3D系统

3D系统（通用12篇）

3D系统 篇1

在CCBN2013期间, 来自意大利的希思卫科技携3D Tile Format亮相本次展会, 为与会者带来了一场精彩纷呈的裸眼3D视觉盛宴, 缩短了3D电视同中国消费者之间的距离。

在大众对3D影像的关注与日俱增的同时, 我们仍然不能忽视3D家庭影院缓慢发展的现状。这背后有许多原因, 比如节目内容的匮乏、观看3D电视需要佩戴3D眼镜所带来的不便、较高的成本等。

本次展会, 在位于1B605希思卫科技醒目的橘色展台, 参观者可以通过现场真实而生动的演示找到解决上述问题的研发成果。希思卫科技独创的3D Tile Format系统, 配合Cropping Rectangle Technology (矩形裁剪技术) 为用户提供了高于其他制式的分辨率, 该技术具备两大显著优势:其一, 可以帮助转播方在为专门的3D频道传输节目时节省带宽;其二, 实现对现有2D高清电视的向下兼容, 在现有高清基础设备上进行3D电视服务的无缝对接。简言之, 该技术可以让观众既可在3D电视机上立体观看、又可在2D高清电视机上收看转播方传输的3D节目, 无需分别播放。展台一侧, 正在同步转播3D节目的3D和2D全高清电视展现了这些成果。

对于本地用户来说, 画质和价格通常是两个左右购买电视的决定性因素。而最新的3DZ Tile Format系统不仅沿袭了所有Tile Format系统的优势特征, 并且大幅度提升了自动立体显像, 既裸眼3D电视的性能表现。令人更为期待的是, 该技术的出现, 将极有可能降低裸眼3D电视的高成本。通过在Tile Format系统中置入经过转播方精确计算的Depth Map (深度图) , 实现了自动立体显像所需的中间影像的生成, 由此成功地将原先由电视完成的运算 (产生高成本的重要原因) 转由转播方完成。因此, 只要生产厂家采用Tile Format技术, 同时转播方用该系统进行3D节目传输, 那么我们可以预见, 在不久的将来, 用户购买裸眼3D电视时将会有“亲民”的价格以及优越的画质。这也就是为什么希思卫科技始终坚持与中国本地的伙伴寻求紧密长期的合作。

希思卫科技展台现场同时设有一个模拟演播室, 真实再现了用3D摄像机捕捉到的影像画面是如何同时输出到2D电视, 普通3D电视和裸眼3D电视上的。同时, 参观者在现场还可以提前一睹采用3D Tile Format, 通过海思研制的机

3D系统 篇2

系统功能：

模拟现实专业第三方物流企业的的整个流程，系统能够支持完整的第三方物流企业流程，包括订单、出入库管理、调度、配送、财务管理等功能。

系统所有3D 角色能按照角色扮演的方式单独登录系统并实操该角色相对应的业务流程及岗位职责；

在3D角色扮演实操的基础上，允许全部角色实时在同一网络环境、同一场景中进行实时互动操作，包括浏览对方、单据传递与交接、任务交互等,等同于网络游戏。

3D角色之间可组成模拟公司或完成某一段工作流程的工作团队，其操作场景与真实环境基本相拟，各岗位之间可以互动,彼此关联，操作数据具有真实意义。

实现了技能层和管理层岗位操作交互，操作层可向管理层请求解决方案；增加了企业中遇到的大部分问题作为知识点或考核点在系统中，学生在实训时会遇到大部分企业真实遇到的问题，同时有多种解决方法，出来的考核结果都有差异。让使用者能接近企业的模式实训，遇到问题怎么解决问题。

教学功能：

1）登陆功能：学生进入系统时首先要输入用户名/密码进行登陆，登陆之后只能操作该用户对应角色的模块，用户角色由教师指定。

2）注册功能：每个学生都可以注册一个用户，教师给每个学生分配不同的角色，一个角色同时只能分配给一个学生，如果某角色上次操作的学生还没退出来之前新分配该角色的学生暂时不能登陆，需等上次学生退出。

3）在同一3D环境中用户头像显示功能：用户登陆后，显示其在线，可以查看各岗位其它角色的登陆情况，点击各角色头像可以向对方发送和查看信息，进行业务交流。

4）有数据库支持业务数据，软件信息流与3D运输业务流在同一个平台。

实训优势：

实训环境真实，物流要素齐全：

提供包括现实中各类物流企业的真实运作环境，包括由真实写字楼、部门经理办公室、真实配送中心、现代化立体仓库、区域配送中心、制造工厂、百货超市、收货、配送网点，以及真实城市、大街、公路货运场、铁路货场、航空货运大楼、港口码头、集装箱堆场、海关大楼等众多场景；

实训手段丰富，物流设备完善：

所涉及到的物流设备设施包括绝大部分当前企业正在使用的技术，如各种运输车辆、集卡、恒温车、危险品车、RFID无线射频系统、电子标签辅助拣货系统、重力托盘货架、轻型货架、AGV小车、全自动化料箱立库、无轨巷道堆垛系统、岸边吊、龙门吊，各式集装箱等众多设备，为学生提供了丰富而齐全的手段；

真实企业流程，实训材料实际：

所有的实训场景要求以现实物流企业的管理流程为核心进行，各个子系统的实训流程须参考众多国内外业务规范、在行业内的领头企业的业务模式进行设计。同时，配套提供详细的实训指导书、企业原始表单、报表、企业实际运作VCD、组织结构图等众多材料，以确保深入理解现实企业的真实流程；

界面操作简易，知识趣味一体：

采用业界最流行的游戏操作界面，融知识性与趣味性为一体，让学生在类似游戏的轻松操作中，迅速理解并掌握现实各种类型物流企业的管理流程、运作模式。在操作方式，通过上下左右四个箭头，即使初学者也可以轻易地进行操作与控制，另外，还提供第一人、第三人称等多种视角方式，更好地体会到现实企业各种操作的真实感受。整个系统使用极为方便、又富趣味性；

实训效果易评，考核成绩详准：

达索系统：深化3D体验应用 篇3

创新是达索系统的“DNA”。在过去3 0 多年中，达索系统通过一系列的自我创新改变了整个行业。2012年，达索系统发布了“3D体验战略”和“3D体验平台”，引领了行业划时代发展的重要变革。“3D体验”实现了从传统的协作到社会协作，从传统的建模到社会建模，从简单搜索到智能搜索，从产品属性到消费者体验的四个升级。在刚刚结束的题为“革新、责任、合作”博鳌亚洲论坛上，达索系统总裁兼首席执行官Bernard CHARLES先生也与众多企业精英分享了“3D体验”对可持续创新的重要价值。

“ 如果我们能提出正确的问题， 我们就能改变世界。”达索系统一直致力于为企业、社会和人类提供可持续性的创新和发展，它不仅仅是一家科技型的公司，更是一家富有创新精神的科学性公司。“创新激情”是达索系统一项公益的企业计划，该计划旨在使其尖端的3D技术能够为历史学家、考古学家、研究人员和各种发明人员所用，通过3D的仿真、建模以及在虚拟三维世界中的验证，去解决或探索目前人类所面临的一些问题，或者将某个领域的研究推向新高度。

不久前发布的“数字巴黎”是首部3D巴黎恢弘历史巨作，是达索系统继“Ice Dream”（冰山梦）和“胡夫金字塔揭秘”之后的又一“创新激情”项目。该项目耗时3年，共计花费300万欧元。通过达索系统3D沉浸式体验，将巴黎几千年的历史、文化、建筑等完美地结合并以前所未有的方式呈现。对广大公众而言，“数字巴黎”不仅仅是一次震撼的“穿越”之旅，更是一次愉悦的学习之旅。

达索系统自进入中国市场以来，一直秉承“服务至上、携手创新”的理念，致力于将其在全球30多年来丰富的行业经验和成功案例分享给更多的中国企业。目前达索系统已与航空航天、汽车、能源和建筑等行业的国内领头企业建立了深度合作伙伴关系。2012年，达索系统首次在中国与合作伙伴成功创建了“土木工程联合研发中心”和世界级的“中国工程数字化创新中心”，旨在深入行业进行实践与探索，共同深度推进中国行业技术的创新，基于其全新的“3D体验”平台为客户提供最具行业属性和实践意义的解决方案。

