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計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文第1篇

靜態(tài)三維模型庫(kù)數(shù)據(jù)的獲取

模型庫(kù)建立的難度主要在三維模型建模的精模與低模的轉(zhuǎn)化過(guò)程，在三維模型創(chuàng)建之前，首先需要數(shù)字資源的收集整理,主要包括DWG地圖和地形的測(cè)量數(shù)據(jù)、航拍、設(shè)計(jì)圖紙、以及常用模型的數(shù)據(jù)資源等數(shù)據(jù)資料。三維仿真系統(tǒng)中建立模型資源庫(kù),針對(duì)靜態(tài)三維模型而創(chuàng)建的,為了方便靜態(tài)模型資源的重復(fù)利用,以及方便靜態(tài)模型的資源管理和模型信息升級(jí),因此設(shè)置模型信息分類(lèi)存儲(chǔ)。靜態(tài)模型資源庫(kù)大致分為以下幾類(lèi):建筑三維模型以及公共設(shè)施附屬模型：地標(biāo)性建筑模型；交通設(shè)施模型；公共模型設(shè)施；綠化植被模型；水體模型；景觀及游樂(lè)設(shè)施；模型庫(kù)資源的建立主要是由AutoCAD和3DSMAX來(lái)完成的。在AutoCAD中完成三維場(chǎng)景的平面圖創(chuàng)建后，將其導(dǎo)入3DSMAX中，進(jìn)行地面模型的創(chuàng)建，并且分割地形、地勢(shì)，以便之后三維模型的面數(shù)與貼圖的賦予不產(chǎn)生面的軸向UV問(wèn)題。應(yīng)用3DSMAX進(jìn)行初使模型的創(chuàng)建，由于造型能力強(qiáng)，并且可以很好的與仿真軟件進(jìn)行模型的應(yīng)用導(dǎo)入，因此常用于虛擬仿真的三維建模部分，模型有很強(qiáng)的仿真立體效果。植物模型的創(chuàng)建，一般植物建模通常面數(shù)很高，也就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)量的問(wèn)題，因此現(xiàn)今植物建模的各種效果展示中真正的植物模型應(yīng)用比較少，通常是應(yīng)用大量的以面為單位的植物貼圖以達(dá)到場(chǎng)景中需要的視覺(jué)效果，尤其是應(yīng)用通道透明貼圖。三維模型創(chuàng)建完成后,通過(guò)三維仿真資源數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和操作的。三維模型資源庫(kù)將模型分為：高精度模型、中精度模型、低精度模型,方便三維仿真場(chǎng)景中對(duì)于近景、中景、遠(yuǎn)景的不同需求,當(dāng)攝影機(jī)跟隨路徑約束到視圖遠(yuǎn)景時(shí),所顯示的模型為低精度模型,如此可以大量的節(jié)省場(chǎng)景中模型的計(jì)算量,以達(dá)到實(shí)時(shí)交互的刷新頻率要求;當(dāng)攝影機(jī)跟隨路徑約束到視圖近景時(shí),所顯示的模型為高精度模型,保證了實(shí)時(shí)交互,對(duì)三維場(chǎng)景中的近景模型的高精度的視覺(jué)要求。三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)的模型資源表現(xiàn)了真實(shí)環(huán)境中的建筑模型合并到虛擬三維場(chǎng)景中的細(xì)節(jié)效果反應(yīng)，包括三維場(chǎng)景中的天空作為一個(gè)球天模型的環(huán)境貼圖對(duì)建筑模型群體的色彩影響。

粒子動(dòng)態(tài)現(xiàn)象的建模

三維場(chǎng)景中的每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)自身坐標(biāo)，物體可以以自身為軸向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這樣的坐標(biāo)稱(chēng)為自身坐標(biāo)系統(tǒng)。這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的位置隨物體的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放而改變。通過(guò)關(guān)鍵幀的設(shè)置,完成需要的動(dòng)態(tài)模型創(chuàng)建。針對(duì)三維場(chǎng)景還有一個(gè)世界坐標(biāo)，場(chǎng)景中的所有建筑模型都遵從于這個(gè)世界坐標(biāo)。通常動(dòng)態(tài)現(xiàn)象建模應(yīng)用粒子系統(tǒng)，以及動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，表現(xiàn)水景、云霧、風(fēng)、火焰等，水體模型建造在地形變化中起著重要的作用，同時(shí)是建筑表現(xiàn)效果的重要內(nèi)容，場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染的要求，通常應(yīng)用粒子系統(tǒng)完成水景動(dòng)態(tài)特效后輸出動(dòng)態(tài)文件，再將其以貼圖紋理的方式附予場(chǎng)景中的建立好的面片中。虛擬對(duì)象reactor的空間綁定,這是配合粒子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),屬于物理建模方式,通過(guò)對(duì)于虛擬物體的空間綁定,確定reactor的質(zhì)量、重量、摩擦力、慣性,以及物體的反彈參數(shù)值等等，這些特性與三維建模及其虛擬仿真平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)虛擬模型空間。

