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虚拟水电站供水系统的研究与应用

作　者: 蔡晓磊
导　师: 赵林明
学　校: 河北工程大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 虚拟现实建模语言水电站供水系统三维建模交互信息查询
分类号: TV732
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 23次
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内容摘要

虚拟现实技术是虚拟制造的核心技术之一,有效地改善了人与计算机交互方式,可以逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为,它具有实时的三维空间表现能力,提供了人机交互的操作环境,从而产生一种身临其境的感受。经过20多年的研究探索,虚拟现实技术的应用领域已经非常广泛,如飞机、船舶、车辆虚拟现实驾驶训练,虚拟现实建筑物,虚拟现实游戏,虚拟现实影视艺术等等。随着互联网的飞速发展,虚拟现实技术正逐渐成为一个研究和应用的热点。本课题将虚拟现实技术运用到水电站供水系统中,在对虚拟现实技术和水电站供水系统进行分析和总结的基础上,完成了虚拟水电站供水系统的设计和实现。该系统更好地展示了水电站供水系统,方便用户对水电站供水系统的观察和研究。论文的主要研究内容和成果如下:首先,本文对虚拟现实、VRML等相关技术进行了综述,在比较分析水电站供水系统三维模型构建方法的基础上,采用纹理映射技术实现了虚拟水电站供水系统的平面场景的建模;采用CAXA实体设计和VRML编辑器的综合实现了虚拟水电站供水系统各设备的三维模型的建立。另外,为提高浏览速度,还探讨了建模代码重用(DEF / USE )、原型封装(PROTO)以及用Inline节点实现模型的整合等VRML场景优化技术。其次,利用VRML动画实现方法来模拟水体在虚拟供水系统平面场景中的流动情况。通过对各种交互方式的比较研究,运用VRML的自身交互功能及用脚本编程语言来实现虚拟供水系统的交互功能。最后,提出一种将VRML和Visual Basic 6.0软件结合的方法,并将电子表格也调入到VB中,通过界面设计和编程的方法实现了虚拟水电站供水系统的查询功能。本课题的研究,将为进一步开展虚拟水电站辅助设备打下一定基础,为我国水电站的虚拟设计起到积极作用。同时,本文所设计的虚拟水电站供水系统也可供水电站供水系统的教学、培训和日常运行参考使用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 选题背景及研究意义  11-13
    1.1.1 选题背景  11-12
    1.1.2 课题研究的意义  12-13
  1.2 虚拟现实技术概述  13-17
    1.2.1 虚拟现实技术的产生及特点  13-14
    1.2.2 虚拟现实技术的研究现状  14-16
    1.2.3 虚拟现实技术的发展趋势  16-17
  1.3 论文的结构  17-18
  1.4 论文的主要研究内容  18-19
第2章虚拟现实建模语言 VRML  19-31
  2.1 VRML 的诞生与发展  19-21
  2.2 VRML 的工作原理及基本特性  21-22
    2.2.1 VRML 的工作原理  21-22
    2.2.2 VRML 的基本特性  22
  2.3 VRML 的关键技术  22-28
    2.3.1 VRML 的文件格式  22-23
    2.3.2 VRML 专用编程工具  23-24
    2.3.3 VRML 浏览器  24-25
    2.3.4 节点  25
    2.3.5 坐标系和坐标变换  25-26
    2.3.6 场景图  26
    2.3.7 路由和事件体系  26-27
    2.3.8 脚本语言  27-28
  2.4 VRML 的语法特性及功能特性  28-30
    2.4.1 VRML 的语法特性  28-29
    2.4.2 VRML 的功能特性  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章水电站供水系统三维模型的建立  31-48
  3.1 虚拟场景建模方法  31-33
    3.1.1 几何建模技术  31
    3.1.2 基于图像的建模技术  31-32
    3.1.3 混合建模技术  32-33
  3.2 供水系统平面场景的建模  33-35
  3.3 供水系统设备的建模  35-47
    3.3.1 供水系统设备简介  35-38
    3.3.2 建模的内容及流程  38-39
    3.3.3 建模的工具和方法  39-43
    3.3.4 模型的整合与优化  43-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章虚拟水电站供水系统的浏览与交互  48-63
  4.1 虚拟场景的动画实现方法  48-52
    4.1.1 时间传感器  48-50
    4.1.2 位置插补器  50-51
    4.1.3 坐标变换节点  51-52
  4.2 虚拟场景的交互方法  52-58
    4.2.1 基于传感器的交互方法  53-54
    4.2.2 基于锚点的交互方法  54-55
    4.2.3 基于脚本语言的交互方法  55-58
  4.3 系统交互式浏览的实现  58-60
  4.4 供水系统平面图与设备实体的交互  60-61
  4.5 设备实体模型交互功能的实现  61-62
  4.6 本章小结  62-63
第5章虚拟水电站供水系统的查询功能  63-74
  5.1 Visual Basic 6.0 语言概述  63-65
  5.2 界面设计的基本方法  65-68
    5.2.1 应用内部控件设计各信息窗体  65-67
    5.2.2 应用程序代码来实现各种功能  67-68
  5.3 ActiveX 控件的引用  68-70
  5.4 VRML Scene 的调入  70-71
  5.5 VRML 与电子表格的结合  71-73
  5.6 本章小结  73-74
结论  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
作者简介  80
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  80-81

虚拟水电站供水系统的研究与应用

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