前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇計算機三維仿真技術(shù)范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

計算機三維仿真技術(shù)范文第1篇

靜態(tài)三維模型庫數(shù)據(jù)的獲取

模型庫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地圖和地形的測量數(shù)據(jù)、航拍、設(shè)計圖紙、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,針對靜態(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,因此設(shè)置模型信息分類存儲。靜態(tài)模型資源庫大致分為以下幾類: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；景觀及游樂設(shè)施；模型庫資源的建立主要是由AutoCAD和3DSMAX來完成的。在AutoCAD中完成三維場景的平面圖創(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，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問題。應(yīng)用3DSMAX進(jìn)行初使模型的創(chuàng)建，由于造型能力強，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)到場景中需要的視覺效果，尤其是應(yīng)用通道透明貼圖。三維模型創(chuàng)建完成后,通過三維仿真資源數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和操作的。三維模型資源庫將模型分為：高精度模型、中精度模型、低精度模型,方便三維仿真場景中對于近景、中景、遠(yuǎn)景的不同需求,當(dāng)攝影機跟隨路徑約束到視圖遠(yuǎn)景時,所顯示的模型為低精度模型,如此可以大量的節(jié)省場景中模型的計算量,以達(dá)到實時交互的刷新頻率要求;當(dāng)攝影機跟隨路徑約束到視圖近景時,所顯示的模型為高精度模型,保證了實時交互,對三維場景中的近景模型的高精度的視覺要求。三維場景數(shù)據(jù)庫的模型資源表現(xiàn)了真實環(huán)境中的建筑模型合并到虛擬三維場景中的細(xì)節(jié)效果反應(yīng)，包括三維場景中的天空作為一個球天模型的環(huán)境貼圖對建筑模型群體的色彩影響。

粒子動態(tài)現(xiàn)象的建模

三維場景中的每個對象都有一個自身坐標(biāo)，物體可以以自身為軸向進(jìn)行運動，這樣的坐標(biāo)稱為自身坐標(biāo)系統(tǒng)。這個坐標(biāo)系統(tǒng)的位置隨物體的移動、旋轉(zhuǎn)、縮放而改變。通過關(guān)鍵幀的設(shè)置,完成需要的動態(tài)模型創(chuàng)建。針對三維場景還有一個世界坐標(biāo)，場景中的所有建筑模型都遵從于這個世界坐標(biāo)。通常動態(tài)現(xiàn)象建模應(yīng)用粒子系統(tǒng)，以及動力學(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，同時是建筑表現(xiàn)效果的重要內(nèi)容，場景實時渲染的要求，通常應(yīng)用粒子系統(tǒng)完成水景動態(tài)特效后輸出動態(tài)文件，再將其以貼圖紋理的方式附予場景中的建立好的面片中。虛擬對象reactor的空間綁定,這是配合粒子系統(tǒng)的動力學(xué)系統(tǒng),屬于物理建模方式,通過對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結(jié)合起來，形成一個虛擬模型空間。

計算機三維仿真技術(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

隨著計算機技術(shù)的進(jìn)步，計算機模擬仿真技術(shù)在多個領(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。對于體育領(lǐng)域來講，仿真技術(shù)的應(yīng)用使體育科研人員對體育技術(shù)動作有了更科學(xué)的認(rèn)識，對于發(fā)揮運動員最大的動作優(yōu)勢和訓(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，使運動員產(chǎn)生身臨其境的感覺。這種人機和諧的仿真環(huán)境的探索已廣泛展開，諸如可視仿真、多媒體仿真、虛擬現(xiàn)實等等。在實際應(yīng)用中，這些仿真技術(shù)互有偏重，又互為補充。在體育教學(xué)中，往往以多媒體仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。

1仿真技術(shù)概述

仿真技術(shù)是利用計算機技術(shù)建造被研究的真實系統(tǒng)的模型、進(jìn)行模擬實驗研究的一種方法。它是建立在系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)識別、控制理論、計算技術(shù)與控制工程基礎(chǔ)上的一門綜合性很強的實驗科學(xué)技術(shù)。應(yīng)用到體育領(lǐng)域，就是通過計算機模擬技術(shù)再現(xiàn)體育教師的教學(xué)經(jīng)驗、教練員的訓(xùn)練意圖、管理者的組織方案和運動員的訓(xùn)練過程，從而達(dá)到對體育系統(tǒng)的解釋、分析、預(yù)測、評價的一種實驗技術(shù)學(xué)科。仿真技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)主要有數(shù)學(xué)建模和運動數(shù)據(jù)的獲取。