計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】仿真技術(shù)；體育教學(xué)；應(yīng)用研究

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都取得較快的發(fā)展。仿真技術(shù)的大量應(yīng)用，提高了生產(chǎn)和生活的效率。對(duì)于體育領(lǐng)域來(lái)講，仿真技術(shù)的應(yīng)用使體育科研人員對(duì)體育技術(shù)動(dòng)作有了更科學(xué)的認(rèn)識(shí)，對(duì)于發(fā)揮運(yùn)動(dòng)員最大的動(dòng)作優(yōu)勢(shì)和訓(xùn)練結(jié)構(gòu)提供了有益支持。它可以創(chuàng)造相似的模式訓(xùn)練或?qū)崙?zhàn)環(huán)境、模型化的物理環(huán)境與用戶融為一體，使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。這種人機(jī)和諧的仿真環(huán)境的探索已廣泛展開(kāi)，諸如可視仿真、多媒體仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等等。在實(shí)際應(yīng)用中，這些仿真技術(shù)互有偏重，又互為補(bǔ)充。在體育教學(xué)中，往往以多媒體仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。

1仿真技術(shù)概述

仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建造被研究的真實(shí)系統(tǒng)的模型、進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)研究的一種方法。它是建立在系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)識(shí)別、控制理論、計(jì)算技術(shù)與控制工程基礎(chǔ)上的一門(mén)綜合性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)技術(shù)。應(yīng)用到體育領(lǐng)域，就是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)再現(xiàn)體育教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教練員的訓(xùn)練意圖、管理者的組織方案和運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練過(guò)程，從而達(dá)到對(duì)體育系統(tǒng)的解釋、分析、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)學(xué)科。仿真技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)主要有數(shù)學(xué)建模和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取。

虛擬現(xiàn)實(shí)及其仿真技術(shù)日益發(fā)揮出越來(lái)越大的作用，為高科技在競(jìng)技體育領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更加廣闊的空間。作為大自然和人類(lèi)社會(huì)的主宰，人體自身的建模處于一個(gè)非常重要的位置，已成為人類(lèi)工程學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工生命及生物力學(xué)研究的熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外的很多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究和探索，建立了人體的數(shù)學(xué)模型，對(duì)人體運(yùn)動(dòng)分析提供了很大的幫助。代表人物有德國(guó)的R??Gawtonski和波蘭的B??Macukow，他們采用經(jīng)典的分析力學(xué)的理論基礎(chǔ)，推導(dǎo)出人體的二階非線性拉氏方程；美國(guó)斯坦福大學(xué)的Kane建立了一套新的建模理論，主要基于內(nèi)坐標(biāo)與外坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法；美國(guó)的Roberson德國(guó)的Wittenburg采用了圖論中理論，建立了樹(shù)形多體系統(tǒng)的建模方法；南非的Hazte采用了優(yōu)化結(jié)合同步測(cè)量方法，模擬了人體的運(yùn)動(dòng)。

1??1建立模型

建立仿真模型是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，模型的有效性直接影響著仿真的效果。我們常見(jiàn)的有二維模型和三維模型。他們都是用抽象的數(shù)學(xué)方程來(lái)描述系統(tǒng)內(nèi)部變量之間的關(guān)系，從而建立起來(lái)的模型。體育運(yùn)動(dòng)中運(yùn)用較多是人體模型，要顯示二維或三維的人體效果，首先要建立人體模型。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維建模是目前比較流行的，真實(shí)感和逼真度都較好，且可以多角度展示。

人體是由多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成的復(fù)雜形體，普通的三維攝像機(jī)量即多姿態(tài)角不能模擬真實(shí)的人體運(yùn)動(dòng)，完整人體仿真技術(shù)需要提供所有的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)。因此運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)要遠(yuǎn)復(fù)雜于一般的剛體。運(yùn)動(dòng)仿真的要素，首先利用相關(guān)設(shè)計(jì)軟件建模，即建立三維人體模型，其次是根據(jù)生物力學(xué)和物理學(xué)相關(guān)知識(shí)產(chǎn)生模型各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。

建模的類(lèi)型根據(jù)不同的需要有不同的設(shè)計(jì)方案。以曲面建模為例，曲面是把人體骨架?chē)@起來(lái)，曲面由小平面組成，可以表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中關(guān)節(jié)處曲面的變化。曲面模型由于計(jì)算方便，運(yùn)算規(guī)則較為成熟，顯示三維效果較好。建模完成后，基本的仿真效果已經(jīng)具備，但是，為了使三維圖像看上去更加真實(shí)，最大程度地展現(xiàn)動(dòng)作軌跡或模擬比賽、教學(xué)場(chǎng)景，還必須對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行設(shè)定，例如地理、氣候、教學(xué)設(shè)備、場(chǎng)地等效果。