3D自动成像系统 篇4

1 系统总体设计

3D自动成像系统的系统结构总框架图如图1所示。由系统结构总框架图可知, 以3D自动成像软件为控制中心, 电脑安装运行3D自动成像软件后, 只需用USB数据线将智能旋转平台和单反相机与电脑连接, 接上设备电源, 调整好单反相机和无影灯箱拍摄环境后, 打开电源开关, 设置好拍摄参数, 然后点击开始拍摄即可由3D自动成像软件对单反相机和微控制器发出控制命令对智能旋转平台上的物品进行多角度拍摄, 拍摄后的照片会自动传到电脑本地, 拍摄完成后可以点击制作360°全景展示动画。

2 硬件电路设计

2.1 供电电源电路设计

对于电源部分, 使用12 V的DC适配器, 通过火车头插头将电源输入, 经过78M05-5.0稳压IC将12 V稳压到5 V以供单片机和外设电路使用。由于原理图中既有数字电路又包含模拟电路, 这里通过π型滤波将数字电源5 V进行滤波, 作为模拟电路的电源 (5 V) , 数字地和模拟地通过0欧电阻隔开, 用发光二极管显示电源的工作状态, 亮时表示电源工作, 如图2所示。

2.2 USB转串口通信电路设计

USB转串口即实现计算机USB接口到通用串口之间的转换。为没有串口的计算机提供快速的通道, 而且, 使用USB转串口设备等于将传统的串口设备变成了即插即用的USB设备。作为应用最广泛的USB接口, 每台电脑必不可少的通讯接口之一, 它的最大特点是支持热插拨, 即插即用。众所周知现在笔记本上很少带有串口了, 而串口又是做电子设计必备的通讯接口之一, 好在USB转串口比较方便, 为了使通信更加稳定, 如图3所示我们采用通过有线USB转串口FT232RL的形式进行数据通信, FT232RL为接口转换芯片, 可以实现USB到串行UART接口的转换, 也可转换到同步、异步Bit-Bang接口模式。FT232RL工作电压为5 V, 单片机工作在5 V, 一旦FT232RL的电压串到单片机中, 就会损坏单片机, 同时FT232RL的信号会干扰单片机, 也可能导致系统工作失误, 因此接口器件必须经过光耦的隔离接到单片机。

2.3 步进电机驱动电路设计

为了让智能旋转平台转起来必须要有电机的带动, 我们这里采用二相混合式42步进电机来带动智能旋转平台, 步进电机可以实现精准定位控制, 其步距角为1.8°, 工作电流1.5 A。步进电机是将电K脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下, 电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数, 而不受负载变化的影响, 当步进驱动器接收到一个脉冲信号, 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度, 称为“步距角”, 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量, 从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度, 从而达到调速的目的。

为了驱动步进电机需要驱动电路, 如图4所示是42步进电机的驱动电路, 经过查找资料和综合考虑之后我们决定采用带转换器和过流保护的DMOS微步驱动器A4982。A4982是一款完全的微步电动机驱动器, 带有内置转换器, 易于操作。该产品可在完整、1/2、1/4及1/16步进模式时操作双极步进电动机, 输出驱动性能为35 V及 ±2 A。A4982包括一个固定停机时间电流稳压器, 该稳压器可在慢或混合衰减模式下操作。因此, 即使管脚与邻近管脚间发生短路, 该器件也不会冒烟或着火。此外, 即使任何管脚与接地短路或开路, 该器件也不会冒烟或着火。转换器是A4982易于实施的关键。只要在“步进”输入中输入一个脉冲, 即可驱动电动机产生微步。无须进行相位顺序表、高频率控制行或复杂的界面编程。

3 系统软件设计

3D自动成像系统软件设计部分主要包括了微控制器与3D自动成像软件间通信协议设计实现、智能旋转平台控制器软件设计和3D自动成像软件的软件设计。

3.1 系统通信协议设计实现

通信协议 (Communications Protocol) 是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式, 信息单元应该包含的信息与含义, 连接方式, 信息发送和接收的时序, 从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。

本设计的通信协议设计参考串口通信协议的设计模块自定义了通信数据包格式, 如图5所示是一帧数据包的配置协议格式图, 配置协议指的是3D自动成像软件根据协议格式通过数据处理转发发送给智能旋转平台控制器的配置信息。其主要由数据包头和包尾的标志、包长、数据以及校验和等几部分组成。

3.2 智能旋转平台控制器软件设计

在智能旋转平台控制器软件设计当中主要是根据定义的通信协议进行软件编码, 其程序流程框图如6所示。

3.3 3D自动成像软件的软件设计

将单反相机与电脑通过USB数据线连接, 打开并运行3D自动成像软件, 注意此时3D自动成像软件选择相机框中一定要出现可以选择相机的选项, 并且能够点击“打开相机”按钮将相机打开, 才能将两者相连起来。然后再根据实际需求来设置相机对应的参数, 设置好相机参数后可查看实时模式, 可以在实时模式下进行跟踪拍照。拍好的照片直接传送到电脑的指定路径上, 免去了要拆下相机内存卡读照片的过程, 拍摄完成后无需做任何图片处理, 一键点击轻松制作3D动画。3D自动成像软件的软件设计流程图如图7所示。

4 结语

近几年来产品360°全景展示在网络上逐渐受到关注, 相比传统的产品展示方式360°产品展示给人耳目一新的产品展示方式, 产品可以360°自动旋转, 用鼠标还能左右拖动, 放大高清观看都没问题。毫无疑问, 在当今互联网时代, 电子商务有着重要一席, 那么在这浪潮中, 怎么抓住先机, 赢得主动, 360°产品全景展示值得首选, 在传统的产品展示中, 很多方面已经跟不上时代的变迁, 360°产品展示的普及成为必然趋势, 赶快让你的产品动起来, 生意“转”起来吧。3D自动成像技术是全新的智能摄影技术, 开启互动体验新时代, 使现代生活更进一步, 在社会生活的各方各面作用越来越明显, 对人们生活的进一步优化、对社会的进步也起到不可质疑的作用。技术的不断优化发展, 对我们的生活质量的提高具有巨大的推进作用。相信在不远的将来这项技术会有更宽广的前景。

摘要：针对传统摄影成本高、效率低下、拍摄质量不高、局限于平面化等问题, 给出了3D自动成像系统的实现方案。以串口通信技术和图像合成技术为主要研究手段, 突破传统摄影弊端, 从此让产品摄影简单化、全景化。他们只需配备一台电脑和单反相机, 系统通过3D自动成像软件控制单反相机及智能旋转平台对产品进行多角度拍摄, 便能在短短的几分钟内可合成出html5格式的产品360°展示动画, 而做出来的360°展示动画可以上传到他们的网站、网店、还可以给客户发送产品样板的360°全景展示效果, 只要客户点开该360°全景展示动画, 就能如实地观看到产品的不同角度跟细节, 大大提高了用户体验度, 从而增加产品销量。

关键词：智能,串口通信,图像合成,360°全景展示

参考文献

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3D系统 篇5

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3D系统 篇6

2014年 6月 4日，达索系统在上海中华艺术宫举办“2015大中华区 3D体验高峰论坛”。来自航空航天、汽车、高科技和建筑行业的企业高管、专家学者和新闻媒体近500人出席了此次论坛。达索系统总裁兼首席执行官伯纳 .德查尔斯、空中客车集团副总裁 Antoine SCOTTO d’APOLLON IA、AKKA首席创新官兼AKKA研究公司总裁PH ILIPPE OBRY等做了主题演讲。据了解，2015年是达索系统进入中国市场十周年的节点，在过去的十年当中，达索系统参与并见证了中国制造业的发展：达索系统的解决方案成功帮助长城汽车顺利通过严格的欧盟认证实现在欧盟的自由销售；中国北车长春轨道客车股份有限公司，采用达索系统的解决方案成功完成了中国自主生产的新一代动车组首辆高速列车“和谐号”380A，研发周期大幅缩短了 30%，产品交付时间提升了 20%。达索系统大中华区总经理王皓峰表示：“2015是中国制造业的新节点，也是达索系统进入中国市场十周年后的崭新起点。我们将继续加大对于渠道的支持和服务力度，更积极地倾听客户的个性化需求和市场反馈，期待与更多的行业伙伴展开深度合作。未来，我们也将竭尽所能把更多的全球资源和成功案例共享给更多的中国企业，全面助力中国早日实现从‘中国制造’到‘中国智造’的跨越。”

