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[分享] 基于SolidWorks-VRML实现虚拟现实的精确建模

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发表于 2011-6-4 08:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言
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7 Y8 A+ F2 K4 X1 l; J+ _虚拟现实技术,是指基于自然方式的人机交互系统,通过计算机创建一种虚拟环境,使用户产生身临其境的感觉,并可实现用户与虚拟环境直接进行交互。
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) N; M* u* r& ]+ ~# U机器人技术是具有战略高度的前沿技术,它和生物技术、大型计算机技术、纳米技术一同被认为是未来科技发展的方向。国外机器人领域近几年发展的趋势之一就是:虚拟现实技术在机器人设计与制造中的应用已从仿真、预演发展到用于过程控制。对于虚拟环境中模型的建立,包括以下方面的研究内容:①基于微机的虚拟环境体系结构;②基干几何建模和计算机图形学的建模方法;③基于图像生成方法的建模。$ P" P5 Z) `5 \, V

8 L1 g" s) Q# C& l) A0 g本研究以此为应用背景,利用SolidWorks三维CAD软件,通过虚拟现实标准语言(VRML)建立虚拟环境中的实休模型,描述它们之间的结构关系,快速、真实地显示三维虚拟工业机器人。
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1虚拟环境下的建模方法

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在虚拟环境中建立三维模型是实现仿真控制的基础。
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6 Q+ _9 q- M, e+ `& o1 j4 i0 e7 p1.1虚拟现实建模方法) N5 O8 q5 c6 g) k1 S
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(1)采用VB,C 或VC ,OpenGL图形库等工具开发,则程序复杂,工作量很大,造型不方便,且图形效果不够逼真,效果不是很理想。
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(2)采用虚拟现实软件(如:WTK,VRML)等工具开发,对于复杂三维图形的编程实现是很困难和费时的,而且达不到理想的效果。
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(3)采用"一些商用建模软件十VRML"的建模方法。①3DMAX VRML;3DMAX能够导出保持部件间的各种关系的VRML文件。但3DMAX适合对虚拟环境进行三维建模(如校园、室内环境等),它在构造与修改机械产品的几何特征时操作上显得不够方便与快捷;②Pro/E VRML;采用Pro/E VRML方法来实现对虚拟设备的快速建模。Pro/E只支持VRML1.0的版本方式.而且所导出的文件丢失了原模型各部件间的各种关系等重要信息;③SolidWorks VRML;SolidWorks2006版软件对VRML2.0(ISO/IEC147722I;1997,通常称为VRML97)具有良好的支持作用,可以将建立好的零件模型直接导出为保持部件间的各种关系的VRML文件。本研究采用这种方法实现工业机器人在虚拟环境中的精确建模。: H/ s$ h9 r& {  D1 Z

* S  D: G3 y+ x) G6 j+ V4 O! ?9 F1.2 SolidWorks-VRML的建模方法' K3 a& Z7 X$ T2 ?. b( Z: E
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通过运用SolidWorks软件,采用符合国际标准的虚拟现实建模语言VRML为中间桥梁,经过一系列的变换、修改、输人、输出,形成.wrl格式的文件,大大减少了虚拟建模的工作量,提高了工作效率。下面简单介绍所用到的软件和语言。7 p7 P  }: f) U/ L/ W) n
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1.2.1 SolidWorks软件简介( |# J- e! n8 Q# o# i

% l) G7 g; U4 F2 ]" t$ ?SolidWorks是世界上第1套基于Windows系统开发的三维机械设计CAD软件,它具有在机械产品设计中别具一格的特点和优势,即可采用参数化的二维模型快速生成同一类型、不同规格的系列产品,在建立机械产品的模型时显得格外的方便、快捷,尤其是SolidWorks2006版对VRML2.0提供良好的支持。) k' O2 F3 E' W# S

; G5 O" I' ]7 O9 E$ T0 b# H1.2.2虚拟现实建模语言

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- `: R* v% I, R& p虚拟现实建模语言(VRML)是一种与操作平台无关的、基于3DWeb的、描述可交互三维世界和对象的语言,它通过创建一个虚拟场景以达到现实中的效果。
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由VRML创建的虚拟现实场景是模拟现实中的三维产品造型,具有面向对象的层次性、多感知性,虚拟世界的交互性、实时性和支持网络浏览等特点,而且由于VRML文件可以像HTML文档一样上传/下载,并可启动VRML浏览器来观看文档所描述的三维模型,很好地解决了信息交流与共享的问题。
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