1??2運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取

運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)是將文字、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)和視頻等素材進(jìn)行綜合分析，那么這么多的數(shù)據(jù)是如何獲取的？那就需要專(zhuān)業(yè)的攝像設(shè)備和分析系統(tǒng)。專(zhuān)業(yè)的攝像設(shè)備是捕獲運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的重要工具，它可以給我們提供第一手真實(shí)運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)資料，這些資料包含了豐富的時(shí)間信息，使得人體的運(yùn)動(dòng)變化更加逼真。一般都要先對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，通過(guò)場(chǎng)景幾何模型建立獲取相機(jī)內(nèi)部參數(shù)以及旋轉(zhuǎn)矩陣、平移矩陣等外部參數(shù)。然后我們通過(guò)三維人體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，根據(jù)人體關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維位置信息，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而得到人體的關(guān)節(jié)在各個(gè)局部坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度信息，人體姿態(tài)的關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)可以直接輸入到三維虛擬模型，進(jìn)行行為驅(qū)動(dòng)。

在人體圖像運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，關(guān)節(jié)點(diǎn)三維位置會(huì)跟隨著運(yùn)動(dòng)，把這些點(diǎn)連接起來(lái)就會(huì)形成人體連續(xù)的、平滑的運(yùn)動(dòng)曲線。我們可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)曲線的連續(xù)性和平滑性來(lái)預(yù)測(cè)和修改數(shù)據(jù)。如果捕獲的數(shù)據(jù)幀中有關(guān)節(jié)點(diǎn)缺失，可以利用曲線的連續(xù)性對(duì)關(guān)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行估測(cè)，如果關(guān)節(jié)點(diǎn)位置偏移較大，在運(yùn)動(dòng)曲線上會(huì)表現(xiàn)為一個(gè)突變，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)曲線的平滑性對(duì)關(guān)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整。

2運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)在體育教學(xué)中的作用

運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)體育訓(xùn)練方法的進(jìn)步和轉(zhuǎn)變。即利用高精度視頻捕捉設(shè)備與分析系統(tǒng)相結(jié)合，更精確地測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)的軌跡，再利用人體運(yùn)動(dòng)仿真模擬分析改進(jìn)運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練方法，使訓(xùn)練更加有效。運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)常見(jiàn)的功能主要有動(dòng)作對(duì)比、動(dòng)作分解和技術(shù)分析。

計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；信息處理；可視化；三維模型

隨著行業(yè)數(shù)量和體量的增多、增大，加上高新技術(shù)的助推，海量信息的處理就成為了各行各業(yè)關(guān)注的重點(diǎn),與人工處理不同，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以減少大量人力、物力，這也是計(jì)算機(jī)技術(shù)在信息處理方面得到推廣的主要原因。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種，為信息處理提供了更快捷、更有效的方法，因此，只有深刻理解計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，才能更好地使計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合，對(duì)于信息處理的水平提升具有重要意義。

1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

1.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的含義

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，顧名思義，是仿和真的結(jié)合，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物件的仿真，使其達(dá)到目標(biāo)物件的大致輪廓及特點(diǎn)特征，通過(guò)命令及語(yǔ)言的輸入，實(shí)現(xiàn)三維模型的可視化，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的模擬，在物體還沒(méi)有建立時(shí)，已對(duì)其的基本輪廓、物件組成、彼此關(guān)系有了一個(gè)事先了解，這對(duì)全面掌握物體信息具有重要意義。目前計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已被應(yīng)用到很多行業(yè)，例如建筑、地理、航天、生物、醫(yī)學(xué)等，為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

1.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的技術(shù)分析

1.2.1物體數(shù)據(jù)模型構(gòu)建計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)于模型的建立，首先應(yīng)建立在數(shù)據(jù)上，通過(guò)演繹和歸納兩種方法，將模型的信息形成彼此關(guān)聯(lián)的鏈條，最終建立起數(shù)據(jù)模型。演繹和歸納兩種方法，一般情況下，選擇一種方法就能達(dá)到數(shù)據(jù)模型建立的效果，有時(shí)對(duì)于樣式復(fù)雜的模型需要多重的方法，這就要求演繹和歸納兩種方法相結(jié)合。利用演繹法，首先需要采集模型的基本數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，并根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行演繹分析，讓數(shù)據(jù)之間建立起相關(guān)關(guān)系，數(shù)據(jù)模型根據(jù)其關(guān)聯(lián)性也就建立起來(lái)了。

