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F N on of is A on us a VR is of R or E to is is is to of is is is AD be E, of of of of or be of be is an in as (1) of or (2)(3)(4)of (5)of (6) of of A is to a So it is A is of of So of is to be R AD be to of or AD is R R VR to R A be as of a be as of AD a E, R in of E. t E, in of In to of is to be E. of AD to by of of of AD AD is in of AD of to is by of of In is E on be to on of is is on of In to ) is as of is as A ++ is as of VR 3LP to of TK R RL LP be to E. In TK 1） t be TK of 2) on 3) of is of of t be up E. in R is 1 R by . is of r), g) b). of r, g b to of In to is If of r g of b of be to of of s VR LP is . on of R be VR us In to of of of of of of of of A s to of of of of is to of By LP in of is up to of of is of E, a is by to is up of is up by of be by of of of of a of a of is in n is on At VA is to of to AD E, of is E. A is to is on of E. is is so of AD E is 統(tǒng)和虛擬 裝配面層次上幾何信息的轉換 摘要： 傳統(tǒng)的產品裝配，一般借助于實物模型來完成，而實物模型的建立是一個費時費力的過程?；谔摂M現實技術的虛擬裝配技術的發(fā)展，為我們解決裝配問題提供了新的低成本的快速手段。虛擬現實技術具有沉浸性（ 、交互性（ 和構想性（ [1]。采用虛擬現實技術，在完成產品的零部件設計后，將零部件的幾何模型、公差（或誤差）特征輸入計算機，在虛擬環(huán)境中結合工裝工具模型、人體空間運動模型進行虛擬裝配和裝配性能分析和評價，對不合理的結構 進行改進設計，完成裝配方案和裝配計劃的優(yōu)選，最后進行實際裝配，從而確保實際裝配的一次成功，縮短了產品開發(fā)周期，降低了產品開發(fā)成本 ［ 2］ 。 關鍵詞：虛擬裝配、虛擬環(huán)境、數據轉換、幾何信息 統(tǒng)中的模型可以導入到虛擬環(huán)境，但是導入的模型僅僅具有體的概念，不具備面的概念。我們可以選中整個裝配體或單個零部件，卻不能選中零部件的某一個面。面在裝配中是一個非常重要的概念，在裝配操作中具有如下的功能： (l）零部件或裝配體的定位； (2）定義約束； (3）定義聯接； (4）定義形狀公差和位置公差；(5）定義精度和粗糙度 ； (6)定義物理信息（顏色、材質等）等。離開了面的概念，裝配的概念也就變得模糊，虛擬裝配也就蛻變?yōu)橐粋€單純的仿真系統(tǒng)。因此，在虛擬裝配僅僅具有體的概念是遠遠不夠的，我們需要在生成虛擬現實文檔的過程中，建立起面的概念。 統(tǒng)通過數據轉換接口將 型的表面進行離散，離散成多邊形面片或三角形面片的集合，然后將這些面片信息寫入虛擬現實文檔。虛擬環(huán)境提取虛擬現實文檔提供的面片信息，將所有的面片繪制出來，從而生成虛擬實體。在 統(tǒng)中，零件可以看作是面的集合體，面看作是面片的集合體。而在虛擬裝配環(huán)境中 ，體和面片之間存在對應關系，所有的面片構成了整個虛擬實體，通過這種對應關系就構造出了體的信息。而面與面片不存在對應關系，從而導致了面的信息的丟失。