導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇三維技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

    關(guān)鍵詞:三維動(dòng)畫技術(shù);三維虛擬技術(shù);探析

    中圖分類號(hào):J218.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-5312(2012)15-0056-01

    隨著近幾年計(jì)算機(jī)三維圖形技術(shù)的發(fā)展,各個(gè)行業(yè)的三維圖形技術(shù)都在快速發(fā)展中嘗試各種方法。讓三維圖形表現(xiàn)的更加的真實(shí),貼切主題。在目前,三維動(dòng)畫運(yùn)用的范圍廣泛,例如:動(dòng)畫片、電影、廣告設(shè)計(jì)的演示。三維虛擬適用于:模擬駕駛考試,飛行員飛行模擬,場(chǎng)景模擬,城市設(shè)計(jì)規(guī)劃等等。在發(fā)展的領(lǐng)域,三維虛擬技術(shù)是個(gè)新型的、發(fā)展的、具有優(yōu)勢(shì)的動(dòng)畫應(yīng)用技術(shù)。

    一、三維動(dòng)畫技術(shù)原理

    三維動(dòng)畫制作過(guò)程分為四個(gè)操作步驟:造型、動(dòng)畫、制圖和著色輸出,這四個(gè)步驟是一個(gè)完整的體系,缺一不可。

    造型:在電腦軟件上制作三維物體,設(shè)計(jì)完整三維形狀。具體步驟:繪制基本圖形,根據(jù)需要,完善復(fù)雜物體設(shè)計(jì)。在制作好三維圖形后組成完整的情景模式。

    動(dòng)畫:動(dòng)畫的設(shè)計(jì)是讓情景模擬圖形能更形象的表現(xiàn)在電腦上,讓人們?cè)谟^看的時(shí)候更加形象化。

    制圖:制圖是保證制作的圖片效果更加的逼真,形象。

    著色輸出:現(xiàn)代的三維動(dòng)畫技術(shù)是直接生成動(dòng)畫的過(guò)程。對(duì)繪圖、造型、動(dòng)畫連接起來(lái),形成我們觀看的電影的模式。這個(gè)就稱之為動(dòng)畫視頻。我們需要用的時(shí)候直接打開播放就行,和我們用電腦一樣。

    二、三維虛擬技術(shù)運(yùn)用原理

    含義:三維虛擬技術(shù)又稱為虛擬仿真。主要是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)為核心的虛擬環(huán)境,用戶借助必要設(shè)備與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行相互作用,相互影響,從而獲得類似于真實(shí)環(huán)境感受和體驗(yàn),這種感受和體驗(yàn)主要是由系統(tǒng)的實(shí)用性和交互性來(lái)保證運(yùn)用的。

    三維虛擬技術(shù)幾大原理:

    1.基于三維圖形的實(shí)時(shí)顯示的技術(shù):

    實(shí)時(shí)顯示是三維技術(shù)的前提基本。虛偽仿真是計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心領(lǐng)域的發(fā)展,很多種技術(shù)科降低場(chǎng)景的復(fù)雜性。

    2.虛擬仿真空的交互技術(shù):

    復(fù)雜的交互技術(shù)是一系列的程序的操作。交互任務(wù)可以采取不同的技術(shù)的措施來(lái)各方面執(zhí)行。不同的作用,不同交互技術(shù)是可以交互執(zhí)行的。

    3.三維虛擬仿真系統(tǒng)的建立:

    三維虛擬系統(tǒng)的建立是一個(gè)浩大而系統(tǒng)的工程?；镜牟襟E分為:三維圖片數(shù)據(jù)庫(kù)的建立,它的作用主要是體現(xiàn)三維能動(dòng)性和交互性的關(guān)系。能更加快的構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。第二部分三維虛擬仿真的建立,是對(duì)各種資源的合理的分配利用。讓三維試圖數(shù)據(jù)有更明顯的可操作性。

    三、三維動(dòng)畫技術(shù)與三維虛擬技術(shù)的區(qū)別

    1.三維動(dòng)畫技術(shù)播放過(guò)程是完全固定的,在過(guò)程中不會(huì)改變播放的順序,三維虛擬播放不是固定的,它具有其可操作性,不受時(shí)間的限制,在系統(tǒng)中,用戶可以根據(jù)自己的想法實(shí)施的改變。

    2.三維虛擬技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)場(chǎng)景和環(huán)境的變化,它可以模擬考試訓(xùn)練,駕車訓(xùn)練,事故現(xiàn)場(chǎng),三維動(dòng)畫技術(shù)主要體現(xiàn)的是視覺(jué)的效果,讓人們看到整體的作用性,所以,兩者的是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的分別。

    3.三維虛擬是實(shí)時(shí)的,三維動(dòng)畫是做好的固定的模式。三維虛擬給人三維立體的感覺(jué),讓我們可以再虛擬的世界里感受身臨其境,具有其雙向性。

篇2

1三維打印技術(shù)引導(dǎo)紡織服裝業(yè)發(fā)展革新

每次新技術(shù)的更新都會(huì)使紡織行業(yè)受益。第一次工業(yè)革命，因蒸汽機(jī)的發(fā)明，紡織業(yè)由機(jī)器制作代替手工生產(chǎn)。第二次工業(yè)革命，紡織行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)得到改善，紡織服裝生產(chǎn)力得到大幅提高。在第三次工業(yè)革命中，紡織服裝業(yè)將難以拒絕三維打印技術(shù)帶來(lái)的革新。

與傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)相比，三維打印技術(shù)有著自己獨(dú)特的魅力：通過(guò)減少對(duì)工人的技術(shù)性需求，放棄多余的生產(chǎn)線，減少生產(chǎn)材料的浪費(fèi)和增加工廠的生產(chǎn)能力等特點(diǎn)改變企業(yè)的經(jīng)濟(jì)面貌，使企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程得到簡(jiǎn)化，得以快速有效并廉價(jià)地生產(chǎn)出商品。對(duì)于紡織服裝業(yè)來(lái)說(shuō)，三維打印技術(shù)還能夠使企業(yè)制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法造出的外形。

快速生產(chǎn)――快速推入市場(chǎng)――快速消費(fèi)――快速回收成本的模式，能夠滿足企業(yè)的迫切需求，以最快的速度生產(chǎn)商品，以便盡快投入市場(chǎng)，保證資金的流動(dòng)性。

目前Burton Snowboards公司（美國(guó)的防雨防雪用具品牌）、耐克和New Balance（新百倫公司，美國(guó)頂級(jí)跑鞋生產(chǎn)廠商）都已成為三維打印機(jī)的高端客戶。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球企業(yè)在2008年共花費(fèi)約1.6億美金在三維打印技術(shù)上，預(yù)計(jì)在2015年的花費(fèi)將翻番。在紡織服裝業(yè)上，F(xiàn)reedom of Creation設(shè)計(jì)公司已經(jīng)采用三維打印技術(shù)來(lái)生產(chǎn)面料。該公司設(shè)計(jì)師說(shuō)：“使用軟件轉(zhuǎn)換3D數(shù)據(jù)形成材料組織結(jié)構(gòu)并且通過(guò)智能裁剪和縫紉形成最終成品，整個(gè)過(guò)程就像打印一樣輕松便捷?！痹跉W美國(guó)家，三維打印技術(shù)以其不浪費(fèi)、不需勞力和比傳統(tǒng)方法更快速等優(yōu)勢(shì)，逐漸被服裝設(shè)計(jì)師青睞。

2基于三維打印技術(shù)的紡織服裝業(yè)前景

在三維打印技術(shù)高度成熟的未來(lái)，紡織服裝業(yè)將不再提供成品商品，因?yàn)橄M(fèi)者可以足不出戶就能打印自己喜歡、需要的紡織服裝產(chǎn)品。紡織服裝制造商將提供給消費(fèi)者三維打印機(jī)所需的專業(yè)材料，使消費(fèi)者保證自己的三維打印機(jī)正常工作。未來(lái)，紡織服裝制造商將與三維打印機(jī)制造商進(jìn)行合作開發(fā)，形成捆綁式銷售，這種原材料式銷售，將為紡織服裝制造企業(yè)帶來(lái)源源不斷的生意。

紡織服裝制造商不僅要提供打印機(jī)原料，還要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，向客戶出售設(shè)計(jì)好的服裝，讓客戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載打印出來(lái)。因?yàn)槿S打印技術(shù)的數(shù)字性，使得紡織服裝制造商的成功將不再取決于生產(chǎn)規(guī)模，而取決于創(chuàng)意。但是單靠創(chuàng)意也不夠，山寨者和創(chuàng)新者都能輕而易舉地在市場(chǎng)上迅速推出新產(chǎn)品。因此，競(jìng)爭(zhēng)情況可能出現(xiàn)前所未有的激烈，發(fā)展速度與以前相比將更快！作為數(shù)字化的服裝設(shè)計(jì)打印圖，也將面臨加密與反編譯的戰(zhàn)爭(zhēng)。復(fù)制與傳播變得容易的同時(shí)，盜版也將十分猖獗，就像音樂(lè)工業(yè)面臨的MP3傳播一樣。當(dāng)一份新服裝的設(shè)計(jì)圖開始提供下載時(shí)，設(shè)計(jì)圖擁有者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)將面臨許多侵犯。因此，在知識(shí)產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域的法律爭(zhēng)斗將更加劇烈。紡織服裝制造商們將把更多的精力投入到知識(shí)產(chǎn)權(quán)法中，以面對(duì)開源軟件、非商業(yè)模式的出現(xiàn)。

3結(jié)語(yǔ)