1.2.2物體仿真模型的實(shí)現(xiàn)相對(duì)于仿真數(shù)據(jù)模型的建立，物體仿真模型的實(shí)現(xiàn)需要數(shù)據(jù)建立的程序化，建立程序化需要復(fù)雜的編程過(guò)程，即計(jì)算機(jī)編程、數(shù)據(jù)模型程序化、物體仿真模型實(shí)現(xiàn)。物體仿真模型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是復(fù)雜、眾多的，需要技術(shù)人員準(zhǔn)確分析模型的特征特點(diǎn)，然后利用編制程序進(jìn)行仿真模型化，最終實(shí)現(xiàn)模型的程序化管理，建立仿真模型。

1.2.3仿真模型驗(yàn)證仿真模型驗(yàn)證需要數(shù)據(jù)驗(yàn)證和結(jié)果判斷，仿真模型的結(jié)果是否有效，與數(shù)據(jù)模型的建立有直接關(guān)系，因此，檢查模型成果首先驗(yàn)證模型的數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)是否有不合理的部分，在檢查過(guò)程中可以利用邊檢查邊修改的方式，這樣更具有準(zhǔn)確性，檢查過(guò)后，需要判斷模型結(jié)果，最終判定模型是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。以上驗(yàn)證過(guò)程是檢查一個(gè)模型成功與否的重要手段。

1.2.4計(jì)算機(jī)仿真的類(lèi)別分析計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用廣泛，實(shí)用性強(qiáng)，由于仿真技術(shù)的精度高、技術(shù)含量高，且經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展慢慢具有針對(duì)性，下面對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，主要包括兩個(gè)方面，即OOS及DIS兩種，從形式來(lái)講，OOS是面對(duì)對(duì)象的仿真技術(shù)，而DIS強(qiáng)調(diào)的是營(yíng)造內(nèi)環(huán)境，計(jì)算機(jī)交互互訪的仿真模式，從差別上可以反映兩者的區(qū)別，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)仿真技術(shù)的形式多樣，技術(shù)特點(diǎn)突出，反映仿真技術(shù)發(fā)展到今天的地步逐漸成熟。

2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的分析

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合是一個(gè)真命題，兩者本身是相對(duì)獨(dú)立且又密不可分的，同時(shí)兼具優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)需要做到更加準(zhǔn)確、更加有效，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合已是趨勢(shì)，目前計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)很大程度上依賴(lài)信息處理，根據(jù)結(jié)合后與結(jié)合前比較分析來(lái)看，與信息處理結(jié)合提升了仿真技術(shù)的顯示效果，完善了所需的仿真實(shí)驗(yàn)。對(duì)于信息處理，可以把繁雜無(wú)用的仿真數(shù)據(jù)信息處理簡(jiǎn)單化，減少計(jì)算機(jī)運(yùn)行內(nèi)存，加快計(jì)算機(jī)仿真的運(yùn)行效率，對(duì)于信息的處理成果來(lái)講，可以使看似不相關(guān)的信息可視化，有效提高準(zhǔn)確率。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合，是技術(shù)要求，對(duì)于信息管理、仿真效率進(jìn)行的程序化、精細(xì)化管理，使其得到所需的效果。

2.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的處理措施

2.1.1注重關(guān)鍵信息通過(guò)以上的探討，我們了解到理想的效果，離不開(kāi)關(guān)鍵信息的選取，在計(jì)算機(jī)識(shí)別中，摒棄無(wú)用信息，提高科學(xué)識(shí)別關(guān)鍵信息的能力，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)模型的可視化。盡管軟件編程可以使信息鏈條程序化，減少人為影響，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息化、圖形化、可視化，但是在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)以減少信息冗雜為目的，使程序信息條理化，減少計(jì)算機(jī)識(shí)別信息的難度，最終實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)、有條理，這些都離不開(kāi)關(guān)鍵信息的選擇。同時(shí)不同的專(zhuān)業(yè)應(yīng)劃分明確，對(duì)于不同行業(yè)在信息輸入時(shí)應(yīng)認(rèn)為界定，這樣在關(guān)鍵信息的選擇上，更加高效，目標(biāo)明確，程序運(yùn)轉(zhuǎn)快捷，可視化加強(qiáng)。

2.1.2進(jìn)行合理模擬進(jìn)行合理模擬是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的重要步驟，解釋來(lái)源于對(duì)信息的理解，同樣取決于對(duì)信息的分析，然后才能進(jìn)行模擬，這樣才能是在精準(zhǔn)的模型仿真設(shè)計(jì)，總結(jié)起來(lái)，進(jìn)行合理模擬對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)特別重要，而且選用正確的方法，也是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不可缺少的步驟，如果缺少這個(gè)步驟，模擬會(huì)出現(xiàn)很多預(yù)想不到的問(wèn)題，無(wú)法得到滿意的結(jié)果。在模擬過(guò)程中針對(duì)其中的不足，調(diào)整將要輸入的重點(diǎn)信息，讓計(jì)算機(jī)仿真效果更加理想。