交通事故3D模拟系统分析 篇7

交通事故处理工作专业性强、要求高,是交通管理的难点,也是人民群众关注的焦点。但是,交通事故处理工作与社会发展的需要和人民群众的要求还存在一定的差距。本文对事故处理工作的现状进行分析与思考发现,事故处理中存在一些问题和不足,主要表现在以下几个方面。

1.1 证据意识不强

在交通事故处理的过程中,凭经验判断、先入为主等主观主义思想作风会不可避免地影响证据材料的取舍。对于可以支持自己主观臆想的材料就收集、归案,对于不符合自己臆想的证据材料则视而不见、听而不闻,随意弃置。分析研究证据时不注意综合考察、互相印证,无法形成证据链,对于各种证据之间的矛盾,不认真分析、认真查证,抓住片面不及其余,以致造成认定困难或工作被动,甚至出现差错。

1.2 现场勘查、检验鉴定不细,重点把握不准

现场勘查时只注重画现场图,但是围绕事故成因的关键数据不多,有的甚至遗漏。对留在现场地面、车体、人体上的与事故有关的痕迹、物品的勘验、提取、固定工作没有做到位,痕迹、接触部位等对应关系不能很好地确定。勘验只重局部,不注重整体。对车辆的静、动态检验没有认真做。对死伤者的检验、鉴定不能与该事故现场勘查和调查情况相衔接。

2 交通事故模拟的意义

随着经济的不断发展,我国的公路通车里程不断增加,交通工具不断丰富,汽车保有量持续攀升。但随之而来的是道路的严重阻塞和交通事故的频繁发生,并且交通事故发生的过程十分复杂。在事故发生后,根据车辆、驾驶人员、路面、天气、时间等因素再现交通事故的发生场景十分重要。传统的道路交通事故分析都是使用现场平面图和现场照片等相关材料进行分析,缺乏动态的事故过程演示。

如果能将3D虚拟现实的技术应用于交通事故处理领域,真实地再现整个交通肇事现场,并进一步直观地演示事故车辆的运动情况,将对交通事故的分析和处理工作起到重要的辅助作用。此外,用3D动画技术再现事故发生的场景及过程,对研究如何减少交通事故,以及向社会宣传交通规则、提高人们规范驾驶的意识具有重要作用。

3 3D模拟使用的技术

要实现3D模拟事故发生的过程,需要使用的技术有3D360°全景照相技术、全景测量技术、虚拟现实动态仿真技术、增强现实技术、角色和物体动画技术、网络通信和数据库技术等,集以上技术为一体不仅仅能用全景照片充分、真实地记录和复原现场的场景、方位勘察和距离测量,还能用3D动画技术真实地模拟仿真整个案情发生的原因、过程和结果,给案件的侦破、责任的认定及记录、汇报、存档查询工作提供帮助。

360°全景是通过专业相机捕捉整个场景的图像信息,使用软件进行图片拼合,并用专门的播放器进行播放,即将平面照及计算机图变为360。全景景观(panaramic),把二维的平面图模拟成真实的3D空间,呈现给观赏者。

虚拟现实是利用电脑模拟产生一个3D空间的虚拟世界,提供给使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。虚拟现实动态仿真技术把交通事故所涉及的所有物体在模拟的真实3D空间中动态地展现出来,形象地再现事故发生的过程,演示所模拟的事故车辆在整个过程中的运动情况,给案件的勘查、取证、认定事故责任提供帮助。

具体的技术实现过程是利用全景照相设备取证后,现场勘查技术人员使用3D动画复原分析系统软件,生成现场全景照片和进行3D距离测量,重现和复原真实的案件现场及其细节;可以根据现场平面草图、现场全景照片及案件过程文字描述,进行现场全景互动漫游;还可以选择和摆放不同的3D模型,包括建筑物、树木、家居设备、人体、汽车及各种物品,并设置各种色彩的灯光,为不同的物体选择各种材质贴图,以达到逼真的案件现场真实立体效果;还可以进行摄像机、汽车、物体、环境、动物和人体的动画设计和仿真,以达到各种案件现场场景及人体和事件发生、过程、结果的模拟重现。

4 事故模拟系统的功能

4.1 全自动拍摄重建3D现场

整个拍摄系统由单反数码相机、精密鱼眼镜头和全自动拍摄云台组成,刑侦人员将设备架好后,无需人工调整角度和挪动设备,可在一分钟内拍摄事故现场的连续的一系列全景图片,覆盖整个案发现场,并自动生成现场全景图像,达到重建3D现场的目的,特制的照相设备自动将现场记录到设备中。这是建立事故模拟过程的前提,先建立3D现场,然后才能将所有现场痕迹和物证细节图像以热点链接的方式添加到现场图中。

4.2 绘制自定义3D现场图像

不同于一般的事故现场手绘平面现场图,3D模拟系统具备非常强大的快速建模功能,包含了所有公路环境及事故所涉及的物体(道路标志,各种汽车、建筑、人物等),可实现拖拽式的建模方式,可以实现几分钟内创建事故现场的3D布局,让事故所涉及的各种物体的空间关系一目了然,从而方便执法人员对事故现场进行还原和分析。

4.3 交通事故3D模型库

对历年来发生的交通事故调研数据建立模型,并存入专门的数据库中,不断积累虚拟现实和三维仿真方面的经验。其中,包括交通事故中所涉及的所有物体的模型,国内所有的道路模型,达到能够满足将所有交通事故现场还原的要求。通过海量三维模型资源库和简单的拖拽操作方式,交通事故模拟复原分析系统可在几分钟内打造一个与真实场景极为接近的三维事故现场。

4.4 事故过程实现动画模拟

事故现场3D模型图形象地体现了事故所涉及的物体的空间关系,这是静态的。那么,要体现动态的事故发生过程,就要使模型实现动画效果,将三维人物和车辆等模型进行三维动画仿真动态演示,帮助执法人员对事故发生过程进行分析。强大的仿真动画引擎、丰富的三维模型资源库及逼真的模型动作资源库,可制作还原事故过程的模拟动画,帮助现场勘查人员快速地建立交通事故3D模拟动画,还原和分析事故发生过程,从而认定事故的责伤,快速处理交通事故,缩短了因为交通事故而导致的公路阻塞时间。

4.5 数据标注清晰

事故3D模拟场景需要将各种证据物品和痕迹的尺寸、距离等数据标注在上面,才能体现出应有的说服力。而这些数据标注需要测量的精度误差不超过1/100,才能符合交通事故鉴定规范要求。3D模拟系统可将这些现场取证的数据标注至三维场景中,同时可以在动画场景的任意位置添加即时标注,圈点及描述,突破了传统的平面视角限制,它的标注是立体三维的,以及随时间改变、动画的演示即时标注在关键点。三维模拟事故现场动画所能表现的信息量更加丰富和具体,方便专业人员进行事故发生原因的论证。

4.6 无线即时传输

现场勘查人员根据现场勘查的结果,利用交通事故3D模拟系统生成具体的案发过程动画,可实现无线WIFI或3G网络即时传输回指挥中心的计算机,指挥中心的技术组协同分析案件,进行论证追责。充分体现了信息化时代高技术含量、高效、迅捷、协同处理的特点。

5 结语

对交通事故进行分析和研究,总结引发交通事故的诱因和造成人员伤亡的原因,进而能够采取有效的措施,减少同类交通事故的发生概率,减少人员伤亡。交通事故3D模拟系统能重建事故发生的过程,形象地体现事故所涉及的人和物的客观关系,演示车辆运动过程和碰撞瞬间所引发的一系列后果,将模拟的运动情况与实际的现场情况相比较,让事故认定者直观地了解车辆在事故中的运动情况。

随着社会的发展,各种科学技术也在迅速地更新换代,我们需要不断地研究最新技术,并将技术应用到现实中,构建更精确的接近实际的三维模型,以满足对各种原因造成的交通事故的分析,帮助执法人员公正、公平地判定交通事故的责任,并且有助于研究人员开展如何减少交通事故的研究。

参考文献

[1]李江,吴鹏华.汽车碰撞事故计算机模拟的研究[J].中国公路学报,1993,6(3).