篇3

在介紹算法之前，需要作如下的定義和假設(shè)。定義1一個(gè)n-維歐幾里得空間［E，(*，*)］由n-維實(shí)向量空間Rn和內(nèi)積(*，*):E×ER組成，簡(jiǎn)記為E。歐幾里得空間是一個(gè)賦范空間，范數(shù)為＊=(*，*槡)。歐幾里得空間也是一個(gè)度量空間，距離函數(shù)定義為d(x，y)=x－y。定義2將無(wú)線傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)定義成八元組［O(x，y，z)，Rs，RC，kmin，α，β，gridt］。式中O(x，y，z)為節(jié)點(diǎn)的中心在三維空間中的三維坐標(biāo)，坐標(biāo)采用直角坐標(biāo)系(x，y，z)來(lái)表示。RS為節(jié)點(diǎn)的感知半徑，即節(jié)點(diǎn)上搭載的傳感器設(shè)備的感知距離，由傳感器設(shè)備的硬件參數(shù)所決定。RC為節(jié)點(diǎn)的通信半徑，即節(jié)點(diǎn)上搭載的通信設(shè)備的通信距離，由通信設(shè)備的硬件參數(shù)所決定。kmin為防止節(jié)點(diǎn)碰撞設(shè)置的最小安全距離，根據(jù)搭載節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的裝置體積和移動(dòng)速度的不同，在程序中設(shè)置不同的值。kb為節(jié)點(diǎn)平衡距離，根據(jù)不同的探測(cè)任務(wù)在程序中設(shè)置不同的值。α和β為虛擬力調(diào)節(jié)參數(shù)和虛擬力增長(zhǎng)指數(shù)，它們共同作用用于調(diào)整虛擬力變化曲線。gridt用于保存節(jié)點(diǎn)的斥力網(wǎng)數(shù)組，它是由斥力原點(diǎn)TO(x，y，z)和斥力網(wǎng)Ti(x，y，z)，i=1，2，3，…，n兩部分組成。本文中的算法存在以下假設(shè):假設(shè)1搭載節(jié)點(diǎn)的設(shè)備相互碰撞會(huì)導(dǎo)致?lián)p毀，因此節(jié)點(diǎn)間必須保持一定安全距離;假設(shè)2探測(cè)目標(biāo)存在實(shí)體，節(jié)點(diǎn)與探測(cè)目標(biāo)也必須保持安全距離;假設(shè)3節(jié)點(diǎn)能夠感知探測(cè)目標(biāo)的方向和距離。

基于虛擬力的三維部署算法

將VFA由二維空間擴(kuò)展至三維空間VFA是最經(jīng)典的虛擬力算法之一，因此擬試圖在VFA上進(jìn)行改進(jìn)。由于VFA是分布在二維平面上的，但在某些情況下高度參數(shù)至關(guān)重要，所以首先需要把VFA定義在三維空間中，實(shí)現(xiàn)三維空間中的VFA(VFA3D)。在VFA3D中，首先需要先將節(jié)點(diǎn)位置由二維數(shù)組O(x，y)轉(zhuǎn)換為三維數(shù)組O(x，y，z)，增加高度z這一維。由此在這個(gè)三維空間中的虛擬力也由二維向量F(x，y)轉(zhuǎn)換為三維向量F(x，y，z)。通過(guò)這些變換，可成功地把傳統(tǒng)的二維平面中的圓覆蓋問(wèn)題，轉(zhuǎn)變成了三維空間中的球覆蓋問(wèn)題。因此在下文中將VFA中的幾種虛擬力在VFA3D中做重新定義。節(jié)點(diǎn)間作用力在VFA3D算法中沒(méi)必要完全按照現(xiàn)實(shí)世界中的范德華力來(lái)計(jì)算。為更好地適應(yīng)需求，可以范德華力進(jìn)行一定程度的簡(jiǎn)化。為了便于分析和觀察，把節(jié)點(diǎn)間虛擬力分別用二維圖和三維圖來(lái)體現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)A對(duì)周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生虛擬力，最小號(hào)的球(圓)一共有四個(gè)，它們分別是節(jié)點(diǎn)A、B、C、D，它們的半徑為每個(gè)節(jié)點(diǎn)的感知半徑RS，中號(hào)的球(圓)半徑為節(jié)點(diǎn)的A的節(jié)點(diǎn)平衡距離kb，最大號(hào)的球(圓)半徑為節(jié)點(diǎn)A的通信半徑RC。節(jié)點(diǎn)D在節(jié)點(diǎn)A的通信距離之外，因此它們之間無(wú)虛擬力;節(jié)點(diǎn)B在節(jié)點(diǎn)A的通信半徑之內(nèi)且與節(jié)點(diǎn)A距離大于節(jié)點(diǎn)平衡聚距離，因此受到由節(jié)點(diǎn)B指向節(jié)點(diǎn)A的引力;節(jié)點(diǎn)C在節(jié)點(diǎn)A的通信半徑之內(nèi)且與節(jié)點(diǎn)A的距離小于節(jié)點(diǎn)平衡距離，因此節(jié)點(diǎn)C受到由節(jié)點(diǎn)A指向節(jié)點(diǎn)C的斥力，當(dāng)節(jié)點(diǎn)C與節(jié)點(diǎn)A的距離更小時(shí)，他們之間的斥力會(huì)更大，直至當(dāng)距離小于最小安全距離時(shí)，它們之間的斥力變?yōu)闊o(wú)窮大。中心引力在VFA3D中，節(jié)點(diǎn)除了受到節(jié)點(diǎn)間的虛擬力，在初始狀態(tài)下，還應(yīng)受到來(lái)自于目標(biāo)區(qū)域中心的引力作用。這樣即使節(jié)點(diǎn)初始位置未布撒在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，或者由于個(gè)別節(jié)點(diǎn)初始位置脫離了節(jié)點(diǎn)群，無(wú)法進(jìn)行正常的相互通信，也能通過(guò)中心引力的作用將脫離群體的一個(gè)或者多個(gè)節(jié)點(diǎn)拉回到目標(biāo)區(qū)域，從而使全部節(jié)點(diǎn)都能連接起來(lái)，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全面的覆蓋。由于固定的中心引力有著難以克服的弊端，因此提出了自適應(yīng)中心引力算法。障礙物斥力節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)區(qū)域動(dòng)態(tài)部署中，很可能會(huì)遇到障礙物，節(jié)點(diǎn)與障礙物進(jìn)行碰撞會(huì)造成嚴(yán)重的損失。因此在VFA3D算法中，加入了障礙物斥力，能夠有效地避免節(jié)點(diǎn)與障礙物之間的碰撞。針對(duì)復(fù)雜目標(biāo)的精確覆蓋部署算法在VFA3D中成功地把VFA由二維空間拓展至三維空間，但是僅僅這樣的話是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)樵黾恿艘痪S并不僅僅是增加了一個(gè)高度參量，它所帶來(lái)的各種問(wèn)題也應(yīng)運(yùn)而生。首先最明顯的就是計(jì)算壓力大幅度提升，三維球覆蓋問(wèn)題中的計(jì)算復(fù)雜度與二維覆蓋問(wèn)題根本不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。其次在二維空間中探測(cè)目標(biāo)一般都為一個(gè)點(diǎn)或者一個(gè)平面區(qū)域，而在三維空間中探測(cè)目標(biāo)可能是一個(gè)點(diǎn)，一個(gè)空間曲線，空間曲面，甚至是一個(gè)不規(guī)則的空間多面體。所以任務(wù)目標(biāo)更為復(fù)雜多變，一成不變的算法很難應(yīng)對(duì)各種情況。因此提出了VFA3D的改進(jìn)算法ECA3D(ExactCoveringAlgorithmin3—Dspace)，并在ECA3D中提出了目標(biāo)斥力網(wǎng)以及自適應(yīng)中心引力的概念。目標(biāo)斥力網(wǎng)由于在實(shí)際探測(cè)任務(wù)中，對(duì)區(qū)域進(jìn)行探測(cè)時(shí)，探測(cè)目標(biāo)往往都不是一個(gè)規(guī)則的形態(tài)，使用傳統(tǒng)的虛擬力動(dòng)態(tài)部署算法需要大量的節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全覆蓋以期望能夠收集到想要的全部數(shù)據(jù)。但是當(dāng)探測(cè)目標(biāo)不為凸多面體，甚至僅僅是一條不規(guī)則曲線或者曲面時(shí)，大量的節(jié)點(diǎn)都被浪費(fèi)掉了，因?yàn)槭褂肰FA3D最終部署的形態(tài)總會(huì)是一個(gè)不規(guī)則的類球體。因此為了能達(dá)到自適應(yīng)的調(diào)整部署形態(tài)，使節(jié)點(diǎn)群能夠根據(jù)探測(cè)目標(biāo)形態(tài)的不同均勻的覆蓋到目標(biāo)表面，ECA3D提出了加入一個(gè)探測(cè)目標(biāo)斥力場(chǎng)，在中心引力和目標(biāo)斥力的共同作用下期望能夠使節(jié)點(diǎn)群平衡分布在探測(cè)目標(biāo)表面，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的均勻覆蓋。

