虛擬仿真船舶制造系統(tǒng)解決方案

從近十年中國船舶制造業(yè)占世界造船市場份額的變化可以看出,，中國船舶制造業(yè)在全球市場上所占的比重正在明顯上升,，中國已經(jīng)成為全球重要的造船中心之一。

人類造船已有悠久的歷史,。從史前刳木為舟起,，在漫長的時(shí)期內(nèi)人類制造的都是利用人力或風(fēng)力推進(jìn)的木船。1807年,，美國的R.富爾頓建成世界上第一艘蒸汽機(jī)船,，當(dāng)時(shí)采用明輪推進(jìn)。1879年,，世界上第一艘鋼船問世,。從此船舶進(jìn)入了以鋼船為主、以機(jī)器為動力的時(shí)代,。從20世紀(jì)50年代起,，船舶推進(jìn)裝置由汽輪機(jī)和柴油機(jī)逐步取代蒸汽機(jī)，并開始應(yīng)用核能作為推進(jìn)動力,。由于航運(yùn)的發(fā)展和軍事上的需要,船舶趨于大型化和專業(yè)化,造船技術(shù)隨之迅速發(fā)展,，造船業(yè)已成為世界上最主要的重工業(yè)部門之一。

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方案特色

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn),，為船舶建造業(yè)帶來新的研發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù),。利用電腦及3D技術(shù),，采用3D互動教學(xué),，將抽象的內(nèi)容模擬出來，并通過人機(jī)交互技術(shù)與虛擬內(nèi)容互動,，例如,，直接對船體進(jìn)行裝配操作，對船舶鋼材進(jìn)行切割,、彎曲成型等,，幫助更直觀的了解船舶知識、設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)等。

搜維爾虛擬仿真船舶制造系統(tǒng)解決方案,，主要用于教學(xué),、科研，一方面,，讓學(xué)生身臨其境的參與到船舶建造技術(shù)的學(xué)習(xí)過程中,，另一面，將系統(tǒng)工程成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,，服務(wù)于船舶工業(yè)建設(shè),。

方案核心

系統(tǒng)主要由兩大功能組成：立體演示功能及3D交互功能。在立體演示功能模塊中,，充分考慮了客戶的多種需求,，設(shè)置了船廠漫游、不同船型演示,、工藝流程演示模塊,。船廠工藝流程演示是指按照船廠的工藝流程，在三維場景中將船廠中的各個(gè)工藝流程如何組裝成完整的船舶的過程模擬出來,，并以動畫的形式演示出來,。以模擬仿真的形式演示船舶從備料、鋼材預(yù)處理,、加工成型,、部件焊接、分段裝焊,、總段裝焊,、船臺/船塢搭載、船舶下水,、碼頭舾裝,、系泊試驗(yàn)和航行試驗(yàn)、交船和驗(yàn)收等整個(gè)建造主要工藝流程,。逼真,、直觀的展現(xiàn)船廠的整體布局和工藝流程。

船舶建造最重要的還在于其實(shí)際的操作能力,，如何在教學(xué)及研發(fā)中就能實(shí)時(shí)操作呢,？虛擬仿真船舶制造系統(tǒng)解決方案最大、最突出的亮點(diǎn)就是它擁有3D交互功能,。戴上3D立體眼鏡,，手持三維立體鼠標(biāo)，就像到了真實(shí)的船舶現(xiàn)場,，車間,、船臺、碼頭就在眼前，感覺只要一伸手,，就可以觸摸到他們,。輕輕按動手中的鼠標(biāo)，就可對環(huán)境中的虛擬船體進(jìn)行互動操作,，完成船體鋼料切割,、鋼材彎曲成形，還可以對船體進(jìn)行部件裝配操作,，自由選擇裝配的船體部件,、裝配場地、裝配用設(shè)備,、裝配方法及裝配步驟等,。

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系統(tǒng)集成

系統(tǒng)的兩大功能模塊均有不同的實(shí)現(xiàn)方式及不同的軟硬件搭配方式，用戶可根據(jù)實(shí)際需求自行選擇,。

一,、立體顯示

立體顯示系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。3D立體展示系統(tǒng)主要有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式：多通道立體展示系統(tǒng)（主動立體投影顯示,、被動同步立體投影顯示）立體顯示器,、頭戴式立體顯示器三種主要的實(shí)現(xiàn)方式，下面分別介紹,。

1,、多通道立體展示系統(tǒng)

