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虚拟制造技术在井下作业仿真中的应用研究

作　者: 王长威
导　师: 李从信
学　校: 大庆石油学院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 虚拟制造 三维建模 三维场景 仿真系统 井下作业
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 400次
引　用: 2次
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内容摘要


近来，“虚拟制造”(VM,Virtual Manufacturing)引起了人们的广泛关注，不仅在科技界，而且在企业界，成为研究的热点之一。本文介绍虚拟制造的概念、特征及其分类等，并结合国内外研究现状阐述了本课题的研究意义和研究内容。 对虚拟制造的关键技术进行了讨论，包括三维场景的显示、多边形网格模型、真实感光照模型、碰撞监测、三维几何变换和粒子系统等。 介绍了三维建模软件MultiGen和三维视景管理软件包OpenGVS组成的虚拟仿真开发平台，详细叙述了两个工具软件的性能、模块功能等主体内容，为后期的系统开发奠定了坚实的基础。 运用这一开发平台实现了基于桌面系统的井下作业虚拟仿真系统。设计过程中充分考虑到整个系统控制的实时性和三维造型的逼真性，实现过程中应用了当今最新的2D和3D技术和面向对象软件技术。在此系统中实现了对油田井下工具和井下生产作业工艺的虚拟仿真，此系统适用于工艺工程师对生产工艺进行改进，也适合对油田作业工进行生产培训。本文对这个虚拟仿真系统的设计过程、设计原理和设计细节进行了详细的讨论，包括井下作业仿真系统简介、交互性图形用户界面的设计、井场设施和井下工具的三维建模、井下作业仿真系统的三维引擎设计等内容，举例说明了三维动画技术在仿真系统设计中的应用，总结了设计仿真系统的一般规律。 把虚拟制造技术应用于石油工业中是一项新的尝试，也是石油工业技术创新的一个必然趋势。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-16
第1章 绪论  16-20
  1.1 虚拟制造概述  16-17
    1.1.1 虚拟制造的概念  16
    1.1.2 虚拟制造的特征  16-17
    1.1.3 虚拟制造的分类  17
  1.2 国内外研究现状  17-18
    1.2.1 国外的研究现状  17-18
    1.2.2 国内的研究现状  18
  1.3 本研究课题的学术背景及现实意义  18
  1.4 本课题的研究内容  18-20
第2章 桌面仿真系统开发环境的研究  20-28
  2.1 三维造型平台MultiGen Creator  20-23
    2.1.1 MultiGen的性能  20
    2.1.2 0penFlight文件格式--三维实时模拟的标准数据库格式  20-21
    2.1.3 层次结构视图  21-22
    2.1.4 MultiGen的功能模块  22-23
  2.2 高级三维图形软件包OpenGVS  23-28
    2.2.1 OpenGVS的软件层次  24
    2.2.2 面向对象的回调机制  24-25
    2.2.3 OpenGVS的编程资源  25-26
    2.2.4 OpenGVS的运行流程  26-28
第3章 虚拟制造的关键技术  28-38
  3.1 三维场景的显示  28
  3.2 多边形网格模型  28-32
    3.2.1 多边形网格的含义  29
    3.2.2 多边形法向量的计算  29-30
    3.2.3 面的法向量与顶点的法向量  30
    3.2.4 定义一个多边形网格  30-32
  3.3 真实感光照模型  32-33
    3.3.1 光源类型  32
    3.3.2 光的组成  32-33
    3.3.3 光源特性参数  33
  3.4 碰撞检测  33-34
  3.5 三维几何变换  34-35
  3.6 粒子系统  35-38
    3.6.1 过程模型  36
    3.6.2 粒子系统的一般实现过程  36
    3.6.3 粒子系统的主要优缺点  36-38
第4章 基于虚拟制造技术的油田井下作业仿真系统的实现  38-51
  4.1 井下作业仿真系统简介  38-39
  4.2 交互性图形用户界面的设计  39
  4.3 井场设施和井下工具的三维建模  39-43
    4.3.1 三维建模及其方法介绍  39-40
    4.3.2 三维建模的任务分析  40-41
    4.3.3 三维模型的制作实例  41-43
  4.4 井下作业仿真系统的三维引擎设计  43-49
    4.4.1 仿真系统设计过程中的一些细节问题讨论  43-47
    4.4.2 井下工具工作原理模拟的实现  47-48
    4.4.3 井下作业工艺模拟的实现  48-49
  4.5 三维动画技术在仿真系统中的应用举例  49-51
结论  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-54

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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