[2]陈云刚.道路交通事故再现分析系统的研究与开发[D].北京:清华大学,2000.

泰山旅游3D智能咨询系统的开发 篇8

目前计算机已成为人们日常生活不可或缺的工具, 在学习、工作、生活、娱乐过程中都要通过人机交互来使用计算机, 通常的人机交互方式是以键盘、鼠标、屏幕为主。为了使人机交互操作更加简单、方便, 界面更加美观、友好, 语音识别合成技术、三维建模与动画技术得到了广泛的应用。本文结合泰山旅游资源, 运用语音识别、自然语言理解、三维动画合成、多通道交互以及知识库等相关技术, 设计开发了一款“泰山旅游3D智能咨询系统”。目标是运用现代化的信息技术, 向人们介绍泰山的旅游信息, 让更多的人更深入的了解泰山和泰山的文化, 为用户服务, 为人们的生活提供方便。系统开发的3D虚拟人具有较强的真实感, 能够通过文本、语言、肢体动作和面部表情等多种方式与用户进行交流, 同时可以给出一些相关景区、路线的展示。以实现旅游景点无人值守的友好的智能旅游咨询服务, 为游客提供更贴心的问答服务, 让游客可以更好地了解本景区, 知道来到本景区可以玩什么, 怎么去玩, 怎么充分利用有限的时间去享受本景区给您带来的最大乐趣。

1 系统设计

系统的开发环境是Microsoft Visual Studio 2010, 开发语言使用C#, 数据库使用SQL Server 2008, 三维建模使用3DS MAX 2010。

系统主要实现了语音模块、3D虚拟人模块、知识库模块, 系统结构如图1所示。语音模块实现了语音输入、语音识别、自然语音理解、文本阅读功能。3D虚拟人能够随着用户输入的问题表现出不同的面部表情, 同时做出不同的动作手势, 回答问题时能够保持口型和语言的一致。知识库存储大量的景区旅游信息, 能够根据用户提问实现智能搜索, 进行景点介绍, 景区路线导航, 同时提供酒店信息和天气预报服务。

系统实现的功能主要包括以下内容:

1) 用户操作界面中包括3D虚拟人的显示与控制, 文本输入输出, 语言操作控制、景点与景区路线展示、酒店信息和天气预报等;

2) 智能咨询功能通过多种方式实现了用户和虚拟人之间的交流, 用户可以用文本或语音的方式提问, 虚拟人通过对问题的理解后, 到知识库中智能搜索出相应的答案, 然后以语音或文本的形式进行回答;

3) 3D虚拟人承担了旅游咨询员的职责, 通过三维建模构造的虚拟人, 实现了手势动作和面部表情的变化控制, 如挥手、摆手、点头、微笑、烦恼等。动作表情与回答问题的内容相匹配, 口型与语言相一致;

4) 知识库中存储着泰山的旅游信息, 例如景点介绍、景区路线、宾馆餐饮和交通等方面的内容, 方便于智能问答, 易于知识扩展。

2 系统实现

2.1 语音模块

语音识别技术就是让计算机通过识别和理解过程把输入的语音信号转变为相应的文本或命令的过程, 也就是让计算机能够听懂人类的语音。语音技术主要包括两方面的内容:一个是语音识别 (speech recognition) , 一个是文本转换语音 (Text to speech) 。微软提供的Speech SDK提供了关于语音技术处理的一套应用程序接口 (API) , 系统通过调用这些应用程序接口能够实现相关的语音功能, 包括语音识别和文本阅读。

语音问答模块是建立在语音识别技术的基础上, 把通过麦克风输入的音频通过语音识别引擎转换成文字。虚拟人根据用户用语音输入的相应指令, 完成不同的动作, 例如对整个软件的操作、对泰山旅游相关信息的了解。本模块中主要使用的是:Speech Lib, Sp Share Rec Context Class两个接口。首先, 引入Speech Lib命名空间, 然后实例化一个Sp Share Rec Context Class对象。在方法中构造一个语法器, 语法器中附加一个事件处理程序, 以便接收语法器发送的Sp Share Rec Context Class事件, 将语法器加载到识别器中。之后识别器开始监听符合该语法规则的语音。当识别出符合语法的语句时, 调用Sp Share Rec Context Class事件处理程序。

2.2 虚拟人模块

3D虚拟人的建模采用3DS MAX 2010的Poly多边形建模制作完成, 包括人物的头部, 躯干, 衣服。人物骨骼使用Biped系统实现, 蒙皮使用Physique修改器实现了骨骼动画。表情动画采用Morpher变形器控制实现了眨眼、口型、微笑、皱眉等表情变化。应用程序中导入虚拟人模型使用了XNA技术, XNA是微软公司基于Direct X的游戏开发环境。在窗口中显示3D虚拟人模型需要通过XNA的pipeline来实现的, XNA拥有两种3D模型的导入方式, 可以分别处理.FBX文件和.x文件, 其中.x文件主要应用在Direct X 3D的程序中, 而.FBX文件主要应用在3DS MAX的模型导出中, 本文采用.FBX文件作为3D模型的载体。首先创建一个模型对象, 在Load Content方法中实例化该对象, 之后在Draw方法中调用Draw Model来完成3D模型的显示。

3D虚拟人承担了系统中旅游咨询员的职责, 虚拟人可以通过文本、语音、动作和表情灯方式与用户进行交流, 能够用语音或文本的方式回答问题。同时实现了虚拟人挥手、点头、微笑、皱眉等动作和表情的变化控制, 并且动作表情能够与回答问题的内容相一致, 口型与语言相匹配。

2.3 知识库模块

系统的知识库中包含大量的旅游资源数据, 包括关于泰山景区的旅游小知识, 泰山的历史文化知识, 景区附近的宾馆, 酒店等旅游知识, 可以让游客更好体验旅游。用户可以根据路线查询功能, 查找两个城市的最佳路线, 查找泰山中两个景点之间的路线, 查看泰山中景点的图片, 根据地区、价格、级别查找酒店, 查看泰安以及其他城市的天气情况。

该模块根据用户的不同身份对知识库进行操作或管理。管理员可以执行对知识库的添加、删除、修改、查询等操作;一般用户只能浏览知识库提供的信息。

3 系统功能测试

通过语音识别, 要能正确识别文字, 并且可以从知识库中提取正确答案。语音朗读能正常运行, 朗读设置正常。3D虚拟人动作要与语音相互配合, 完美结合, 使智能交互的正确率达到90%以上。3D虚拟人动作、功能、语音三者之间要配合的天衣无缝, 使其准确率达到95%以上。天气查询能够准确查出泰山和其他城市当天的天气, 并可获得未来3天的天气情况。路线查询能够准确查找每两个城市的最佳路线以及路线的详细情况, 而且还可以通过语音进行查询。酒店查询能够通过地区、价格、级别准确查找出酒店, 并且可以通过语音进行朗读和选择。泰山地区的地图查询能够查询出两个景点之间的路线, 而且还可以查看相关景点的图片, 并且可以进行语音交互。能够通过对语音设置进行调速, 调声等操作。

4 结论

本文介绍了泰山旅游3D智能咨询系统的基本实现过程, 系统运用语音识别、自然语言理解、三维动画合成、多通道交互以及知识库等技术实现了具有真实感的3D虚拟人, 用户通过语音和文本等方式能够与虚拟人进行全方位的交流。系统实现的TTS朗读器和3D虚拟人, 加强了文本, 声音与图像的处理, 提高人机交互的能力和操作的人性化。

参考文献

[1]王肃, 杜军平, 高田.多媒体旅游智能导航系统的研究与实现[J].中南大学学报, 2009, 40:335-340.

