序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇三維仿真論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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1．1教學方法三維可視化為了解決大學生在學習過程中理解困難和前沿性的科研促教中缺乏實驗條件驗證的教學問題［3］，教學團隊將物理建模思想應用于教學實踐中，通過三維可視化仿真，使復雜、抽象、煩瑣的理論模型變得直觀、具體、明了．例如:針對“空間光通信創(chuàng)新實驗”課程中的光學天線設計及光傳輸、激光雷達成像和光子晶體光纖光傳輸等進行了三維動態(tài)可視化仿真．在對前沿性的科研促教中缺乏實驗條件驗證的情況下，擬采用理論建模與仿真驗證方法來實現．

1．2創(chuàng)新實踐自主化為了解決自主創(chuàng)新實踐能力訓練不足的教學問題［4］，教學團隊將光通信、微波光子學等交叉學科前沿技術與創(chuàng)新實踐相結合，構建了“空間光通信”開放式創(chuàng)新實踐平臺，建設了綜合型、設計型、創(chuàng)新型的開放式專業(yè)實驗室．依托開放式創(chuàng)新實踐平臺，開展了大學生自主研究型學習，著力加強大學生自主創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)［5，6］．加強科研促教，拓展創(chuàng)新思維，在“985高?！贝髮W生創(chuàng)新訓練計劃支持下，實施了創(chuàng)新設計項目40余項．依托科研項目把學生帶到學術前沿，進行了形式多樣的學術研討:教授、副教授、博士、碩士、本科生分別定期做主題報告、分組討論、網上論壇、參加國際國內會議和暑期夏令營等方式促進學術交流，形成良好的學術氛圍．學生在開放式專業(yè)實驗室里自主進行理論建模、仿真設計與實驗驗證，在規(guī)定時間內撰寫學術論文等，開展了大學生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式．

1．3多元化的教學評價體系為了解決傳統(tǒng)評價方式缺乏對創(chuàng)新實踐、仿真設計與課程論文等環(huán)節(jié)的評價的教學問題［7，8］，教學團隊將理論考試和平時成績相結合，實驗操作與自主創(chuàng)新實踐相結合，理論建模仿真與課程論文相結合，構成了多元化的評價體系．例如:把理論考試成績所占的比例下調到60%，而課程論文的比例上升到40%，通過創(chuàng)新項目和課程論文等方式評價學生的學習;通過課程論文答辯方式，依據“假設的合理性、建模的創(chuàng)新性、結果的準確性、表達的清晰性”進行綜合評定，實現從應試教育到素質教育的觀念性轉變．引領學生朝著有利于自身全面發(fā)展的方向努力．

1．5開放式教學資源建設為了解決傳統(tǒng)教學資源不足的問題，教學團隊加強了師資隊伍的建設，進行了廣泛的國際、國內教學研討和學術交流．重點建設了豐富的數字化網絡資源平臺網絡課程含教學錄相、典型實例、創(chuàng)新設計系列實驗教案、經典物理問題、及在線實踐編程等模塊;適時引入在線答疑、網絡論壇及現場演示與討論等交互式教學形式，形成了模塊化、交互式、開放式教學資源平臺．

2改革與實踐的探索

實例1大學生在牛頓式光學天線系統(tǒng)測試平臺(圖1)上做的部分實驗內容:圖2為接收光斑實驗測試，圖3為利用光束質量診斷儀器測試光斑．通過三維可視化仿真，使復雜、抽象、煩瑣的空間光通信系統(tǒng)中的激光傳輸理論模型變得直觀、具體、明了，解決大學生在學習過程中理解困難的教學問題(大學生創(chuàng)新實驗設計項目)。例如:老師們課堂上在講解光子晶體的應用———布拉格光纖光傳輸特性時，就采用了仿真驗證手段．通過詳細舉例以此來鼓勵學生啟迪思維、大膽創(chuàng)新設計、勇于實踐．以下是學生們根據題目的要求，在老師的指導下做的部分仿真結果圖．實例2等周期結構的布拉格光纖仿真(見圖4—圖6)．實例3空間光通信系統(tǒng)激光傳輸特性仿真(見圖7—圖8)．實例4波動方程的(動態(tài))三維可視化(見圖9)．圖9波動方程(動態(tài))三維可視化圖形實例5平面波用柱面波形式展開(見圖10)．圖10平面波展開為柱面波仿真結果圖形以上是具有代表性的大學生創(chuàng)新實驗設計．“缺陷的光子晶體在偏振分束器等光學器件中的應用”(大學生參與者:黃鶴、劉天驕、陳逸舟)被學校推薦為2010年國家級大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目;“推帚式激光雷達三維成像創(chuàng)新設計”(大學生參與者:謝國洋、顧大超、童磊)被學校推薦為2011年國家級大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目．通過這種創(chuàng)新事例，能很好地鍛煉和培養(yǎng)大學生的創(chuàng)造能力，大大激發(fā)了學生的創(chuàng)新欲望和學習興趣．

