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基于Virtools塔式起重机虚拟培训系统的研究

作 者: 宋开功
导 师: 陈清奎
学 校: 山东建筑大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 塔式起重机 虚拟现实 Virtools 三维场景
分类号: TH213.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 90次
引 用: 1次
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内容摘要


虚拟现实技术是当前计算机技术中的热点之一,它与多媒体技术、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。随着虚拟现实技术的发展,其应用也越来越广泛,尤其是虚拟现实在特种设备的虚拟驾驶培训中得到前所未有的认知,也是目前人们关注的热点课题。本文以塔式起重机为例,研究了虚拟现实的基本理论,总结了虚拟现实应用于虚拟培训的种种优势及表现形式。详细论述了实现虚拟培训系统的理论基础、关键技术以及设计思想。本文重点研究基于3Ds Max和Virtools的虚拟培训系统的基本实现方法,采用了以虚拟现实技术Virtools为核心的3Ds Max+Virtools的开发路线。首先,讲述Virtools的特点及其应用,系统地介绍了软件Virtools开发平台和五大模块;然后介绍构建塔式起重机三维模型的技术及实现,建立一个逼真的操作环境,为最终形成塔式起重机模拟培训系统提供了支撑。最后,借助Virtools对培训系统交互功能的实现进行描述。本文所构建的塔式起重机培训系统采用全三维场景设计,场景逼真,完整的展现了实际塔式起重机操作的面貌。培训者如同置身于实际场景中,可按真实设备的操作过程进行各种模拟操作。基本能够满足培训和实验教学等方面的需要,且对各类特种设备的操作培训具有较大的推广应用价值,同时为以后各种虚拟培训系统的开发做出了理论与实践的有益探索和指导。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 研究背景  9
  1.2 国内外研究现状  9-13
  1.3 虚拟现实的应用  13-15
  1.4 本课题研究的主要内容和意义  15-16
第二章 虚拟培训系统分析  16-28
  2.1 虚拟现实技术概述  16-17
  2.2 虚拟现实系统分类  17-18
  2.3 虚拟现实系统功能模块  18
  2.4 理论及实现原理  18-21
  2.5 虚拟培训系统关键技术分析  21-24
    2.5.1 关键技术介绍  21-23
    2.5.2 技术特点和目标  23-24
  2.6 建模工具介绍  24-27
  2.7 本章小结  27-28
第三章 虚拟培训系统总体设计与框架  28-38
  3.1 塔式起重机模拟培训系统的总体框架  28-29
    3.1.1 塔式起重机司机培训内容  28-29
    3.1.2 塔式起重机模拟培训系统的组成  29
  3.2 塔式起重机模拟培训系统的工作原理  29-31
  3.3 交互功能开发工具Virtools介绍  31-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 虚拟培训系统实现  38-70
  4.1 三维虚拟模型的建立  38-47
    4.1.1 建模  38-39
    4.1.2 制作材质、贴图  39-42
    4.1.3 布置灯光、定义视窗和渲染场景  42
    4.1.4 后期合成和模型的优化  42-47
  4.2 塔式起重机模型输出  47-50
    4.2.1 角色以及动画模型的导出过程  48
    4.2.2 编译过程中可能出现的情况  48-49
    4.2.3 从3ds Max中导出塔式起重机模型的参数和注意事项  49-50
  4.3 模拟培训系统功能实现  50-69
    4.3.1 模拟培训系统的总体规划  50-52
    4.3.2 塔式起重机的结构  52-53
    4.3.3 塔式起重机的安装及注意事项  53-58
    4.3.4 塔式起重机的卸载及注意事项  58
    4.3.5 塔式起重机模拟操作  58-60
    4.3.6 模拟培训考试系统  60-66
    4.3.7 学员信息管理系统  66-69
  4.4 本章小结  69-70
第五章 总结与展望  70-71
  5.1 总结  70
  5.2 展望  70-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况  75

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 起重机械与运输机械 > 起重机械 > 自行式起重机 > 塔式
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