3D打印机控制系统的开发 篇9

关键词：3D打印起源,技术发展,控制系统

0 引言

由于国外技术的垄断, 在3D打印控制系统方面我国一直处于发展相对缓慢的阶段, 因此相关研究取得的成果较少。研究3D打印控制系统可以提高3D打印技术的打印精度。影响打印精度的因素主要包括两个方面, 一是机械结构的设计, 二是控制系统的开发。本文主要介绍一些控制系统的设计模块。

1 3D打印技术简介

3D打印技术就是能够直接打印出三维产品的一种新型加工技术。相对于传统的加工技术, 3D打印技术对材料的利用率极高。传统的加工技术例如车、铣、刨、磨[1]等浪费了大量的加工材料, 而3D打印技术是一种将耗材融化后按照预定的喷射量喷射在工作台上的技术, 理论上打印耗材的使用为“需多少, 用多少”。如图1所示, 3D打印系统在控制系统的激励下, 将喷嘴内已融化的耗材按一定的速度从喷头内喷出。用三维软件设计的三维实体模型, 经过切片处理, 也就是保存为STL格式的文件。机械系统可以实现三个方向的相对运动, 耗材经过层层叠加, 最后三维实体就“堆叠”而成。

3D打印技术也属于快速成型技术的一种, 常用的快速成型技术包括立体光固成型法 (SLA) 、选择性激光加工 (SLS) 、分层实体制造法 (LOM) 、熔融沉淀技术 (FDM) 。3D打印成型常用的技术为FDM。FDM技术就是用电将所用的打印耗材加热融化, 在处理器控制下, 打印喷头可以实现空间两个方向的运动 (Y-Z) , 而工作台可以实现X方向的运动, 喷头按照预定轨迹完成一层的打印, 打印完一层, Z方向将在垂直方向上上移, 实现下一个目标层的打印。

2 控制系统的硬件电路的设计

硬件电路系统的设计有两种选择:专用的DSP控制芯片;通用的DSP芯片。本文选择通用的DSP芯片, 因为选择通用的DSP芯片开发成本较低。图2为硬件电路的总体设计框图。

2.1 PCI总线接口电路的设计

PCI总线的接口电路有两种方法可以实现[3], 一是采用CPLD (可编程的逻辑器件) 来实现, 选用这种方法就要求对PCI标准非常熟悉, 设计非常灵活, 但一般开发的周期较长, 难度较大。二是采用专门的芯片来实现, 采用这种方法的优点是开发的周期较短, 难度较小。比较两种方法, 我们选择第二种方法。采用美国PLX公司生产的9000系列的芯片。例如PCI9052和PCI9054都可以, 两者的区别在于PCI9054可以支持DMA方式属于主控芯片。PCI9052则属于从动芯片不支持DMA方式。本次设计用不到DMA方式, 所以我们选择PCI9052。图3为PCI9052的结构图。图4为PCI接口电路的设计。

2.2 DSP主控模块的电路设计

在DSP主控模块的电路设计中我们选用的是TMS320LF2407A器件[2]。TMS320LF2407A是美国TI公司开发的用来控制电机的高性能、低成本的DSP芯片。能够满足系统设计的要求, 能够快速实现复杂的算法。它集成了高性能的TMS320Cx LP DSP内核、可以同时完成采样的双工A/D转换器、为优化电机控制的事件管理器、ROM程序存储器、Flash存储器, 另外还包括比较单元、同步和异步串行外接口、通用定时器等。这种高度集成的数字控制具有更高的控制能力和廉价的系统费用。

DSP的硬件设计:1) 电源模块的设计。TMS320LF2407A的供电电压为3.3 V, 但是市面上的大部分直流电源的供电电压为5 V, 所以在控制器上需要设置一个电平转换器把5 V电压转化为3.3 V。电源管理模块主要用到了TI公司生产的TPS767D318芯片, 该芯片所能输出的最大电流1 000 m A, 具有良好的抗干扰性。该模块的原理图如图5所示。2) 时钟电路的设计。该模块用到的是一个工作电压为3.3 V的有源10 MHz晶体振荡器来为整个控制系统的设计提供基准时钟信号。R2、C3、C7的取值按照TI公司TMS320LF2407A手册上的推荐值来取, 如图6所示。3) 跳线和复位电路的设计, 如图7所示。

2.3 步进电机的驱动电路设计

步进电机的驱动电路设计所采用的控制芯片为A3979, 运用该芯片可以将工作量大大降低。A3979可以使PWM工作的模式为快、慢和混合衰减。可以通过调节电路的PFD角电压位置来实现这些模式的控制, 操作步骤非常简单。另外A3979还具有休眠的功能。如果系统在某一时间段不进行数据的处理, 那么休眠模式将会降低系统的能耗, 系统芯片如果处在休眠模式下, 大部分电路将会停止工作, 从而达到绿色环保的目的。电路图如图8所示。

3 底层软件的设计[4]

根据TMS320LF2407芯片的结构特点和指令, 采用的方法为每个模块分别编写程序, 编写完之后进行最后的联调。C语言具有开发时间短、代码简洁并且效率高的特点。所以部分代码的编程采用C语言编写, 设计模块如图9所示。

4 结语

3D打印技术的兴起必然有它的优势所在, 虽然在短期内3D打印技术不可能取代传统的加工技术, 但是它完全可以成为极为有效地辅助加工手段。3D打印的精度将直接决定了它未来的推广, 所以要在各个方面提高它的精度。我们完全有理由相信3D打印技术未来在制造业会有更大的作为[5]!

参考文献

[1]于骏一, 邹青.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社, 2011:67-68.

[2]张雄伟.DSP芯片的原理的开发与应用[M].北京:电子工业出版社, 2001:30-32.

[3]曾凡泰.PCI总线与多媒体计算机[M].电子工业出版社, 1998.

[4]刘和平, 王伟俊.TMS320LF240X DSP C语言开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出出版社, 2003:20-35.

广州新电视塔天线提升3D系统 篇10

1.1 工程概况

广州新电视塔(图1)位于广州市海珠区赤岗塔附近,距珠江南岸125m,与二沙岛及珠江新城隔江相望。该塔竣工后的整体高度达610m,将取代加拿大的西恩塔成为世界第一高塔,也将成为广州的新地标。

广州新电视塔的天线桅杆高156.2m,重约2 000t,座落于453.8m高的主塔顶部,采用提升法安装。为此将天线桅杆分为上、下两段。下段长度75.2m,由塔式起重机组装在主塔顶部(以下称为组装段)。上段长度92m,拼装于组装段的空芯筒里。然后在组装段的顶部设置提升平台和液压提升系统,对天线上段进行整体提升(以下称为提升段),使之向上垂直运动,从组装段的空芯筒里抽出,提升约65m,一直升至610m标高的设计位置,将提升段与组装段连接固定,完成天线桅杆的安装(图2)。

1.2 提升系统概况

用于天线提升的液压提升系统,由20个50t级穿心式液压千斤顶和4台液压泵站组成,液压千斤顶的油缸行程300mm。每个千斤顶配有4根∅15.24高强度低松弛的承重钢绞线,左旋和右旋钢绞线各2根。

液压提升系统安装在提升平台的支架上,承重钢绞线穿过液压千斤顶芯筒由锚具夹紧下垂,锚固在天线提升段的底部锚环上。提升时通过液压油缸反复伸缸、缩缸,上下锚具交替卡紧、松开,向上提起钢绞线,使天线提升段随之上升,直至到位。