3改革的實施成果

該課程未實行教學改革以前，我們實行的是傳統(tǒng)教學模式(理論教學+筆試成績+實驗成績)，教學成果不理想．自從2009年本教學團隊開展了對“空間光通信創(chuàng)新實驗”課程教學研究型改革與實踐的探索以來，特別是加強了針對“空間光通信創(chuàng)新實驗”課程中的創(chuàng)新實踐平臺及《數學物理方法與仿真》、《光學天線設計》、《空間光通信創(chuàng)新設計實驗》3本教材的重點建設．建立了1個基于大學生創(chuàng)新基地的空間光通信工程技術研究中心;并依托這個創(chuàng)新實踐平臺，開展了一系列的教學和科研項目．1)研發(fā)了十余個綜合創(chuàng)新設計實驗，例如:“卡塞格倫光學天線系統(tǒng)的光傳輸特性分析實驗”、“光纖損耗與光纖耦合實驗”、“激光準直與多波長光學天線傳輸實驗”、“無線激光大氣通信實驗”等;2)2012年數學物理方法、三維可視化仿真及創(chuàng)新實踐的“三位一體”教學模式改革獲電子科技大學教學改革成果一等獎;3)教改項目:2009年“數學物理方法”教學研究與精品課程建設”，2010年“數學物理方法精品課程教學團隊建設與改革”;4)團隊教師指導大學生創(chuàng)新基金項目40余項，指導大學生40余篇(SCI收錄6篇);5)開展了一系列高水平的科研項目，獲得了國家自然科學基金項目2項，國家自然科學青年基金項目3項以及橫向建設項目等;6)2011年建設了電子科技大學第一座2．0kW單晶硅太陽能發(fā)電站，并實現并網發(fā)電，以作為大學生新能源創(chuàng)新課題教學示范所用．7)發(fā)表教研論文20余篇、科研論文100余篇．取得了顯著的教學成果，形成了交叉性學科前沿與創(chuàng)新實踐相結合的人才培養(yǎng)模式．(教改前后對比情況見表1)．

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1、論文研究背景及意義

近多年來，由于計算機及網絡相關技術的迅猛發(fā)展，世界經濟發(fā)展的必然趨勢就是數字化，數字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應用計算機技術來構建數字城市，近而實現城市的數字化已經引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關注。城市仿真技術在構造數字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當前一個新的研究熱點。仿真(Simulation)技術是利用計算機軟件模擬實際環(huán)境進行科學實驗的技術，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗中獲得直接參與和探索仿真技術對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術就是仿真技術在城市規(guī)劃、建筑設計等領域中的應用，表現為人機交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現實技術構造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數字地球的重要組成部分和支撐手段，已經被廣泛應用在城市的規(guī)劃、建設以及管理當中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當重要的意義。

2、國內、外的視景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實時三維數據庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現實等領域的世界領先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構基礎上的虛擬現實和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內外多項最新三維仿真技術的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經驗的基礎之上推出的具有自主知識產權的仿真平臺。神州視景信息技術有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現實編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產品。

3、本文的研究目的及重要內容

本文通過研究虛擬現實視景仿真技術的相關知識，實現以我們學院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構建，能夠實現視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實現三維景觀及模型的交互式（以鼠標、鍵盤等交互方式）控制，實現了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。

本文主要研究內容和所做工作總結如下：

(1)了解視景漫游技術以及虛擬現實的發(fā)展，對國內外虛擬現實技術應用現狀進行調研。

(2)對黑龍江農墾科技職業(yè)學院的視景環(huán)境數據進行搜集和整理，包括地形數據的獲取、建筑物數據的獲取、紋理數據的獲取等等。

(3)研究用虛擬現實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術、模型真實感技術以及模型優(yōu)化技術等對地形、道路、教學樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進行建模，構建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進行漫游和交互控制。

(4)研究模型數據庫建模和優(yōu)化技術問題，模型數據庫的建構、調整和優(yōu)化對提高實時仿真系統(tǒng)中運行的速度和流暢性起著至關重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測技術。開發(fā)虛擬現實仿真系統(tǒng)有一個主要目標就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構建的虛擬場景中的物體直接進行交互。要實現自然的、精確的人機交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進行交互的基礎。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應。而碰撞檢測是計算碰撞反應的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術進行研究。

校園視景仿真就是在計算機環(huán)境中對真實校園的景觀進行虛擬再現，采用虛擬現實相關技術，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環(huán)境。利用計算機軟硬件及其相關輸入輸出設備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學校，對本校園的環(huán)境及交通現狀等方面有更深刻的認識。

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中圖分類號：TP302.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）16-3823-03

彈道仿真是彈道導彈總體設計及彈道設計的重要內容，許多學者在進行彈道仿真時往往注重的是彈道的數值計算，并進行二維的平面彈道演示。由于彈道導彈飛行過程中受到各種因素的干擾，尤其是對于遠程彈道導彈來說，導彈的飛行軌跡會偏離預先設計的彈道平面，實際的彈道軌跡為三維的空間曲線，因此有必要研究彈道的三維仿真，以給出更加直觀及逼真的彈道演示效果。

