三维仿真论文范文

本文一共涵盖3篇精选的论文范文,关于《三维仿真论文范文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！【摘要】UG是综合CAD/CAE/CAM为一体的参数化软件，也是当代最先进的计算机辅助设计和制造软件，被广泛应用于航天、造船、电子等各个领域。文中以三维仿真系统为研究视角，介绍了基于UG五坐标仿真系统的实现。

第一篇：三维仿真论文范文

电力工程教学试验三维仿真探讨

摘要 电力工程教学试验存在高风险、高能耗、高成本等问题而无法开展。针对这些问题，以电力工程典型的低压柜教学试验为案例，对三维仿真技术在电力工程相关教学试验中的应用进行探讨。实践表明，三维仿真的教学试验对培养学生的实际操作能力、解决学生实践与电力安全生产之间的矛盾具有不可替代的作用。

关键词 电力工程教学试验;三维仿真;虚拟场景

1 前言

电力工程教学试验是电气工程及其自动化专业的核心实验课程，它综合了电力系统稳态分析、工厂供电、变电站综合自动化技术等多门课程试验。该课程试验全过程中具有很多高电压、高压力、高温度等极端和危险的环境，存在高风险、高能耗、高成本等问题而无法开展。虽然各高校的基础不同，但是在办学过程中如何做到在保证教学效果的前提下少投入，即追求教学效果的“性价比”，这一点认识是统一的。

目前，国外各高等院校电力工程高电压教学试验已经发展到用物联网技术为核心，并已形成一定的标准。而我国电力工程教学试验主要有两种形式。

第一种是基于物理平台的硬件仿真系统结合部分计算机仿真系统，能够建立与真实电厂、变电站等十分相似的外观环境，配备有各种配电屏、控制屏等。学生能通过仪表监视、开关操作、操作票等，了解电厂、变电站的基本操作流程。但这种方式不仅占地面积较大、投资大，且对于电厂的动力部分受到场地、设备的限制难以仿真。

第二种形式则完全利用计算机软件，在计算机上可以进行所有的操作，使学生对整个电厂、变电站的结构、设备组成、操作流程有一个较为完整的概念。

这两种形式的仿真虽然各有利弊，但都存在一个共同的缺点：与真实操作不一致、真实感较差。

针对我国电力工程教学试验的不足，提出在电力工程教学试验中引入高压试验三维仿真系统，对其教学试验方法作一个探讨，并对电力工程典型的低压柜试验操作作为一个案例讲述。教学实践表明，它具有真实性与交互性的特点，使其能够完美地完成教学任务，尤其针对电力工程教学试验方式的改革，它的交互性将更加有效地提高教学质量。

2 教学方法探讨

教学思路 电力工程规范的安全运行对于维持电力工程的稳定、保证电力工程的可靠供电具有十分重要的意义，同时为了兼顾学时减少和学校培养的毕业生能与上岗单位要求零距离，在教学中必须根据教学采取灵活多样的教学方法和教学手段。其总体教学思路是：打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。

教学试验目标 结合学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求，通过电力工程教学试验的学习，学生应达到以下目标。

1)专业能力：以电气试验工职业标准为目标，掌握一定的高电压理论、高电压试验设备、高电压测试技术等专业知识;学会绘制各项高压电气试验接线图;能对试验数据进行整理、计算及正确编写试验报告;具备选择试验设备和材料及进行各项试验的测试能力;具备试验工作的组织和判断能力;具备试验仪器、设备的维护和保养能力;具备一般的电气检修及调试能力;能核对和修正试验的安全措施，能进行安全紧急救护，有较强的试验现场管理能力。

2)方法能力：能熟悉各种电气设备试验方法(绝缘电阻和吸收比的测量、泄漏电流及直流耐压试验、介质损失角正切值tgδ的测量、局部放电测试、油气相色谱分析、交直流耐压试验、冲击耐压试验;学会综合利用学习资源，不断提高自学能力;在综合实践中学会试验项目管理能力。

3)社会能力：具备电气试验工的职业素养，培养严谨的试验工作作风;遵守劳动纪律，安全文明工作，爱护工具设备，刻苦钻研技术，诚实团结协作，严守岗位职责;全面培养协同能力、创新意识、综合应用能力、职业能力和职业素质。