多通道立體展示系統(tǒng)，或柱面（多墻面）立體投影系統(tǒng)是指是指采用多臺投影機(jī)組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng),，如需查看更多請點(diǎn)擊

2,、立體顯示器

立體顯示器包括裸眼立體顯示器和偏振立體顯示器，裸眼立體顯示器是建立在人眼立體視覺機(jī)制上的新一代自由立體顯示設(shè)備,。它能夠出色的利用多通道自動立體現(xiàn)實(shí)技術(shù),，不需要借助任何助視設(shè)備（如3D眼鏡、數(shù)字頭盔等）如需查看更多請點(diǎn)擊

推薦品牌：Exceptional3D裸眼立體顯示器,、Miracube偏振立體顯示器,。

3、頭戴式立體顯示器

頭戴式立體顯示器是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的3DVR圖形顯示與觀察設(shè)備,，可單獨(dú)與主機(jī)相連以接受來自主機(jī)的3DVR圖形信號,。使用方式為頭戴式，輔以空間跟蹤定位器可進(jìn)行VR輸出效果觀察,，同時(shí)觀察者可做空間上的自由移動,，如；自由行走,、旋轉(zhuǎn)等，沉浸感極強(qiáng)，在VR效果的觀察設(shè)備中,，頭戴式立體顯示器的沉浸感優(yōu)于3D立體顯示器的虛擬現(xiàn)實(shí)觀察效果,，遜于多通道立體展示系統(tǒng)的觀察效果，在投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,，頭戴式立體顯示器可以作為系統(tǒng)功能和設(shè)備的一種補(bǔ)充和輔助,。

推薦產(chǎn)品：5DT HMD 800-40 3D 虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器、Oculus Rift DK2 數(shù)字頭盔,、點(diǎn)擊查看更多頭盔,。

二、3D交互

在仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備包括：位置追蹤,、力反饋,、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備，通過交互設(shè)備將人體動作信息發(fā)送至計(jì)算機(jī),，從而實(shí)現(xiàn)對虛擬環(huán)境中事物的交互操作,。

1、力反饋設(shè)備

所謂力反饋（Force Feedback）,，本來是應(yīng)用于軍事上的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),，它利用機(jī)械表現(xiàn)出的反作用力，將游戲數(shù)據(jù)通過力反饋設(shè)備表現(xiàn)出來,，可以讓用戶身臨其境地體驗(yàn)游戲中的各種效果,。 如需查看更多請點(diǎn)擊

推薦品牌：HAPTION力反饋設(shè)備、Sensable力反饋設(shè)備,。

2,、位置追蹤器

位置追蹤器又稱位置跟蹤器，是指作用于空間跟蹤與定位的裝置,，一般與其他VR設(shè)備結(jié)合使用,，如：數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡,、數(shù)據(jù)手套等,，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉(zhuǎn),，不局限于固定的空間位置,。操作更加靈活、自如,、隨意,。產(chǎn)品有六個(gè)自由度和三個(gè)自由度之分，當(dāng)接收傳感器在空間移動時(shí),，能夠精確地計(jì)算出其位置和方位,。如需查看更多請點(diǎn)擊

推薦品牌：Polhemus 電磁式無線追蹤系統(tǒng),、Xsens慣性位置追蹤器、Ascension電磁式位置追蹤器,。

3,、數(shù)據(jù)手套

數(shù)據(jù)手套是虛擬仿真中最常用的交互工具。數(shù)據(jù)手套設(shè)有彎曲傳感器,，彎曲傳感器由柔性電路板,、力敏元件、彈性封裝材料組成,，通過導(dǎo)線連接至信號處理電路,；如需查看更多請點(diǎn)擊

推薦品牌：Cyberglove數(shù)據(jù)手套、DGTech數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手套,、5DT數(shù)據(jù)手套,。

4、3D鼠標(biāo)

3D鼠標(biāo)具備多自由度的傳感器,，多個(gè)導(dǎo)航設(shè)置鍵等可實(shí)現(xiàn)對虛擬立體空間內(nèi)的虛擬物體的操作,。

推薦產(chǎn)品：3D Connexion SpaceMouse 專業(yè)版、3DConnexion SpacePilot PRO,、3DConnexion 探索者 SpaceExplorer serial,、3DConnexion SpacePilot宇航者、3DConnexion 魔幻手 SpaceNavigator,。

應(yīng)用領(lǐng)域

本解決方案適用于船舶制造教學(xué),、研發(fā)設(shè)計(jì)及展覽展示等領(lǐng)域。