對于遠程彈道導彈來說，由于其射程往往達到幾千公里，進行三維彈道仿真時應考慮畫出完整的三維地球，在三維地球的基礎上繪制三維彈道曲線。制作三維地球模型，常見的方法是紋理映射，即將一幅世界地圖圖片作為紋理映射到一個三維圓球體上[1]，這樣制作的地球比較清晰美觀，但有兩個弊端，一是由于世界地圖圖片包含的大量顏色信息數據，在進行三維彈道飛行軌跡演示時對電腦硬件的圖形顯示效果要求較高，二是缺乏立體感。本文考慮利用地球高程數據制作三維地球，在此基礎上據通過適當轉換將彈道坐標數據變換到地心大地直角坐標系中，從而繪制出三維彈道曲線。利用地球高程數據制作的三維地球模型立體感較好，且數據量不大，非常適合一般的彈道仿真及演示。

1 地球高程數據

數字高程模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM），是數字地形模型（digital terrain model，簡稱DTM）的一個分支[2]。數字高程模型是描述地表起伏形態(tài)特征的空間數據模型，由地面規(guī)則網格點的高程值構成的矩陣，形成柵格結構數據集，用以記錄大地表面不同坐標點（x，y）的相應高程（z），并可以通過計算機實現三維分析和顯示。

2 三維地球的繪制

3 三維彈道曲線的繪制

4 仿真實例

5 結束語

本文提出了一種基于地球高程數據的三維地球模型的制作方法，并在Matlab環(huán)境下進行仿真，繪制出了三維地球模型，并通過坐標變化將彈道位置參數轉化為地心大地直角坐標，從而在三維彩色地球的基礎上，繪制出了三維彈道曲線，實現了三維彈道仿真，立體感及真實感較強，實現方式較簡單，為彈道仿真提供了一種有效手段。

參考文獻：

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1、引言

隨著數字環(huán)保概念和虛擬現實技術的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務領域的應用日益成為人們關注的焦點。三維仿真系統(tǒng)全方位、多角度、高效率的管理方法和技術特性奠定了其在環(huán)境業(yè)務領域的多方面應用優(yōu)勢。三維仿真系統(tǒng)以直觀、形象的可視化表達方式[1]，真實展現三維環(huán)境要素，為環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察、環(huán)境影響評價（戰(zhàn)略環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、項目環(huán)評）、行政審批、環(huán)境應急、環(huán)境日常業(yè)務管理及環(huán)境生態(tài)領域提供很好的“所見即所得”的平臺。

2、三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領域中的應用分析

2.1基于三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領域中的應用優(yōu)勢分析

目前環(huán)境業(yè)務多是基于二維地理信息系統(tǒng)，對環(huán)境現場的分析多是使用現場平面圖和現場圖片等相關資料進行分析，缺乏直觀性。難以對環(huán)境地域進行三維綜合研究和空間分析，無法使領導部門及時得到對空間清晰、直觀的認識[2]。同時環(huán)境領域涉及地形地貌，如地形起伏較大、管網密集、排口眾多等，用二維的表示方法很難準確描述和進行信息精確管理。

三維仿真系統(tǒng)通過對大范圍海量環(huán)境數據進行一體化管理，實現無縫三維實時漫游、空間多媒體信息查詢、表示、分析和輔助決策，為環(huán)境管理部門進行更加清晰、直觀、準確的管理環(huán)境信息提供技術支持，如：靈活漫游全面巡視重點污染源；真實的還原事故現場用于應急決策[3]；真實的模擬重要治污設施的日常運作狀態(tài)。

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務領域的應用優(yōu)勢：

（1）重點風險源工藝管線跟蹤分析，為企業(yè)環(huán)境安全提供可視化監(jiān)控支持

三維仿真系統(tǒng)可對環(huán)境重點風險源如石油石化企業(yè)工藝管線進行模擬，動態(tài)顯示管線內物質流向，便于管理者實時查看管線運行情況，為查堵泄漏點提供可視化技術支持。

（2）全方位展示重要治污設施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供基礎保障

通過三維仿真系統(tǒng)，可實現全廠區(qū)漫游，全面展示重要治污設施分布情況及其運行狀態(tài)。當某一設施出現異常，系統(tǒng)會進行異常報警，使管理者不必親臨現場即可了解治污設施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供保障。

（3）快速還原環(huán)境事故現場，為環(huán)境應急提供科學決策支持

環(huán)境突發(fā)事故現場具有不可再現性。為了對事故進行更準確的分析，可通過三維仿真系統(tǒng)對事故現場進行模擬還原，再現事故發(fā)生過程，為領導提供更詳盡的現場信息，為環(huán)境應急提供科學決策支持。

（4）更真實表現地形地貌，輔以模型分析，為指揮調度、優(yōu)化路徑提供輔助支持

三維仿真系統(tǒng)既有地理信息系統(tǒng)的圖形展示功能，又有真實模擬地貌的優(yōu)勢。在環(huán)境應急中可以通過三維仿真系統(tǒng)展現事故現場及周邊敏感區(qū)分布情況，真實展現地勢起伏及路況信息，通過模型分析為應急指揮調度及路徑優(yōu)化提供輔助支持。