實(shí)驗(yàn)仿真

為了驗(yàn)證本文提出的算法是否能夠達(dá)到預(yù)期效果，現(xiàn)設(shè)計(jì)了以下兩組實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證分析。錐面覆蓋實(shí)驗(yàn)在第一組試驗(yàn)中，首先分別采用三種算法對(duì)一空間錐面的上表面進(jìn)行覆蓋部署。三種算法分別是VFA3D算法，只添加目標(biāo)斥力網(wǎng)的VFA3D算法和同時(shí)有目標(biāo)斥力網(wǎng)以及自適應(yīng)中心引力的ECA3D算法。然后通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的部署圖進(jìn)行對(duì)比分析。最后就可以得出結(jié)論，在對(duì)復(fù)雜三維目標(biāo)精確覆蓋時(shí)，哪種算法可以取得更好的效果。若探測(cè)目標(biāo)為錐面，現(xiàn)在需要探測(cè)錐面的外測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，圖9是使用VFA算法簡(jiǎn)單的擴(kuò)展到三維空間對(duì)目標(biāo)進(jìn)行覆蓋部署，節(jié)點(diǎn)數(shù)為60。是只添加目標(biāo)斥力網(wǎng)的VFA3D算法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行覆蓋部署，節(jié)點(diǎn)數(shù)為60。采用ECA3D算法對(duì)相同目標(biāo)進(jìn)行覆蓋部署，節(jié)點(diǎn)數(shù)也是60。從三圖中對(duì)比，很容易看出VFA3D算法在針對(duì)復(fù)雜目標(biāo)時(shí)，效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如ECA3D算法所達(dá)到的效果，因?yàn)閂FA3D算法是從VFA算法改進(jìn)而來(lái)，僅僅將VFA擴(kuò)展至三維空間，它無(wú)法根據(jù)目標(biāo)的不同自適應(yīng)的調(diào)整節(jié)點(diǎn)群散開的形態(tài)。使用同一種形態(tài)應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的情況，對(duì)探測(cè)目標(biāo)的針對(duì)性較小，不能夠根據(jù)探測(cè)目標(biāo)的形態(tài)的不同而隨之變化。從中加入透視效果以后，可以明顯看出將VFA算法簡(jiǎn)單的擴(kuò)展到三維空間中，節(jié)點(diǎn)群依然以一個(gè)類球的多面體的形態(tài)完成最終部署，大量的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至錐面的下方。若是將中心引力點(diǎn)設(shè)置到高一些的位置上，錐面上方的節(jié)點(diǎn)也不會(huì)按照錐面的形態(tài)均勻展開，而是在錐面上多層覆蓋。這樣無(wú)論如何都會(huì)導(dǎo)致了大量的節(jié)點(diǎn)部署到了無(wú)用的位置，節(jié)點(diǎn)的利用率偏低。而圖11中，本文提出的新型ECA3D算法能夠根據(jù)探測(cè)目標(biāo)的不同自適應(yīng)的調(diào)整部署形態(tài)。現(xiàn)在探測(cè)目標(biāo)為一個(gè)錐面，那么節(jié)點(diǎn)群在自適應(yīng)中心引力和目標(biāo)斥力網(wǎng)的作用下，能讓節(jié)點(diǎn)群均勻的分散在被探測(cè)目標(biāo)的表面，從而使每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都發(fā)揮出最高的效率，節(jié)點(diǎn)的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出VFA3D算法。中心引力未采用本文中的自適應(yīng)中心引力算法，而是采用了傳統(tǒng)的固定中心引力算法。對(duì)邊兩圖明顯可以看出采用固定中心引力點(diǎn)很容易由于選取中心引力點(diǎn)的不當(dāng)造成覆蓋上的漏洞，在凸多面體上表現(xiàn)得就是空洞，而在凹多面體上表現(xiàn)為堆積。由于自適應(yīng)中心引力和斥力網(wǎng)合力的共同作用，節(jié)點(diǎn)群均勻且無(wú)漏洞的覆蓋在錐面的表面上，和算法中受力分析預(yù)期的效果一致。

結(jié)束語(yǔ)

篇4

關(guān)鍵詞：二維動(dòng)畫技術(shù)；三維動(dòng)畫技術(shù)；結(jié)合；藝術(shù)創(chuàng)作

一、三維動(dòng)畫和二維動(dòng)畫的格式

隨著世界科技水平的不斷提升，對(duì)動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)的影響也變得越來(lái)越大，尤其是當(dāng)三維動(dòng)畫進(jìn)入動(dòng)畫市場(chǎng)之后，對(duì)傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫造成了很大的沖擊。全新的三維動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)對(duì)畫面的要求更高，在進(jìn)行畫面制作的時(shí)候，主要是利用動(dòng)漫制作軟件將物體以及場(chǎng)景進(jìn)行結(jié)合，從而建立起更加立體真實(shí)的畫面，使其最終所呈現(xiàn)出的圖像更加立體。三維動(dòng)畫的實(shí)際主要是利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成，有效的實(shí)現(xiàn)了藝術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展，動(dòng)畫制作者利用計(jì)算機(jī)軟件展開動(dòng)畫制作的時(shí)候可以充分發(fā)揮自己的想象力，在進(jìn)行三維動(dòng)畫技術(shù)操作的時(shí)候十分便利，從制作動(dòng)畫的觀點(diǎn)出發(fā)，在展開三維動(dòng)畫制作的時(shí)候應(yīng)該要充分利用起二維動(dòng)畫的人力資源，相關(guān)技術(shù)人員僅僅通過(guò)計(jì)算機(jī)上的操作就可以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，也在很大程度上降低了動(dòng)畫制作的難度，縮短了動(dòng)畫制作的周期。

二、二維動(dòng)畫與三維動(dòng)畫的不同表現(xiàn)形式

（一）空間表現(xiàn)形式上的不同

一提起二維動(dòng)畫與三維動(dòng)畫的不同之處，首先想到的一定是在空間表現(xiàn)形式上?，F(xiàn)階段的二維動(dòng)畫技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入以及編輯關(guān)鍵幀和中間幀來(lái)完成的，對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行精準(zhǔn)的定義，但是不管二維動(dòng)畫技術(shù)的畫面是否夠美，但是在空間表現(xiàn)能力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及三維動(dòng)畫，三維動(dòng)畫具有很強(qiáng)的立體感，但無(wú)論三維動(dòng)畫有多強(qiáng)的立體感以及代入感，也都是在二維動(dòng)畫的基礎(chǔ)上來(lái)模擬的三維動(dòng)畫效果[2]。三維動(dòng)畫基本上都是由相關(guān)的三維動(dòng)畫模擬軟件在計(jì)算機(jī)上建立起虛擬的立體世界，然后經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)，按照虛擬世界的構(gòu)造以及需求進(jìn)行人物以及景象的編排，最終將其串聯(lián)為一長(zhǎng)串動(dòng)態(tài)畫面的工作。并且，三維動(dòng)畫一定要具有正反兩面，這樣最終所體現(xiàn)出的三維效果才足夠真實(shí)。

（二）在藝術(shù)效果表現(xiàn)形式上的不同

傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫大多是采用手繪的方式來(lái)完成的，這種動(dòng)畫制作方式需要消耗很長(zhǎng)的時(shí)間，但是最終呈現(xiàn)出的動(dòng)畫效果更加具有藝術(shù)性，其主要是運(yùn)用將現(xiàn)實(shí)世界人物夸張化的形式來(lái)表現(xiàn)動(dòng)畫世界當(dāng)中的思想。動(dòng)畫造型師會(huì)根據(jù)動(dòng)畫當(dāng)中的劇情以及劇中角色的需要來(lái)進(jìn)行感官效果上的設(shè)計(jì)，使動(dòng)畫當(dāng)中的場(chǎng)景盡量符合動(dòng)畫世界當(dāng)中對(duì)于真實(shí)的定義，也盡量保證動(dòng)畫角色人物的豐滿，在進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)充分運(yùn)用到夸張以及透視的方法，這會(huì)使動(dòng)畫變得更加有表現(xiàn)力[3]。而對(duì)于三維動(dòng)畫來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)制作方面主要是依靠計(jì)算機(jī)軟件當(dāng)中的模型來(lái)完成，在一定程度上脫離了事物本身的框架約束，通過(guò)科技手段盡量將畫面變得真實(shí)，這樣一來(lái)，便很容易達(dá)到設(shè)計(jì)者想要的立體效果，但是想要用夸張手法對(duì)其進(jìn)行完美表現(xiàn)還是存在一定難度的。通常情況下，光線的陰影可以改變光線表現(xiàn)方式，同時(shí)還可以有效的起到調(diào)節(jié)場(chǎng)景氛圍的作用，在三維動(dòng)畫的制作過(guò)程中，可以達(dá)到虛擬照明的效果，利用光線的陰影可以提高動(dòng)畫場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)空間藝術(shù)性。在以往的二維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過(guò)程中，想要獲得較為理想的藝術(shù)表現(xiàn)，其創(chuàng)作過(guò)程會(huì)非常復(fù)雜，要在角色以及場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)上下很大功夫，但也不見得可以達(dá)到理想效果。而三維動(dòng)畫的藝術(shù)表現(xiàn)更加新穎，在進(jìn)行三維動(dòng)畫制作的時(shí)候，要先對(duì)畫面當(dāng)中的各個(gè)人物以及場(chǎng)景版塊進(jìn)行處理，在將其合成之后，還要進(jìn)行統(tǒng)一的處理，尤其體現(xiàn)在細(xì)節(jié)處理上，其制作效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫。而二維動(dòng)畫的制作時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，涉及到分鏡頭的編寫，還要實(shí)現(xiàn)聲音與動(dòng)作的同步配合，因此，在錄完聲音之后，還要根據(jù)腳本放映的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行分割。需要原畫師描繪設(shè)計(jì)原稿，并且對(duì)動(dòng)作進(jìn)行精準(zhǔn)細(xì)致的分割，后期還要對(duì)已經(jīng)完成的動(dòng)畫進(jìn)行照片掃描，當(dāng)完成掃描之后，再根據(jù)情景制作特殊效果以及聲音。經(jīng)過(guò)上述的分析可以看出，雖然三維動(dòng)畫與二維動(dòng)畫僅僅相差了一個(gè)字，但是其藝術(shù)效果表現(xiàn)形式上還是有很大區(qū)別的，三維動(dòng)畫的制作是盡量還原事物生活當(dāng)中的原貌，而二維動(dòng)畫在表現(xiàn)形式上會(huì)更加重視意境的描述，是一種對(duì)現(xiàn)實(shí)生活事物本真狀態(tài)的闡述，因此，二維動(dòng)畫想要做得惟妙惟肖其實(shí)并不容易。從二者藝術(shù)表現(xiàn)形式上來(lái)看，各有特色，雖然三維動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來(lái)越紅火，最近幾年，二維動(dòng)漫的產(chǎn)量在逐年下降，但是這并不能夠否定二維動(dòng)漫的藝術(shù)魅力，二者都是推動(dòng)動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。

