模具結(jié)構(gòu)認(rèn)知虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報告

模具結(jié)構(gòu)認(rèn)知虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報告設(shè)計(jì)任務(wù)：本次項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個模具結(jié)構(gòu)認(rèn)知虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)可以通過虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生了解模具結(jié)構(gòu)的原理和構(gòu)造，提高學(xué)生對模具結(jié)構(gòu)的認(rèn)知水平。設(shè)計(jì)思路：本系統(tǒng)采用UNITY引擎，設(shè)計(jì)一款基于PC端的交互式虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)三維建模、三軸平移、三軸旋轉(zhuǎn)、動態(tài)模擬等功能。在視覺效果上，力求真實(shí)、逼真，力求傳達(dá)出模具結(jié)構(gòu)的原理和構(gòu)造。設(shè)計(jì)方案：1.系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)本系統(tǒng)界面采用無菜單、無工具欄，簡單自然的人機(jī)交互形式，讓用戶可以自由探索系統(tǒng)。系統(tǒng)界面應(yīng)該包括“主界面”、“實(shí)驗(yàn)環(huán)境”、“操作面板”、“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”、“學(xué)習(xí)資料”等模塊。2.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫存儲模具結(jié)構(gòu)相關(guān)物理參數(shù)信息。數(shù)據(jù)庫需要支持?jǐn)?shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以存儲模具結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)變、應(yīng)力等參數(shù)。3.三維建模本系統(tǒng)需要將所學(xué)到的模具結(jié)構(gòu)的原理和構(gòu)造以三維建模形式呈現(xiàn)。目前的想法是采用外部庫進(jìn)行三維建模，目前提供了兩種方案：（1）用blender等3D建模軟件制作靜態(tài)的三維模型。（2）采用unity自帶的模型編輯器，在運(yùn)行時動態(tài)生成三維模型，以實(shí)現(xiàn)更加靈活的修改和創(chuàng)新。4.三軸平移、三軸旋轉(zhuǎn)模具結(jié)構(gòu)的三維旋轉(zhuǎn)是本系統(tǒng)核心功能。系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)在三軸上的平移和旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。目前的設(shè)計(jì)思路如下：（1）采用unity自帶的transform組件，實(shí)現(xiàn)模具在三維空間內(nèi)的自由運(yùn)動，用戶可以通過鼠標(biāo)拖拽、鍵盤控制、手持設(shè)備控制等方式實(shí)現(xiàn)模型移動、旋轉(zhuǎn)的交互效果。（2）使用unity自帶的animation組件完成模具的動態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)模具的動態(tài)展示、位移、應(yīng)力等實(shí)驗(yàn)效果。5.操作面板設(shè)計(jì)本系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)友好、簡單的操作面板，提供模具結(jié)構(gòu)的平移、旋轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)展示、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錄制等功能。目前的設(shè)計(jì)思路如下：（1）模具結(jié)構(gòu)的平移、旋轉(zhuǎn)操作控制面板（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯示面板6.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（1）采用C#編程語言，使用Unity引擎實(shí)現(xiàn)。（2）對系統(tǒng)進(jìn)行分模塊的編程設(shè)計(jì)，將每個模塊進(jìn)行封裝，以符合模塊化編程思想。（3）根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，保證代碼的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性，確保代碼的可靠性和防錯性。設(shè)計(jì)難點(diǎn)：1.實(shí)驗(yàn)平臺與建模的協(xié)調(diào)：本系統(tǒng)需要在實(shí)驗(yàn)平臺上建立虛擬模型。為了實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的模型，需要對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模。建模既要保證模型精度，同時要考慮對于模型處理的實(shí)時性。2.系統(tǒng)性能優(yōu)化：由于APP需要實(shí)時的動態(tài)模擬模具結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)的運(yùn)行速度、效率以及性能等都將受到影響。為了實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)行，系統(tǒng)需要盡可能優(yōu)化模型資源的使用，減小系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。結(jié)論：經(jīng)過前期的調(diào)研、分析后，我們目前的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)初步形成