基于VRML的网络虚拟现实技术在虚拟机构运动中的应用研究

摘要

本文围绕如何制作可以在网页上展示、控制的三维机构运动，研究了运动机构模型的构建、装配、运动的添加、网络集成等问题，主要做了以下工作：论文首先研究了运动模型的构建方法。利用VRML可以构建在网页上展示的模型，但VRML编程建模对复杂模型来说比较繁琐，难以掌握。针对这种情况，本文用利用我们熟悉的建模软件建立三维模型，然后转化为VRML格式。研究了建模、装配、格式转化过程中的一些关键技术，给出了技术路线和制作流程。并根据机构运动原理实行了嵌套装配。受网络传输的限制，对复杂模型应进行优化，以减少文件的数据量。本文对模型的优化也做了详细的论述，总结出了几种模型优化的方法和步骤。论文随后研究了模型运动的添加，总结了三种方法。虚拟环境下，添加模型运动并不困难，利用VRML自身的传感器节点和插值器节点就可以实现。对于多个构件关联运动的情况，用这个的方法也可以做出，需要根据机构运动的特性，设置许多关键帧，计算出每个关键帧每个构件的位置和方向，只要关键帧足够多，就可以近似模拟出来。但这种方法需要大量的计算且不精确，不容易实现。针对这种情况，本文根据机构运动原理采用矢量方程解析法分析模型的运动，根据分析的结果，利用VRML内置接口语言VRMLScript编写程序设置运动，方便、精确的模拟了机构的运动。最后论文研究了运动模型的网络集成。网络传递信息的快捷和方便深受人们青睐，要想方便、大量的传递信息也应该通过网络。本文利用所做模型构建了三维机构运动数据库，并做出了虚拟机构运动演示网站，用ASP技术将数据库和Web页联接起来，使浏览者可以通过网站异地查询、浏览、操作三维的运动机构。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1本文研究目的及意义

1.1.1用于远程教学与课堂教学

1.1.2用于产品研发

1.1.3用于电子商务与网络三维广告

1.2国内相关领域研究现状

1.3虚拟现实技术综述

1.4网络虚拟现实技术综述

1.5本文虚拟现实技术的选择

第二章VRML虚拟现实网页语言

2.1 VRML简介

2.1.1 VRML起源与历史发展

2.1.2 VRML2.0文件的结构

2.1.3 VRML2.0文件头、节点、字段、事件

2.2 VRML编辑器及可视化交互设计软件

2.3浏览VRML文件的方法

2.4 VRML的坐标、单位和颜色

2.5 VRML编程注意事项

2.6本章小结

第三章建模与装配

3.1建模工具

3.2具体模型的建立

3.2.1二级齿轮变速机构建模

3.2.2牛头刨床机构建模

3.2.3曲柄滑块机构建模

3.2.4活塞曲柄机构建模

3.3格式转化

3.4模型优化

3.5模型的装配

3.5.1二级齿轮变速机构装配

3.5.2牛头刨床机构装配

3.5.3曲柄滑块机构装配

3.5.4活塞曲柄机构装配

3.6本章小结

第四章添加运动

4.1 Script节点与Route路由

4.1.1 Script节点

4.1.2 Script节点与JavaScript语言

4.1.3 Route路由

4.2 JavaScript与VRMLScript

4.2.1 JavaScript简介

4.2.2 VRMLScript简介

4.3运动分析与添加运动

4.3.1二级齿轮变速机构

4.3.2牛头刨床机构

4.3.3曲柄滑块机构

4.3.4活塞曲柄机构

4.4本章小结

第五章网络集成

5.1网络环境构建

5.1.1微软Web服务器软件-IIS

5.1.2后台数据库-Access

5.1.3 Web数据库访问技术

5.2虚拟机构运动数据库的构建

5.3网站设计

5.3.1网站设计原则

5.3.2网站规划

5.3.3网页设计

5.3.4 Web数据库的连接

5.4实现效果

5.5本章小结

第六章结论及展望

6.1全文总结

6.2进一步工作与展望

附图

致谢

参考文献

附录A：构成VRML主体的54个节点

附录B：用VRML编写的齿轮程序

附录C：用VRML编写的轴承程序