摘要：针对现有的基于图像的三维重建方法难以实现真实物体的快速三维重建,无法满足虚实交互等应用需求的问题,提出一种基于GPU并行计算的实时三维重建及其虚实交互方法.首先把物体所在空间剖分成具有数据独立性的体素集合,结合可视外壳重建算法和精确行进立方体算法并行遍历每个体素得到体素状态序列;然后并行压缩体素状态序列得到非空体素集合,对非空体素进行并行三角形网格化,并利用图形硬件的多重纹理映射和可编程功能进行基于像素的纹理映射;最后假定虚拟物体的粒子为运动受限的拉格朗日流体粒子,重建物体网格顶点为流体边界,通过流体动力学方程的并行光滑粒子动力学方法求解来计算虚实交互.实验结果表明,该方法在GPU上进行完全并行求解,在32×32×32的空间剖分精度下,实现了实时三维重建和20帧/s左右的虚实交互计算,适用于计算机图形学和虚拟现实等领域中的虚实交互应用.

摘要：目的研究增强现实虚实交互方式在科普知识学习中的有效性及合理性。方法以火箭科普知识学习为基础提出一种基于AR虚实交互的学习方法,通过对比实验,分别比较记忆方法、AR内容呈现、AR多点触控交互、AR虚实交互4种学习方法对于科普知识学习的影响。结论 AR虚实交互学习方法更高效,它可以满足用户更多关注学习内容与用户之间的互动,能深入加强对细节内容的理解和记忆。AR技术对于学习认知具有一定的帮助,但信息呈现和交互方式比较单一;AR技术在一定程度上能够提升学习效率,但同时也存在一定缺陷,相比之下,基于AR虚实交互的学习方法更高效,更具实际意义。

摘要：针对传统的监控技术和虚拟仿真技术无法直观体现数控机床实际运行状态的问题,结合新一代信息技术和数字孪生理念,设计了基于数字孪生技术的数控机床虚实交互监控系统.以某型号数控机床为例,首先通过Portal软件对系统架构和相关功能进行设计,在此基础上将传感器采集的信息通过PLC和以太网传输到系统中进行模拟量转换;然后通过OPC-DA将系统中的数字孪生数据与数字孪生体相连接,实现信息的接收和传输,完成虚实结合;最后采用该方法对机床的振动信号进行实时监控和远程控制面板的设计.实验结果表明,利用数控机床虚实交互监控系统和数字孪生体对加工过程进行双重监控可以更加有效、直观地体现机床的实际运行状态,并且利用虚实交互监控系统对数字孪生体进行虚拟控制可以进一步扩展数字孪生技术的应用领域.

摘要：针对当前汽轮机带冠叶片装配过程信息透明度低,监控能力不足等问题,基于数字孪生技术,设计、开发汽轮机带冠叶片装配过程虚实交互系统。通过分析汽轮机叶片智能装配工艺,设计虚实交互系统功能架构;对装配过程机械臂正逆运动建模、控制逻辑分析,从而实现多目标点位控制;建立高保真、轻量化的孪生模型,利用实时数据驱动孪生模型实现物理空间到虚拟空间的完整映射。最后设计开发服务功能模块,提高带冠叶片智能装配过程的可视化监控能力,实现可视化管理与在线状态监测。

摘要：针对目前虚拟装配系统交互性差、操作感不强等问题,基于增强现实技术研发一种虚实交互AR装配系统。以减速器拆装为例,结合碰撞器与分离轴定理设计的模型间碰撞检测方法,减少在线计算工作量,可实现快速动态装配仿真;基于图像识别提出的触发式脱卡识别方法,解决了传统脱卡识别过程中虚拟模型位置不可控的问题。实验结果表明,该系统不仅能够实现实时虚实交互的装配仿真,而且增强了装配的交互性和操作感。

