油田项目联合站虚拟设计平台方案PPT资料.ppt
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对于应用时的其他需求，采取开发浏览器插件的方式进行功能扩展。
WEB服务器Oracle服务器科学计算集群浏览器运行体系模型3体系结构体系结构3.2平台开发环境平台开发环境硬件环境：
硬件环境：
WEB服务器、服务器、Oracle服务器、科服务器、科学计算集群学计算集群开发软件：
开发软件：
Virtools、VRML语言、语言、XML数据库：
数据库：
Oracle运行要求：
运行要求：
windows操作系统，操作系统，IE浏览器浏览器3体系结构体系结构3.3体系结构体系结构4.1.1设备模型模型的设计要满足虚拟环境绘制、装配、出设计图等应用。
为此考虑以下几方面因素：
n统一标准：
计量单位、计量精度、公差范围等。
n设备及设备间属性：
几何属性（设备的外观）、物理属性（设备固有的物理性质）、工程属性（为完成装配用户给设备赋予的属性）、行为属性（设备参数的变化对设备形态、颜色、位置等性质的影响）。
n设备分类：
个例设备（五合一等，这类设备和其他设备共性不明显，必须单独建模。
）、特征设备（管线、电缆等可以根据特征给与参数的变化生成多个设备）、装配工具。
n建模软件的选择：
在研讨过程中专家提到了PRO/E、UG、3DMAX、CATIA、SolidWorks等软件，我们在前期对PRO/E、UG、3DMAX已进行了研究。
4模块设计模块设计4.1数据模型数据模型4.1.2标准规范处理为装配时知识辅助决策提供依据。
这部分的应用我们考虑三种方式：
n文档方式：
以帮助文档的方式为设计者提供全套的标准、规范，提供分类检索功能。
n装配提示：
将标准规范分成最小文本单元，将这些文本与模型的装配信息关联起来，在用户安装时，弹出相应对话框。
n数字化：
将规范标准中的规定数字化成计算机能够识别的计算方法、公式，关联相关的装配信息，可以为用户提供知识辅助决策。
第三种是最理想的方式，我们还在进一步探索中。
4.1数据模型数据模型4.1.3公式库为装配、仿真、模拟运行提供基础算法。
公式库中的数据有以下三方面的来源：
n明确的公式：
设计计算方法，将公式设计成计算机能够识别的计算方法。
n计算软件：
可以直接引用计算结果或通过软件的开发接口进行二次开发将计算软件集成到装配系统中，此次研讨专家提到了Modelica、ANSYS等计算软件都有很好的二次开发功能。
n测量：
对于没有公式的计算，采用现场实测的办法，将对应的离散点进行拟和，生成不同条件下的公式，对于无法拟和的可以使用实测数据。
4.1数据模型数据模型4.2.1CAD数据接口CAD数据接口有如下两种设计方式：
n基于建模工具数据结构的模型接口：
根据建模功能工具产生文件的数据结构，建立虚拟环境标准与建模文件之间的对应关系，实现模型转换。
来自哈工大、上海交大的两位专家已实现了PRO/E、UGII、CATIA的接口。
n基于中间标准的模型接口：
采用国际上标准的格式作为中间类型（如北邮电候文君提到的X3D、北京理工提到的iges等）进行过渡，实现设备模型向虚拟环境的导入。
4.2数据接口数据接口如：
三维模型转换CAD图纸由于CAD系统具有自动生成CAD图纸的功能，因此可以将设计平台中的设计成果导入到CAD系统中，从而转换成CAD图纸。
4.2数据接口数据接口4.2.2其他数据接口该系统所需的相关数据格式各异，除CAD格式外其他应用如ANSYS、Office等也需要考虑，进行相应接口的开发。
4.2数据接口数据接口4.3虚拟环境虚虚拟拟环环境境从从本本质质上上讲讲就就是是我我们们要要开开发发联联合合站站可可视视化化设设计计平平台台，它它应应该该是是在在Virtools、EON、TeamCenter、DelMia等等虚虚拟拟现现实实软软件件上上进进行行二二次次开开发发而而成成的的可可视视化化平平台台。
所所有有用户所需功能在该平台上实现。
用户所需功能在该平台上实现。
4.3虚拟环境4.3.1建立方式n理论上可以通过编程实现,如VRML语言、C+等;
n能够基于图形标准自行构建，当前最常用的是WEB3D、OSG标准，WEB3D在web应用方面比较出色，OSG配合VC+开发，应用程序运行比较快，而且设计灵活性比较大可以最大程度上满足用户需求。
但自行开发工作量比较大，需要做的工作比较多。
;
n现有虚拟现实软件二次开发：
现有的虚拟现实软件比较多如Virtools、VEGA、EON等，他们提供了部分模型接口、并提供丰富的SDK开发工具很多应用不用重新开发，相对开发量小。
专家建议的构建方式基本集中在后两种。
4.3虚拟环境4.3.2场景组织为了维护整个场景信息，需要对场景中的各个节点进行管理。
方法一：
基于层次约束结构的场景组织：
各种场站节点、设备节点等按照层次结构来组织。
