基于VRMLJAVA的虚拟现实及其协同环境的开发吴波Word文档下载推荐.docx

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基于VRMLJAVA的虚拟现实及其协同环境的开发吴波Word文档下载推荐.docx

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基于VRMLJAVA的虚拟现实及其协同环境的开发吴波Word文档下载推荐.docx

生成系统，然后对其产生的装

配工艺在普通工作站上通过开放式三维技术仿真装配设计过

程，以此作为虚拟装配的一种简化形式，将这种方式称为可视

化装配。

作为一种开放的国际标准，可以用其构建一个统一

的三维交互式平台，并可与同样具有平台无关性的

B+4+

语言

相结合以满足复杂应用系统的需求。

但

作为一种通用

基于

#$%&

’!

’的虚拟现实

及其协同环境的开发

（东南大学

C8D

中心，南京

）

HI0+’,

：

4’37.3）JKKLEG=$720

摘要虚拟现实技术对于制造业信息化有着重要意义。

为建立开放技术标准之上的可视化装配系统，该文对基于

-89IB@&

的虚拟现实技术在工程设计领域的应用进行了研究，提出一种新型的

环境下

交互仿真结构，复杂

的运算和仿真在服务器上进行，从而实现服务器端装配模型和客户端显示模型的分离。

并在此基础之上提出协同环境开

发的系统结构。

该模型不仅可用于网络环境下的可视化装配，也适合于其他领域基于

的科学可视化。

关键词

-89B@&

装配可视化协同

文章编号

IM==EI

%I"

E=GI"

文献标识码

中图分类号

NA=FE$F

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22K.（+）’23

基金项目：

江苏省自然科学基金资助项目（编号：

VX!

#）

作者简介：

吴波（

EF%GI），男，硕士研究生，主要研究方向是计算机网络7’01和虚拟现实。

周之平（EF%GI），男，博士研究生，主要研究方向是计算

#$%

计算机工程与应用

备智能，无法在各事件间建立复杂的联系，为了扩展

’（）

的

交互能力和处理能力需要程序语言的介入，

标准本身没

有指定编程语言，但在网络环境下，

*+,+

是最具魅力的语言，它

和

的结合显得相当自然，当前的主流

浏览器也

都对

编程提供了支持。

图

’（）事件模型

在

中使用

有两种方式，即通过内部

-./012

节

点和外部编程接口（

345

）。

）内部

节点

节点的

7’）

域可以包含一段

*+,+-./012

程序或者是

链接的一个

*4&

4.8+99

。

当

0/;

.2<

=21=2

域为

4）-3

时可以将

节点理解为事件通路上的一个智能节点，它接收事件输

入对其处理后产生事件输出，这条事件通路仍由

’<

指

定。

为

’73

时程序可以获得其他节点的引用，

并直接对其域进行赋值，而不必遵从

指定的事件通路。

）外部编程接口（

3@2;

/A+84=2BC/0AD5A2;

/E+.;

节点从

场景内部提供了与

的连接，而

定义了与外部

（）

页面中的

4118;

通信的接口。

它的基

本思想是将

*+,++118;

与

置于同一

页面，在

+118;

中建立

H/CI9;

对象以标识一个唯一的

场景，并

由此获得对

场景中已定义节点的引用，它通过直接指

定引用节点的域值而达到动态效果。

这样，

即可控

制

场景，也能进行与

等其他媒体的交互以及网

络控制，从而可以实现复杂的虚拟环境系统。

作为

标准的扩充已经提交

5-<

，有望在将来正式成为国际标准的一

部分。

总之，很多功能既可通过

节点也可利用

实现，

一般来说对于单一的

事件实现交互及运算功能可选择

内部的

，若需集成多种媒体，并进行复杂网络控制，则更

宜于使用

，自然其编程也要复杂一些。

在该文的系统实现中需要进行大量与服务器的通信，同时

有比较复杂的用户界面控制，为此采用

作为与

交互手段。

6$J协同环境的实现

5A2;

/A;