摘要：针对传统的离线仿真无法准确反映水轮机系统实际运行状态且滞后性较大问题,结合数字孪生理念及应用实践,以C++和高级着色语言GLSL作为服务开发语言,设计了基于数字孪生技术的水轮机虚实交互系统,通过物理实体与数字孪生体进行交互融合及相互映射,实现数字孪生体对物理实体和控制操作的实时反馈模拟,基于高度集成虚拟模型,进行水轮机运行状态优化和在线仿真分析,为运行操作人员提供智能优化指导,进一步扩展了数字孪生的应用领域。

摘要：针对传统加工生产线运行过程中设备数据采集困难和可视化程度低的问题,研究了数字孪生(DT)技术在加工生产线虚实交互方面的应用问题。首先,以某电机外壳加工生产线为例,分析了生产线的加工流程,设计了虚实交互技术的总体框架,并提出了具体的方法;然后,对加工生产线进行了数字孪生体建模,对模型中的关键要素,几何、物理、行为属性及通讯接口的构建进行了详细的阐述;最后,采用过程控制的对象链接和嵌入(OPC)技术进行了加工生产线中多源异构数据的采集与处理,完成了实时数据间的映射。研究结果表明:采用虚实交互技术可以完成物理生产线与数字孪生体间的实时映射;电机外壳加工生产线中机械臂虚实交互的可靠性为99.95%,可满足精确性要求;采用服务模块能够更加直观、有效地反映生产线的实际加工状态,可满足加工过程信息动态可视化要求,证明了该方案具有可行性和有效性。

摘要：数字孪生技术能提高旋转机械故障诊断精度和速度,但现阶段存在数字孪生建模过程模糊、各环节定义不清晰以及虚实交互框架空白等问题,围绕滚动轴承加速退化试验台,提出了一种数字孪生驱动的滚动轴承故障诊断方法,明确了虚拟模型建模步骤,构建了数字孪生虚实交互框架,并重点论述了该框架下滚动轴承虚实模型信息交互内容。最后,从虚拟模型的振动信号角度分别探讨了正常轴承和外圈点蚀故障轴承的特征表征机制,获得了有价值的振动信号表征结论,适用于分析旋转机械的虚拟模型当前健康状况,从而反映物理实体健康信息。

摘要：随着电力电子行业智能升级,创新人才需求明显提高,实践教学作为培养工程人才的重要环节,是高校育人目标对接社会人才需求的必要途径。传统教学模式难以适应新背景,在媒介、形式、评价等方面欠缺普适性与针对性。为此,基于工程教学实际,提出一种虚实交互的混合教学模式,本研究旨在探索基于虚实融合交互的巡检机器人无线电能传输系统(Wireless Power Transfer, WPT)课程教学平台设计方法,通过设计和开发可视化互动案例,激发学生的学习兴趣和探究欲望,并提升实践教学效果。With the intelligent upgrading of the power electronics industry, the demand for innovative talents has increased significantly. Practical teaching, as an essential link to training engineering talents, is a necessary way for colleges and universities to meet the needs of social talents. The traditional teaching mode is challenging to adapt to the new background and lacks universality and pertinence in media, form, and evaluation. Therefore, a hybrid teaching mode of virtual and real interaction is proposed based on the actual engineering teaching. This study aims to explore the design method of a Wireless Power Transfer (WPT) course teaching platform for inspection robots based on virtual-real integration and interaction. By designing and developing visual interactive cases, the study seeks to stimulate students’ interest in learning and their desire to explore, while enhancing the effectiveness of practical teaching.

摘要：在电视节目制作中,常应用虚拟演播室系统构造不同的场景以满足不同栏目的前景和背景需求,或相同栏目不同场景的快速切换和选择,以节约制作成本。随着电视节目制作竞争日益激烈,如何打造更加多元化的视听场景已成为节目制作收视率提高的重要砝码。虚实交互型演播室通过糅合虚拟技术、图文技术,使虚拟场景与实际布景相结合,根据栏目需求,同个时间不同人物的布景有虚景有实景,场景设计应更灵活多样,虚拟场景应更具真实感。同时,使用一套视频系统可以实现传统演播厅的功能,也可实现全虚拟演播厅的功能,大大节约建设成本,提高演播厅使用效率。