2.1.3信息計(jì)算計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)依托于對(duì)信息的處理，信息處理主要的方式是對(duì)于信息的程序化處理，重點(diǎn)是對(duì)數(shù)據(jù)的處理，從專(zhuān)業(yè)角度來(lái)看，主要是對(duì)于信息的計(jì)算及對(duì)于數(shù)據(jù)的程序化兩大方面，這樣也回歸到，信息是模擬的源頭，計(jì)算是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，最終也是計(jì)算機(jī)模擬的關(guān)鍵所在。信息計(jì)算不光是數(shù)據(jù)的計(jì)算，還包括圖像的計(jì)算，圖像信息的計(jì)算將導(dǎo)致圖片的識(shí)別度是否真實(shí)有效，以上幾點(diǎn)都是信息處理的基礎(chǔ)，說(shuō)明信息計(jì)算在信息處理中的位置，因此，一套完整的計(jì)算機(jī)信息計(jì)算模式，對(duì)于完善信息處理具有重要意義，它也是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的關(guān)鍵，對(duì)于能否實(shí)現(xiàn)仿真模型，具有決定性意義。

2.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的解析

2.2.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合從技術(shù)上來(lái)看，光處理技術(shù)是比較先進(jìn)的，技術(shù)性指標(biāo)較為明顯，也是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)所需要的，首先光處理容量較大、速度較快，還可以并行，這十分符合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的硬性要求，因此，把光處理技術(shù)分為一類(lèi)技術(shù)。通過(guò)將光處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，兼具了計(jì)算機(jī)對(duì)二維圖像處理的顯著優(yōu)勢(shì)，由此導(dǎo)致對(duì)于圖像信息的識(shí)別增強(qiáng)，對(duì)圖片的處理能力大大提升，以現(xiàn)有的軟件CAI及CAD為例，都是光處理的新手段。實(shí)踐表明，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合，進(jìn)一步帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，提高了模型顯示與圖像識(shí)別能力，使仿真實(shí)驗(yàn)更加完善，改變了以往仿真技術(shù)的粗糙模式，使技術(shù)更加精細(xì)化，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合，使得模型的可視化程度提高，虛擬信息更加真實(shí)化，大大提升了所需信息的準(zhǔn)確性。

2.2.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合除了前面所提到的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合的模式，還有一種比較重要的模式就是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合，它與光處理不同，強(qiáng)調(diào)的是信息處理的靈活性，這是它的一個(gè)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，以典型的Matlab軟件為例，它是計(jì)算機(jī)軟件中的一種，它有兩大特點(diǎn)，一是矩陣運(yùn)算，二是信息處理。在運(yùn)作過(guò)程中，主要是對(duì)信號(hào)及輸入信息進(jìn)行仿真模擬，利用原有的計(jì)算機(jī)技術(shù)，開(kāi)展信號(hào)信息的可視化，最終實(shí)現(xiàn)仿真模型。從整個(gè)輸入及運(yùn)算過(guò)程來(lái)看，軟件信息處理更加快捷，運(yùn)行效率更高，效果更明顯，功能更加強(qiáng)大，安全性能更高。近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合模式越發(fā)普遍，極大推動(dòng)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展。

3結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的出現(xiàn)，改變了人們對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，為各行各業(yè)提供了前所未有的便利，但是我們應(yīng)清楚認(rèn)識(shí)到，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的進(jìn)步，離不開(kāi)信息處理，信息處理功能的強(qiáng)大與否，直接影響計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的真實(shí)性。筆者從計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的介紹開(kāi)始，同時(shí)正確理解信息處理在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中的作用，探討計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的措施，以及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合的方式方法，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合的模式，最終對(duì)于計(jì)算仿真技術(shù)與信息處理相結(jié)合進(jìn)行完整的闡述，對(duì)于此項(xiàng)內(nèi)容的研究分析更加完整。

參考文獻(xiàn)

[1]李圓明.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理探究[J].信息與電腦:理論版,2015(21).

