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船舶辅锅炉虚拟操控仿真系统的研究

王玉婷  
【摘要】:船舶辅锅炉是船舶重要的动力装置。国际海事组织IMO(International Maritime Organization)在《海员培训、发证和值班标准公约》中明确规定航海、轮机等部门的人员必须经过仿真模拟器的培训。然而目前应用较多的船舶辅锅炉模拟器多以硬件为主,有诸多使用缺点。随着虚拟现实技术的飞速发展,人们纷纷把目光投向了虚拟现实系统的研发,尤其是各种输入输出设备的出现,使人与虚拟世界的交互更真实可靠。 本文采用PHANTOM Desktop力反馈设备作为人机交互媒介,基于虚拟现实技术,构建了船舶辅锅炉虚拟场景及其三维实体模型,利用Vega三维驱动平台,在Visual C++6.0编译环境下,研发了船舶辅锅炉虚拟操控仿真系统,可实现场景漫游、人机交互以及仿真控制功能。开展本课题的研究工作,旨在设计一款基于PHANTOM Desktop力反馈设备的虚拟培训平台,不但在视觉上真实再现了辅锅炉实际运行工况,触觉上也能够让使用者如实际操作般感受到力的作用,在很大程度上增强了使用者的的临场感,可以使学员快速学习辅锅炉的各个组成部分及工作原理,降低船舶辅锅炉控制系统运行演示的成本以及船舶辅锅炉误操作的影响。 本文首先根据实船辅锅炉的实际情况和具体操作要求构建虚拟场景及其三维实体模型。根据三维模型构建的技术指标和建模原则,确定了将构建虚拟场景及其三维实体模型的过程分为前期数据整理、3DS MAX构建模型以及后期MultiGen Creator模型优化三步走的建模方案。本文除了构建虚拟场景内的静态模型外,还就具体的实例阐述了构建动态模型的过程,为后期虚拟仿真系统实现人机交互功能做好准备。 构建虚拟场景是本文的重点,而设计虚拟操控仿真系统则是本文的核心。本文先介绍了PHANTOM Desktop力反馈设备和力反馈系统,然后依据功能实现需要,详述了系统的实现流程,将虚拟操控仿真系统划分为力反馈模块、虚拟场景模块以及仿真控制模块三个模块实现,并就虚拟操作仿真系统中的关键技术作了说明。最后,详细介绍了虚拟操控仿真系统实现的功能以及操作过程。


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