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

國內(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，對人體運動分析提供了很大的幫助。代表人物有德國的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；美國的Roberson德國的Wittenburg采用了圖論中理論，建立了樹形多體系統(tǒng)的建模方法；南非的Hazte采用了優(yōu)化結(jié)合同步測量方法，模擬了人體的運動。

1??1建立模型

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

人體是由多個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成的復(fù)雜形體，普通的三維攝像機量即多姿態(tài)角不能模擬真實的人體運動，完整人體仿真技術(shù)需要提供所有的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)。因此運動仿真技術(shù)要遠(yuǎn)復(fù)雜于一般的剛體。運動仿真的要素，首先利用相關(guān)設(shè)計軟件建模，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)知識產(chǎn)生模型各關(guān)節(jié)運動的驅(qū)動數(shù)據(jù)。

建模的類型根據(jù)不同的需要有不同的設(shè)計方案。以曲面建模為例，曲面是把人體骨架圍繞起來，曲面由小平面組成，可以表現(xiàn)運動中關(guān)節(jié)處曲面的變化。曲面模型由于計算方便，運算規(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，最大程度地展現(xiàn)動作軌跡或模擬比賽、教學(xué)場景，還必須對教學(xué)環(huán)境進(jìn)行設(shè)定，例如地理、氣候、教學(xué)設(shè)備、場地等效果。

1??2運動數(shù)據(jù)的獲取

運動仿真系統(tǒng)是將文字、圖像、聲音、動畫和視頻等素材進(jìn)行綜合分析，那么這么多的數(shù)據(jù)是如何獲取的？那就需要專業(yè)的攝像設(shè)備和分析系統(tǒng)。專業(yè)的攝像設(shè)備是捕獲運動數(shù)據(jù)的重要工具，它可以給我們提供第一手真實運動的數(shù)據(jù)資料，這些資料包含了豐富的時間信息，使得人體的運動變化更加逼真。一般都要先對相機參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，通過場景幾何模型建立獲取相機內(nèi)部參數(shù)以及旋轉(zhuǎn)矩陣、平移矩陣等外部參數(shù)。然后我們通過三維人體運動參數(shù)，根據(jù)人體關(guān)節(jié)點的三維位置信息，并經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而得到人體的關(guān)節(jié)在各個局部坐標(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。

在人體圖像運動過程中，關(guān)節(jié)點三維位置會跟隨著運動，把這些點連接起來就會形成人體連續(xù)的、平滑的運動曲線。我們可以根據(jù)運動曲線的連續(xù)性和平滑性來預(yù)測和修改數(shù)據(jù)。如果捕獲的數(shù)據(jù)幀中有關(guān)節(jié)點缺失，可以利用曲線的連續(xù)性對關(guān)節(jié)點位置進(jìn)行估測，如果關(guān)節(jié)點位置偏移較大，在運動曲線上會表現(xiàn)為一個突變，可以根據(jù)運動曲線的平滑性對關(guān)節(jié)點位置進(jìn)行調(diào)整。

2運動仿真技術(shù)在體育教學(xué)中的作用

運動仿真系統(tǒng)可以實現(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，更精確地測量人體運動的軌跡，再利用人體運動仿真模擬分析改進(jìn)運動的訓(xùn)練方法，使訓(xùn)練更加有效。運動仿真系統(tǒng)常見的功能主要有動作對比、動作分解和技術(shù)分析。

計算機三維仿真技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：計算機仿真技術(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,與人工處理不同，利用計算機技術(shù)可以減少大量人力、物力，這也是計算機技術(shù)在信息處理方面得到推廣的主要原因。計算機仿真技術(shù)作為計算機技術(shù)的一種，為信息處理提供了更快捷、更有效的方法，因此，只有深刻理解計算機仿真技術(shù)，才能更好地使計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合，對于信息處理的水平提升具有重要意義。

1計算機仿真技術(shù)