3 教学试验内容

采用虚拟现实等技术设计建立的具有三维交互功能的高压试验仿真学习系统，全部采用软件实现，可以基于网络运行;既能针对学生开展电气试验的实践教学，又能进行电气试验工技师和高级技师的学习鉴定。

通过网络，学生将进入绝对安全的高压试验仿真学习实训场。在实训场中，可以学习高压试验设备和试验仪表等高压试验方面的基本知识，能反复练习变压器、断路器、避雷器、互感器等高压设备的各种试验操作。实训场的设计研发综合采用虚拟现实、分布交互式仿真等先进技术，实现高压设备及运行环境的三维重现，形象地反映了设备的正常、异常及其动作过程，学生不但可以对虚拟场景中的设备巡视、检查，而且可以进行虚拟操作，虚拟设备会随着学生的巡视及操作而相应地变化，提高系统的真实感和现场感。

高压仿真学习过程的设计充分考虑电力运行部门和管理部门对学生素质的需求，使受训学生通过学习不但可以掌握具体设备的知识和技能，而且能从理论上对高压试验的特点和要求有比较深入的理解，即力求使受训学生掌握怎样做，理解为什么这样做，明白这样做的作用和结果。高压试验仿真学习环境拟进行人性化设计，充分利用虚拟现实等多媒体技术，通过刺激学生的感官神经，调动学生的学习积极性和主动性。

4 案例分析

系统整体介绍 电力工程教学试验三维仿真系统包含“110kV变电站电气设备高压试验三维仿真系统”“10kV配网高压试验三维仿真系统”和“高低压倒闸操作三维仿真系统”等多个子系统。其中的“高低压倒闸操作三维仿真系统”是为了加强倒闸操作标准化，采用虚拟现实等技术设计建立的一个具有三维交互功能的虚拟仿真系统。该系统能以最小的人力、物力建立一个仿真学习实训场，从而开展大规模的电气试验方面的教学和学习培训，实现110kV等级电气设备的电气绝缘试验的仿真模拟，使学生了解电力系统更高电压等级的设备进行电气绝缘试验的方法、步骤和试验过程，在虚拟环境下达到训练学习的目的。系统主控界面如图1所示。