每个节点都有自己位置、方向、光照、几何特征等信息。
虚拟环境下可针对某个单独的设备节点进行操作，也可针对整个岗位节点整体进行操作。
4.3虚拟环境方法二：
采用场景图来组织场景：
包括各场景对象节点的几何数据等，用一个有向无环图表示，绘制过程以层次的方式自顶向下绘制。
结构节点、实体节点和功能节点类分别定义从属关系或者组织关系；
定义场景内所有的实体信息；
处理场景对象的效果。
4.3虚拟环境4.3.3图形绘制：
由于基础设施数据量大，影响实时绘制的情况，应采用某种技术来解决计算量大和实时性的问题。
n方法一：
可见性检测：
在指定视点位置和方向情况下，选择位于视野中的设备，并进行可见性测试，从而减少设备绘制数量。
n方法二：
LOD（层次细节模型）模型生成算法：
n静态物体在LOD算法的基础上，采用基于图像的Impostor算法。
将近处的模型（或以前调度进来的模型）渲染生成的图像，作为一幅纹理，来表示远处的模型。
n运动物体不采用Impostor，只采用LOD算法。
通过虚拟装配来实现联合站的工艺设计，是建立该系通过虚拟装配来实现联合站的工艺设计，是建立该系统最重要的目的。
统最重要的目的。
从业务角度来说，就是各专业的设计人从业务角度来说，就是各专业的设计人员在该模块上实现装配次序和装配路径的规划；
从软件角员在该模块上实现装配次序和装配路径的规划；
从软件角度来说，就是度来说，就是用户在虚拟环境中对设备模型进行操作，在用户在虚拟环境中对设备模型进行操作，在操作过程中实时进行操作过程中实时进行约束识别约束识别和和干涉检测干涉检测，并调用设计标，并调用设计标准库中的设计规范进行判断，以保证装配工艺的准确性、准库中的设计规范进行判断，以保证装配工艺的准确性、合理性。
同时系统将实时记录装配过程中产生的各种数据合理性。
同时系统将实时记录装配过程中产生的各种数据信息，生成装配树型结构。
此外，在装配过程中系统能提信息，生成装配树型结构。
此外，在装配过程中系统能提供三维和平面两种操作界面，还可以进行设备间距离的测供三维和平面两种操作界面，还可以进行设备间距离的测量，装配完成后，可以对整个系统进行不同层次、不同细量，装配完成后，可以对整个系统进行不同层次、不同细节、多角度的漫游。
节、多角度的漫游。
4.4虚拟设计4.4.1约束识别待装配的设备上包含各种信息，用于装配约束的有设备自身的几何约束、物理约束（性能参数），设备间的定位约束（距离、叠放、包含等空间关系），某些设备还有顺序约束。
装配过程中要不断地对设备、设备间的约束进行识别和满足。
4.4虚拟设计4.4.2干涉检测：
静态：
对设备的可装配性进行检测，即约束识别。
动态：
在装配过程中，因发生碰撞，需要调整及修改装配姿态和装配顺序以得到正确的装配设计。
多层次碰撞检测方法二：
空间分解法和层次包围盒空间分解法根据设备空间位置缩小检测范围层次包围盒完成精确检测现在已有商用的碰撞检测包，如BVCD。
4.4虚拟设计4.4.3知识辅助决策：
装配过程中，结合标准库中的标准、规范，系统可以为设计人员提示可参考的设计规范，以确保装配的合理性。
4.4.4装配定位：
采用面向过程的装配定位技术，通过设备间的约束识别和干涉检测，来限制设备的选择性和自由度，从而达到最终的装配定位。
一定公差范围内的自动装配配合。
方法二：
智能扣件。
4.4虚拟设计4.4.5柔性设备的装配：
线缆、管路、墙体的装配不同于一般的刚性设备，需要单独考虑其装配技术。
线缆建模：
选取线缆关键形状控制点基于离散控制点进行参数化建模生成线缆三维模型进行线缆拉伸、剪切等操作。
快速布线：
先进行线缆整体布置局部精确调整和变形模拟进行线缆接头、捆扎、固定等操作线缆长度、位置等数据输出。
骨架法表示柔性设备的空间位置，绘制时生成表面模型。
4.4虚拟设计4.4.6结果生成：
所有产物都是在装配过程中实时记录下来的，可根据装配过程的改变进行自动修改。
装配完成后，对整个装配流程生成树型结构，并生成工艺流程图。
实时记录装配顺序和装配路径，形成标准的工艺卡片。
生成装配动画。
生成装配日志。
4.4虚拟设计4.5协同平台在联合站的装配设计过程中，需要多专业多用户的协同工作。
设计工作采用串并行结合方式进行，用户间需要数据共享、消息的传递、成果的发布。
如：
仿真计算、装配等。
4.5.1体系设计方法一：
基于HLA/RTI的分布式协同体系方法二：
基于网格的协同仿真体系4.5协同平台4.5.2调度机制方式一：
非实时的协同。
通常采用定时发布、版本控制的方式，实现多用户、多专业之间的资源共享和设计信息的继承与重用。
包括成果共享与消息传递。
方式二：
实时协同（信息实时交互的协同）：
简单信息交互：
如设计者之间实时的交流复杂信息交互：
如实
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