| 标题 | 虚拟仿真技术实现高精密检测补偿的方法及应用 |
| 范文 | 胡曾尧 摘要：本文根據虚拟仿真技术数模的构成方式和数学的浮点算法，提出了基于三坐标测量、大型工具显微镜测量、表面质量测微仪为代表的三种获取物理模型精准测量点的核算方法，针对三种不同检测中存在的差异，对测量碰撞标定方法、测点误差补偿方法、射线取点法进行了研究，最终在高精密检测中心实现了虚拟仿真交互功能系统。 关键词：高精密检测；虚拟现实；碰撞标定；误差补偿 以高精密测量仪器为载体，针对精密模具零件进行的虚拟仿真测量，依托大学高精密检测中心掌握的学生日常研究所得的检测数据，对应企业高精测量方法，以高精密测量的核心精准点为目标，探讨不同高精密设备在虚拟仿真中获得精准测量点的不同方法。凭借大量实验数据虚拟仿真高精密测量结果，测试在虚拟仿真平台下对精密模具测量产生的误差进行补偿，从而促使最终测量结果拥有较高的真实性和参考性。 1 虚拟三坐标侧头精准测量方法 三坐标测量为点对工件进行的接触法测量，即点对面碰撞测量。在虚拟现实技术应用中所有的模型都为美工模型，即使用3D MAX/MAYA等软件构建的数据模型，数据模型的点为模型几何坐标点，数据模型的面为相关三点构建的法相平面。 在虚拟的交互世界中，初始发生碰撞时，信号的输出会产生1个运算循环的时间延迟，即当计算机因碰撞信号停止两物体动作时，两物体已经因为碰撞发生了一定的相交区域。这对检测的精准度是有严重影响的。为保证测量的精密性，要对发生碰撞的两个主物体“侧头”“工件”经行定位或限位。 此外由于碰撞测量在虚拟世界中的实质是点与面的碰撞，设点为P，面是由A、B、C三个点构成的工件表面（碰撞处），则利用重心法计算点在平面内的坐标。 下图为反馈效果图： 通过重心法获取的点为白色标记图 2 虚拟大型工具显微镜精准测量方法 大型工具显微镜是采用红外线对工件扫描，扑捉反馈震荡波信号进而获取测量点坐标位置的一种方法，该方法属于非接触类测量。依据鼠标原始扑捉算法，需要在虚拟空间做一个仿真的“鼠标”和一个假设的摄像机平面。使用三维帧功能创建一个虚拟物，虚拟物没有任何构成体，仅存在一个坐标和朝向。设这个虚拟物X轴、Z轴构建一个平面。将这个面当成是摄像机平面，则Y轴方向就是平面法线方向，这时可以与获取鼠标扑捉效果一样的射线效果。 利用上述的固定信号循环检测，可以发现反馈信号的特点，分别是“A、A”型、“B、B”型、“A、B”型、“B、A”型四种存在方式。A代表扑捉信号为存在，B代表扑捉信号为空，即“A、A”型表示扑捉器一直在物体范围内移动，“B、B”型表示扑捉器一直在物体范围外移动，“A、B”型表示扑捉器离开物体的瞬间，“B、A”型表示扑捉器进入物体的瞬间。依次逻辑排除前三种方式，在且仅在“B、A”型时进行空间位置记录，此时记录的点一定是被测物边缘，而B至A的单位脉冲就成为限定移动误差的最大值。 3 虚拟表面质量测微仪测量方法 显微效果在真实世界中因为物质的组成是多层的，放大后可以看到微观结构，乃至构成原子排列。可在虚拟世界中，虚拟物的微观结构实际就是模型顶面中隐藏的面顶点坐标，面顶点的数量即使是高精密的模型也无法做到与实际相符的表面结构。这样在测量后就会因为点间距过大而形成“低像素”的现象，无法满足大学虚拟实验的精度要求。本软件是采用了随机取值与参数表格相关联的方式，获取与实验相近似的效果。首先将大量学生实验数据绘制成表格，依据表格绘制三条主要参数变化范围的依据，分别是工件材质、加工方法、热处理方法。依据数据模型中点与点的距离生产曲线变化效果，并将这些效果关联像素大小。简单的说就是先获取一段被测表面的X轴直线，再获取该段直线的参数表，然后随机刷新在参数范围内的曲线变化效果，再然后在后台提交给相应的X轴方向像素值，最后用相同手段获取Y轴方向像素值后合并，生产效果2D图和2D曲线。 4 结语 通过上述三种虚拟测量方法的应用，基本可以对应绝大部分检测设备的测量算法。光学比较类设备可以参考大功显的非接触类测量算法，此外如果需要强行拉升测量精度值的位数，在数据模型处理上可以先放大100倍获取，然后运算浮点即可。 参考文献： [1]刘光然.虚拟现实技术[M].北京：清华大学出版社，2016. [2]ORR，T.J.FILIGENZI，M.T.AND RUFF，T.M.Desktop Virtual Reality Miner Training Simulator[Online].2013. [3]SQUELCH，A.P.2000.VR as an industrial training and marketing tool.Conference Proceedings IFIP 2000[Online].2016. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。