于Web的交互式工作环境 312
分布式虚拟设计/制造集成平台 313
参考文献 314
第13章 VR/AR在电机产品研发中的应用 317
概述 317
电机产品研发在工业中的地位和作用 317
电机产品传统研发流程 318
VR/AR对电机产品研发流程的切入点 318
切入电磁设计过程 319
提高电机电磁设计水平 319
为用户设计更合理的电机 322
仿真不可能试验的电气项目 324
电机电磁设计正确性评定 324
小结 327
切入结构设计过程 327
VR/AR切入点概述 327
结构三维设计 328
数字样机 329
结构创新研究 331
电机结构的振动特性分析 333
电机的流热场分析 334
小结 335
工艺与制造过程 336
辅助制定工艺参数 336
验证工装设计 337
基于VR/AR的电机产品研发的前景和效益 339
参考文献 339
第14章 虚拟现实软件环境VRML 341
引言 341
VRML 341
VRML概述 341
VRML文件框架结构 344
VRML环境设置 347
VRML光效设置 350
虚拟场景几何建模 352
虚拟场景浏览 356
参考文献 358
附录 359
长江干堤重点堤岸失稳计算机仿真系统 359
分布式虚拟设计/制造机械虚拟设计 360
足不出户学开车 363
分布式虚拟驾驶模拟器 364