三、二維動(dòng)畫技術(shù)與三維動(dòng)畫技術(shù)的有效結(jié)合分析

（一）在特效方面的有效結(jié)合分析

二維技術(shù)與三維技術(shù)在創(chuàng)作特效當(dāng)中的結(jié)合起到了非常理想的效果，例如在粒子特效方面，想要?jiǎng)?chuàng)作出一部兼具真實(shí)性與藝術(shù)性的動(dòng)畫作品，應(yīng)該對(duì)創(chuàng)作技巧進(jìn)行精準(zhǔn)把握。例如，想要?jiǎng)?chuàng)作一群在深海當(dāng)中游動(dòng)的魚兒，如果從采用二維動(dòng)畫技術(shù)對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)作，就需要對(duì)海底的環(huán)境以及魚兒游水的狀態(tài)進(jìn)行模擬，先采用手繪的方式進(jìn)行創(chuàng)作，然后將其進(jìn)行疊加，這樣創(chuàng)作出來(lái)的作品會(huì)顯得有些模糊，與三維技術(shù)模型的效果相差很多[4]。所以，可以先采用三維動(dòng)畫技術(shù)對(duì)其展開制作，從而保證人物狀態(tài)的真實(shí)性，然后再將其改為二維動(dòng)畫的原畫，這種制作方式不僅僅保證了最終動(dòng)畫的質(zhì)量，同時(shí)也在很大程度上節(jié)省了動(dòng)畫制作的時(shí)間。在整個(gè)動(dòng)畫創(chuàng)作的過(guò)程中，利用了三維動(dòng)畫技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)也利用了二維動(dòng)畫技術(shù)的特點(diǎn)，將其進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合。對(duì)于夸張創(chuàng)作手法的運(yùn)用也可以恰到好處，采用三維技術(shù)創(chuàng)作出來(lái)的夸張動(dòng)作以及景象不見得會(huì)符合大眾審美的觀念，這就需要?jiǎng)赢媱?chuàng)作人員在對(duì)其進(jìn)行使用的時(shí)候要注意分寸，這樣才能夠起到點(diǎn)睛的效果。

（二）在不同場(chǎng)景當(dāng)中的結(jié)合分析

從現(xiàn)階段我國(guó)三維技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況來(lái)看，三維技術(shù)的渲染能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)二維技術(shù)，但同時(shí)，三維技術(shù)還有一些需要進(jìn)一步改善的地方，才展開動(dòng)畫創(chuàng)作的過(guò)程中，所使用的描線效果還沒(méi)有達(dá)到手繪的要求，因此，在進(jìn)行遠(yuǎn)景三維動(dòng)畫模型制作的時(shí)候應(yīng)用三維動(dòng)畫技術(shù)還很難達(dá)到理想的效果。而對(duì)于二維技術(shù)來(lái)說(shuō)，其中長(zhǎng)距離的表現(xiàn)效果較為理想，但是在進(jìn)行近距離場(chǎng)景動(dòng)畫表現(xiàn)的時(shí)候就會(huì)顯得較為淡薄，很難滿足現(xiàn)階段人們的審美需求。綜合以上二維動(dòng)畫技術(shù)以及三維動(dòng)畫技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，可以在場(chǎng)景轉(zhuǎn)化的方面對(duì)其進(jìn)行互相補(bǔ)足應(yīng)用，這樣會(huì)使動(dòng)畫最終呈現(xiàn)出的藝術(shù)效果有很大的提升，經(jīng)過(guò)材質(zhì)處理以及材質(zhì)合成之后，可以有效的彌補(bǔ)二維動(dòng)畫當(dāng)中的人物角色問(wèn)題以及三維場(chǎng)景當(dāng)中配合一致的問(wèn)題[5]。

四、結(jié)束語(yǔ)

篇5

摘要：三維動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用廣泛。在課件中引入三維動(dòng)畫，可進(jìn)一步提高學(xué)生興趣，降低知識(shí)點(diǎn)難度，增強(qiáng)教學(xué)效果。

多媒體教學(xué)技術(shù)在中學(xué)教學(xué)中越來(lái)越普及，教育工作者制作出了各種類型的豐富多彩的課件。其中就動(dòng)畫內(nèi)容而言，平面動(dòng)畫較多，三維動(dòng)畫還比較少見。筆者對(duì)三維動(dòng)畫方面的問(wèn)題很感興趣，就其在中學(xué)化學(xué)中的引入及初步應(yīng)用談?wù)勛约旱捏w會(huì)。

我使用的是3DStudioMAX(簡(jiǎn)稱3DSMAX)三維動(dòng)畫制作軟件。它集建模、材質(zhì)編輯、修改、渲染、動(dòng)畫制作等功能于統(tǒng)一的Windows界面中，是一種大型、復(fù)雜的三維制作軟件。

3DSMAX對(duì)硬件環(huán)境的要求：使用相當(dāng)于Pentium300MH或以上主頻的CPUl28M內(nèi)存，板載4M顯存的3D加速顯卡以及支持1024x768分辨率的17英寸顯示器。這種硬件要求今天已比較普遍。操作系統(tǒng)最好采用WindowsNT。對(duì)于Windows98的用戶，也可使用3DSMAX，但是會(huì)遇到一些問(wèn)題。首先是數(shù)值輸入問(wèn)題，安裝完成后，建立造型時(shí)，不能輸入造型的幾何參數(shù)，這時(shí)將S12sys．ron字體文件拷入操作系統(tǒng)的字體文件夾中，即可解決。其次，可能遇到內(nèi)存不足的問(wèn)題，解決辦法是購(gòu)買內(nèi)存或安裝一些第三方內(nèi)存管理軟件。

3DSMAX的窗口界面根據(jù)實(shí)際的功能大致可分為8個(gè)區(qū)域，分別是：視圖顯示區(qū)，下拉菜單區(qū)、工具欄、命令面板，信息狀態(tài)欄、動(dòng)畫控制區(qū)、視圖控制區(qū)、對(duì)象捕捉區(qū)。各種工具、命令名目繁多，并且都是英文專業(yè)詞匯，熟悉、掌握需要較長(zhǎng)的時(shí)間。

作為一名基層化學(xué)教師，我曾經(jīng)建立了一些化學(xué)三維動(dòng)畫模型。

例：建立數(shù)個(gè)在空間以各種角度旋轉(zhuǎn)的乙烯分子球棍模型，其中一個(gè)漸至滿屏，其余隱至最遠(yuǎn)處。

1、制作碳原子模型。打開“Create”命令面板，單擊“Sphere”球體按紐；在透視圖“Perspective”中拉出球體，3DSMAX自動(dòng)命名球體為“Sphere01”，作為C原子；打開“Modify”命令面板，在“Parameters”參數(shù)欄輸入數(shù)據(jù)，修改球體半徑為所需。

2、制作兩個(gè)氫原子模型。同上，建立另一個(gè)球體“Sphere02”，作為H原子，兩球半徑比為r(C)/r(H)=30／23：選中Sphere02,按下空格鍵鎖定選擇，單擊工具欄上的“Pan”按紐，按下鍵盤的Shift鍵同時(shí)用鼠標(biāo)拖動(dòng)球體，在彈出的“CloneOptions”對(duì)話框中選擇“COPY”復(fù)選框單擊“OK”確認(rèn)，復(fù)制出一個(gè)與“Sphere02”完全一樣的的球體。

3、制作兩個(gè)連杠。按下“Geometry”命令面板上的“Cylinder''''’按鈕，在透視圖中制作一個(gè)圓柱體；設(shè)高、半徑為所需。

同上，復(fù)制一個(gè)連杠。

4、將各部分組成一個(gè)整體。前面建立的各部分均為獨(dú)立的整體，必須將它們組合為一個(gè)整體。

首先單擊“SelectcandLink”按鈕，在大球上按下左鍵，將該球拖到一個(gè)連杠上，放開鼠標(biāo)鍵；對(duì)其余各球、連杠同樣操作；

其次，按住Ctrl鍵用鼠標(biāo)占取各物體，將五個(gè)物體全部選中，單擊“Croup”菜單上的“Group”命令，在彈出的對(duì)話框中輸入“乙烯片段”，單擊“OK''''’，關(guān)閉對(duì)話框，這樣五個(gè)物體組合為一個(gè)整體。完成乙烯分子球棍模型的一半。在場(chǎng)景中移動(dòng)任何一個(gè)物體，組中物體都隨著移動(dòng)。最后使用“Attach”命令將各部分真正結(jié)合成一個(gè)實(shí)體。

5、復(fù)制乙烯分子球棍模型另一半。

6、制作一根較長(zhǎng)連杠，將兩部分連接起來(lái)。

7、將三部分連接為一個(gè)整體，即得到一個(gè)完整的乙烯分子球棍模型。

8、復(fù)制6至7個(gè)乙烯分子模型。

9、制作動(dòng)畫。按下動(dòng)畫控制區(qū)“Anim”動(dòng)畫記錄按鈕(變?yōu)榧t色)，移動(dòng)時(shí)間滑塊到50幀，將處于同等位置的數(shù)個(gè)乙烯分子邊從XY平面、XZ平面、YZ平面旋轉(zhuǎn)，邊移至漸遠(yuǎn)，同時(shí)將一個(gè)乙烯分子各角度旋轉(zhuǎn)至漸近；移動(dòng)時(shí)間滑塊到100幀，同樣將漸近的一個(gè)乙烯分子移至滿屏，并以正面呈現(xiàn)，其余分子移至屏幕最遠(yuǎn)；關(guān)閉動(dòng)畫記錄。

