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先进制造技术毕业论文新GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-先进制造工艺现状与发展趋势张锦华班级 09机电一体化专业机电一体化指导老师张锦华。
目录前言 (3)第一章先进制造技术的发展状况………………………………….第二章先进制造工艺技术的现状与发展趋势…………………第三章谈谈我国目前先进制造技术的现状及发展途径…………………………………………………………………………………谢辞………………………………………………………………………………………………先进制造技术的发展状况摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。
关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景论文制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。
在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。
专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。
其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。
随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。
1 当前制造科学要解决的问题当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。
制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。
制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。
生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。
先进制造技术论文(数字化工厂)数字化工厂发展现状及趋势摘要：目前，将数字与智能制造作为关键技术应用到数字化工厂，是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。
打造数字化工厂，是当前工业企业变革、突破的重要手段。
本文对数字化工厂发展现状及趋势进行了初步的研究，通过具体实例，分析了数字化工厂的特点，应用现状并展望了数字化工厂的发展趋势及其决定性意义。
发展数字化工厂对制造企业提升生产力，实现生产智能化和有效管理，推广数字化工厂的建设和发展，搭建智能制造技术和数字化工厂相结合的交流平台，为我国传统产业转型升级、工业与信息化深度融合的战略发展要求，都有着关键性的意义。
关键词：数字化工厂；虚拟仿真；数字制造；智能管理；产业转型升级一、引言现代工业经历了机械化、电气化革命，未来的第三次工业革命必然以机、电、信息相结合的智能化制造革命。
《经济学人》2012年4月发表的《第三次工业革命：制造业与创新》专题报告中阐述了目前由技术创新引发的制造业深刻变化，其中，数字化与智能化的制造技术是“第三次工业革命的核心技术”。
作为数字化与智能化制造的关键技术之一，数字化工厂是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。
数字化工厂借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段，可为制造工厂的生产全过程提供全面管控的一种整体解决方案。
早在2000 年前后，上汽、海尔、华为和成飞等制造企业均已开始着手建立自己的数字化工厂。
今年来，随着国际竞争的不断加剧和我国制造业劳动力成本的不断上升，对设备效率、制造成本、产品质量等环节的要求不断提高，离散制造业中以汽车、工程机械、航空航天、造船为代表的大型企业已越来越重视数字化工厂的建设。
二、数字化工厂的研究热点根据在范围、阶段、视角上的关注点存在差异，对于数字化工厂也有不同提法，比如可视化工厂（Visual Factory）、智慧工厂（Smart Factory）、智能工厂图1典型数字化工厂提法的主要业务范围（Intelligence Factory）、数字化制造（Digital Manufacturing）、虚拟工厂（Virtual Factory）等。
先进制造技术——课程结业（论文）设计(论文)题目：3D打印技术——第三次工业革命的重要标志学生姓名：班级：学号：目录摘要 (II)1 绪论 (1)2 什么是3D打印 (2)3 3D打印的基本原理 (3)4 3D打印的历史发展 (4)5 3D打印的应用 (6)5.1 医疗行业 (6)5.2 科学研究 (6)5.3 产品模型 (7)5.4汽车制造业 (7)5.5建筑模型 (8)5.6 食品行业 (8)5.7 工艺品制造 (9)6 3D打印的优点 (10)7 国内3D技术的发展 (11)8 国外3D技术的发展 (12)9 我国3D打印面临的挑战 (13)9.1 材料的限制 (13)9.2 机器的限制 (13)9.3 知识产权的忧虑 (13)9.4 道德的挑战 (13)9.5 花费的承担 (14)10 3D打印对我们生活产生的影响 (15)11 结论 (16)参考文献 (17)3D打印技术—第三次工业革命的重大标志摘要因为快速成型技术在市场上占据主导地位，3D打印机在生产应用方面有着巨大的潜力。
3D打印技术在珠宝首饰、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航天、牙科及医疗方面都能得到广泛的应用。
本文就以什么是3D打印、3D打印的基本原理、3D打印的发展历史、3D打印的应用、3D打印的优势、我国3D打印面临的问题及3D 打印对我们生活的影响等方面来探讨3D打印。
关键词：3D打印基本原理应用优势面临的问题1 绪论今年4月，英国《经济学人》刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。
传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。
2 什么是3D打印3D 打印是增材制造技术的一种形式，在增材制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。
