开题报告--基于虚拟真实技术的管式加热炉温度过程控制系统

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1、 毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 课 题 名 称 ：基于虚拟真实技术的管式加热炉温度过 程控制系统 学 院 ：信息科学与技术学院 专 业 ：自动化 姓 名 ： _ 学 号 ： 指 导 教 师 ： 二二 014 年年 3 月月 4 日日 1 基于虚拟基于虚拟真实真实技术的管式加热炉温度过程控制系统技术的管式加热炉温度过程控制系统 1、背景介绍、背景介绍 虚拟现实是多种技术的综合， 包括实时三维计算机图形技术， 广角 （宽视野） 立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、 网络传输、语音输入输出技术等。下面对这些技术分别加以说明。 相比较而言，利用计

2、算机模型产生图形图像并不是太难的事情。如果有足够 准确的模型，又有足够的时间，我们就可以生成不同光照条件下各种物体的精确 图像，但是这里的关键是实时。例如在飞行模拟系统中，图像的刷新相当重要， 同时对图像质量的要求也很高，再加上非常复杂的虚拟环境，问题就变得相当困 难1。 人看周围的世界时，由于两只眼睛的位置不同，得到的图像略有不同，这些 图像在脑子里融合起来，就形成了一个关于周围世界的整体景象，这个景象中包 括了距离远近的信息。当然，距离信息也可以通过其他方法获得，例如眼睛焦距 的远近、物体大小的比较等。 在 VR 系统中，双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图 像是分别产生的

3、，显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器，但用户带 上特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图 像，奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感2。 用户（头、眼）的跟踪：在人造环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有 一个位置与姿态，而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头（眼） 的方向来确定的。 跟踪头部运动的虚拟现实头套：在传统的计算机图形技术中，视场的改变是 通过鼠标或键盘来实现的，用户的视觉系统和运动感知系统是分离的，而利用头 部跟踪来改变图像的视角，用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起 来，感觉更逼真。另一个优点是，用户不仅可以通过双目

4、立体视觉去认识环境， 而且可以通过头部的运动去观察环境。 2 在用户与计算机的交互中，键盘和鼠标是目前最常用的工具，但对于三维空 间来说，它们都不太适合。在三维空间中因为有六个自由度，我们很难找出比较 直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动。现在，已经有一些设 备可以提供六个自由度，如 3Space 数字化仪和 SpaceBall 空间球等。另外一些性 能比较优异的设备是数据手套和数据衣3。 2 2、研究现状、研究现状 2.1 工业控制引入虚拟现实的必要性 虚拟现实技术的发展是知识经济“信息化、全球化、以人为本”这三大特征 的具体体现。 现代大型过程控制的信息管理要求对企业的管理既

5、要有优化性又要 有全面性。同时为了适应国际化、网络化，也要求与 Internet 和企业管理的其它 软件相结合。因此，能够适应网络交互的分布式虚拟现实系统的开发以及应用势 在必行。首先，在 3DMAX 和 VIRTOOLS 工具一体化思想的基础上，将采集数 据，控制参数、分析数据及结果、商务资源等信息的网络化、形象化、可视化， 要求通过三维显示和网络传输，而实现资源共享；其次，4C（Computer Communication Control CRT）技术、人工智能技术的结合并借助网络这一快速的 传输工具和虚拟显示这一自然的人机结合方式，使得“网上控制”和 “控制入网” 的过程控制理念在过程控

6、制领域发挥更大的作用4。这样监控中心的操作人员或 远程用户可以利用网络和虚拟现实环境工作平台身临其境般的监视生产过程。 从 而，方便、直观、真实的分析数据和管理决策；再次，利用虚拟现实技术的特点： 沉浸性、交互性、多感知性。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如 同在现实世界中的一样。而且还可以听到三维仿真声音。 不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套 等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动， 来调整系统呈现的图像及声音。还可以通过自身的语言、身体运动或动作等自然 技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作，从而达到身临其境的感受。真 正的实现人机和谐、人机一体。 3 2.2 虚拟现实的特点 (1) 多感知性 是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感 知、触觉感知、