計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的重要作用

計(jì)算機(jī)仿真也被稱(chēng)作虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員利用特定軟件在計(jì)算機(jī)上建立模型，通過(guò)各種動(dòng)態(tài)性能參數(shù)分析來(lái)優(yōu)化樣機(jī)方案，不需要大量制造實(shí)物樣機(jī)，從而用數(shù)字化新型技術(shù)取代了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，并且具有節(jié)約資金、安全可靠、方便靈活以及可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。如今在機(jī)械工程計(jì)算中，為了解決許多復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和實(shí)驗(yàn)等諸多難題，都需要在計(jì)算機(jī)中建立真實(shí)系統(tǒng)的仿真模型，來(lái)分析實(shí)際系統(tǒng)的活動(dòng)特征。在研發(fā)設(shè)計(jì)的初始階段，設(shè)計(jì)人員只需用工具軟件做不同的初始設(shè)計(jì)并建立起虛擬樣機(jī)，就可以對(duì)現(xiàn)實(shí)的或者假設(shè)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究和試驗(yàn)了，監(jiān)測(cè)和改進(jìn)系統(tǒng)也很便利。仿真技術(shù)的引入不僅極大地提高了機(jī)械設(shè)備研究設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且大幅減少了零部件的開(kāi)發(fā)周期和降低了制造的成本。

2 計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提是建立符合實(shí)際的電腦數(shù)學(xué)模型和仿真模型，這個(gè)過(guò)程涉及到圖形學(xué)、幾何造型學(xué)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和力學(xué)等知識(shí)的集合運(yùn)用。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是無(wú)法直接識(shí)別和處理研究對(duì)象的，所以要產(chǎn)生一個(gè)既能被計(jì)算機(jī)接受又可以呈現(xiàn)研究客體實(shí)質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。

計(jì)算機(jī)處理這些將真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)抽象出來(lái)的數(shù)學(xué)模型，并輸出這些模型的相關(guān)參數(shù)來(lái)展示真實(shí)系統(tǒng)的某些特質(zhì)，這種展示也可以是具象的（如三維立體的）。三維立體模型具有更加直觀清晰的特點(diǎn)，所以越來(lái)越多的被研究人員所采用。數(shù)學(xué)模型建立起來(lái)以后，計(jì)算機(jī)仿真的精度將由建模的精準(zhǔn)程度來(lái)決定。綜上所述，要想實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真大體上分為三個(gè)步驟：

2.1 模型的創(chuàng)建

針對(duì)要研究的目標(biāo)或問(wèn)題，首先需要抽象出一個(gè)能達(dá)到仿真目的的可靠系統(tǒng)，并且要給其加上邊界條件和約束條件。然后，運(yùn)用相關(guān)學(xué)科的知識(shí)把這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)式準(zhǔn)確地闡述出來(lái)，闡述的內(nèi)容就是計(jì)算機(jī)仿真的核心――數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型根據(jù)時(shí)間的關(guān)系可劃分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，而動(dòng)態(tài)模型又分為連續(xù)時(shí)間、離散時(shí)間和混合時(shí)間三種；模型分為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散事件系統(tǒng)模型是以系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化方式為依據(jù)的。

2.2 模型的變換

模型的變換就是把抽象出來(lái)的數(shù)學(xué)表達(dá)式轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的形式，這需要運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃惴ê陀?jì)算機(jī)語(yǔ)言，這種形式所表達(dá)的內(nèi)容就是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)鍵――仿真模型。實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，既可以根據(jù)自身需要研發(fā)一個(gè)新的系統(tǒng)，也可以把當(dāng)下市面上已有的仿真軟件拿來(lái)直接運(yùn)用。

2.3 模型的實(shí)驗(yàn)

將創(chuàng)建的仿真模型輸入電腦中，運(yùn)行仿真模型會(huì)獲取一系列的仿真結(jié)果，這就是模型的仿真實(shí)驗(yàn)。由于是按照先期設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)運(yùn)行的，所以仿真實(shí)驗(yàn)是一件很簡(jiǎn)單的事情。但是，仿真的結(jié)果又應(yīng)該按照什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量呢？這就需要具體辯析仿真結(jié)果的可靠性，檢驗(yàn)仿真結(jié)果可靠性主要有兩種方法（置信通道法和仿真過(guò)程的反向驗(yàn)證法）。

3 在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用

3.1 在齒輪設(shè)計(jì)研究中的應(yīng)用

齒輪是機(jī)械裝備的主要基礎(chǔ)零部件，研究它的計(jì)算機(jī)仿真是很有意義的。如運(yùn)用Visual Lisp語(yǔ)言可以從幾何角度研究齒輪任何端面齒形的建模和傳動(dòng)仿真；圓弧針齒行星傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)研究也能運(yùn)用電腦仿真技術(shù)；利用計(jì)算機(jī)仿真研究了影響正交面齒輪傳動(dòng)接觸點(diǎn)的主要參數(shù)（包括主動(dòng)齒輪與刀具齒數(shù)差、齒數(shù)比、模數(shù)等）；在齒輪泵的齒輪研發(fā)設(shè)計(jì)中也很好的應(yīng)用了計(jì)算機(jī)仿真。