液压提升系统由计算机控制系统通过传感器进行闭环控制,以实现提升的同步、平稳和自动化。计算机控制系统由下位机和上位机构成。下位机采用5台OMRON PLC组成CCLIK现场控制网络,控制液压提升系统的施工作业;上位机采用2台PC计算机,作为控制系统的终端和人机界面,供操作人员监视、调节、操控施工作业,并可对下位机和提升系统本身进行设置、调整,使之更好地适应现场工况。

为了完善控制系统的功能,提高天线提升施工的技术含量,有利于施工安全和工程质量,上海机械施工公司和威英软件公司合作将计算机三维仿真、虚拟现实等当代高新技术应用于施工控制,为天线提升施工研制了三维实时仿真系统(以下简称3D系统),图3为取自3D系统截面的提升平台的液压系统。

1.3 3D系统的任务

1)以计算机三维建模、动画仿真、动态分析等技术,在计算机屏幕上构建电视塔、天线桅杆、提升系统等三维立体图景,逼真、同步地展现提升施工过程和设备运行状况,使技术人员在远离提升平台的控制室,甚至远离现场的办公室里都能直观地“看到”施工情况,犹如身临其境地进行施工控制。

2)实时、在线地记录、保存施工全过程的状态、事件、数据等信息,一方面用于实时监视,及时报告关键节点、重要事件和异常情况,另一方面又可用于事后的回看和分析,发挥“全息录像机”和“黑盒子”的作用。

3)通过积累数据、摸索规律、提出算法、建立模型,还可以事先对施工过程进行预演,有利于工程方案的策划和制定,也为今后开发虚拟安装、虚拟施工技术做一些尝试。

2 主要功能

3D系统的主要功能是通讯、记录、监视、回放,以及预演(图4)。

1)通讯通讯是指3D系统通过数据通讯线,从天线提升系统读取施工数据、向天线提升系统写入控制数据。通讯是强制进行的,只要系统连线,通讯就不能被终止。

2)记录记录是指3D系统将通讯读入的天线提升系统数据,按规定格式存入磁盘文件(数据记录文件)。记录的进行受天线提升系统的控制,只要系统发出记录指令,记录就不能被停止。

3)监视监视是指3D系统将通讯得到的数据,以三维动画、立体图形、数字、图表等形式显示在屏幕上,供操作者了解施工设备、施工作业的实时工作情况,辅助操作者操控施工设备、施工作业。

4)回放回放是指3D系统将记录得到的数据,以三维动画、立体图形、数字、图表等形式显示在屏幕上,供操作者了解施工设备、施工作业的以往工作情况,辅助操作者进行研究、分析。回放的对象、范围、速度、方式等都可以由操作者设定。

5)预演预演是指在正式施工之前,根据钢结构整体提升规律、经验等,设计一套模拟的施工数据,通过3D系统进行播放,在计算机屏幕上预先演示施工过程,可用于施工策划、方案论证、设备调试等。

3 三维仿真设计

1)场景设计3D系统的三维仿真图像和动画,可以由程序自动或者操作者手动地转换“镜头”,进行多方位、多视角的观察。考虑到该系统的主塔结构、天线桅杆和提升系统等三大主角的体量相差非常悬殊,为了操作和观察的方便,分别为它们量身定做了三维场景,如电视塔场景、天线桅杆场景、提升系统场景等。

2)视图预置3D系统的三维仿真视图由操作者“镜头”的视角、视距构成。为了实时监视的快速、方便,事先预置若干视图,主要是从各个方向、角度观看的提升平台、液压千斤顶、液压泵站、提升导轮以及天线桅杆、电视塔体各部结构等,操作者在需要时可以将“镜头”直接对准、定位到所需预置视图。

3)镜头操控3D系统的三维“镜头”可以由操作者用鼠标和箭头键来操控,通过升、降、推、拉、摇、转等改变视角、视距,进行近景、中景、远景、俯视、仰视、平视等多方位的观察。图5是运用镜头操控功能,“钻入”天线杆内部,看到的提升段根部的情况。

4)录像播放3D系统具有录像编辑功能,已编制的录像有“电视塔展示”、“天线结构展示”、“提升体系展示”、“液压系统展示”等。操作者点击“录像播放”按钮就可以播放需要的录像。

4 二维窗口设计

3D系统除了三维图景外,还有一些可以由操作者打开、拖动、关闭的二维窗口,以满足不同需要(图6)。

1)天线桅杆二维动画天线桅杆的二维动画主要用于演示天线提升的进度,以及重要节点。

2)提升系统二维动画液压系统二维动画以一台千斤顶的动作表示液压系统的工作状况,同时还要显示各类施工数据、检测数据。

3)数据仪表数据仪表以数字形式显示天线提升的高度,以文本形式显示施工过程的事件,以信号灯形式显示提升系统的设备状态,以直方图形式显示各提升点的施工数据。

4)要情简报要情简报显示施工日期、时间、天气、风向、风力、温度,并以记分牌形式显示当前提升高度、施工状态。

5)回放管理器回放管理器用于回放操作,其控件有:播放、暂停、停止、快进、快倒、进度条、记录选择、速度选择、方式设置、范围设置等。

5 工程应用情况

2009年3月3D系统开发成功,首先参加了天线提升系统的模拟试验,接着为广州新电视塔工程的建设、设计、监理等单位的专家进行了提升预演,使他们对天线提升技术方案有了更为形象、具体的认识,得到一致好评。

2009年4月22～25日,广州新电视塔天线提升施工顺利实施。4月22日完成提升系统安装和空载试车。4月23日上午带载试提升成功,接着进入正式提升阶段,在随后的3天里分别提升了23m、27m、15m(在两次提升之间需要进行平台、避雷装置等安装)。在天线提升施工中,3D系统配合PLC控制系统进行了精确的同步均衡控制,使提升全过程的提升力偏差≤0.3MPa,提升高度偏差≤3mm,实现了负载和姿态的双稳态高精度。4月25日下午即使在二分风速达16.0m/s、三秒极大风速达到17.8m/s的情况下,提升中的天线桅杆仍然保持着很好的垂直度,提升导轨与抗风防倾的导轮之间通过顺畅,受载轻微且均衡,因此提升到位时未做额外调整就精确定位了。天线桅杆定位后的垂直度为X方向:-3 0 m m(偏南),Y方向:+20mm(偏东),为桅杆总高度的1/5000,完全符合设计要求。

6 结语

3D系统在天线提升控制中的应用,其特点和优势比较明显。一是在施工控制中做到了可视化,使施工指挥、操作人员在远离提升平台的控制室里能够“看到”施工情况,今后通过远程通讯甚至可以异地监控。二是可以对控制对象进行全方位、全视角的观察分析,例如可以“钻”入天线内部细看导轮导轨。三是通过构造建模、动态分析可以对关键部位、节点进行计算、校对,例如3D系统在提升导轨每次通过导轮之前都会提前预告,提醒操作人员加强观察。四是采用针对性强的快速访问技术,可以达到比常规控制系统更快、更精细的控制。五是全面、详细地记录、保存施工全过程的状态、事件、数据等信息,可以随时回看和分析,即使在施工的当时也可以即时回看,有利于操作人员应对复杂情况。六是可以为各种场合、各种用途提供数据、图像、视频资料,使工程宣传、技术总结、成果展览等更为形象具体。

3D系统 篇11

在如今的体验时代，设计领域的社会化、概念化和协作化程度前所未有。达索系统SOLIDWORKS的CEO GIAN PAOLO BASSl指出：“SOLIDWORKS的核心理念是协作创新，需要集社区之创意与热情共同推动。SOLIDWORKS WORLD 2015全球用户大会为大家提供了一个良好的契机，帮助大家建立合作，接触到更多的工具，从而激发创意并使之实现。我们很高兴能在这项独特的全球性活动上与大家一起发现设计新观点、共享设计新科技。”

此次大会为期四天，邀请来自科学、设计、工程领域的意见领袖发表主题演讲，他们在各自领域的杰出贡献对数百万3D设计爱好者和专业人士都有着巨大的影响。物理学家MICHIO KAKU博士、LINNO首席全球化官工业设计师JINSOP LEE、BRE PETTIS，BOLDMACHINES现任首席创新官MAKERBOT INDUSTRIES等嘉宾出席大会并发表主题演讲，获得了参加大会5000多名观众的热烈反响。