10、單擊動(dòng)畫控制區(qū)“Play”按鈕，即可看到制作好單一個(gè)乙烯分子球模從一群分子中以各個(gè)角度飛出至滿屏，其余退至最遠(yuǎn)。

篇6

關(guān)鍵詞：三維CAD 機(jī)械設(shè)計(jì) 參數(shù)化

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（a）-0010-01

機(jī)械設(shè)計(jì)作為工科類學(xué)生的必修課程，在工科類學(xué)生的學(xué)習(xí)體系中占有舉足輕重的作用。機(jī)械設(shè)計(jì)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容就是基本理論、基本知識(shí)以及基本方法，將這些書本知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，在實(shí)踐過(guò)程中，更多側(cè)重于設(shè)計(jì)技能與設(shè)計(jì)構(gòu)思能力的培養(yǎng)。在機(jī)械學(xué)習(xí)教學(xué)中，將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐進(jìn)行緊密結(jié)合，讓學(xué)生在實(shí)踐中加強(qiáng)對(duì)專業(yè)課程與專業(yè)技能的鞏固與運(yùn)用成為了最主要的目的。因此加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與教學(xué)方式的改革是勢(shì)在必行的。目前機(jī)械行業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了從手工繪圖向二維CAD技術(shù)過(guò)渡。二維CAD技術(shù)已經(jīng)成為了目前我國(guó)機(jī)械行業(yè)最為普遍的技術(shù)。但是隨著時(shí)間的推進(jìn)，二維CAD技術(shù)的弊端也日益突出，如其只能起到一個(gè)電子圖板的功能，容易出現(xiàn)尺寸漏標(biāo)、投影線生成過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題。因此二維CAD并沒(méi)有真正起到一個(gè)計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)作用。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的提高，信息處理方式的不斷智能化，機(jī)械設(shè)計(jì)也逐漸開始向三維CAD邁進(jìn)，并且在實(shí)踐中獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)受住了實(shí)踐的考驗(yàn)。三維CAD技術(shù)開始成為機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

1 三維CAD技術(shù)概念

三維CAD技術(shù)也稱之為建模技術(shù)。作為CAD技術(shù)的核心，三維CAD技術(shù)經(jīng)過(guò)了多個(gè)發(fā)展階段才逐漸發(fā)展成型，它是以三維模型為基礎(chǔ)的，只要建造好了三維結(jié)構(gòu)，那么二維模型也是信手捏來(lái)的。三維CAD技術(shù)主要包括三維轉(zhuǎn)二維、三維造型與三維設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與仿真、圖樣檔案管理等。完備的三維CAD技術(shù)不僅能夠滿足幾何圖形的形狀與性能要求，而且能夠使其各方面的指標(biāo)都達(dá)到一個(gè)完美的狀態(tài)。三維CAD技術(shù)符合創(chuàng)造者的設(shè)計(jì)思維，能夠使設(shè)計(jì)者充分發(fā)揮其想象力與創(chuàng)造力。三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用不僅解決了工程繪圖質(zhì)量與產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量等問(wèn)題，而且能夠使產(chǎn)品的運(yùn)功仿真、虛擬設(shè)計(jì)等達(dá)到最佳狀態(tài)。在目前的時(shí)代，掌握好三維CAD技術(shù)成為了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)人員的一種基本技能。

2 三維CAD技術(shù)在機(jī)械技術(shù)中運(yùn)用優(yōu)勢(shì)

2.1 變量化與參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

進(jìn)行變量化與參數(shù)化設(shè)計(jì)是進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的主要思想。傳統(tǒng)性CAD技術(shù)知識(shí)用固定尺寸進(jìn)行幾何元素的定義，如果要進(jìn)行圖畫修改的話就要進(jìn)行重畫，而設(shè)計(jì)作品往往都是在進(jìn)行多次修改后才能生成，因此這就給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)很大的麻煩與浪費(fèi)，二維CAD雖然能夠具有一定程度的參數(shù)化功能，但是對(duì)于實(shí)現(xiàn)建立于裝配環(huán)境的參數(shù)化設(shè)計(jì)還是有一定的難度。三維CAD設(shè)計(jì)中的變量化與參數(shù)化板塊就能夠?qū)α慵O(shè)計(jì)因某些尺寸變化而產(chǎn)生的變化進(jìn)行自動(dòng)修改，也可以對(duì)基于裝配環(huán)境的參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行裝配，及時(shí)是其中的某個(gè)零件尺寸出現(xiàn)變化，它也會(huì)使得其他的零件尺寸進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。這就很大程度上減少了修改的工作量與工作時(shí)間，減輕了設(shè)計(jì)人員的修改工作量，大大節(jié)省了時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)速度，也避免了信息的過(guò)于繁冗。

2.2 設(shè)計(jì)作品更形象與直觀

作品設(shè)計(jì)時(shí)，最原始的設(shè)想是一種立體的實(shí)體?？墒且?yàn)樵O(shè)計(jì)手段的有限，所以設(shè)計(jì)人員很難在平面圖紙上將其作品繪畫出立體效果，通常是用正投影所形成的二維法來(lái)繪畫三維構(gòu)想。但是現(xiàn)在隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，在軟件的輔助下，將構(gòu)想中的三維作品繪畫出來(lái)變得可能了。其中能使作品更形象更直觀的就是三維CAD技術(shù)了。利用該技術(shù)創(chuàng)作出的作品能讓人一目了然，并且有利于設(shè)計(jì)者進(jìn)行更直觀的檢查工作，利用該技術(shù)還可以在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行模擬運(yùn)轉(zhuǎn)與模擬裝配，使作品更適合實(shí)際運(yùn)用。

2.3 可以對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與有限元分析

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不能保證設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的數(shù)據(jù)與實(shí)際工作數(shù)據(jù)的高度接近，容易導(dǎo)致零部件的可靠性降低，加大了危險(xiǎn)系數(shù)，尤其是對(duì)一些形狀收禮復(fù)雜的重要零件的數(shù)據(jù)。三維CAD技術(shù)能夠?qū)α悴考M(jìn)行有限元分析，能夠?qū)χ匾牧悴考臄?shù)據(jù)經(jīng)參數(shù)化后輸入到有限元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行受力變形分析、形狀優(yōu)化分析以及振動(dòng)分析。一旦結(jié)果不符合實(shí)際要求就要進(jìn)行重新計(jì)算與設(shè)計(jì)，一直到符合為止。這樣也就大大提高了設(shè)計(jì)效率與安全系數(shù)，降低了材料的浪費(fèi)，提高產(chǎn)品的可靠性。

3 三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)用趨勢(shì)

隨著三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的不斷發(fā)展，它也正朝著集成化、規(guī)范化與智能化的方向發(fā)展。

3.1 集成化

三維CAD技術(shù)不是一種孤立的技術(shù)，它集成了設(shè)備、計(jì)算機(jī)軟硬件、網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)庫(kù)等。與此同時(shí)，它又與CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、MIS（管理信息系統(tǒng)）、MRP（制造資源管理）等相關(guān)系統(tǒng)的集成。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，三維CAD技術(shù)也開始逐漸實(shí)現(xiàn)CAD＼CAM的集成，這也是今后人們發(fā)展的一個(gè)重要熱點(diǎn)。

3.2 規(guī)范化

規(guī)范化趨勢(shì)主要表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)模型規(guī)范化以及CAD資源規(guī)范化。三維CAD技術(shù)講工程數(shù)據(jù)模型與幾何數(shù)據(jù)作為自身系統(tǒng)開發(fā)的依據(jù)。

3.3 智能化

參數(shù)設(shè)計(jì)與特征造型是三維CAD智能化的重要進(jìn)步與表現(xiàn)。系統(tǒng)軟件不僅為人們提供一種繪畫工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且也不再把占有線面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一起而忽略他們的內(nèi)在聯(lián)系。參數(shù)設(shè)計(jì)與特征造型的引進(jìn)已經(jīng)成為了軟件作為人們好幫手的重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 董云飛.淺談CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山西建筑，2004（3）.

[2] 王其芳.三維CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的影響[J].煤礦機(jī)械，2007（4）.

[3] 張鋒，龐應(yīng)周.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技向?qū)В?010（23）.