下面以电力工程典型的低压柜教学试验操作为案例，讲解三维仿真系统在电力工程教学试验中是如何应用的。

试验停电操作步骤

1)进入控制中心，选择“低压柜操作——停电操作”。

2)选择安全用具并点击提交选择按钮。

3)对安全用具分别进行安全检验，检验合格后提交工具选择任务并进入试验场景。

4)核对线路设备名称。

5)观察低压柜是否处于带电状态。低压柜处于带电状态时，合闸指示灯(绿灯)熄灭，跳闸指示灯(红灯)亮，同时A、B、C三电流表有显示。带电状态见图2。

6)点击红色跳闸按钮进行分闸操作。

7)查看低压柜是否停电成功。合闸指示灯(绿灯)熄灭，跳闸指示灯(红灯)亮，同时A、B、C三电流表指示为零。

8)停电操作完成，点击提交任务。断电状态见图3。

9)取下手柄插入小车操作孔，将小车摇至检修位，取下小车操作手柄。此时，停电并将小车由运行位摇至检修位操作完成。小车摇至检修位见图4。

试验送电操作步骤

1)进入控制中心，选择“低压柜操作——送电操作”。

2)选择安全用具并点击提交选择按钮。

3)对安全用具分别进行安全检验，检验合格后提交工具选择任务并进入试验场景。

4)核对线路设备名称。

5)观察低压柜是否处于停电状态。低压柜处于停电状态时，合闸指示灯(绿灯)熄灭，跳闸指示灯(红灯)亮，同时A、B、C三电流表示数为零。断电状态见图4。

6)点击绿色合闸按钮进行合闸操作。

7)查看低压柜是否送电成功。合闸指示灯(绿灯)亮，跳闸指示灯(红灯)熄灭，同A、B、C三电流表有显示，点击提交任务。送电成功状态见图3。

8)送电操作成功。

5 结束语

针对我国各高等院校电力工程教学试验存在高风险、高能耗、高成本等问题而无法开展试验，为了进一步弥补现状不足，提出电力工程教学试验三维仿真探讨的教学模式，详细介绍教学试验的思路、目标、内容及案例分析。实践表明，学生通过三维仿真试验提高试验操作能力，节省教学成本;同时虚拟试验还可以作为现场试验的技术培训方式，让学生学习试验设备的操作程序，全面掌握试验设备的注意事项和步骤，并为现场试验操作资格提供评估依据。但由于三维仿真技术是建立在三维仿真平台上，对三维仿真软件性能依赖性较高，因此对三维仿真软件的性能有待进一步研究与提高。

作者：杨柏松　王涛　郑桂彬　李长庚

第二篇：UG三维数控加工仿真

【摘要】UG是综合CAD/CAE/CAM为一体的参数化软件，也是当代最先进的计算机辅助设计和制造软件，被广泛应用于航天、造船、电子等各个领域。文中以三维仿真系统为研究视角，介绍了基于UG五坐标仿真系统的实现。

【关键字】UG;五轴数控加工;加工仿真

现阶段，使用的五轴数控仿真系统通常只有二维动画仿真，且整个仿真系统的几何功能有所限制，加工零件和机床模型必须借助其他CAD软件才能建模，整个模型的仿真精度不高。基于UG软件创建五轴数控机床仿真模型，能够准确读出数控代码，并为机床的各个部件实施三維仿真，同时对零件加工环节机床各部件之间的干涉进行检查，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据，避免因文件格式转化导致仿真精度降低的情况。

创建三维仿真系统的步骤

(一)仿真系统工作流程

三维仿真环境是基于计算机虚拟系统中，以不消耗能源和资源真实加工系统的映射，虚拟环境的操作应于实际加工系统所具备的功能相互一致。五坐标数控机床建立的仿真系统具体流程如图1.五坐标联动机床进行加工的零件极为管饭干，可以综合考虑工件、道具等物品的外形、参数的变化，通过装配的形式把制作的CAD模型加入仿真系统内，从而提升仿真系统的灵活性。用户依照实际加工操作基于UG环境下创建刀具、工件等模型，进一步方便对这些模型的尺寸进行修改，在仿真系统的操作直视下，用户只要挑选最佳的部件和位置，

就能把工件、夹具等模型装配至仿真系统的模板文件内。

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N

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Y

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图1 仿真系统程序具体流程图

初始化仿真环境

建立合理的仿真模型之后，应对UG环境展开初始化操作，随之进入运动分析模块。为了方便在仿真系统内合理控制机床的各个运动部件，在开展仿真操作前要对机床模型中的几何体实施遍历，随后获得相关几何体的指针。

解释NC代码语义

基于NC代码对整个机床加工环节进行仿真操作，必须准确解释机床NC代表的意义，把代码指令进行转化，从而得到机床不同轴的联动运动。机床NC代码是由大量繁乱的机床运动指令组成，每次读取的代码都必须进行语义解释，从而把NC代码内有用的控制命令和数据转换为机床各个轴的位移。

基于三维造型仿真加工过程

使用三维实体造型的办法，能在仿真环境内更改不同的视角并无需重新进行计算，准确表示刀具与工件之间的几何关系和位置。把NC代码予以转化成各个轴的位移，并对其运动情况实施仿真操作。在三维造型中把动画一帧帧的展示出来，并保存到UG后台数据库内。经过存储的仿真动画能够反复回放，可以根据各行的NC代码依次显示，实际显示时可以进行放大、缩小及变换视角等操作。基于三维造型对整个加工环节进行仿真操作，能够准确展现出空间内实体之间的位置关系，三维效果非常好。

干涉检查仿真过程

对仿真过程进行干涉和检查操作，主要是对加工操作中刀具、夹具、刀柄与工件之间进行干涉。因整个仿真过程采用三维实体造型的模式，因此干涉检查就是对机床模型运动时是否相交进行判断。采用模型的几何体指针，对加工环节内可能出现的干涉部件其位置关系展开检查计算。如果运动部件遭到干涉，创建干涉产生的实体，并通过UG系统获取干涉部位的深度、体积等相关信息，并输出形成干涉效果的NC代码，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据。

