摘要虚拟技术具有缩短开发周期、有效地控制和降低产品成本、提高产品竞争力和生产企业
经济效益的特点。论述虚拟技术的基本组成及其建模过程

,分析虚拟技术在机械工程中的应

用和发展前景。

 

　　关键词计算机应用

;虚拟技术;应用;机械工程 

　　中图分类号

TH122 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)042-0148-01 

　　

 

　　

1 虚拟技术的概念及其特点 

　　

1.1 概念 

　　虚拟现实技术汇集了计算机图形学、多媒体技术、图像处理与模式识别、智能接口接术、
传感器技术、高度并行的实时计算技术、人工智能、人机工程学、语音处理与音响技术、网络技
术、人的行为研究及心理学等多项关键技术

,是这些技术更高层次的集成和渗透。虚拟技术通

常是指以仿真的方式给用户创造一个反映实体对象变化及相互作用的三维世界

,并通过头盔

显示器、数据手套等辅助传感器设备

,提供了一个观察并与该虚拟世界交互的三维界面,使用

户可以直接参与和探索仿真对象在所处环境中的作用与变化

,获得相应看似真实的体验。身

临其境和交互作用是其主要特点。它的具体含义

:1)虚拟现实是一种基于计算机图形学的多

观点、实时动态的三维环境

,这个环境可以是现实世界的真实再现,也可以是超越现实的虚构

世界

;2)操作者可以通过人的视、听、触等多种感官,直接以人的自然技能和思维方式与所投入

的环境交互

;3)在操作过程中,人是以一种实时数据源的形式沉浸在虚拟环境中的行为主体。

而不仅仅是窗口外部的观察者。

 

　　

1.2 主要特点 

　　

1)动态环境建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,应用动态环境建模

技术能获取实际环境的三维数据

,并根据需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。

2)实时三维图形生成技术。目前,三维图形的生成技术已经比较成熟,关键是如何满足实时性
的要求。为了达到实时的目的

,至少要保证图形的刷新频率不低于 15 帧/s,最好高于 30 帧/s。

在不降低图形质量和复杂程度的前提下提高刷新频率。图形生成的硬件体系结构以及在虚拟
现实的真实感图形生成中

,用于加速的各种有效技术是关键。3)立体显示和传感器技术。虚拟

现实依赖于立体显示和传感器技术的发展。立体显示技术涉及人体感官的生理原理及在计算
机上如何产生深度线索的技术。现有的硬件系统

(如头盔显示器、单目镜及可移动视觉显示

器

)有待进一步研究,光学显示还存在许多局限性。传感器技术中需解决设备的可靠性、可重

复性、精确性及安全性等问题

,各种类型传感器的性能亟待提高。4)应用系统开发工具。技术

最终要面向应用

,通用平台的开发可缩短与应用结合的时间。为此,必须研究虚拟现实的开发

工具。目前

,常用的虚拟现实系统开发工具 Super8cape 公司 VRT,它是一个可视化平台,允许较

高程度的交互和网络处理

;Sense 8 公司的 WTK 是一个 c 函数库,提供了一个完整的合成虚拟

环境的应用开发环境

3MudtiGen 公司的 MuMGen 系列软件是一个交互式的图形建模系统

3MudtiGen-PoIadign 公 司 的 Vega 可 用 于 实 时 视 觉 和 听 觉 仿 真 , 使 用 简 单 ;SGI 公 司 的
IRISPeformer 是一种强有力的 API,用于生成实时可视仿真和其它交互式三维图形应用;CG2
公司的

VTree 是实时三维图形开发软件包,可以实现视觉仿真、实时场景生成等应用。5)多种

系统集成技术。虚拟技术系统的最终集成是必然的

,它包含了大量表达信息的模型,必须根据

设计意图合理组合集成技术包括信息的同步、模型的标定、数据转换数据管理模型、模式识别
与合成等技术。

 

　　

2 虚拟技术在机械工程中的应用 

　　

2.1 虚拟技术在机械产品开发中的应用 

　　虚拟产品的设计开发技术是建立在计算机完成产品开发过程基础上的。它在虚拟的条件
下对产品进行构思、设计、制造、测试和分析。传统的机械产品设计方法需经过设计、样机试制、