1.1計算機仿真技術(shù)的含義

計算機仿真技術(shù)，顧名思義，是仿和真的結(jié)合，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)，實現(xiàn)對目標(biāo)物件的仿真，使其達(dá)到目標(biāo)物件的大致輪廓及特點特征，通過命令及語言的輸入，實現(xiàn)三維模型的可視化，實現(xiàn)對物體的模擬，在物體還沒有建立時，已對其的基本輪廓、物件組成、彼此關(guān)系有了一個事先了解，這對全面掌握物體信息具有重要意義。目前計算機仿真技術(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計算機仿真技術(shù)的技術(shù)分析

1.2.1物體數(shù)據(jù)模型構(gòu)建計算機仿真技術(shù)對于模型的建立，首先應(yīng)建立在數(shù)據(jù)上，通過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，有時對于樣式復(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)，然后對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計，并根據(jù)數(shù)據(jù)的特點進(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)性也就建立起來了。

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

1.2.3仿真模型驗證仿真模型驗證需要數(shù)據(jù)驗證和結(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)。以上驗證過程是檢查一個模型成功與否的重要手段。

1.2.4計算機仿真的類別分析計算機仿真技術(shù)應(yīng)用廣泛，實用性強，由于仿真技術(shù)的精度高、技術(shù)含量高，且經(jīng)過多年的發(fā)展慢慢具有針對性，下面對計算機仿真技術(shù)進(jìn)行分類，主要包括兩個方面，即OOS及DIS兩種，從形式來講，OOS是面對對象的仿真技術(shù)，而DIS強調(diào)的是營造內(nèi)環(huán)境，計算機交互互訪的仿真模式，從差別上可以反映兩者的區(qū)別，同時也強調(diào)仿真技術(shù)的形式多樣，技術(shù)特點突出，反映仿真技術(shù)發(fā)展到今天的地步逐漸成熟。

2計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的分析

計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合是一個真命題，兩者本身是相對獨立且又密不可分的，同時兼具優(yōu)勢特點，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，計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合已是趨勢，目前計算機仿真技術(shù)很大程度上依賴信息處理，根據(jù)結(jié)合后與結(jié)合前比較分析來看，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驗。對于信息處理，可以把繁雜無用的仿真數(shù)據(jù)信息處理簡單化，減少計算機運行內(nèi)存，加快計算機仿真的運行效率，對于信息的處理成果來講，可以使看似不相關(guān)的信息可視化，有效提高準(zhǔn)確率。計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合，是技術(shù)要求，對于信息管理、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計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的處理措施

2.1.1注重關(guān)鍵信息通過以上的探討，我們了解到理想的效果，離不開關(guān)鍵信息的選取，在計算機識別中，摒棄無用信息，提高科學(xué)識別關(guān)鍵信息的能力，最終實現(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，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息化、圖形化、可視化，但是在計算機仿真技術(shù)應(yīng)用時，應(yīng)以減少信息冗雜為目的，使程序信息條理化，減少計算機識別信息的難度，最終實現(xiàn)簡單、精準(zhǔn)、有條理，這些都離不開關(guān)鍵信息的選擇。同時不同的專業(yè)應(yīng)劃分明確，對于不同行業(yè)在信息輸入時應(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，程序運轉(zhuǎn)快捷，可視化加強。

2.1.2進(jìn)行合理模擬進(jìn)行合理模擬是計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的重要步驟，解釋來源于對信息的理解，同樣取決于對信息的分析，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，總結(jié)起來，進(jìn)行合理模擬對于計算機仿真技術(shù)特別重要，而且選用正確的方法，也是計算機仿真技術(shù)不可缺少的步驟，如果缺少這個步驟，模擬會出現(xiàn)很多預(yù)想不到的問題，無法得到滿意的結(jié)果。在模擬過程中針對其中的不足，調(diào)整將要輸入的重點信息，讓計算機仿真效果更加理想。