五坐标机床仿真系统实现

文中以五坐标联动机床为研究对象，为该机床建立仿真模型，同时为三元叶轮的铣削加工环节实施仿真操作。整体式三元叶轮形状非常复杂，具有大量的约束条件，因此加工难度较大，这是五轴数控加工操作中独具代表性的零件。根据数控机床具体的传动尺寸，基于UG环境创建仿真模型，对机床各个轴的运动方向及副作性质进行设定，同时把建立的模型存储为模板文件。五坐标联动机床的运动轴是由2个转动轴，和三个移动轴组合而成。根据实际机床部件的具体尺寸，使用UG/Modeling模块为机床部件创建各自的实体模型，随后使用UG/Assemblies模块把不同部件进行装配操作，从而形成完整的实体模型。在UG/Motion运动分析模块挑选工作台等机床部件定义成连杆，移动副由机床的X、Y、Z轴定义，B、C轴表示转动副，根据设定的机床传动轴运动方向进行操作，同时设定运动副其驱动方式是Articulation。对仿真完成的机床模型进行保存，就能加载各类工件、刀具及夹具，如此采用同个机床对各类工件进行加工时，不需要反复创建仿真模型。通过UF_UI_FILENAME函数弹出的对话框，挑选应该装配的部件，同时输入待装部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函数对部件进行装配，并把部件实体指针设置为运动副。若装配部件有必须隐藏的地方，可通过UG中Blank命令对其进行隐藏操作。

【结束语】：总之，基于UG建立的数控加工仿真模型，可以对整个加工过程机床干涉情况进行检查，为合理修改刀位提供有效依据，提升整个数据加工的工作效率，具有优良的实用性。

【参考文献】

[1] 范蓉.整体叶轮曲面造型及数控加工仿真研究[J].中国机械，2013，(6)：102-103.

[2] 章芳芳.基于Vericut的车削中心仿真系统研究[J].科技视界，2013，(28)：180-180.

[3] 丁刚强.整体叶轮五轴数控加工技术的研究[J].制造技术与机床，2013，(4)：100-103.

[4] 杜丽，张信，赵爽宇等.S 形检测试件五轴联动数控加工方法研究[J].中国机械工程，2014，(21)：2907-2911.

[5] 田辉，郭辉，沈勇等.Vericut中UG三维模型快速导入及数控加工仿真设置[J].金属加工(冷加工)，2014，(14)：70-72.

作者：李旭 谷建

第三篇：针织服装三维立体虚拟仿真教学建设

摘 要：自从十年前国务院颁布了作为指导性政策的《国家长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020)》，针织产业日新月异地发展，这促使《针织服装设计基础》课程三维立体虚拟仿真设计不断改革。本文在分析企业目前所急需的针织人才方向以及现有课程教学成果的基础上，对《针织服装设计基础》和《服装纸样》两门课程相融合，依托Marvelous Designer、Photoshop等软硬件，搭建针织服装虚拟三维仿真实验教学平台，创建针织服装设计和针织服装纸样课程的虚拟仿真实验教学体系。

关键词：针织服装设计;教学改革;虚拟三维仿真

自从国务院颁布《国家长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020)》中“高校要牢固树立主动为社会服务的意识，全方位开展服务，推进产学研结合，加快科技成果转化”[1]的指导方针政策的颁布出台，在实施近十年时间中，《针织服装设计基础》课程也经历了两次教学改革的沉淀与积累。伴随着针织产业日新月异发展变化的同时，也给课程带来新的课题和挑战。

1现状分析

我校针织服装类设计课程，主要包括《针织服装设计基础》、《服装纸样》、《针织学》、《针织产品上机》等等。在经历前8年的《针织服装设计基础》课程教学改革的经验累积，通过教学设计软件的参与一定程度上弥补了针织专业学生所欠缺的绘画表现能力。但是由于针织服装属于传统产业，在实际工业生产过程中更多是企业工艺师傅的经验值变化，服装款式上的设计多为常规款式。故此，学生在掌握了设计技巧之后，工艺样板设计便成为另外一个待解决的难题。为了配合学生的款式设计，提升服装工艺样板设计能力，课题中拟建针织服装虚拟三维仿真实验教学平台。通过对服装款式的三维模拟提高学生的针织服装综合款式创新设计能力。