3D打印机相对于其他的增材制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。
超精密加工摘要20世纪60年代为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的加工技术。
超精密加工的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级。
到20世纪80年代，加工尺寸精度可达10纳米(1×10-8米)，表面粗糙度达1纳米。
超精密加工对工件材质、加工设备、工具、测量和环境等条件都有特殊的要求，需要综合应用精密机械、精密加工、精密伺服系统、计算机控制以及其他先进技术。
超精密加工的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级，除需要采用新的加工方法或新的加工机理之外,对工件材质,加工设备、工具、测量和环境条件等都有特殊的要求。
工件材质必须极为细致均匀，并经适当处理以消除内部残余应力,保证高度的尺寸稳定性,防止加工后发生变形。
加工设备要有极高的运动精度，导轨直线性和主轴回转精度要达到0.1微米级,微量进给和定位精度要达到0.01微米级。
对环境条件要求严格，须保持恒温、恒湿和空气洁净，并采取有效的防振措施。
加工系统的系统误差和随机误差都应控制在 0.1微米级或更小。
这些条件是靠综合应用精密机械、精密测量、精密伺服系统和计算机控制等各种先进技术获得的。
超精密加工机床的设计与制造超精密加工机床设计与制造的关键与核心问题是保证超精密加工工艺和目标的实现。
因此，超精密加工机床的设计和制造的基本原则和要求是：消除或减少机床上的热源和振源；提高机床的结构刚度和几何精度；减少机床的变形（含温度变形和力变形）对机床加工精度的影响等。
为了实现这些基本原则和要求，超精密加工机床设计时，经常采取的一些原则措施有：首先是尽量不用或少用摩擦发热量大的传动装置（如机械无级调速器），并把工作过程中发热量大的热源（如电机、冷却润滑油箱等）与机床本体结构分离或隔热，以避免热量落入机床本体引起机床结构的热变形。
选用热胀系数α和导热系数λ值低的材料作机床的重要零部件材料。
这样的材料如表1所示。
与此同时也要尽量采用热物理特性相同或相近的材料来制造机床的构件和零部件。
先进制造技术论文格式范文(2)先进制造技术论文格式范文二：先进制造技术及发展趋势[摘要] 论述了先进制造技术的内涵，指出了先进制造技术发展趋势。
[关键词] 先进制造技术信息竞争产品发展趋势一、引言世界各国间的经济竞争，主要体现在机械制造技术为代表的竞争上。
面对激烈的市场变化和技术竞争，经济发达国家都把制造业作为本国的经济支柱，不断调整其发展战略和政策方针。
先进制造技术正是制造业适应时代要求提高竞争力，对制造技术不断优化推陈出新形成的。
二、先进制造技术及其内涵先进制造技术(ATM)这一概念是美国上世纪80年代末期提出来的，很快日本、西欧各国及亚洲新兴工业国家就相继做出响应，纷纷将先进制造技术的研究和开发作为国家的高新技术和优先发展项目。
1.先进制造技术定义先进制造技术是制造业不断吸取机械、电子、信息、材料、能源，以及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务等生产制造的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，以及取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
在不同的国家、不同的发展阶段，先进制造技术有不同的内容及组成。
我国目前属于先进制造技术范畴的技术是一个三层次的技术群(见下图)，三层次都是先进制造技术组成部分，但其中每一个层次都不等于先进制造技术全部。
2.先进制造技术的分类根据先进制造技术的功能和研究对象，可将其技术归纳为以下五个大类。
(1)现代设计技术现代设计技术包含：①现代设计方法。
包括有模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面向对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。
②产品可信性设计。
可信性设计包括可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、防疲劳设计、耐环境设计、健壮设计、维修设计和维修保障设计等。
③设计自动化技术。
包括产品的造型设计、工艺设计、工程图生成、有限元分析、优化设计、模拟仿真、虚拟设计、工程数据库等内容。
(2)先进制造工艺先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础，是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。
板料的冲压成形摘要：板料的冲压成形是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。
这种加工方法通常在常温下进行，所以又叫冷冲压。
用冷冲压加工方法可以得到形状复杂，用其他加工方法难以加工的工件。
冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。
材料利用率高，重量轻，刚性好，强度高，冲压过程耗能少。
因此工件成本低。
操作简单，劳动强度低，生产效率高。
模具结构复杂，生产周期长，成本高。
板料冲压有此特点，所以在生产中得到广泛应用。
因此，必须清楚板料的冲压成形性能及一些常见缺陷的处理损伤的方法。
关键词：性能损伤性能：板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。
具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。
冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。
在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。
对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。
例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。