大会还包含教学培训以及专门面向SOLIDWORKS用户社区的活动，将介绍3D CAD最佳案例实践以及机械设计和工程设计领域的创新，如SOLIDWORKS2015产品组合在3DEXPERIENCE平台上的功能增强演示，包括云功能以及能够提高生产效率、改进工作流程和降低运营成本的更多功能选择；200多个针对SOLIDWORKS用户举行的分组会议和实践培训会议现场举办，包括面向入门者的“SOLIDWORKS流程仿真第一步”、“SOLIDWORKS PLASTICS 2015入门”和面向高级用户的“有机几何体建模”、“曲线草图和连续性”等活动。与此同时，100多家展商的新技术和产品在大会合作伙伴展厅进行了多彩展示，并且第一次有中国厂商参加。在大会最后一天，以.用户意见导向生成的SOLIDWORKS用户最期待的十大功能增强揭开面纱。

SOLIDWORKS进入GIAN PAOLO BASS时代

几个月前，SOLIDWORKS悄然换帅，其产品走向和技术研发的最直接领导人GIAN PAOLO BASS的头衔从CTO变成了CEO，正式接任BERTRAND SICOT成为SOLIDWORKS的新掌门。GIAN PAOLO BASS1自2011年以SOLIDWORKS研发副总的身份加入达索系统，曾带领团队完成品牌的云端应用SOLIDWORKS CONCEPTUALDESIGN和SOLIDWORKSINDUSTRIAL DESIGN的开发。

“对我来讲最大的挑战就是我要永远在前沿。我们现在目标很简单，就是要把科学跟技术掌握完了以后，变成一个产品，所以对于我来说，我现在最大的挑战是如何站在技术跟科学的前沿上面把它变成有用的产品。”GIAN PAOLO BASSI在接受记者采访时表示，作为技术研发背景的CEO，他认为SOLIDWORKS未来的发展充满机会。SOLIDWORKS是达索系统的成员，这也就意味着SOLIDWORKS拥有更多的空间、更多的其他的工具，可以把产品做得更好。

“我们都知道当初达索系统收购SOLIDWORKS的时候，SOLIDWORKS还很年轻，我们的方式就是通过代理商来做市场推广，那么就需要给时间让SOLIDWORKS去发展，所以我们前面10-12年，SOLIDWORKS相对来讲比较独立，是因为我们要让社群和产品去成长。那么过了12年以后呢，我们就要开始考虑，如何整合在大集团里面。这种做法也不仅是针对SOLIDWORKS，其他并购回来的品牌也是用同一个方式。”SOLIDWORK的原CEOBERTRAND SICOT在接受采访时对SOLIDWORKS加入达索大家庭十多年的发展做了以上总结和展望。

针对中国创意产业的蓬勃发展，中小型设计公司对设计软件的需求也日益提高，如何争取这部分潜在客户，BASSI说道：“SOLIDWORKS绝大部分的客户都是小型的客户。我们90%以上的客户都是少于5套的，所以对于我们来说，我们非常懂得如何去发展产品去给这些中小企业来用。不管是原来的平台，或者是云端的产品，我们做的最好的就是把复杂的东西简单化，策略我们不会改变。那么当然对于使用产品来进行创新的话，其实大公司跟小公司，他们要求不会有太多的分别，其实他们尤其小的公司如果讲究创新的话，他们在使用上要求也非常高，我们知道如何来满足中小型客户的需求，这也是我们的强项，我们希望可以吸引更多的中国的中小型的企业来使用我们的产品。”

对于未来SOLIDWORKS的未来发展，BASSI也在采访中谈到自己的观点：“我认为作为一个领导，最重要的是释放每一个员工的能力，所以对我来讲，我很幸运，我能跟一流的世界级的员工来共事，所以对我来说呢，如何来启发他们，比管理他们更重要。所以未来的工作可能是要更了解市场的脉搏，去了解客户的需求，然后再引导我们的员工启发他们，让他们去把SOLIDWORKS发展起来，帮客户解决更多的客户的问题。我同时负责技术研发部门，所以我希望可以把整个R&D团队更靠近我们的客户。”

SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN正式发布

大会上SOLIDWORKS宣布正式推出SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN。这是继2014年推出SOLIDWORKS CONCEPTUAL DESIGN之后，达索系统推出的第二款基于3DEXPERIENCE平台的SOLIDWORKS应用。该应用基于达索系统行业领先的云功能，为用户提供更加出色的社交协作体验。

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传统工业设计软件有一定的局限性，包括数据不兼容、大量设计返工、缺乏沟通协作、难以整体评估多个设计理念等，这些都会拖慢产品设计进度、降低效率、影响产品上市进程。SOLIDWORKS INDUSTRIALDESIGN呼应如今体验时代倡导的设计社交化、协作化和概念化，提供灵活直观的统一建模环境，让工程师从概念到最终产品随时随地可针对复杂的有机形状开展协作设计，改进整体工业设计流程，从而有效地消除了上述障碍。

借助达索系统的3DEXPERIENCE平台，SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN提供的社交化设计功能和透明的数据管理能帮助工程师和设计人员快速应对工业设计挑战，轻松过渡到机械设计。安全、智能的云端数据存储可供相关人员随时随地访问以共享设计，基于创意开展协作，保存并综合评估多种概念。

利用SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN，设计人员能在3D中创建复杂的形状，并直接向模型添加机械数据，无需变更产品设计软件或环境。该应用对设计的各个功能进行了全面优化，包括概念草图、一体化自由曲面和参数化表面固体建模、直接编辑、现实渲染和简化的设计演进工具等。再加上其他SOLIDWORKS工具，这些应用能提供简单易用的协作化云功能、内容和服务，能加快开发进程、缩短产品上市时间、降低成本，并促进市场份额的增长。

达索系统SOLIDWORKS CEO GIAN PAOLO BASSI指出：“CAD用户社区的需求是技术创新的动力，无论从技术角度还是协作角度，我们都致力于开发出能满足产品设计流程、演进发展需求的工具。通过SOLIDWORKSINDUSTRIAL CONCEPTUAL和我们的3DEXPERIENCE平台，我们希望工程师能够借助功能强大、易于获取的技术来开展他们的工作，并赢得巨大的业务优势。”

世界领先的数位板系统、笔感应式数位屏系统和数字界面解决方案制造商WACOM TECHNOLOGYCORPORATION的全球产品经理MICHAEL THOMPSON表示：“在数字化时代，设计充满自由的流动型、移动性和协作性。我们觉得与SOLIDWORKS INDUSTRIALDESIGN的合作将帮助专业设计人员开展有关WACOM手绘平板电脑或创意手绘显示屏的设计工作，以无缝协作的方式快速将设计创意投入市场。”

运用SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN开发的PARROT无人机

法国无人机公司PARROT采用SOLIDWORKSINDUSTRIAL DESIGN成功设计出未来无人机系列的复杂3D模型。该应用通过达索系统行业领先的云功能为PARROT的工程设计团队带来了出色的社交协作优势。

PARROT是一家专门面向普通消费者和专业人士开发及销售高科技无线产品的法国科技公司。无人机或称无人飞行器属于新兴行业，从单纯的消费者兴趣到商业、军事领域都有潜在应用，推动着该行业的蓬勃发展。任何有关结构、重量、稳定性、尺寸、操控性和功耗等方面的技术改进对于提高无人机的市场吸引力来说都至关重要。

SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN为工程师提供基于云的赢观工具，让工程师能从概念到最终产品，可随时随地开展设计、协作，并加快设计进程。这些特性能极大地帮助PARROT的工程师和设计人员打造此前无法实现的复杂3D模型，并轻松过渡到机械设计。此外，该应用的社交协作功能还帮助PARROT位于法国和中国的圈队在整个过程中实现无缝协作，以更短的时间创建模型。PARROT CEO兼创始人HENRI SEYDOUX表示：“SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN能帮助我们以创纪录的速度打造创新理念，无需被传统设计软件内在的挑战所束缚。SOLIDWORKS INDUSTRIAL DESIGN是设计行业的新一代软件。”