篇7

2011年9月27日至30日，在上海舉辦的中國(guó)國(guó)際縫制設(shè)備展覽會(huì)上，力克展示了如何將最新技術(shù)與時(shí)尚專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，如何簡(jiǎn)化并提高服裝開發(fā)過(guò)程的效率。

“Modaris®是目前世界上使用最廣泛的服裝打版及放碼軟件。它是法國(guó)及意大利主要奢侈品品牌所使用的標(biāo)準(zhǔn)軟件，同時(shí)也被全球不同類型的時(shí)尚及服裝企業(yè)所廣泛使用。”力克首席執(zhí)行官 Daniel Harari 說(shuō)道，“作為40年來(lái)時(shí)尚行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，力克在創(chuàng)建適用于全球時(shí)尚行業(yè)的三維虛擬原型解決方案上進(jìn)行了大量的研發(fā)。Modaris®V7 將三維技術(shù)作為時(shí)尚開發(fā)的核心，幫助時(shí)尚企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品系列概念的開發(fā)階段，以確保企業(yè)收益及提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

始終如一的適身度是各大品牌提高客戶忠誠(chéng)度的關(guān)鍵差異化因素。使用3D作為通用語(yǔ)言是手動(dòng)原型制作的理想替代方案，可以加快產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程并提高適身度。使用Modaris®V7，在繪制好樣版草圖后可以立即瀏覽特定面料的三維圖樣。在屏幕上所作的任何調(diào)整可直接修改到平面樣版。平面和三維模式的修改都是實(shí)時(shí)可見的。這一互動(dòng)過(guò)程極大地降低了原型制作成本、縮短了開發(fā)時(shí)間，同時(shí)為公司提供了盡快做出決策以及保持市場(chǎng)領(lǐng)先地位所需的控制權(quán)和靈活性。這對(duì)于必須嚴(yán)格控制進(jìn)度和成本，同時(shí)滿足不同體型消費(fèi)者需求的公司具有尤其重要的意義。

Modaris®及其三維技術(shù)的效率非常之高，首批采用者表示采用Modaris能夠減少一半甚至更多實(shí)物樣品。在某些情況下，這意味著針對(duì)每件服裝只需制作一個(gè)原型。在公司決定是否投產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)，Modaris®也發(fā)揮著非常重要的作用。

深受意大利主要品牌歡迎的意大利打版開發(fā)公司Prontomodel稱Modaris®幫助其公司大約減少了50%甚至更多實(shí)物樣品。該公司負(fù)責(zé)人Massimiliano Trambaioli說(shuō)：“非常高效，現(xiàn)在我們就每件衣服只需創(chuàng)建一個(gè)實(shí)物原型，因?yàn)樘摂M樣版的效果非常好?！?/p>

篇8

【關(guān)鍵詞】 三維打印 應(yīng)用前景 發(fā)展趨勢(shì)

三維打?。═hree Dimension Printing，簡(jiǎn)稱3DP）屬于一種快速成型（Rapid Prototyping，簡(jiǎn)稱RP）技術(shù)，是一種由CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）數(shù)據(jù)通過(guò)成型設(shè)備以材料堆積的方式制成實(shí)物的技術(shù)。三維打印技術(shù)不需要使用傳統(tǒng)的加工器械即可快速、精確地制造零件或模具，從而有效地縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮減生產(chǎn)成本。三維打印技術(shù)改變了傳統(tǒng)的零件生產(chǎn)模式，減少了制造企業(yè)對(duì)生產(chǎn)空間的要求與廉價(jià)勞動(dòng)力的需求，其推廣應(yīng)用將對(duì)傳統(tǒng)的零件生產(chǎn)模式帶來(lái)顛覆性的影響。

一、三維打印技術(shù)分類及優(yōu)勢(shì)

目前比較典型的三維打印快速成形技術(shù)主要分為三種：粉末粘結(jié)三維打印、光固化材料三維打印與熔融材料三維打印。

1、粉末粘接三維打印

粉末粘結(jié)三維打印是目前應(yīng)用最為廣泛的三維打印技術(shù)。其工藝過(guò)程如下：首先，在工作平臺(tái)上均勻鋪灑單位厚度的粉末材料；其次，依據(jù)實(shí)體模型離散層面的數(shù)字信息將粘結(jié)劑噴射到粉末材料上，使粉末材料粘結(jié)，形成單位實(shí)體截面層；再次，將工作臺(tái)下降一個(gè)單位層厚；最后，重復(fù)第一步至第三步，逐層堆砌，形成三維產(chǎn)品。粘接三維打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)一是成型速度快，二是由于粉末本身可以作為支撐，因此不需要加入額外的支撐結(jié)構(gòu)。其存在的缺點(diǎn)是，通過(guò)粉末粘連成形的零件精度和強(qiáng)度偏低，一般需要后續(xù)工藝提高其強(qiáng)度，但后續(xù)處理工藝會(huì)導(dǎo)致零件體積收縮，變形嚴(yán)重。目前ZCorp公司的粉末粘結(jié)三維打印機(jī)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

2、光固化三維打印

光固化三維打印又稱光敏三維打印，該技術(shù)使用液態(tài)光敏樹脂作為原料制作零件模型，然后利用紫外光對(duì)其進(jìn)行固化。其工藝過(guò)程如下：首先，根據(jù)離散的虛擬實(shí)體截面數(shù)據(jù)，噴射形成單位厚度的實(shí)體材料與支撐材料截面；其次，使用紫外光照射使截面固化；再次，不斷重復(fù)上述過(guò)程，直至完成零件實(shí)體與支撐實(shí)體；最后，通過(guò)后續(xù)處理清理支撐實(shí)體，得到零件。光固化三維打印結(jié)合了光固化成形與噴射成形的優(yōu)點(diǎn)，提高了零件的精度并降低了生產(chǎn)成本。目前，光敏三維打印機(jī)市場(chǎng)由美國(guó)的3Dsystem公司與以色列的Objet公司壟斷。

3、熔融材料三維打印

熔融材料三維打印成形原理和工藝過(guò)程與光固化三維打印成形的原理和工藝過(guò)程類似，但熔融材料三維打印技術(shù)是通過(guò)直接噴射熔融態(tài)的熱塑性塑料打印成形的，省略了紫外光照射固化工序。雖然簡(jiǎn)化了工藝，但熔融材料三維打印對(duì)成形設(shè)備與噴頭性能的要求更為苛刻，而且目前可供其選擇的支撐材料極其有限，從而制約了這種工藝技術(shù)的市場(chǎng)擴(kuò)張。

三維打印技術(shù)是快速成形技術(shù)中的一種，除三維打印外，目前技術(shù)成熟、應(yīng)用比較廣泛的商業(yè)化快速成形工藝還包括光固化/立體光刻成形（SLA）、選擇性激光燒結(jié)成形（SLS）、堆疊實(shí)體制造（LOM）、熔融堆積成形（FDM）等。SLA、SLS、LOM快速成形技術(shù)需要配備價(jià)格昂貴的激光系統(tǒng)，與之相比三維打印快速成形設(shè)備具有價(jià)格相對(duì)便宜、運(yùn)行成本低、易于維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。FDM技術(shù)成形材料單一，成形溫度區(qū)間短，與之相比三維快速成形技術(shù)具有成形材料種類多、成形溫度區(qū)間長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。此外，三維快速成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，基本無(wú)生產(chǎn)污染，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，三維打印技術(shù)被認(rèn)為是最具生命力的快速成形技術(shù)，發(fā)展?jié)摿薮?，?yīng)用前景廣闊。

二、三維打印材料與設(shè)備

打印材料的適用范圍決定了三維打印技術(shù)的應(yīng)用廣度，成形設(shè)備的打印精度、打印速度等性能決定了三維打印技術(shù)的應(yīng)用深度，設(shè)備與材料的相容性則決定了三維打印技術(shù)的應(yīng)用邊界。不同的材料物理化學(xué)性質(zhì)不同，對(duì)應(yīng)的預(yù)處理過(guò)程、打印過(guò)程、工藝參數(shù)也有所差別。因此，不同屬性的材料必須配備相應(yīng)的打印機(jī)，即設(shè)備與打印材料是綁定的。

目前，3D打印機(jī)設(shè)備主要提供商有ZCorporation、Objet、Stratasys、3Dsystems等，Stratasys公司與3D Systems公司是3D打印設(shè)備兩大巨頭。Stratasys公司近期收購(gòu)了以色列的Objet公司；3D Systems公司2012年初完成了對(duì)Z Corporation 的收購(gòu)。為表述方便，仍采用未收購(gòu)前的公司及產(chǎn)品名稱。ZCorporation公司自1995年開始研發(fā)粉末粘結(jié)成形三維打印快速成形設(shè)備，目前公司已成功開發(fā)出具有成形速度快、成形色彩范圍廣和成形尺寸大等特點(diǎn)的多個(gè)系列的三維打印快速成形機(jī)，成形材料包括容易獲取的石膏、橡膠、淀粉、石蠟和鑄造砂等。Objet公司成立于1998年，公司致力于開發(fā)光固化三維打印快速成形設(shè)備及相關(guān)的成形材料。2007年，Objet公司推出的Eden系列產(chǎn)品獲得市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。目前，Objet公司已經(jīng)成功開放出具有不同性能的多種光敏樹脂打印材料。Stratasys公司成立于1989年，公司致力于研發(fā)熔融材料三維打印設(shè)備與材料，在全球市場(chǎng)份額較大，公司近期推出了采用多種顏色的ABS成形材料和水溶性支撐材料的Dimension1200es系列高端打印機(jī)。3Dsystems公司1999年推出了首臺(tái)以石蠟為成型材料的熱噴式三維打印快速成形機(jī)，這種打印機(jī)的成本和材料均較為低廉。此后，3Dsystems公司又研發(fā)了成型精度高的以熱塑性塑料為成型料的熱噴式三維打印快速成形機(jī)和以光敏樹脂為成型料的三維打印快速成形機(jī)。除了生產(chǎn)銷售專業(yè)打印機(jī)外，ZCorpration、Objet、Statasys、3Dsystem等公司也積極研究開發(fā)低價(jià)位、小型桌面化的快速成形設(shè)備，促使桌面三維打印設(shè)備市場(chǎng)進(jìn)入快速成長(zhǎng)期。

三、三維打印的應(yīng)用

隨著三維打印快速成形設(shè)備功能的不斷改進(jìn)與打印材料的不斷開發(fā)，三維打印的應(yīng)用范圍將逐漸拓展。尤其在機(jī)械加工、醫(yī)學(xué)工程、家庭消費(fèi)等領(lǐng)域應(yīng)用空間巨大。