2.2三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)控領域中的應用分析

目前環(huán)境監(jiān)控領域中采用視頻、紅外、數采儀等形式將監(jiān)控數據傳至監(jiān)控中心，無法對整個監(jiān)控場所進行全面、多角度的監(jiān)控。三維仿真系統(tǒng)可通過對監(jiān)控場所的真實模擬實現對環(huán)境的日常監(jiān)控，包括：重大風險源企業(yè)廠區(qū)漫游仿真；圍繞風險單元多角度查看周邊地貌信息；真實模擬工況運行狀態(tài)；真實模擬設備運行狀態(tài)；全面立體展現三維空間污染源分布；對環(huán)境空間及風險單元等進行屬性查詢等。

三維仿真系統(tǒng)可為環(huán)保系統(tǒng)領導提供了多角度、可視化的監(jiān)控平臺，不用親臨現場，即可掌控所有環(huán)境監(jiān)控區(qū)域的風險源及工況等多種信息，提高工作效率，為決策的質量和效率提供保障。

2.3三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境應急領域中的應用分析

目前的二維信息平臺由于立體表現不完整，無法整體直觀反映環(huán)境事故現場情況，容易導致宏觀分析、決策的偏差[4]。三維仿真系統(tǒng)能夠全面分析事故現場及周邊情況，進行三維擴散模型分析，包括氣象應急模型、地質應急模型、水應急模型（水淹模型、泥沙模型、水污染模型）及化學/核污染應急模型，通過模型分析直觀立體展現污染擴散趨勢及周邊敏感源，為應急監(jiān)測、指揮調度及現場處置提供重要依據；可依據地勢，通過路徑優(yōu)化分析，為應急疏散提供直觀、可視化指導，為領導決策提供全方面、直觀、真實的決策支持。領導不必深入事故現場就能掌握現場真實情況，并組織專家討論并制定正確的應急措施，發(fā)出正確的調度指令，保證應急指揮和應急調度的科學性和正確性。

同時，通過三維仿真系統(tǒng)可進行事故應急演練及事故回放[5]，真實模擬事故應急演練，直觀展示應急流程，為完善應急預案體系、強化應急指揮體系提供參考依據；事故回放是針對事故現場不可保存性，進行事故現場還原，通過仿真事故發(fā)生過程，為領導提供應急決策支持，并為事故后評估提供有力依據。

2.4三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務領域中的應用分析

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務領域的應用包括：與12369結合，快速定位事故現場，直觀查看事故現場地勢地形三維景觀，為準確預警提供更為詳盡的可視化三維信息；建設項目審批，通過三維仿真系統(tǒng)進行區(qū)域地形地貌查看，將設計方案導入三維場景中進行審查，在真實再現規(guī)劃現狀的前提下，用戶可以從任意路徑，以任意視點、任意視角考察設計方案，對方案進行從全局到細部的推敲和修改；環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法，通過三維仿真系統(tǒng)可真實模擬環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法車輛的出勤路徑，為執(zhí)法監(jiān)督提供可視化督查功能。

2.5三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境生態(tài)領域中的應用分析

環(huán)境生態(tài)日益受到人們重視，如何有效保護生態(tài)，形成良好生態(tài)人文環(huán)境已成為人們關注的熱點。三維仿真系統(tǒng)為生態(tài)保護、生態(tài)規(guī)劃提供三維仿真技術支持，領導無需到達現場即可通過三維仿真系統(tǒng)漫游重要生態(tài)區(qū)域并進行分析，如漫游引用水水源地、防洪堤壩、庫區(qū)防洪堤拆除后對周邊生態(tài)的影響分析等。對環(huán)境生態(tài)區(qū)域的規(guī)劃也可通過三維仿真系統(tǒng)進行模擬展示，將規(guī)劃前及規(guī)劃后的場景進行真實模擬對比，為領導進行正確、科學的生態(tài)規(guī)劃提供直觀可視化的科學依據。

3、結語

隨著數字環(huán)保的推進、物聯網技術及三維仿真技術的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務領域的應用越來越顯現出無法替代的優(yōu)勢。通過三維仿真系統(tǒng)可真實展現環(huán)境業(yè)務領域現時情景，并可漫游于場景之中，為環(huán)境業(yè)務領域提供立體化、全方位展示，為領導進行科學的環(huán)境決策提供支持。因此，應加強三維仿真技術的研究，使其在環(huán)境業(yè)務領域的應用更為深入，為環(huán)境管理部門更加清晰、直觀、準確的管理環(huán)境信息提供技術支持。

參考文獻

[1]李云花.虛擬現實技術綜述[J].重型機械科技,2004年04期

[2]謝義林,汪云甲.利用虛擬場景實現3DGIS的研究與應用[J].測繪工程,2006年06期

篇（6）

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

我校機電設備維修與管理專業(yè)有一門重要課程，這就是自動化生產線安裝與調試課程中的仿真實訓軟件開發(fā)包含可編程控制技能實訓仿真、電路接線仿真功能，和自主學習搭建線路功能。為了學習者能在一個互動友發(fā)的界面上學習，并能根據已有圖表資料能進行自主學習的要求，能讓操作者在計算機上模擬完成各站的電氣線路設計和控制程序的編程，但這些內容的選擇和使用都需要一個窗口和仿問界面。因此本仿真軟件還應滿足以下界面設計要求。