為了建立起面的信息，就需要重新構建面與面片之間的對應關系。為此，本文通過不同顏色標識不同的面。在 統(tǒng)中，利用 統(tǒng)的二次開發(fā)功能將 型的每一個面涂上不同的顏色，這樣，在虛擬環(huán)境中，具有同一種顏色的面片也就屬于同一個面。然后通過構造面鏈表和面片鏈表，建立面與面片之間的對應關系，從而在虛擬環(huán)境中建立起面的信息。 本文選用 簡稱 ）作為裝配建模軟件 ［ 4]；選用 稱 為虛擬裝配的開發(fā)平臺 ［ 5]；選用 作為應用程序的開發(fā)平臺。 過虛擬現實文檔接口（如： 3 ）和多種建模軟件進行幾何信息的傳遞。 然支持多種文件格式的輸入，但是 只能通過 式和 式與 行幾何信息的傳遞。但在實際應用中， 檔在 構建的虛擬環(huán)境中存在如下的限制：不能提取幾何信息，不能進行修改顏色、改變紋理等操作；不能對虛擬實體進行縮放操作；對虛擬實體的碰撞檢測不能精確到多邊形，檢測精度低。為此，本文采取了另外一種虛擬文檔格式： 檔。 檔是 的渲染格 式，包含如下信息：三角面片的坐標信息；三角面片的每個頂點的法線信息；三角面片的顏色信息。同一個面的所有面片具有相同的顏色。 檔與 檔相比較具有如下優(yōu)點： (l）包含顏色信息，為使用顏色標識轉換法奠定基礎。 (2）每個三角面片具有三個頂點法線信息，三角面片之間的連接過渡較圓滑，顯示效果要優(yōu)于 檔。 首先在 環(huán)境中完成裝配建模，然后順次取出裝配體的每個零件生成相應的虛擬現實文檔，圖 1 給出了虛擬現實文檔的生成過程。 使用 的 塊完成對零件的顏 色修改操作。顏色由 r、 g、 定每個面不同的 r、 g、 b 值，也就產生了不同顏色的面。為了充分區(qū)別兩個面，本文采用增減涂色法，如果 r、 g 的值增加， b 的值就應當相應減少，增加和減少的幅度不同，這樣產生的每個面顏色相差較大，便于區(qū)別。涂色之后利用 的 型轉換模塊，即可生成 擬現實文檔。對所有的零件進行上述操作，即產生相應的虛擬現實文檔。 虛擬現實文檔提供了面片信息、法線信息、顏色信息等。為了建立起面與面片之間的對應關系，我們需要建立 2 個鏈表結構：面鏈表和面 片鏈表。面鏈表和面片鏈表的結構如圖 2 所示。面鏈表包含了每個面的信息，包括面的名稱、編號、顏色以及面片鏈表等，面的顏色和面片鏈表之間存在一一對應關系，面片鏈表用來存儲具有相同顏色的面片。順序讀取 檔，取出面與面片的信息分別存入面鏈表和面片鏈表。這樣，面、顏色、面片三者之間就產生了關聯，以顏色為載體，面與面片之間就建立起了對應關系。 在虛擬環(huán)境中，面的選取通過選取與面相對應的所有面片來實現的。首先利用數獲得當前活動的三角形面片，利用 數獲得當前活動三角形面片的編號。然后在面片鏈表和面鏈表進行搜索，獲得包含此面片編號的面。對此面中包含的所有面片進行相同的操作，也就相當于對面進行了相應的操作。比如將所有的面片高亮度顯示，在視覺效果上，整個面就會高亮度顯示，從而感覺面被選中了。通過這種方式，我們就實現了在面層次上幾何信息的重建。 從 統(tǒng)轉換到虛擬環(huán)境的幾何信息僅僅具有體的信息，面的信息在轉換過程中已經丟失。本文在 統(tǒng)和虛擬裝配環(huán)境之間的幾何信息轉換方面作了一些探索，在虛擬環(huán)境中重新建立起了面的概念。虛擬環(huán)境中的物體造型采用多面體 造型。本文利用顏色標識轉換法和 二次開發(fā)功能，使用顏色對面進行標識，將面的信息和面片信息存入面的鏈表和面片鏈表。通過顏色作為中介，建立了面與面片之間的對應關系。在虛擬環(huán)境中，利用這種對應關系，建立起面的概念，在面的層次上實現了幾何信息的重建。同時開發(fā)了虛擬裝配試驗系統(tǒng)，對轉換效果進行了驗證，經過轉換之后的幾何信息在虛擬裝配環(huán)境中在面的層次得到重構，顯示效果良好，信息轉換準確，較好地解決了 統(tǒng)和虛擬環(huán)境之間的幾何信息轉換問題 。 參考文獻 [l]張茂軍主編．虛擬現實系統(tǒng)．北京科學出版社． 2001 。 [2]et 9(8),1997:575 一 584. [3］ 萬華根．基于虛擬現實的 法研究．浙江大學博士論文． 1999。 [4][5] s