第14讲 CAD及CG技术应用.pptx

第14讲 CAD及CG技术应用;本章目的;14.1、简要概述;CAD在建筑方面的应用，它为建筑设计带来了一场真正的革命。CAD技术应用不仅提高设计质量，缩短工程周期，还可以节约2%至5%的建设投资，而近几年来我国每年基建投资上万亿元，可大大提高基本建设的投资效益。 CAD技术还被用于轻纺及服装行业中。采用CAD进行花样设计、图案协调、图案分色、配色等效率大大提高，用于数控裁剪、绣花等大幅度提高生产效率。 如今，CGCAD技术已进入到人们的日常生活中，在电影、动画、广告和娱乐等领域大显身手。比如美国的《外星人》、《侏罗纪公园》、《阿凡达》等科幻片以及完全用三维计算机动画制作的影片《玩具总动员》，都取得了极大的成功。轰动全球的大片《泰坦尼克》应用了大量的三维动画制作，用计算机真实地模拟了泰克尼克航行、沉船的全过程。此外，动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术，实质上也是一种虚拟现实技术。;14.2、虚拟现实技术及应用;VR系统的核心硬件仍然是计算机，主要功能是生成虚拟环境图形，又称图形工作站，目前应用最广泛。近年来，微机系统因其性能价格比更为优异，具有后来居上之势。 图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设，目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器可以使人产生强烈的浸没感。 其它外设主要用于实现与虚拟现实的交互，包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪、力反馈、语音识别与合成等。;狭义上CAD也是一种VR系统，它是基于Open GL等三维图形库对产品进行设计建模及显示。但CAD系统对用户而言没有沉浸感。 通常VR系统利用头盔显示或其它设备，提供虚拟感觉空间，结合位置跟踪、数据手套及其它输入设备使参与者有沉浸感。常见沉浸式系统有：;沉浸式体验系统示例;虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术和研究内容包括以下方面： 　　环境建模技术：即虚拟环境的建立，目的是获取实际三维环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。 　　立体声合成和立体显示技术：在虚拟现实系统中消除声音的方??与用户头部运动的相关性，同时在复杂的场景中实时生成立体图形。 　　触觉反馈技术：在虚拟现实系统中让用户能够直接操作虚拟物体并感觉到虚拟物体的反作用力，从而产生身临其境的感觉。 　　交互技术：利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备，三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。 　　系统集成技术：虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型，集成技术为重中之重：包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等。;5）虚拟现实技术应用;在城市建设规划中，许多城市都有自己的近期、中期和远景规划，规划中需要考虑各个建筑同周围环境是否和谐 。;在产品开发上，虚拟现实可缩短开发周期，减少费用。如克莱斯勒公司1998年初利用虚拟现实技术设计两种新型车，大大缩短产品研发周期 。;14.3、科学数据可视化;在工程设计领域，计算力学离不开可视化技术。在有限元分析中，应用可视化技术可实现网格划分及分析结果的图形显示（即前后处理）。在流场分析中，既要显示出涡流、冲击波、剪切层、尾流等，又要逼真地显示流场的细微结构和各种参数等值面。 在地质领域，利用可视化技术可从大量地质勘探数据中构造出感兴趣的等值面、等值线，并显示其范围及走向，从而使专业人员能对原始数据做出正确解释，得到需要的地质信息，如地质结构、矿产储量等。 在气象领域，科学计算可视化可将大量的天气数据转换为图像，并显示出某一时刻等压面、等温面、旋涡、云层位置及运动、暴雨区位置及其强度、风力大小及方向等，使预报人员对未来天气做出准确分析和预测。;14.4、动画及游戏;计算机动画基本原理;动画中的运动描述;;2）计算机游戏技术;游戏软件开发流程 与大型应用程序软件开发工程一样，游戏程序的开发工程必须具备一定的工作流程，需要开发团队的通力合作。主要包括市场调研、游戏策划、游戏开发、游戏运营。;;14.5、结构分析及动力学分析;14.6、快速成型前处理; RP技术在制造零件过程中，首先对待加工零件的三维数据模型进行定向、添加支撑等处理；然后对数据模型分层切片，将零件三维模型切分成规定厚度的二维层片数据；最后将层片数据输送给快速原型设备进行加工。;14.7、数控自动编程;数控程序的结构 1）程序的构成 数控代码由多个程序段组成。其中Ｏ（FANUC-O）指定程序段号，每个程序段号对应一个加工零件；N为程序行号；G、M、T、S、F等为机床准备、辅助、刀具、主轴速度、进给速度等指令代码。 O 0001； N010 G92 X0 Y0； N020 G90 G00 X50 Y60；  ... ... 2）程序段