為了使操作者或學習者方便進入這個區(qū)域學習和使用這個仿真實訓軟件以達到操作簡單明了，清晰可見。著重于提示信息要詳細、準確、恰當，便于靈活掌握應用。軟件界面應布局合理，顏色得當、菜單按鈕規(guī)范、用語簡單明了、畫面美觀。仿真實訓軟件可調整訓練進度，能及時反饋學生的操作、自測情況。

1 軟件組成與設計

自動化生產線安裝與調試課程的仿真軟件的開發(fā)平臺主要是在C語言為基礎進行開發(fā)設計的，我們在機電仿真控制平臺上共享其數據庫。主要做開發(fā)自已工作站的三維模型，并建設電路控制庫和程序代碼，導入其控件中。為了能在我們的仿真軟件開發(fā)和設計中能較好實現以上資源的共享和調用，我們從其設計結構四個層面來撰述：

（1）界面表示層：負責處理用戶與應用程序之間的交互過程：它可以是一般的終端設備、桌面應用程序。

（2）電路設計層：定義了用戶界面要顯示的內容，并根據所支持的是庫中已有電路。對于相應的用戶要求可以進行二次制作導入相應的庫中，其各級控制邏輯層會以用戶的要求來定義。

（3）程序設計層：提供應用系統(tǒng)需要的其它功能，如：消息傳送、工件調取、工件顏色的選擇支持所需要程序。

（4）數據庫層：存放用戶應用電路模型圖和控制程序數據和各種可共享模塊。

為實現實時三維控制的性能和各層次結構的控制要求，首先要考慮的是框架如何分層、各層包含何種組件或對象、不同層次之層對象如何通信。

在實際應用中，也可以將邏輯層再分為若干組件集，每一個組件集完成一個相當小的小電路功能，用戶界面層通常需要連接若干個組件集來完成一個單獨的邏輯塊后可以組合成新的控制電路模塊。組件集之間也可以相互調用。本論文的框架圖如圖1所示，分為界面表示層、電路設計層、程序設計層和數據庫四層。

2 軟件的模型設計

仿真自動線教學是實際自動線控制過程在計算機上的本質實現，其系統(tǒng)模型主要有自動線教學設備硬件（或物理）部分和軟件部分組成。硬件部分由自動線運動部件、控制電路零件、執(zhí)行器等構成，軟件部分則由電氣控制線路、PLC控制程序和機電仿真控制平臺構成。自動線中機械手是一套自動化設備接受指令的過程。對仿真自動化生產線系統(tǒng)模型的建立是仿真實訓的關鍵技術。為此我們要對相關模型進行分析設計，制定出相關數據表，按一定規(guī)律導入控件中。

2.1 三層模型

三層模型是一種“界面模型+電路庫+ 程序庫”的邏輯分層模型，界面模型：通過調用控制邏輯層代碼來獲取所需要的數據，按照控制電路的運行要求適當的通過用戶界面的三維動畫顯示出來。當應用程序被修改時，只要對表示層提供的接口不變，就不需要更新每個工作站的用戶界面程序，在運行效率和可維護性上遠遠高于靜態(tài)圖分析，如圖2所示。

另外要說明的是，對于不同生產線可以用不同三維模型界面表示出業(yè)，前題是設計好相應的模型。通過相應的電路庫和程序庫調用，這也更加方便于教學，實現網絡化管理和網絡化實訓服務，對于教學中不同的生產線中有可擴展性和靈活性。

3 登錄界面的設計

由于我們是在一個已有平臺研究，有許多已知的元器件我們可以直接調用。但我們研究的自動生線是一個相對復雜、元器件比較較多并且型號多。為此我們要有所選擇的進行主菜單設計，方便于教學中調取使用。具體登錄界面如圖3所示自動化生產線仿真軟件登錄界面。

篇（7）

關鍵詞：復卷機；底輥；三維造型；仿真

Key words: rewind paper machine；bottom paper axis；three-D modeling，simulation

中圖分類號：TH16文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）28-0034-02

0 引言

復卷機是一種造紙專用設備，其用途是將造紙機生產出來的紙卷（稱為原紙卷）進行復卷，復卷成成品紙出廠。在復卷過程中，紙幅從退紙卷上引出，繞過導紙輥、張力輥、舒展輥，通過固定位置的縱切機構，從機臺下面送入紙幅使其繞過前底輥，然后卷在卷紙軸上。復卷是紙張生產中的最后一道工序，因復卷所出現的質量問題，再沒有糾正和補救的機會了。在復卷機的幾個組成部分中，雙底輥系統(tǒng)尤為重要，它們對成品紙的質量有著重要影響。雙底輥支撐著紙卷，其動平衡性能影響著紙卷兩端的平整度，底輥上溝槽的設計，對成品紙無皺痕有決定影響。本論文選擇流行的下引紙雙輥無軸復卷機作為設計對象。