2.1.3信息計算計算機仿真技術(shù)依托于對信息的處理，信息處理主要的方式是對于信息的程序化處理，重點是對數(shù)據(jù)的處理，從專業(yè)角度來看，主要是對于信息的計算及對于數(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，計算是計算機仿真技術(shù)的關(guān)鍵點，最終也是計算機模擬的關(guān)鍵所在。信息計算不光是數(shù)據(jù)的計算，還包括圖像的計算，圖像信息的計算將導(dǎo)致圖片的識別度是否真實有效，以上幾點都是信息處理的基礎(chǔ)，說明信息計算在信息處理中的位置，因此，一套完整的計算機信息計算模式，對于完善信息處理具有重要意義，它也是實現(xiàn)計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的關(guān)鍵，對于能否實現(xiàn)仿真模型，具有決定性意義。

2.2計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的解析

2.2.1計算機仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合從技術(shù)上來看，光處理技術(shù)是比較先進(jìn)的，技術(shù)性指標(biāo)較為明顯，也是計算機仿真技術(shù)所需要的，首先光處理容量較大、速度較快，還可以并行，這十分符合計算機仿真技術(shù)的硬性要求，因此，把光處理技術(shù)分為一類技術(shù)。通過將光處理與計算機技術(shù)相結(jié)合，兼具了計算機對二維圖像處理的顯著優(yōu)勢，由此導(dǎo)致對于圖像信息的識別增強，對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。實踐表明，計算機仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合，進(jìn)一步帶動了計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，提高了模型顯示與圖像識別能力，使仿真實驗更加完善，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，計算機仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合，使得模型的可視化程度提高，虛擬信息更加真實化，大大提升了所需信息的準(zhǔn)確性。

2.2.2計算機仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合除了前面所提到的計算機仿真技術(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算機仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合，它與光處理不同，強調(diào)的是信息處理的靈活性，這是它的一個優(yōu)勢特點，以典型的Matlab軟件為例，它是計算機軟件中的一種，它有兩大特點，一是矩陣運算，二是信息處理。在運作過程中，主要是對信號及輸入信息進(jìn)行仿真模擬，利用原有的計算機技術(shù)，開展信號信息的可視化，最終實現(xiàn)仿真模型。從整個輸入及運算過程來看，軟件信息處理更加快捷，運行效率更高，效果更明顯，功能更加強大，安全性能更高。近些年來，計算機仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合模式越發(fā)普遍，極大推動了計算機仿真技術(shù)的發(fā)展。

3結(jié)語

計算機仿真技術(shù)的出現(xiàn)，改變了人們對于計算機技術(shù)的認(rèn)識，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)識到，計算機仿真技術(shù)的進(jìn)步，離不開信息處理，信息處理功能的強大與否，直接影響計算機仿真技術(shù)的真實性。筆者從計算機仿真技術(shù)的介紹開始，同時正確理解信息處理在計算機仿真技術(shù)中的作用，探討計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的措施，以及計算機仿真技術(shù)與光處理相結(jié)合的方式方法，計算機仿真技術(shù)與軟件信息處理相結(jié)合的模式，最終對于計算仿真技術(shù)與信息處理相結(jié)合進(jìn)行完整的闡述，對于此項內(nèi)容的研究分析更加完整。

參考文獻(xiàn)

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

計算機三維仿真技術(shù)范文第4篇

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

1 計算機仿真技術(shù)在機械制造行業(yè)的重要作用

計算機仿真也被稱作虛擬樣機技術(shù)，設(shè)計人員利用特定軟件在計算機上建立模型，通過各種動態(tài)性能參數(shù)分析來優(yōu)化樣機方案，不需要大量制造實物樣機，從而用數(shù)字化新型技術(shù)取代了傳統(tǒng)的實驗方法，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。如今在機械工程計算中，為了解決許多復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計、分析和實驗等諸多難題，都需要在計算機中建立真實系統(tǒng)的仿真模型，來分析實際系統(tǒng)的活動特征。在研發(fā)設(shè)計的初始階段，設(shè)計人員只需用工具軟件做不同的初始設(shè)計并建立起虛擬樣機，就可以對現(xiàn)實的或者假設(shè)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究和試驗了，監(jiān)測和改進(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械設(shè)備研究設(shè)計的質(zhì)量，而且大幅減少了零部件的開發(fā)周期和降低了制造的成本。

2 計算機仿真的實現(xiàn)