的发展使得协同工作技术的研究也开始转移到了

上来。

的协同应用研究同时也使协同环境

得到了巨大的发展。

目前在

上的协同应用由于受到

本身及其应用开发技术和工具的影响，使得在

上开发协同应用并不能随心所欲。

特别是目前的网络带宽限制

使开发的协同环境无论是在场景的构造上还是在协作者的交

互方法上都有很大的不足。

该文提出一种基于

虚拟现实交互的协同应用结

构。

它是利用

来搭建

上的虚拟工作空间，作为

协作者的交互空间。

搭建的

上的虚拟现实场景

可以使用户产生身临其境的感觉，利用

的感应结点接

受用户的输入信息以及相应的反馈，来增加虚拟场景的交互

性，虚拟现实的场景是完全符合人们感知心理的一个交互环境。

协作者的所有活动都发生在这个虚拟的空间中，就象人们

现实中生活、工作、学习一样，总归离不开周围的环境。

不管是

协作者与应用系统之间的交互还是协作者之间的交互都通过

虚拟空间来进行，包括实时的和非实时的。

虚拟空间在其中起

着中间代理的作用，它接收用户发出的所有消息，并做必要的

处理和反馈。

发生一次最简单的任务事件的消息流如下：

协作者

提出事务请求；

服务器接受

的请求；

服务器根据请求内容做分类处理；

提出的对服务器的请求，服务器直接产生响应并反馈

给

；

提出的对协作者

的请求由服务器传递给

响应

的请求，产生相应动作；

再将

的响应结果传递给服务器；

’

最后由服务器传回

，完成一次事务。

建立协同环境将有利于各地工作人员的信息交流，对设计

带来很大的方便，促进设计效率的提高。

构建分布式协同工作

环境的关键在于实现一个协调服务器，用以维护各个虚拟场

景，并在同一个场景中的客户端之间传递需要共享的信息数据。

#系统流程图

用户之间的交流可以通过一些简单的文本或是对话框来

（下转

页）

6KM建模语言，并不是专为工程应用领域设计的，为了适应网络传

输的需要，其模型与

’（

模型相比，在精确性和信息量方面要

相差很多，因此它在制造业中的应用受到了一定限制。

该文对

）*+,

的可视化装配系统进行了研究，提出一种装配模

型与显示模型分离的功能结构，即以

-./012.342.52.

为架构，

装配模型与显示模型互为镜像，装配模型在服务器端进行仿真

运算，而三维显示模型下载到客户端供用户浏览。

这样可以充

分发挥

模型的三维显示、浏览功能，并通过仿真模型扩

充系统功能。

多用户的

虚拟空间协同系统能使异地的多个用户

同时参加装配工作，共同生成一个

虚拟空间，也可以使

多个用户及时地交流信息，使得设计装配更加有效。

系统结构和关键技术

6$6

研究背景

如何增强

7（

浏览、交互能力并将其应用于工程

设计领域，国内外已进行了一定的研究。

+89:

81<

/=1>

-2.?

8.@A=?

C6D

设计的

-E’）E*

系统，采用基于

F2G

的技术

实现了网络环境下家具的虚拟装配；

密歇根大学的虚拟现实实

验室开展了一系列关于

在制造业中应用的研究项目

如船体运动仿真，船体制造仿真，虚拟制造中的机器人模型等

等；

笔者对

的模型特点、交互控制进行了研究，提出了

一种新型的应用结构，并对其在敏捷制造环境下的虚拟装配中

的应用进行了探索。

东南大学机械工程系先前开展的装配

’HH

和虚拟装配技术研究

C7D

中，采用寄生于

环境的虚拟

装配系统对装配

系统生成的装配工艺进行可视化装配

验证。

但由于不能脱离

环境，对于在网络环境下进行虚拟

装配验证和装配顺序动画演示的发布带来了一定的困难，异地

的用户必须具备相同的

环境才能对虚拟装配的过程进行

再现，而这一点对于敏捷制造环境下的企业来说通常不能保

证。

因此笔者考虑采用

A858

等完全基于

的平台

无关技术，这样可在不同的硬件环境和软件平台上实现对装配

工艺的可视化验证，并且其结果可供管理、销售等人员参考，而

不仅仅限于工程技术人员，从而拓宽了信息共享的范围。

文献

中采用的方法对实现以上目标均有不足，对此在这篇论文

中提出一种网络环境下基于

的虚拟装配系统结构，并

对其中的

环境下信息的提取和模型建立、

的交互、碰撞检测的实现、基于动态模型的网上动画演示等关

键技术进行了研究。

6$!

系统结构

6系统功能框图

该文采用三层

结构，图

显示了系统的功

能框图。

客户端和装配客户端分别提供基于浏览器的零

件信息维护和可视化装配的用户界面。

应用层提供

I99J

服务

以及仿真运算和数据库操作。

资源层的数据库存储零件模型和