1 總體方案設計

下引紙整體方案布局如圖1所示。

其中各部分功能如下：①退紙架。退紙架的主要作用是支承開卷紙軸，開卷紙軸在退紙架支座上由一液壓驅動夾緊裝置固定；②導紙輥。導紙輥裝置包括導紙輥、導紙輥軸承及軸承座、壓紙帶裝置、導紙輥傳動電機及傳動連接裝置；③舒展輥。弧形輥舒展裝置由弧形輥主體、弧形輥軸承座和弧形輥調節(jié)裝置組成，用在分切和卷取前舒展紙幅；④縱切裝置?？v切裝置由上刀裝置、底刀裝置、以及上刀和底刀位置調整裝置組成；⑤引紙裝置。引紙裝置由氣動領紙引導裝置、底輥引紙裝置和氣動壓紙板組成；⑥底輥裝置。底輥裝置包括前后底輥、軸承、底輥傳動電機、減速器和底輥氣動制動器組成；⑦推紙裝置。推紙裝置用于在復卷完成后，將紙卷推出到接紙臺上。由擺臂、同步軸、推紙輥和驅動液壓缸組成；⑧壓紙輥裝置由壓紙輥、壓紙輥軸承、壓紙輥橫梁裝置（同步軸）、氣動壓紙輥安全銷、壓紙輥線壓控壓液壓缸以及同步齒條等組成；⑨卸紙裝置：紙卷復卷完成，將紙卷慢慢放下。

2 復卷機底輥的設計

底輥的主要工作任務是為了支承紙卷，初步設計，底輥具有悶頭、軸頭、輥體和軸承、聯軸器等組成，裝配后輥體校動平衡，以適應在復卷機機架上高速回轉的需要等組成，裝配后輥體還應做動平衡校正。

參考文獻：

[1]黨寶林．下引紙3900mm復卷機的設計改造與安裝．上海造紙，2008，39（1）：26-28．

篇（8）

0 引言

工程圖學課程教學理論與實踐相結合是非常重要的特別是學生的動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是理論性和實踐性都較強的課程，因此實驗教學環(huán)節(jié)對學好這門課程至關重要。通過加強實踐教學環(huán)節(jié)，才能使學生真正理解和掌握該學科的理論知識。

工程圖學課程的教學是很具體形象的，它注重機構的運動及動作 ，在理論教學中由于缺乏真實感受，學生聽課時常會感到枯燥乏味、內容很難理解；機械類課程 中的實驗設備大多很昂貴，有些情況下，不能完全滿足相應的實驗要求，尤其是對每個學生而言，學生實驗通常是分組 ，對有些實驗，實驗設備很少時，分組的人數會很多，這樣學生在做實驗時會沒有很多機會熟練掌握 ；因此，如果能在教學中進行虛擬仿真實驗教學，不但在一定程度上可以彌補實驗資源的匱乏 ，而且可以提高學生觀察問題、分析問題和解決問題的能力，以求達到掌握一門專業(yè)技術技能。

1 虛擬仿真實驗應用于教學中的現實意義

目前國內大多數高校的實驗還是采用傳統(tǒng)方式，即老師講解、演示，再由學生自己動手。而國外已經從傳統(tǒng)實驗轉為實物實驗與虛擬實驗相結合，充分利用先進的計算機設備進行虛擬仿真實驗教學，取得了較好的效果。

傳統(tǒng)的教學模式以教師為中心，知識的傳遞主要靠教師對學生的灌輸，作為認知主體的學生在教學過程中自始至終處于被動狀態(tài)，其主動性和積極性難以發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維，也不利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。虛擬仿真實驗突破了傳統(tǒng)教學手段上的局限。學生自己動手操作，親身參與整個實驗過程的操作，通過將實際生產的工藝過程以影像、動畫等生動的形式表示，從而增強學生的感性認識和學習興趣，提高教學效果，使其實踐能力、觀察能力及歸納能力等都得到很好的鍛煉。虛擬實驗技術創(chuàng)設了一個人性化的學習環(huán)境 ，使學生能夠在自然、互動的氣氛中進行學習。基于以上思考 ，嘗試在《工程圖學》教學中應用“虛擬仿真實驗教學”進行教學改革的探索。

2 虛擬仿真實驗設計目標

虛擬實驗的開發(fā)工具主要是網絡虛擬現實建模語言(VRML)和三維建模軟件。VRML是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構三維世界的場景建模語言。VRML的基本目標是建立因特網上的交互式虛擬對象、場景、三維模型，基本特征包括分布式、三維、交互性 、多媒體集成、境界逼真性等，是 目前 Intenet上基于“www”的三維互動網站制作的主流語言。

虛擬現實系統(tǒng)的設計要達到以下目標 ：

a)要使參與者有“真實”的體驗。這種體驗就是“沉浸”或“投入”，即全心地進入，簡單地說就是產生在虛擬世界中的幻覺。理想的虛擬環(huán)境應達到用戶難以分辯真假的程度，甚至比真的還“真”。這種沉浸感的意義在于可以使用戶集中注意力。為了達到這個 目標，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現實系統(tǒng)應具備人類所具有的一切感知能力，包括視覺 、聽覺、觸覺 ，甚至味覺和嗅覺。

b)系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、主要是基于自然技能的人機交互手段。這些手段使得參與者能夠對虛擬環(huán)境進行實時的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到反饋信息 ，也能便系統(tǒng)了解參與者的關鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種系統(tǒng)需要知道的數據。實時性是非常重要的，如果在交互時存在較大的延遲，與人的心理經驗不一致 ，就談不上以自然技能的交互，也很難獲得沉浸感。

