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有华大学毕业设计(论文)开题报告课题名称虚拟技术在温度过程控制中的应用学院:信息科学与技术学院_________________________专业自动化____________________________________姓名:赵然_______________________________________学号100901125________________________________指导教师郭芳__________________________________________二014年2月28日虚拟技术在过程控制中的应用、背景介绍1虚拟现实是多种技术的综合,包括实时三维计算机图形技术,广角(宽视野)立体显示技术,对观察者头、眼和手的跟踪技术,以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等下面对这些技术分别加以说明相比较而言,利用计算机模型产生图形图像并不是太难的事情如果有足够准确的模型,又有足够的时间,我们就可以生成不同光照条件下各种物体的精确图像,但是这里的关键是实时例如在飞行模拟系统中,图像的刷新相当重要,同时对图像质量的要求也很高,再加上非常复杂的虚拟环境,问题就变得相当困难人看周围的世界时,由于两只眼睛的位置不同,得到的图像略有不同,这些图像在脑子里融合起来,就形成了一个关于周围世界的整体景象,这个景象中包括了距离远近的信息当然,距离信息也可以通过其他方法获得,例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等在VR系统中,双目立体视觉起了很大作用用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的,显示在不同的显示器上有的系统采用单个显示器,但用户带上特殊的眼镜后,一只眼睛只能看到奇数帧图像,另一只眼睛只能看到偶数帧图像,奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感用户(头、眼)的跟踪在人造环境中,每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态,而用户也是如此用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的跟踪头部运动的虚拟现实头套在传统的计算机图形技术中,视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的,用户的视觉系统和运动感知系统是分离的,而利用头部跟踪来改变图像的视角,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来,感觉更逼真另一个优点是,用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境,而且可以通过头部的运动去观察环境在用户与计算机的交互中,键盘和鼠标是目前最常用的工具,但对于三维空间来说,它们都不太适合在三维空间中因为有六个自由度,我们很难找出比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动现在,已经有一些设备可以提供六个自由度,如3Space数字化仪和SpaceBall空间球等另外一些性能比较优异的设备是数据手套和数据衣、研究现状2工业控制引入虚拟现实的必要性
1.1虚拟现实技术的发展是知识经济“信息化、全球化、以人为本”这三大特征的具体体现现代大型过程控制的信息管理要求对企业的管理既要有优化性又要有全面性同时为了适应国际化、网络化,也要求与Internet和企业管理的其它软件相结合因此,能够适应网络交互的分布式虚拟现实系统的开发以及应用势在必行首先,在3DMAX和VIRTOOLS工具一体化思想的基础上,将采集数据,控制参数、分析数据及结果、商务资源等信息的网络化、形象化、可视化,要求通过三维显示和网络传输,而实现资源共享;其次,4C ComputerCommunication ControlCRT技术、人工智能技术的结合并借助网络这一快速的传输工具和虚拟显示这一自然的人机结合方式,使得“网上控制”和“控制入网”的过程控制理念在过程控制领域发挥更大的作用这样监控中心的操作人员或远程用户可以利用网络和虚拟现实环境工作平台身临其境般的监视生产过程从而,方便、直观、真实的分析数据和管理决策;再次,利用虚拟现实技术的特点沉浸性、交互性、多感知性使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样而且还可以听到三维仿真声音不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动,来调整系统呈现的图像及声音还可以通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能,就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作,从而达到身临其境的感受真正的实现人机和谐、人机一体虚拟现实的特点
1.21多感知性是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等2浸没感指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假,使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中,该环境中的一切看上去是真的,听上去是真的,动起来是真的,甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的,如同在现实世界中的感觉一样3交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度包括实时性例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动、课题研究内容
33.1研究温度控制系统例如管式加热炉控制系统过程控制系统P179-
1823.1利用3DMAX软件设计温控系统模型,得出概要性模型
3.2利用VIRTOOLS嵌入模型相关特性,进行系统优化
3.4实现3DMAX系统和利用VIRTOOLS工具所建立的模型联动,测试功能获得各个测试评估结果、技术路线
44.1将VIRTOOLS技术运用到3DMAX系统中,建立完善的虚拟环境和虚拟人物创建,完成业务建模、需求分析、系统分析与设计、系统测试和系统配置的全过程
4.2采用VIRTOOLS开发、关键技术介绍5建模技术
5.13ds Max原名3D StudioMax,是Autodesk传媒娱乐部开发的全功能的三维计算机图形软件它运行在Win32和Win64平台上在2007年7月,3ds Max发布了第十版在Windows NT出现以前,工业级的计算机图形学制作被SGI图形工作站所垄断3D StudioMax+Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛,首选开始运用在电脑游戏中的动画制作,后更进一步开始参与影视片的特效制作,例如X战警2,最后的武士等特点
1.基于PC系统的低配置要求
2.人性化的界面设计,入门简单快捷
3.安装外挂plugins可提供3D StudioMax所没有的功能比如说3D StudioMax
7.5版本以前不提供毛发功能以及增强原本的功能
4.强大的角色Character动画制作能力
5.可堆栈的建模步骤,使制作模型有非常大的弹性
6.支援Maxscript内建脚本控制语言,让使用者有自订工具的能力Maxscript是内建在autodesk相关产品中的比如Autodesk VIZ、3ds Max、Plasma、GMax等软件中的脚本语言为3ds Max开发的第三方外挂中也多半有支援以Maxscript来控制Virtools是一套整合软件,可以将现有常用的档案格式整合在一起,如3D的模型、2D图形或是音效等Virtools是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件,可以让没有程序基础的美术人员利用内置的行为模块快速制作出许多不同用途的3D产品,如网际网络、计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等、要解决的技术问题6保证虚拟环境的稳定,虚拟设备的可操作性
6.1学习和程序的使用
6.23DMAX Virtools在满足虚拟温度过程控制系统的完整下,尽可能减小误差
6.3由于虚拟环境的局限性不能计算入更多精确动作,需要解决如何获取反应时间这
6.4个数据、日程安排7序号设计论文各阶段名称日期1课题调研,查阅相关文献12月1日~1月8日2课题整体结构研究,写开题报告1月11日3月4日〜3中期检查4月15日4月16日~5月214完成软件设计,编程调试;日5月22日~5月285整理资料,撰写论文;日6征求指导老师意见,做好答辩准备5月29日6月2日〜、参考文献8王滔,费敏锐.虚拟现实技术及其在工业控制中的应用.微计算机信息,
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