1、機(jī)械加工領(lǐng)域

三維打印快速成形技術(shù)可以用于快速制模與快速制造。ZCorporation公司生產(chǎn)的粉末粘結(jié)三維打印快速成形機(jī)能夠快速地制造出可直接澆鑄低熔點(diǎn)金屬的鑄造模。三維打印快速成形技術(shù)可以直接將陶瓷粉和金屬粉粘結(jié)成形，然后通過(guò)燒結(jié)固化、滲入低熔點(diǎn)金屬等工藝獲得陶瓷或金屬零件，也可以直接噴射熔融的陶瓷懸浮液或金屬液進(jìn)行打印，再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的輔助處理得到陶瓷或金屬制件。

由于受到打印材料、打印尺寸的約束以及設(shè)備精度低導(dǎo)致的成品性能降低，目前三維打印的金屬制件大多局限于部分低端制造業(yè)領(lǐng)域，但隨著打印機(jī)價(jià)格的下降及設(shè)備精度的提高，三維打印在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將不斷拓展。三維打印機(jī)的應(yīng)用將降低零部件生產(chǎn)的技術(shù)門檻，同時(shí)減少零部件生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力的依賴。未來(lái)，伴隨三維打印的普及，那些依靠廉價(jià)勞動(dòng)力獲得生存空間的低端制造企業(yè)的比較優(yōu)勢(shì)將會(huì)逐漸消失，而無(wú)一技之長(zhǎng)的勞動(dòng)力也將面臨更加嚴(yán)峻的就業(yè)壓力。

2、醫(yī)藥工程領(lǐng)域

運(yùn)用三維打印技術(shù)可以快速精確地制造人體的器官模型。借助器官模型，醫(yī)生可以對(duì)患者進(jìn)行病情診斷。同時(shí)人體器官模型可以幫助醫(yī)生充分進(jìn)行術(shù)前討論，以尋求最佳的手術(shù)治療方案，從而能有效縮短手術(shù)時(shí)間，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。由于醫(yī)用模型的應(yīng)用易于推廣，該市場(chǎng)在發(fā)達(dá)國(guó)家正迅速擴(kuò)張。除了醫(yī)用模型，利用三維打印還可以制造出高效藥品。由于藥品的尺寸形狀相似度高，且成形工藝過(guò)程易于移植，應(yīng)用前景廣闊。美國(guó)科學(xué)家已成功利用三維打印快速成型技術(shù)制造出可供口服的可控釋放藥片。三維打印也可制造出人工骨骼，將可降解的工程材料作為打印材料，利用三維打印設(shè)備制作成攜帶活性因子且疏松多孔的人工骨骼，當(dāng)人工骨骼植入生命體后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的降解、鈣化，可被生命體完全吸收并形成新骨，其有效性已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

3、家庭消費(fèi)領(lǐng)域

早期的三維打印機(jī)主要面向工程與醫(yī)藥領(lǐng)域，且價(jià)格昂貴、功能單一、體型碩大，嚴(yán)重制約了其在家庭消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用。但隨著面向家庭與個(gè)人應(yīng)用的桌面三維打印機(jī)的問(wèn)世，三維打印家庭消費(fèi)市場(chǎng)逐漸升溫。隨著面向家庭應(yīng)用的三維打印機(jī)的的價(jià)格不斷降低，功能日益多樣化，三維打印機(jī)在家庭消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用將迅速擴(kuò)大。以食品領(lǐng)域?yàn)槔?011年，康奈爾大學(xué)的創(chuàng)新機(jī)器實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出一臺(tái)三維食物打印機(jī)，用它可以制作出巧克力、棉花糖甚至蛋糕。2012年，賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家使用三維打印機(jī)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室打印出了人造肉，鮮肉組織可在糖類物質(zhì)構(gòu)成的框架上生長(zhǎng)，口感與真肉十分相近。雖然三維打印食品仍處于實(shí)驗(yàn)階段，但是近期研究成果顯示其在食品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

四、三維打印的前景展望

1、材料多元化

制約三維打印快速成形技術(shù)應(yīng)用推廣的主要因素是成形材料的特殊性與成形設(shè)備的適用性。目前可用于商業(yè)化三維打印快速成形的材料主要包括高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬和金屬材料。雖然高分子材料在商業(yè)化三維打印機(jī)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但其他材料的應(yīng)用仍處于探索階段。有限的可選擇的打印材料限制了三維打印技術(shù)的推廣。而隨著技術(shù)的進(jìn)步，可利用材料的種類越來(lái)越豐富，未來(lái)將出現(xiàn)更多具有良好綜合性能的成形材料，為三維打印技術(shù)的推廣提供了良好的支撐。

2、產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，性能提高

隨著可供選擇的打印材料的不斷擴(kuò)充，三維打印機(jī)能夠打印出來(lái)的實(shí)體將不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。更為重要的是，隨著新工藝的開發(fā)和設(shè)備的改進(jìn)，產(chǎn)品的尺寸精度與性能將進(jìn)一步提高，對(duì)低端制造業(yè)的沖擊將逐漸顯現(xiàn)。

3、專業(yè)打印機(jī)與個(gè)人打印機(jī)并行發(fā)展

在商業(yè)領(lǐng)域，拓展三維打印設(shè)備的體積以容納更多零部件是拓展市場(chǎng)的前提。而個(gè)人應(yīng)用領(lǐng)域，面對(duì)消費(fèi)者個(gè)性化的需求，將會(huì)出現(xiàn)外形更為小巧，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適合辦公室工作環(huán)境的機(jī)型。

雖然目前三維打印技術(shù)制造的商品在整個(gè)全球制造業(yè)中所占的比重微不足道，三維打印技術(shù)的應(yīng)用受到各種制約，比如材料限于特定的塑料、樹脂和金屬，精度只能達(dá)到微米級(jí)，但是隨著研究的深入與技術(shù)的進(jìn)步，打印材料將會(huì)更加多樣性，設(shè)備功能將會(huì)更加完善，三維打印的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大，并對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 劉厚才、莫健華、劉海濤：三維打印快速成形技術(shù)及其應(yīng)用[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2008（9）.

[2] 劉海濤、莫健華、黃冰：一種用于三維打印系統(tǒng)的光敏預(yù)聚物的合成[J].高分子材料科學(xué)與工程，2008，24（12）.

[3] 伍詠暉、李愛平、：三維打印成形技術(shù)新進(jìn)展[J].機(jī)械制造，2005（12）.

篇9

【關(guān)鍵詞】三維激光掃描；虛擬現(xiàn)實(shí)；技術(shù)；發(fā)展

虛擬現(xiàn)實(shí)有很多種定義，一種比較有概括性的定義是：虛擬現(xiàn)實(shí)是一種非常強(qiáng)大的高端人機(jī)接口，包括通過(guò)視覺(jué)、聽覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等多種感覺(jué)通道的實(shí)時(shí)模擬和實(shí)時(shí)交互。虛擬現(xiàn)實(shí)有三個(gè)關(guān)鍵特征，包括：實(shí)時(shí)的交互性（Interaction），實(shí)時(shí)指計(jì)算機(jī)能探測(cè)到用戶的輸入并同時(shí)修改虛擬世界；交互性有助于產(chǎn)生沉浸感（Immersion），即讓用戶感覺(jué)到置身于屏幕所顯示的情節(jié)中；要實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性和沉浸感，以及要在實(shí)際應(yīng)用中更好地解決問(wèn)題，在很大程度上取決于研究者和設(shè)計(jì)者的想象力（Imagination）。因此，交互性、沉浸感和想象力夠成了虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征，也就是“3I”特性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中，還有一些障礙，其中一大障礙來(lái)源于繁瑣的三維建模。

三維激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì).三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。由于其具有快速性，不接觸性，穿透性，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性，高密度、高精度，數(shù)字化、自動(dòng)化等特性，其應(yīng)用推廣很有可能會(huì)像GPS一樣引起測(cè)量技術(shù)的又一次革命。

1.應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不同

傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的視景生成辦法比較簡(jiǎn)單，如圖1所示。

圖1流程僅解決了視景定性分析及模擬過(guò)程，但足以在可視化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的功能仿真，至于仿真結(jié)果的可逆行工作則受到局限，因?yàn)槿鄙賹?duì)真實(shí)現(xiàn)實(shí)的精確測(cè)繪及全面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，因此很難解決視景仿真的精確定量分析、逆向還原及用于定量分析真實(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)特性，說(shuō)的更確切點(diǎn)，三維激光掃描技術(shù)真正解決了面向目標(biāo)的三維可視化重建及逆向工程的雙性職能，這必將為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的更廣泛應(yīng)用開辟全新的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)，也是對(duì)傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)瓶頸的突破及擴(kuò)展。具體流程如圖2所示。

2.三維激光掃描技術(shù)將拓展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)涵

從應(yīng)用角度考慮，由于采用了三維激光掃描測(cè)繪技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的完美結(jié)合，進(jìn)而使正向工程更加精確及數(shù)據(jù)可操作化，同時(shí)也在逆向工程及快速還原應(yīng)用中增加了革命性的跨越。

三維激光掃描測(cè)繪技術(shù)是通過(guò)激光脈沖發(fā)射到真實(shí)視景中，經(jīng)過(guò)激光發(fā)射及逐點(diǎn)測(cè)繪，將對(duì)象坐標(biāo)系統(tǒng)及物體的結(jié)構(gòu)形態(tài)直接生成到電腦中，然后經(jīng)過(guò)點(diǎn)云處理及三維實(shí)體建模，最終重建出真實(shí)視景世界，它的技術(shù)特點(diǎn)是：所有采集的真實(shí)世界都是由精確數(shù)據(jù)做保證的，同時(shí)又可以結(jié)合圖形圖象技術(shù)再現(xiàn)實(shí)景。

