面向數(shù)控加工仿真的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、以虛擬現(xiàn)實(shí)為主要技術(shù)基礎(chǔ)的虛擬數(shù)控加工系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)加工過程仿真并進(jìn)行產(chǎn)品可加工性評估的有效手段，但是其實(shí)現(xiàn)的結(jié)果卻是將用戶與真實(shí)加工場景進(jìn)行了完全隔離，用戶完全處于一個由計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界中。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控加工仿真是解決這一問題的有效途徑。本文從增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)控加工仿真技術(shù)兩方面著手，主要在加工仿真虛擬場景的三維實(shí)時(shí)注冊、虛擬場景的快速生成、合成場景的顯示與交互以及整體計(jì)算策略等方面展開研究。主要內(nèi)容如下：
　　

2、⑴在分析虛擬數(shù)控技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工仿真的技術(shù)方案，進(jìn)一步提出了面向數(shù)控加工仿真的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。在利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將數(shù)控加工仿真場景與真實(shí)加工場景進(jìn)行融合時(shí)，系統(tǒng)對三維注冊算法和數(shù)控加工仿真場景的生成提出了更高的要求。本文針對真實(shí)加工場景的特點(diǎn)，提出一種基于實(shí)體特征的實(shí)時(shí)三維注冊方法。為解決真實(shí)場景中的目標(biāo)與3D模型之間的點(diǎn)配對問題，提出了借助于訓(xùn)練圖像實(shí)現(xiàn)匹配點(diǎn)對替換的方法來快速計(jì)算加工

3、仿真虛擬場景的投影變換矩陣，從而實(shí)現(xiàn)虛實(shí)場景之間的實(shí)時(shí)配準(zhǔn)。
　　 ⑵針對不同的加工條件，在均勻三角片分裂法的基礎(chǔ)上提出了兩種數(shù)控加工仿真算法。如果加工目標(biāo)模型已知且加工面形狀較為簡單，可采用自下而上的非均勻三角片分裂法；如果加工目標(biāo)形狀未知或加工面較為復(fù)雜，可采用自上而下的自適應(yīng)三角片分裂法。這兩種方法的原理都是利用局部加大網(wǎng)格劃分密度來保證加工的精度，在提高仿真顯示質(zhì)量的同時(shí)，也較大限度地減少了仿真計(jì)算負(fù)擔(dān)，并且從機(jī)理上保證

4、了虛擬加工系統(tǒng)實(shí)時(shí)幾何變換的實(shí)現(xiàn)。
　　 ⑶研究了虛擬場景和真實(shí)場景之間的光照一致性實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了用戶與系統(tǒng)的交互問題。通過在OpenGL環(huán)境中交互設(shè)置虛擬光源的方式來模擬真實(shí)加工車間中的環(huán)境光、日光燈和機(jī)床的聚光燈光照效果，實(shí)現(xiàn)真實(shí)感場景的輸出；人機(jī)交互方面以用戶與虛擬場景的交互為研究的重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對虛擬對象或控制按鈕的選擇，從而完成在虛實(shí)合成場景中對虛擬加工系統(tǒng)的初始設(shè)置和運(yùn)行過程控制。
　　 ⑷針對系統(tǒng)中各主體