基于觸覺(jué)反饋的曲面造型方法及程序設(shè)計(jì).pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展激勵(lì)了相關(guān)領(lǐng)域的變革與進(jìn)步，觸覺(jué)反饋可以有效提高用戶(hù)在虛擬環(huán)境下的沉浸感。本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相結(jié)合，基于OpenGL圖形庫(kù)和OpenHaptics軟件開(kāi)發(fā)包建立基于觸覺(jué)反饋的曲面造型系統(tǒng)，為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法注入了新的活力。
　　首先，建立基于質(zhì)點(diǎn)彈簧網(wǎng)格系統(tǒng)的曲面力學(xué)模型，并對(duì)于網(wǎng)格中離散的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行三角面片和NURBS曲面擬合，然后對(duì)質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行外力作用下的動(dòng)力學(xué)分析，采用歐拉方法求解系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)常微

2、分方程，得到曲面在外力作用下的動(dòng)態(tài)變形過(guò)程。
　　其次，討論基于代理點(diǎn)的虛擬環(huán)境下觸覺(jué)反饋實(shí)現(xiàn)機(jī)制；分析觸覺(jué)/圖形雙輸出系統(tǒng)的硬件組成及軟件開(kāi)發(fā)工具；從操作便捷性及計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)功能需求出發(fā)，基于窗口菜單指示模式，利用OpenGL的應(yīng)用工具包 GLUT庫(kù)函數(shù)，設(shè)計(jì)及構(gòu)建造型系統(tǒng)人機(jī)交互操作界面。
　　再次，基于觸覺(jué)反饋設(shè)備配套開(kāi)發(fā)包 OpenHaptics的高級(jí)接口庫(kù) HLAPI，結(jié)合 OpenGL相關(guān)圖形渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)

3、圖形與力的同步實(shí)時(shí)輸出，建立基本的圖形/觸覺(jué)雙通道反饋系統(tǒng)；在對(duì)傳統(tǒng)圖形系統(tǒng)操作模式研究與繼承的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于PHANTOM Omni觸覺(jué)反饋設(shè)備的造型系統(tǒng)人機(jī)交互操作模式。
　　最后，通過(guò)強(qiáng)制重置質(zhì)點(diǎn)彈簧系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，同時(shí)保留曲面變形后幾何狀態(tài)的方法實(shí)現(xiàn)曲面塑性變形，即對(duì)變形后曲面手動(dòng)重建能量為零的平衡態(tài)質(zhì)點(diǎn)彈簧網(wǎng)格模型；利用OpenGL圖形庫(kù)或 QuickHaptics快速編程接口構(gòu)建有造型語(yǔ)義的虛擬造型工具來(lái)表征交互操