3 零、部件測繪實踐虛擬輔助教學

《工程圖學》課程為機械類專業(yè)一門主要技術基礎課，是一門理論性和實踐性都較強的課程，因此實驗教學環(huán)節(jié)對學好這門課程至關重要。通過加強實踐教學環(huán)節(jié)，才能使學生真正理解和掌握該學科的理論知識。本項目的實施內容主要是采用 inventor 2008，3D max，AutoCAD及 vrml軟件系統(tǒng)設計虛擬實驗系統(tǒng)，使之能夠對齒輪油泵(圖1)、減速器(圖2)、虎鉗 (圖 3)的裝配進行動態(tài)模擬 ，通過影像、動畫等生動的形式對裝配過程進行動態(tài)模擬 ，可以充分發(fā)揮學生的主觀能動性，有利于學生獲得豐富的感性認識，激發(fā)學生進一步提出問題與尋求解決問題的興趣 ，有助于拓寬學生的知識面，有效地支持理論學習。

零部件測繪實踐虛擬輔助教學技術的做法是，以實物模型為基本要素、以實物模型測繪為主線，用計算機虛擬現實的方法，制作圖畫和動畫形式為主的直觀形象，去解析零部件的形狀結構和測繪過程。

將虛擬輔助教學融于測繪實踐教學的過程是：布置測繪任務；觀測分析實物模型；教師依據實物模型通過虛擬輔助教學課件集中指導；學生依據實物模型，參照虛擬輔助教學課件自主測繪；教師集中講評。

虛擬輔助教學主要構件是以虛擬圖象為主，配有少量文字說明的電子文檔。分別是：以動畫為主去表達零部件形狀結構的圖畫集，以對零部件形狀結構分析和視圖分析為主的圖畫集，以對零部件測繪方法和過程指導為主的圖畫集，以對尺寸、技術要求、圖樣、作業(yè)要求指導為主的圖畫集。

4 零、部件測繪實踐虛擬輔助教學技術的特點

a)基于實體的虛擬。計算機虛擬現實、虛擬三維圖與構形思維和視覺及視覺心理密切相關。實踐表明：沒有實體模型做基準沒有構形思維和視覺及視覺心理的支持，計算機虛擬現實、虛擬三維圖就會成為沒有意義的作品；另一方面，沒有構形思維和視覺及視覺心理知識去指導計算機虛擬現實、虛擬三維圖的創(chuàng)作，也不能獲得效果良好的作品。

b)基于圖學素質對測繪對象 (零、部件)的選擇。選擇好測繪對象是保障零、部件測繪實踐教學效果的首要條件。簡單化和過度復雜化都不可取，都可能給大學總體教學帶來損害。選擇測繪對象 (零、部件)的第一因素是考慮對學生圖學素質培養(yǎng)的要求，其次是考慮后續(xù)課的需求。閥類、泵類、夾具類(虎鉗)、減速器類是常選測繪對象，其主要原因是便于教學。按圖學素質培養(yǎng)的要求考慮，所選零、部件的測繪內容應當盡量多的涵蓋圖學主要的核心內容。例如，表達方法典型、全面，結構具有代表性。按后續(xù)課的需求考慮，所選零、部件的測繪內容要含有后續(xù)課的主要要素。

5 結語

開發(fā)零、部件虛擬測繪裝配實驗是為了拓寬實驗教學平臺，改進測繪方法，提高測繪效率和品質，減輕教學負擔。這一教學技術的核心涉及到傳統(tǒng)測繪的方方面面，也涉及到現代教育技術的深層理論和技術問題。當然虛擬仿真實驗不能完全替代實物實驗，但可以探索將其作為實物實驗及課堂理論教學的補充。

篇（9）

    車輛模擬器具有工況設置方便、試驗重復性好、安全性高等優(yōu)點,在駕駛培訓、車輛新產品的研究和開發(fā)、人—車—環(huán)境試驗中有著重要作用,良好的車輛運動模擬技術是車輛模擬器質量的保障。本文以“車輛人—機—環(huán)境模擬器”項目為依托,圍繞車輛模擬器運動模擬技術中三維虛擬道路建模、車輛動力學建模與仿真、動感模擬算法等展開研究。提出了隨機激勵路面輪廓三維高程數據生成方法;對Vortex車輛動力學建模特別是車輛懸架參數的設置進行闡述,并給出了車輛動力學仿真的實例;提出了基于六自由度平臺桿長的模糊自適應動感模擬算法,最后建立了車輛動力學、動感模擬算法與六自由度平臺虛擬樣機組成的車輛模擬器開發(fā)綜合仿真平臺。 論文闡述了項目中車輛模擬器的組成及工作原理,闡述了模擬器運動感覺模擬的機制,對模擬器運動系統(tǒng)做了詳細的介紹,為車輛模擬器運動模擬技術奠定基礎。