2研究意义

在围绕国家高等教育教学指导意见所提出的“加快产业行业急需人才培养”指导方针下。努力培养具有社会适应能力的行业急需的高素质专业人才和具有行业领军潜质的拔尖创新人才[2]成为虚拟仿真模式课程改革的主要方向和目标。课程虚拟仿真模式教学建设的改革有益于两方面的教学水平提高。

其一，学生在《服装纸样》课程中所学习的专业知识，使学生已经很好的理解掌握了服装款式纸样设计的方法。但学生在做针织产品设计过程中通常没有与服装纸样相配合，通过引入Marvelous Designer人体服装三维的概念，可以使学生的设计思路更加多元化。并且依托Photoshop等软硬件搭建针织服装虚拟三维仿真实验教学平台。使所有虚拟仿真项目均可以真实实现，人体三维虚拟仿真可优化设计、避免重复样板试验、减少实验原材料消耗。

其二，随着人们精神观念的提高，针织产品的功能不再只为御寒保暖，而是在提高人们时尚感、使人们的生活多姿多彩化方面扮演了重要角色。虽然现在许多毛衫企业都拥有比较先进的机器，生产的工序也日益简单化，一些复杂的工艺问题也得到解决，但是设计者在设计更多新奇款式时还是感到无从下手。面对企业的真正需要，本次课程内容将通过Marvelous Designer人体服装三维的概念进行改革调整，适应目前诸如岛精一类针织服装机械以及针织毛衫设计生产企业的发展需要。

3研究实施内容

拟解决关键问题在于如何将《针织服装设计基础》和《服装纸样》两门课程相融合，依托Marvelous Designer、Photoshop等软硬件搭建针织服装虚拟三维仿真实验教学平台。拓宽针织服装的设计方法，使学生的设计思路更加多元化。

3.1主要具体表现

其一，班级中注重因材施教和个性化培养，避免一锅端的教学极端。择优吸收有创新意向且具备创新能力的学生作为重点培养对象。搭建虚实结合的针织虚拟仿真实验教学平台。

其二，更新课程知识内容，有计划安排《服装纸样》和《针织服装设计基础》两门课程的教学内容配搭。

其三，了解目前市场企业的三维概念需求情况，争取通过与企业的沟通协作，辅助教学内容的改革。

3.2方案实施阶段

首先，课题团队负责人应与相关企业探讨三维虚拟仿真设计的需求情况。计划推进时间在2016年1月-2016年3月完成;

其次，完善课程知识内容的更新。具体说，是依据市场企业的实际设计需求，针对针织设计平台中的学生有侧重点地加强针织服装三维立体仿真虚拟设计知识;计划推进时间在2016年4月-2013年7月;

最终，通过与企业的沟通协作，有条件的情况下，参与企业实际的生产需要，完成学生设计作品的制作和加工。计划推进时间在2016年8月-2017年12月，完成。

4结语

依托Photoshop、Marvelous Designer等软硬件搭建针织服装虚拟三维仿真实验教学平台，是改变之前针织服装设计教学的二维设计概念，不再单一追求学生的平面设计效果，而是三维的设计概念与针织纸样工艺设计相结合的一种新模式，其涵盖服装设计和服装纸样课程的虚拟仿真实验教学体系。使所有虚拟的仿真设计在工艺上均可以真实实现。此模式的人体三维虚拟仿真不仅可优化设计、避免重复样板试验、减少实验原材料消耗，而且针对流程长，执行过程复杂的针织服装生产工艺，本平台可以全面实现三维虚拟仿真与现实资源的协调创新。

参考文献：

[1]国家中长期科学和技术发展规划纲要，http：//www.gov.cn/gongbao/content/2006/content_240244.htm

[2]曹国永，行业大学要突出办学特色，光明日报，2012，9，29

作者：匡丽赟