3.2 在機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

機(jī)械產(chǎn)品要由大量的機(jī)構(gòu)組裝起來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的工藝動(dòng)作，在進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，這些機(jī)構(gòu)是否能正確地實(shí)現(xiàn)所設(shè)定的動(dòng)作，機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)是否配合得當(dāng)，機(jī)構(gòu)間是否存在干涉和干涉的部位，怎樣選擇各種機(jī)構(gòu)組合方案來(lái)更好地滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這些問(wèn)題都需要借助計(jì)算機(jī)仿真來(lái)解決。大型的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件都會(huì)提供一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的功能模塊，在虛擬環(huán)境中設(shè)計(jì)好的裝配體可以模擬演示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，是一種直觀方便的工具軟件。這種軟件可以依據(jù)裝配的關(guān)系自行主動(dòng)來(lái)計(jì)算機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副，并能自動(dòng)增添附加的運(yùn)動(dòng)發(fā)生器、鉸鏈和彈簧；要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真只需要設(shè)定主運(yùn)動(dòng)件就可以了，還能從任何角度來(lái)觀察，軟件還能對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉進(jìn)行檢查，設(shè)計(jì)人員可以很方便地進(jìn)行檢查驗(yàn)證。

3.3 在復(fù)雜數(shù)值計(jì)算分析方面的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，以往許多由于條件限制無(wú)法進(jìn)行計(jì)算分析的復(fù)雜問(wèn)題，都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真得到滿意的解決；另外，計(jì)算機(jī)輔助使大量復(fù)雜的工程計(jì)算分析簡(jiǎn)單化、層次化，節(jié)省了大量的時(shí)間，避免了低水平的重復(fù)勞動(dòng)，使計(jì)算分析更快、更準(zhǔn)確，在新產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計(jì)、分析等方面發(fā)揮了重要的作用。機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程是概念設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)試驗(yàn)修正設(shè)計(jì)再試驗(yàn)，直到滿足產(chǎn)品的要求標(biāo)準(zhǔn)，仿真技術(shù)的引入最大限度的減少了材料的浪費(fèi)和縮短了耗時(shí)。對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)分析，可以獲得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度應(yīng)力、剛度應(yīng)變和變形、動(dòng)態(tài)特性固有頻率、振動(dòng)模態(tài)、熱態(tài)特性溫度場(chǎng)、熱變形等參數(shù)，根據(jù)計(jì)算分析能得到容易導(dǎo)致機(jī)械出現(xiàn)疲勞失效的風(fēng)險(xiǎn)因素以及其它潛在的問(wèn)題。

計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)仿真；涂裝線；AUTOMOD；計(jì)算機(jī)

1 動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)應(yīng)用和方法：

（1）計(jì)算機(jī)仿真軟件。適于三維動(dòng)態(tài)仿真的軟件有許多，常用的軟件有AutoMod和Flexsim等軟件。其中AUTOMOD是目前比較成熟的三維物流仿真軟件，可以通過(guò)C語(yǔ)言編程對(duì)你所需要的復(fù)雜動(dòng)作進(jìn)行最接近真實(shí)的仿真。它主要包括了三大模塊：AutoMod、AutoStat和AutoView。（1）AutoMod模塊：提供給用戶一系列的物流系統(tǒng)模塊來(lái)仿真現(xiàn)實(shí)世界中的物流自動(dòng)化系統(tǒng)。（2）AutoView：可以允許用戶通過(guò)AutoMod模型定義場(chǎng)景和攝像機(jī)的移動(dòng)，產(chǎn)生高質(zhì)量的AVI格式的動(dòng)畫(huà)，用戶可以縮放或者平移視圖，或使攝像機(jī)跟蹤一個(gè)物體的移動(dòng)。（3）Autostat：為仿真項(xiàng)目提供增強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)分析工具，由用戶定義測(cè)量和實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)在AutoMod的模型上執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析。

（2）建立仿真模型。根據(jù)涂裝車(chē)間平面布置、輸送系統(tǒng)路線、工藝流程建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真模型，并確立系統(tǒng)基本設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

（3）編寫(xiě)邏輯控制程序。根據(jù)涂裝車(chē)間的工藝流程和系統(tǒng)的邏輯控制關(guān)系設(shè)置工件運(yùn)行的規(guī)則，以及工件在工藝過(guò)程中所需要的工藝時(shí)間等編寫(xiě)邏輯控制程序。

（4）運(yùn)行仿真系統(tǒng)。將涂裝車(chē)間的產(chǎn)能要求、工作時(shí)間、設(shè)備利用率、生產(chǎn)節(jié)拍、各工序工藝時(shí)間、各工序工藝鏈速等參數(shù)輸入仿真模型系統(tǒng)，運(yùn)行此仿真系統(tǒng)。