計算機仿真技術(shù)實現(xiàn)的前提是建立符合實際的電腦數(shù)學(xué)模型和仿真模型，這個過程涉及到圖形學(xué)、幾何造型學(xué)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和力學(xué)等知識的集合運用。計算機系統(tǒng)是無法直接識別和處理研究對象的，所以要產(chǎn)生一個既能被計算機接受又可以呈現(xiàn)研究客體實質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。

計算機處理這些將真實系統(tǒng)的實質(zhì)抽象出來的數(shù)學(xué)模型，并輸出這些模型的相關(guān)參數(shù)來展示真實系統(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，所以越來越多的被研究人員所采用。數(shù)學(xué)模型建立起來以后，計算機仿真的精度將由建模的精準(zhǔn)程度來決定。綜上所述，要想實現(xiàn)計算機仿真大體上分為三個步驟：

2.1 模型的創(chuàng)建

針對要研究的目標(biāo)或問題，首先需要抽象出一個能達(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，運用相關(guān)學(xué)科的知識把這個系統(tǒng)通過數(shù)學(xué)表達(dá)式準(zhǔn)確地闡述出來，闡述的內(nèi)容就是計算機仿真的核心――數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型根據(jù)時間的關(guān)系可劃分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型，而動態(tài)模型又分為連續(xù)時間、離散時間和混合時間三種；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的數(shù)學(xué)表達(dá)式轉(zhuǎn)換成計算機能夠處理的形式，這需要運用適當(dāng)?shù)乃惴ê陀嬎銠C語言，這種形式所表達(dá)的內(nèi)容就是進(jìn)行計算機仿真的關(guān)鍵――仿真模型。實現(xiàn)這個過程，既可以根據(jù)自身需要研發(fā)一個新的系統(tǒng)，也可以把當(dāng)下市面上已有的仿真軟件拿來直接運用。

2.3 模型的實驗

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

3 在機械設(shè)計制造行業(yè)中計算機仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用

3.1 在齒輪設(shè)計研究中的應(yīng)用

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

3.2 在機械結(jié)構(gòu)件設(shè)計方面的應(yīng)用

機械產(chǎn)品要由大量的機構(gòu)組裝起來實現(xiàn)設(shè)定好的工藝動作，在進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)時，這些機構(gòu)是否能正確地實現(xiàn)所設(shè)定的動作，機構(gòu)與機構(gòu)之間的運動是否配合得當(dāng)，機構(gòu)間是否存在干涉和干涉的部位，怎樣選擇各種機構(gòu)組合方案來更好地滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這些問題都需要借助計算機仿真來解決。大型的三維機械設(shè)計軟件都會提供一個機構(gòu)運動仿真的功能模塊，在虛擬環(huán)境中設(shè)計好的裝配體可以模擬演示機構(gòu)的運動，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)系自行主動來計算機構(gòu)中的運動副，并能自動增添附加的運動發(fā)生器、鉸鏈和彈簧；要進(jìn)行運動學(xué)的仿真只需要設(shè)定主運動件就可以了，還能從任何角度來觀察，軟件還能對機構(gòu)的運動干涉進(jìn)行檢查，設(shè)計人員可以很方便地進(jìn)行檢查驗證。

3.3 在復(fù)雜數(shù)值計算分析方面的應(yīng)用

隨著計算機技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用越來越廣泛，以往許多由于條件限制無法進(jìn)行計算分析的復(fù)雜問題，都可以通過計算機仿真得到滿意的解決；另外，計算機輔助使大量復(fù)雜的工程計算分析簡單化、層次化，節(jié)省了大量的時間，避免了低水平的重復(fù)勞動，使計算分析更快、更準(zhǔn)確，在新產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計、分析等方面發(fā)揮了重要的作用。機械產(chǎn)品開發(fā)的基本過程是概念設(shè)計初步設(shè)計詳細(xì)設(shè)計試驗修正設(shè)計再試驗，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和縮短了耗時。對機械產(chǎn)品的動力學(xué)模型進(jìn)行計算機仿真技術(shù)分析，可以獲得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強度應(yīng)力、剛度應(yīng)變和變形、動態(tài)特性固有頻率、振動模態(tài)、熱態(tài)特性溫度場、熱變形等參數(shù)，根據(jù)計算分析能得到容易導(dǎo)致機械出現(xiàn)疲勞失效的風(fēng)險因素以及其它潛在的問題。