达索系统SOIIDWORKS CEO GIAN PAOLO BASSI指出：“PARROT十多年来一直采用SOLIDWORKS应用设计各种不问的高科技产品，我们相信SOLIDWORKS INDUSTRIALDESIGN能为现有的SOLIDWORKS产品提供有力补充并带来增值。作为全球范围内采用这款软件的首批客户之一，PARROT进行了初始测试项目，并成功实现了无人机的设计，这充分说明该应用在工程设计领域的巨大潜力。”

SOLIDWORKS+3D打印助力智能臂环MYO设计

加拿大穿戴装置公司THALMIC LABS在SOLIDWORKSWORLD 2015大会现场展示了独特的智能臂环MYO，这个具有动作侦测功能的智能型臂环内建3种传感器，包括3轴陀螺仪、3轴动作传感器及3轴磁力仪，靠着分析手臂肌肉的变化，可以分辨多种手势，例如紧握拳头、手掌摊平、手腕挥动等等。

MYO设计总监克里斯（CHRIS GOODINE）表示，智慧臂环透过侦测手势，可以提供全新的人机互动接口，例如单先用手势就能操作软件，他示范以双手控制SOLIDWORKS软件，而不需要鼠标。此外，MYO感测臂环还可运用在简报、互动游戏、车辆操控、音乐演出等应用上，甚至佩戴臂环的外科医生在手术中可以直接以手势操作医疗影像的放大确认，而不需中止手术过程。

克里斯指出，人的肌肉运作是由大脑所控制，因而侦测肌肉的变化也就能理解大脑。不过，每个人的生理特性不同，不只是手臂粗细不同，就连出汗的状况也大不相同，因而设计一个通用的传感器其实难度很高，为此他们分析了上万种数据，从中设计出这样一款大多数人都适用的产品。而在产品研发过程中，免不了要时常修改产品的设计，克里斯说，现在大家对于物联网（IOT）装置都处于摸索阶段，因此要有办法依据顾客的反应快速修改产品，想办法更快速打造产品原型也就成为公司的标准文化。为了加速打造产品原型，在开发MYO的过程中，他们使用SOLIDWORKS的3D设计软件，在产品开发与测试阶段，更广泛使用3D打印机来制造样品，以加快产品开发的速度。

3D系统 篇12

关键词：场景漫游,粒子函数库,粒子系统

粒子系统在描述自然景物中(如水流、喷泉、爆炸效果等)具有很大的优势,是由W.T.Reeves在1983年提出的,最早用于模拟火焰、烟雾等,以后被逐渐用于生成真实感的自然景物(如雨、雪、树木[1]等)以及动画[2,3]中。近十多年,粒子系统已广泛应用于虚拟场景、游戏娱乐及物理仿真等场合。

本文在分析北卡罗来纳大学开发的粒子系统API函数库(API for Particle Systems)[4]功能以及接口基础上构造了几种常见的粒子系统。

1 粒子系统 API特征

目前粒子系统的构造主要是通过构造特殊的模型即数据结构来实现[5,6],编程复杂,开发周期长,代码重复利用率低,且较难掌握。若能在函数库基础上构造出需要的粒子系统,将使效率大大提高。

由于粒子系统的设计会大大增加系统每帧绘制的可见多面体数量,要达到较好的真实感效果与实时性,对数据结构的构造及内存的管理都提出了较高要求。同OpenGL及Direct3D一样,函数应独立于硬件系统,可移植、实现重用。粒子系统API设计被具体的目标和条件所限制,要构造较好的粒子系统,API函数至少应具备以下几个特征:

(1)运行效率。这是粒子系统追求的主要目标之一,对于提高系统的实时性至关重要。

(2)灵活性。用户可灵活构造多种粒子效果,并非局限于某种特殊现象。

(3)参数的独立性。由于粒子构造的灵活性,实现一种特殊效果的设计空间可能十分大,函数参数要独立、明确,对函数是透明的。

(4)模拟质量可调。不同场合需要的模拟质量不同,有的强调质量而有些则对速度有较高要求。

(5)独立于硬件及应用程序,接口简单、易于移植及重复利用。

2 粒子系统 API库相关概念

(1)粒子组

粒子组中所有粒子的行为模式相同。系统中可以同时存在几个粒子组,但函数只作用于当前粒子组。

(2)行为

行为指当前粒子组粒子的属性。该库共拥有27种行为函数,用户可以根据需要进行修改或扩展加入新的行为函数。绝大多数特殊效果拥有3—8个行为,每个行为函数都要遍历粒子组所有粒子才能赋予这种行为。这种特征使行为的组合较为灵活。

(3)行为列表

产生某种效果的多种行为封装后即称为行为列表。这些行为列表给出了粒子效果的抽象,并提供了接口。这种机制有两个好处:

a.减少应用程序与计算粒子动态特性的硬件系统之间的通信。

b.行为列表可以用于识别和优化特定的行为组合。

(4)属性及域

粒子必须被赋予颜色、速度、大小及初始生命周期等特征。为了避免仅用一个单独的命令就将所有的特征赋给粒子,增加API的灵活性,可以存储粒子当前的颜色、速度、大小等数据作为当前API的状态。这种做法同在OpenGL中用glVertex产生一个顶点之前,需要glNormal,glColor或glTexcoord等函数相类似。

许多粒子效果要求粒子的初始特性值富于变化,而上面的状态设置不具备这样的特性。为了解决这个难题,函数库引入了域的概念,域能准确说明色彩空间的区域,这个区域能随机选择每个粒子的颜色;或空间向量的范围;或粒子的速度等。

一个域使用最多九个浮点数来定义,如pDTriangle有三个三维数据点;pDCylinder有一个轴矢量,一个轴点和内外部半径。所有的API调用都使用拥有一个上限与下限的可计量定义域,根据九个带缺省值的浮点数,使简单定义更加具体化。

pDBlob域通过由具体的点和高斯概率密度规定的标准偏差量定义一个模糊区间。概率密度用于选择域中一个随机的点,或确定给出的点是否在域中。pDBlob域对于API的模拟质量是非常重要的,因为很多自然现象的随机特征都呈正态分布。为使粒子运动速度具有更好的随机特征,初始速度选择通过PPDisc域按正态分布随机选取;pStartingAge有一个随机的标准偏移变量,通过这种方法,避免由于粒子的初始值相同,死亡时刻是正态分布而非同时死亡。

该函数库对粒子的构造主要通过粒子类型、颜色、速度或运动特征等来获得真实感效果。

3 粒子系统 API功能及接口

此函数库函数具备四种功能:

(1)用于粒子组操作和管理;(2)作用于粒子组的行为;(3)设置库当前状态;(4)创建及操作行为列表。例如:

函数接口同OpenGL相似,独立于硬件系统、操作系统,具有广泛的可移植性和可扩展性。API使用C函数形式,函数名采用pFunctionName格式,如“voidpColor(float red, float green, float blue, float alpha =1.0)”。在一般事件中,大多数调用通过缺省值来定义,当然也可根据具体需要自己设定。

4 粒子系统的构造

粒子系统的基本思想是采用许多形状简单的微小粒子(例如点、小立方体、小球等)作为基本元素来表示自然界的不规则景物,粒子的创建、消失和运动轨迹由所造型物体的特性控制,从而形成景物的动态变化。由粒子系统表示的物体,要么是给定时刻粒子的位置,如瀑布、焰火、喷泉或鸟群等,要么是粒子的一部分运动轨迹,如草和树等。

a)瀑布b)雨景

根据这种思想,在该函数库基础上,用简单的几何图元来构造合适的粒子系统来模拟不规则景物。本文基于该函数库建立的两个粒子系统(基于线条绘制,未进行纹理贴图):a为12000多个粒子,绘制速率达到10fps以上;b为6000多个粒子,绘制速率达到20 fps以上。实验结果如图1所示。

瀑布生成关键代码如下:

5 结论