（5）仿真結(jié)果分析和優(yōu)化。根據(jù)動(dòng)態(tài)仿真的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析，分析系統(tǒng)是否存在瓶頸，流程是否暢通，產(chǎn)能能否滿足需求。如果系統(tǒng)運(yùn)行后，結(jié)果有不理想之處，要分析原因，調(diào)整方案或者修改參數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，直至能夠滿足涂裝車(chē)間的生產(chǎn)要求。最終生成三維動(dòng)畫(huà)輸出結(jié)果及仿真報(bào)告，為項(xiàng)目管理者和設(shè)計(jì)者提供參考依據(jù)。采用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，業(yè)主和設(shè)計(jì)人員可以在實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)未建立前就能夠直觀地看到并了解涂裝車(chē)間實(shí)際運(yùn)行的全部信息，便于項(xiàng)目管理者和設(shè)計(jì)者對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

2 動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)在大型涂裝線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

（1）根據(jù)涂裝車(chē)間平面布置圖、輸送系統(tǒng)路線、工藝流程建立仿真模型。

現(xiàn)代化的涂裝車(chē)間平面布置大多采用三層廠房結(jié)構(gòu)，根據(jù)潔凈度要求不同和功能不同進(jìn)行分區(qū)。一般主要操作層設(shè)置在二層，送排風(fēng)系統(tǒng)和烘干爐設(shè)置在三層，一層設(shè)置輔助設(shè)施。建立仿真模型范圍：從工件移載至前處理電泳橇體開(kāi)始，到涂裝完畢的工件移至總裝輸送機(jī)結(jié)束。涂裝主要工序包括：前處理電泳工序、電泳打磨工序、密封工序、中涂噴漆工序、中涂打磨工序、面涂噴漆工序、拋光/檢查工序、點(diǎn)修工序、注蠟工序和橇體儲(chǔ)存及返回。

（2）動(dòng)態(tài)仿真參數(shù)輸入。

動(dòng)態(tài)仿真所需要輸入?yún)?shù)包括：工件尺寸；詳細(xì)工作時(shí)間安排；各工序的工件節(jié)距、節(jié)拍、工藝鏈速；各工序間輸送機(jī)的移動(dòng)速度及動(dòng)作；擬采用的設(shè)備開(kāi)動(dòng)率；大返修率；小返修率

（3）運(yùn)行動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)。

涂裝車(chē)間的動(dòng)態(tài)仿真條件通常分為以下幾種條件，以達(dá)到不同的目的：（1）條件-0，輸入條件“100%負(fù)荷條件”，目的“驗(yàn)證100%負(fù)荷下的生產(chǎn)能力”；（2）條件-1，輸入條件“設(shè)計(jì)負(fù)荷”，目的“驗(yàn)證設(shè)計(jì)負(fù)荷下的生產(chǎn)能力,尋找瓶頸點(diǎn)”；（3）條件-2，輸入條件“在設(shè)計(jì)負(fù)荷下修改參數(shù)”，目的“改善瓶頸點(diǎn)，并進(jìn)行驗(yàn)證”；（4）條件-3，輸入條件“分解工序運(yùn)行”，目的“消除上下工序影響，驗(yàn)證各工序之間對(duì)產(chǎn)能的影響”；（5）條件-4，輸入條件“優(yōu)化設(shè)計(jì)后進(jìn)行驗(yàn)證”，目的“研究如何達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)能”。輸入?yún)?shù)后運(yùn)行仿真系統(tǒng)，為了能得到更接近實(shí)際的結(jié)果，先進(jìn)行車(chē)間填充以基本達(dá)到正常生產(chǎn)狀態(tài)，然后進(jìn)行100班左右的仿真運(yùn)行時(shí)間。

（4）動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù)、報(bào)告。

包括：①統(tǒng)計(jì)：可對(duì)多種概率分布（均勻、正態(tài)、指數(shù)、愛(ài)爾朗、經(jīng)驗(yàn)分布等）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并帶有隨機(jī)數(shù)生成器。 ②分析：輸入數(shù)據(jù)分析包括：數(shù)據(jù)設(shè)置分析、最合適建議等，并可導(dǎo)入微軟的Excel的數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)分析包括：可輸出隊(duì)列曲線圖、柱狀圖、餅狀圖等，動(dòng)態(tài)圖表顯示，用戶自定義圖表格式，并可將數(shù)據(jù)輸出到微軟的Excel中。③動(dòng)畫(huà)和文檔：可產(chǎn)生二維、三維動(dòng)畫(huà)，可對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，縮放，旋轉(zhuǎn)。可按功能性或元素排序自動(dòng)生成模型文檔，產(chǎn)生仿真事件跟蹤報(bào)告，輸入?yún)?shù)值列表等。