計算機三維仿真技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：動態(tài)仿真；涂裝線；AUTOMOD；計算機

1 動態(tài)仿真技術(shù)應(yīng)用和方法：

（1）計算機仿真軟件。適于三維動態(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C語言編程對你所需要的復(fù)雜動作進(jìn)行最接近真實的仿真。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)模塊來仿真現(xiàn)實世界中的物流自動化系統(tǒng)。（2）AutoView：可以允許用戶通過AutoMod模型定義場景和攝像機的移動，產(chǎn)生高質(zhì)量的AVI格式的動畫，用戶可以縮放或者平移視圖，或使攝像機跟蹤一個物體的移動。（3）Autostat：為仿真項目提供增強的統(tǒng)計分析工具，由用戶定義測量和實驗的標(biāo)準(zhǔn)，自動在AutoMod的模型上執(zhí)行統(tǒng)計分析。

（2）建立仿真模型。根據(jù)涂裝車間平面布置、輸送系統(tǒng)路線、工藝流程建立系統(tǒng)的計算機動態(tài)仿真模型，并確立系統(tǒng)基本設(shè)備的運行參數(shù)。

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

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

（5）仿真結(jié)果分析和優(yōu)化。根據(jù)動態(tài)仿真的運行結(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，直至能夠滿足涂裝車間的生產(chǎn)要求。最終生成三維動畫輸出結(jié)果及仿真報告，為項目管理者和設(shè)計者提供參考依據(jù)。采用計算機動態(tài)仿真技術(shù)，業(yè)主和設(shè)計人員可以在實際生產(chǎn)系統(tǒng)未建立前就能夠直觀地看到并了解涂裝車間實際運行的全部信息，便于項目管理者和設(shè)計者對方案進(jìn)行優(yōu)化。

2 動態(tài)仿真技術(shù)在大型涂裝線設(shè)計中的應(yīng)用實例

（1）根據(jù)涂裝車間平面布置圖、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始，到涂裝完畢的工件移至總裝輸送機結(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、點修工序、注蠟工序和橇體儲存及返回。

（2）動態(tài)仿真參數(shù)輸入。

動態(tài)仿真所需要輸入?yún)?shù)包括：工件尺寸；詳細(xì)工作時間安排；各工序的工件節(jié)距、節(jié)拍、工藝鏈速；各工序間輸送機的移動速度及動作；擬采用的設(shè)備開動率；大返修率；小返修率

（3）運行動態(tài)仿真系統(tǒng)。

涂裝車間的動態(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“驗證100%負(fù)荷下的生產(chǎn)能力”；（2）條件-1，輸入條件“設(shè)計負(fù)荷”，目的“驗證設(shè)計負(fù)荷下的生產(chǎn)能力,尋找瓶頸點”；（3）條件-2，輸入條件“在設(shè)計負(fù)荷下修改參數(shù)”，目的“改善瓶頸點，并進(jìn)行驗證”；（4）條件-3，輸入條件“分解工序運行”，目的“消除上下工序影響，驗證各工序之間對產(chǎn)能的影響”；（5）條件-4，輸入條件“優(yōu)化設(shè)計后進(jìn)行驗證”，目的“研究如何達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)能”。輸入?yún)?shù)后運行仿真系統(tǒng)，為了能得到更接近實際的結(jié)果，先進(jìn)行車間填充以基本達(dá)到正常生產(chǎn)狀態(tài)，然后進(jìn)行100班左右的仿真運行時間。

（4）動態(tài)仿真數(shù)據(jù)、報告。

包括：①統(tǒng)計：可對多種概率分布（均勻、正態(tài)、指數(shù)、愛爾朗、經(jīng)驗分布等）進(jìn)行統(tǒng)計分析，并帶有隨機數(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：可輸出隊列曲線圖、柱狀圖、餅狀圖等，動態(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動畫和文檔：可產(chǎn)生二維、三維動畫，可對攝像機進(jìn)行移動，縮放，旋轉(zhuǎn)。可按功能性或元素排序自動生成模型文檔，產(chǎn)生仿真事件跟蹤報告，輸入?yún)?shù)值列表等。