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基于OGRE的压延塑化三维仿真系统的设计与实现

作　者: 徐寅
导　师: 陈清华
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: OGRE引擎压延塑化三维仿真系统粒子系统碰撞检测
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

随着计算机仿真技术和三维引擎的发展,三维仿真系统正被越来越多的运用于化工、航天等领域。物料压延塑化的加工过程比较复杂,无法对其加工方案进行有效地评析。以往对此过程的仿真主要都集中在数值仿真上,不能形象直观地表现出物料的加工过程。因此,利用三维引擎对物料的压延塑化过程进行三维仿真,具有重要的理论与现实意义。本文深入分析OGRE三维图形引擎的特性、核心子系统以及场景管理组织方式,总结OGRE的工作流程,引入OGRE开发三维程序的方法。对物料的压延塑化加工过程进行深入了解,分析并总结该过程中的理论基础。在对粒子系统算法进行详细研究和分析的基础上,提出对物料进行分割的思想,将物料看成是一组物料粒子的集合,按照连续加工过程中的各个阶段,对物料粒子进行三维建模,设计物料粒子在各阶段中的运动模型。在完成物料的虚拟加工过程中,引入碰撞检测算法,并提出了基于物料粒子位置的碰撞检测,对物料粒子与辊筒进行了碰撞检测,真实地反映了物料的整个加工过程。本文使用三维建模工具对压延塑化的加工设备进行了三维建模,整理了压延塑化中相关特征量的计算模型。对压延塑化三维仿真系统进行了需求及功能分析,给出了该三维仿真系统的设计思路。采取基于OGRE引擎以及MFC应用程序框架的方案,对压延塑化的三维仿真系统进行了实现。实现中将OGRE渲染窗口嵌入到MFC单文档框架中,为用户提供了友好的图形用户界面。同时,将设备模型导入到三维场景中,结合OGRE的粒子系统脚本、碰撞检测以及本文提出的物料分割思想和基于物料粒子位置的碰撞检测方案,实现了物料在双辊机上压延塑化加工的三维仿真以及加工过程中相关特征量的数值计算。本三维仿真系统的运行效果表明,通过对物料加工进行三维仿真以及对加工过程中的特征量进行数值计算,可以较逼真的查看物料连续压延塑化的过程,给设备结构以及加工工艺的改进提供一定参考,也为进一步地研究压延塑化三维仿真打下了良好的基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-21
  1.1 课题研究来源与研究意义  8-9
  1.2 基于OGRE的三维仿真技术  9-18
    1.2.1 OGRE引擎  9-13
    1.2.2 三维真实感图形技术  13-18
  1.3 国内外研究现状  18-19
    1.3.1 基于OGRE的三维可视化的发展现状  18
    1.3.2 压延塑化过程仿真的发展现状  18-19
  1.4 论文的研究内容  19-20
  1.5 论文的结构安排  20-21
2 基于新型双辊机的压延塑化过程  21-28
  2.1 新型双辊机  21-22
    2.1.1 新型双辊机的结构  21
    2.1.2 新型双辊机的特点  21-22
  2.2 压延塑化过程的理论基础  22-27
    2.2.1 物料干燥过程  22-23
    2.2.2 物料塑化过程  23-25
    2.2.3 物料压延过程  25
    2.2.4 物料造粒过程  25-26
    2.2.5 设备的加工能力  26-27
  2.3 本章小结  27-28
3 基于粒子系统和碰撞检测的压延塑化过程仿真  28-36
  3.1 粒子系统  28-30
    3.1.1 粒子系统基本思想  28-29
    3.1.2 基于OGRE粒子脚本的动态对象的三维仿真  29
    3.1.3 基于分割物料思想的物料的三维仿真  29-30
  3.2 虚拟场景中的碰撞检测  30-35
    3.2.1 碰撞检测的常用算法  30-31
    3.2.2 OGRE中的碰撞检测方法  31-32
    3.2.3 压延塑化仿真中的碰撞检测  32-35
  3.3 本章小结  35-36
4 压延塑化三维仿真系统的总体设计  36-48
  4.1 仿真系统的需求分析  36
  4.2 仿真系统的功能分析  36-38
    4.2.1 仿真系统的基本功能  36
    4.2.2 仿真系统的模块划分  36-37
    4.2.3 功能模块的相互关系  37-38
  4.3 场景构建模块的设计  38-41
    4.3.1 渲染窗口的设计  38
    4.3.2 仿真场景的设计  38-39
    4.3.3 模型场景树的设计  39-40
    4.3.4 交互控制观察角度的设计  40-41
  4.4 参数管理模块的设计  41
  4.5 数值计算模块的设计  41-42
  4.6 动画渲染模块的设计  42-47
    4.6.1 设备运转动画的设计  43
    4.6.2 物料加工动画的设计  43-46
    4.6.3 物料虚拟加工中的类关系  46-47
    4.6.4 动画状态控制的设计  47
  4.7 本章小结  47-48
5 压延塑化三维仿真系统的实现  48-74
  5.1 仿真系统的实现方案  48-49
    5.1.1 仿真系统的开发工具  48-49
  5.2 场景构建模块的实现  49-56
    5.2.1 渲染窗口的实现  50-51
    5.2.2 模型建立及导入  51-53
    5.2.3 仿真场景环境的实现  53-54
    5.2.4 交互控制观察角度的实现  54-56
  5.3 参数管理模块的实现  56-59
    5.3.1 参数管理模块的用户界面  56-57
    5.3.2 参数模块与其它模块间数据的传递  57-59
  5.4 数值计算模块的实现  59-64
    5.4.1 数值计算模块的用户界面  59-62
    5.4.2 数值计算模块的实现  62-64
  5.5 动画渲染模块的实现  64-72
    5.5.1 设备运转动画的实现  64-66
    5.5.2 动态水蒸气效果的实现  66-67
    5.5.3 物料切割成粒效果的实现  67-68
    5.5.4 加料口物料下落效果的实现  68-69
    5.5.5 物料包裹在辊筒上进行加工的实现  69-70
    5.5.6 虚拟加工过程的实现  70-72
  5.6 本章小结  72-74
6 系统运行效果及分析  74-85
  6.1 数值计算  74-80
    6.1.1 辊筒横压力  75-76
    6.1.2 辊筒塑化能力  76-79
    6.1.3 环模造粒机切粒长度  79-80
  6.2 三维仿真效果  80-84
    6.2.1 仿真系统主界面  80
    6.2.2 动画仿真效果  80-84
  6.3 本章小结  84-85
7 总结和展望  85-87
  7.1 总结  85-86
  7.2 展望  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-90

基于OGRE的压延塑化三维仿真系统的设计与实现

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