圖3是采用三維激光掃描技術(shù)重建的模型及視景環(huán)境，他們都是從相應(yīng)的VR用例資料中截取的，從圖中我們看不出與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的區(qū)別，因?yàn)樗麄兌季哂刑摂M現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的沉浸感、人機(jī)交互操作能力、過(guò)程仿真能力等，但由于采集實(shí)景的技術(shù)及三維重建的手段不同，進(jìn)而應(yīng)用深度及廣度具有很大區(qū)別。

3.由三維激光掃描測(cè)繪技術(shù)重建的虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)

由三維激光掃描測(cè)繪技術(shù)重建的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容都是基于精確數(shù)據(jù)做支撐的，它除了具備傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的所有功能及要素外，其本質(zhì)區(qū)別還在于：

——所有虛擬實(shí)體或?qū)嵕澳Ｐ投伎梢赃M(jìn)行各種的測(cè)繪、分析、計(jì)量等，而傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是很難做到的。

——所有視景內(nèi)容都是真實(shí)世界內(nèi)容的高精度復(fù)制，任何計(jì)量數(shù)據(jù)或測(cè)繪數(shù)據(jù)都可以達(dá)到從0.005mm到1.5mm的精度值。

——所有虛擬實(shí)體及實(shí)景都可以直接應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)分析、模擬、逆向工程、快速還原、立體編輯、二維制圖還原等。

——所有虛擬實(shí)體及實(shí)景都可以直接進(jìn)行對(duì)真實(shí)物體的復(fù)制、校驗(yàn)、修復(fù)、檢測(cè)、加工、測(cè)試、仿真工程，并且直接被目前國(guó)際流行的各種應(yīng)用軟件所調(diào)用，如：有限元分析、流體力學(xué)分析、CAD、三維設(shè)計(jì)、模具加工、工藝檢測(cè)、設(shè)備維護(hù)、產(chǎn)品翻新、仿制仿研、計(jì)量測(cè)繪、形變分析等等。

4.三維激光掃描技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用前景

充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)的成果來(lái)加速、高效、低成本、高質(zhì)量、更精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)任務(wù)，這是目前國(guó)際上虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的重要特征。如果說(shuō)傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還僅僅是初期信息工具描述現(xiàn)實(shí)活動(dòng)的新生事物，那么三維激光掃描技術(shù)的引入將使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)變得更精準(zhǔn)，更貼近人們的具體期望。

現(xiàn)今人們更關(guān)注的是如何改進(jìn)業(yè)務(wù)流程，并持續(xù)地構(gòu)建富有創(chuàng)新性的產(chǎn)品及概念，提高效益及數(shù)據(jù)整合手段，加快產(chǎn)品進(jìn)步、提升質(zhì)量及改進(jìn)改造的時(shí)間。要實(shí)現(xiàn)這些，必須最大限度地使用研發(fā)及制造領(lǐng)域的活力之源，即：數(shù)字化及獲取數(shù)據(jù)的手段。以便讓這些數(shù)據(jù)在企業(yè)中處于最佳的使用效率，以實(shí)現(xiàn)工作成效的最大化。

參考文獻(xiàn)

[1]郭葆鋒，肖大威，孫季豐.數(shù)碼城市三維景觀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[J].四川建筑科學(xué)研究，2007（6）：374.

[2]李暉，吳祿慎.三維激光掃描技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版），2007（10）：289.

篇10

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三維CAD技術(shù)；應(yīng)用

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的逐步提高，信息技術(shù)正處于日益發(fā)展中，在電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了三維CAD技術(shù)，該技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)意義。但值得注意的是，三維CAD技術(shù)更多的被運(yùn)用在機(jī)械類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)將三維CAD技術(shù)合理的運(yùn)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有利于結(jié)構(gòu)間相互配合，從而增強(qiáng)了產(chǎn)品的質(zhì)量與技術(shù)含量，為提高我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)水平奠定良好基礎(chǔ)?；诖?，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，應(yīng)該合理的利用三維CAD技術(shù)，通過(guò)充分發(fā)揮該技術(shù)的作用，從而促進(jìn)提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，為優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造有利的條件。

1三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，進(jìn)而產(chǎn)生了三維CAD技術(shù)，對(duì)于該技術(shù)而言，主要包含了三維造型、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和三維設(shè)計(jì)等內(nèi)容，該技術(shù)在諸多領(lǐng)域的運(yùn)用，通過(guò)發(fā)揮虛擬和仿真等的作用，可以滿足性能以及幾何形狀等的要求，能夠讓產(chǎn)品的各個(gè)指標(biāo)更加符合規(guī)范。當(dāng)前，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用了三維CAD技術(shù)，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量與科技含量，比如，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采取三維CAD技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)加以設(shè)計(jì)，由于三維CAD技術(shù)與二維技術(shù)相比功能更加強(qiáng)大，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量有所保障，因而在零件加工中也有助于提高機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員不但要完成設(shè)計(jì)任務(wù)，而且要對(duì)部分零件予以改裝，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加具有科學(xué)性與合理性，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程[1]。但是，將三維CAD技術(shù)利用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)槿SCAD技術(shù)更加完善，系統(tǒng)的功能更為健全，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)速度更快，能夠提高到4倍以上，縮短了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)間，并且設(shè)計(jì)質(zhì)量也有所保證?？傊?，三維CAD技術(shù)有很多的優(yōu)勢(shì)，將其運(yùn)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)提升設(shè)計(jì)質(zhì)量具有主要作用，也為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

2三維CAD技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1制作裝配圖

當(dāng)前，由于三維CAD技術(shù)有很多的優(yōu)勢(shì)，所以被廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，以機(jī)械行業(yè)為例，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，三維CAD技術(shù)作為比較核心的輔助工具，將其應(yīng)用在制作裝配圖中，對(duì)最大限度的提高設(shè)計(jì)質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。在實(shí)際運(yùn)用CAD技術(shù)制作裝配圖時(shí)，設(shè)計(jì)人員認(rèn)真地分析零部件結(jié)構(gòu)，合理的利用CAD軟件中的三維編輯功能，當(dāng)鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)到某一具置時(shí)，然后將零部件的裝配制定到該坐標(biāo)處，從而以最快和最準(zhǔn)確的方式完成裝配圖的制作，也達(dá)到了良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

2.2制作產(chǎn)品的零件和裝配圖建模

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要充分發(fā)揮三維CAD技術(shù)的重要作用，在制作產(chǎn)品的零件和裝配圖建模階段，通過(guò)正確的運(yùn)用三維CAD技術(shù)，將該技術(shù)運(yùn)用在制作產(chǎn)品的零件和裝配圖建模中，從而為提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體效果具有現(xiàn)實(shí)意義。CAD技術(shù)將線框、表面和實(shí)體建模作為主要方式，然而，三維CAD技術(shù)與其相比有很大的差異性，該技術(shù)還兼具圓錐形、立方體和環(huán)狀體等六大建模體系，將三維CAD技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)不同類型的零件予以實(shí)體建模發(fā)揮了關(guān)鍵作用，尤其是在對(duì)零件進(jìn)行分解過(guò)程中，采用了交、并和差等布爾運(yùn)算，能夠更好的對(duì)機(jī)械零件的三維造型實(shí)施實(shí)體建模。當(dāng)對(duì)產(chǎn)品的零件進(jìn)行了實(shí)體建模之后，借助于CAD軟件對(duì)相關(guān)資料予以合理的整理與分許，進(jìn)而整合出最為科學(xué)的機(jī)械裝配圖形，不但提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率，而且保證了產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

2.3檢查零部件設(shè)計(jì)情況

在將三維CAD軟件運(yùn)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員借助于動(dòng)畫播放或是建模的形式，可以快速、比較直觀的演示機(jī)械產(chǎn)品零部件實(shí)際裝配狀況，也有利于利用資源查找器修改機(jī)械產(chǎn)品中的某部分零件，對(duì)產(chǎn)品模型予以重新構(gòu)建，檢查零部件的設(shè)計(jì)情況，繼而有效的增強(qiáng)了機(jī)械零件間適配的性，也在一定程度上防止零件存在誤差，從而最大程度的降低了機(jī)械產(chǎn)品在裝配存在問(wèn)題。其中設(shè)計(jì)人員利用三維CAD軟件系統(tǒng)可以對(duì)整體裝配予以合理的調(diào)整，所以能夠呈現(xiàn)出不同形狀結(jié)構(gòu)的實(shí)體建模，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而立即對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配加以調(diào)增，從而保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，通過(guò)加大三維CAD技術(shù)的利用力度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)零部件設(shè)計(jì)情況加以檢驗(yàn)的效果，以自動(dòng)化的方式對(duì)零部件予以檢查，并且直觀的觀察設(shè)計(jì)狀況，不但縮短了設(shè)計(jì)的周期，而且也最大程度的提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

我國(guó)作為工業(yè)大國(guó)，工業(yè)的發(fā)展為社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在機(jī)械、汽車和電子領(lǐng)域，為了優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)而創(chuàng)造出高品質(zhì)的產(chǎn)品，必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，那么，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要利用到計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，企業(yè)需要對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而制造出質(zhì)量更高的產(chǎn)品，繼而滿足市場(chǎng)的需求，那么，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，應(yīng)當(dāng)采取合理的技術(shù)，為提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率奠定良好基礎(chǔ)。由于三維CAD技術(shù)具有很多的優(yōu)勢(shì)，所以需要將三維CAD技術(shù)合理的應(yīng)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從而為提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量發(fā)揮主要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]倪廣樹.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中三維CAD技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)機(jī)械,2014(06):198-199.

[2]龔鳳華.淺析CAD技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2013(14).