    給出了車輛模擬器三維虛擬道路建模所需的路面輪廓數據和路形數據建模和生成方法,為車輛動力學仿真提供路面激勵數據。利用路面不平度二維功率譜密度的表達式,通過二維傅里葉逆變換法得到了路面輪廓不平度三維路面高程數據生成方法,生成的高程數據的功率譜特性和各向同性特性均優(yōu)于已有方法。推導了路面輪廓中包含的隨機瞬態(tài)成分的空間位移特征與路面等級的關系,提出了三維空間內隨機瞬態(tài)成分生成方法。根據道路路形特征給出了三維空間曲線道路建模方法,并采用線切割方法將道路與地形進行了融合。

    闡述了Vortex車輛動力學建模的方法和流程,針對Vortex車輛動力學參數化建模的特點,設置不同的懸架參數,進行車輛行駛平順性和穩(wěn)定性仿真,然后進行結果分析對比。對不同路面類型以及各種車輛運動的典型工況進行了動力學仿真,為動感模擬算法的設計和優(yōu)化提供數據支持。 針對經典動感模擬算法參數不能在線實時調整而導致平臺空間利用率低的問題,在經典動感模擬算法和基于平臺單自由度約束的模糊自適應動感模擬算法的基礎上,提出了基于平臺桿長約束的模糊自適應動感模擬算法。

    首先解決了動感模擬算法中輸入信號預處理、傾斜角速度限制環(huán)節(jié)處理以及自由度解耦等幾個問題,然后提出了模糊自適應算法的原理與模糊自適應規(guī)則,并對幾種動感模擬算法進行了仿真分析對比,結果顯示基于平臺桿長約束的模糊自適應動感模擬算法具有參數調節(jié)簡單意義明確、調節(jié)作用平滑無沖擊、不需要考慮多自由度之間耦合作用的優(yōu)點,能充分利用平臺的運動空間而提高動感模擬逼真度。

    建立了車輛動力學、動感模擬算法、六自由度平臺虛擬樣機的Vortex、Simulink、 ADAMS聯合仿真系統(tǒng)。首先闡述了聯合仿真系統(tǒng)的組成、原理及作用,然后建立了六自由度平臺ADAMS虛擬樣機模型,并將其與Simulink相聯接。以動感模擬運動的可視化與數據監(jiān)控以及蛇形試驗專用動感模擬算法為例,對聯合仿真系統(tǒng)的應用進行了舉例說明。

篇（10）

國內高校在讀全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生）.獎學金面向國內高校的全部對口專業(yè)，平等對待.

2 獎學金額度

每年在全國高校評選出10名使用LMS Virtual.Lab三維多領域仿真平臺進行課題研究的優(yōu)秀在讀研究生，給予每人5 000元的獎學金資助.

3 評定條件

(1)參評學生在讀期間的學年平均成績優(yōu)秀，無不及格科目.

(2)用LMS Virtual.Lab進行研究生畢業(yè)論文相關的課題研究，且課題內容具有實際工程背景支持，最好結合實際橫向項目的合作課題.

(3)命題能推動行業(yè)核心技術進步或具有明顯創(chuàng)新研究價值.

(4)領域包含但不限于汽車、航空航天、船舶、兵器、交通、能源、通信、電子、化工、工程機械、家用電器、輕工業(yè)、醫(yī)藥和IT等.

(5)論文完成后應署名LMS高校獎學金資助支持，并共享論文電子版.

(6)優(yōu)先考慮LMS Virtual.Lab的高校正式用戶.

4 申請流程

符合條件的學生請在課題開題階段與LMS聯絡，并進行意向溝通：

(1)對符合評審條件的申請人，需填寫“LMS Virtual.Lab高校獎學金申請表”(下載地址為：省略/download.asp?id=1F540652-C116-4BD7-8AD7-1291255DFEDC)，并必須經負責導師簽字確認和學校認可.

(2)LMS會盡快與申請人確認，并根據書面材料組織評審.

(3)按照評審程序的規(guī)定公布評審結果并發(fā)放獎學金.

5 評審程序

(1)具體評定工作由LMS負責，組織LMS公司專業(yè)技術人員和行業(yè)專家組成動態(tài)評定小組，進行綜合評審.

(2)鑒于論文完成后學生將畢業(yè)離校，該獎學金將在課題開題階段即進行初評，并在課題中期報告通過后進行復評，以確保課題的進展和質量.資助的最終依據是開題報告和中期報告，但建議申請人提前或隨時通過電話、E-mail和面談等形式與評定小組進行充分溝通.

(3)該獎學金申請盡量在正式開題之前即向LMS提交，最遲需在開題報告完成后1～2個月內提交.初評和復評結果將在LMS官方網站公布，并于每年秋季的LMS用戶大會根據復評結果統(tǒng)一發(fā)放該獎學金.

(4)針對碩士研究生和博士研究生的論文差異進行適度把握，原則上碩士5篇、博士5篇，但暫不做硬性區(qū)分，即名額之間可作適度調劑.

(5)對所有入選的在讀學生，LMS將采用租或借等形式給予最新版本LMS Virtual.Lab軟件的友情贊助支持，并歡迎獲獎學生畢業(yè)后加入LMS公司.

6 本年度申請截止日期

本年度申請截止日期為2012年6月15日，之后提交的申請將參與下一年度的評選.

7 聯系方式