这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。
一般都是受拉部位发生缩颈断裂，受压部位发生压屈起皱。
为了提高冲压成形极限，从材料方面来看，就必须提高板材的塑性指标和增强抗拉、抗压的能力。
冲压零件不但要求具有所需形状，还必须保证产品质量。
冲压件的质量指标主要是厚度变薄率、尺寸精度、表面质量以及成形后材料的物理力学性能等。
金属在塑性变形中体积不变。
因此，在伸长类变形时，板厚都要变薄，它会直接影响到冲压件的强度，故对强度有要求的冲压件往往要限制其最大变薄率。
板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。
其中常用的力学试验有简单拉伸试验和双向拉伸试验，用以测定板料的力学性能指标；金属学试验用以确定金属材料的硬度、表面粗糙度、化学成分、结晶方位与晶粒度等；工艺试验也称模拟试验，它是用模拟生产实际中的某种冲压成形工艺的方法测量出相应的工艺参数。
内容提要随着我国制造业的不断发展，先进制造技术得到越来越广泛的应用，先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步整合与集成。
“靠质量树信誉，靠信誉拓市场，靠市场增效益，靠效益求发展”是企业生存和发展的生命链。
现在企业面临激烈的全球化市场竞争，要想在竞争中求生存求发展，就必须不断提升科技创新与质量水平，创造“一流的质量”就是把质量贯穿产品实现的全过程，真正的融入国际化经营战略中，在全球化竞争与市场创新中，确立并不断实现质量领先的战略目标。
本文通过在先进制造技术条件下对企业的发展产生的影响，及在先进的制造技术条件下质量管理存在的问题进行了简要的分析，阐述了我国企业在质量管理方面普遍存在问题，提出了解决方法与措施。
关键词：先进技术质量管理AbstractAs my manufacturing of constantly development, advanced manufacturing technology are increasingly broad of application, advanced manufacturing technology not General single refers to processing process of technology method, but across multiple discipline, and contains has from products design, and processing manufacturing, and to products sales, and user service, entire products life cycle full process of all related technology, involves design, and technology, and processing automation, and management and special processing, multiple area, and gradually integration and integrated.“Quality tree reputation, credibility pioneer markets, increase market efficiency, efficiency and development”Is the life of enterprises ' existence and development chain.Enterprises now face fierce competition in the global market, to seek survival and development in competition, we must continue to upgrade the level of technological innovation and the quality, create "top quality" is full of quality throughout the product realization process, real integration into the international strategy, global competition and innovation in the market, establish and keep excellent quality in achieving strategic goals.Based on advanced manufacturing technology impact on enterprise development under the conditions, as well as in advanced manufacturing technology under the condition of a brief analysis of the problems in quality management, elaborates generally problems in quality management of enterprises in China, was presented on methods and measures.Key words: Advanced technology Quality Managemen目录一、先进制造技术、质量管理概述 (1)（一）先进制造技术 (1)（二）质量管理 (1)二、在先进制造技术条件下质量管理存在的问题 (2)（一）误把ISO9000标准当作全面质量管理的上方宝剑 (2)（二）质量管理中缺乏全员参与 (2)（三）企业在基础数据管理方面缺乏必要的管理及维护 (3)三、解决对策与措施 (3)（一）建立质量管理责任制 (3)（二）建立品质控制小组实行全员长期的质量改善 (4)（三）提供创先争优的队伍素质保障 (4)（四）保障提高质量管理的措施 (4)四、结束语 (5)参考文献 (6)论先进制造技术条件下质量管理存在的问题及对策一、先进制造技术、质量管理概述企业的质量管理水平可分为检验级、保证级、预防级、完美级等四个等级，每个等级对应着明显的管理特征。
毕业设计（论文）任务书拟题单位轻工学院/自拟/指导教师课题审题人季建华（指导教师）题目名称先进制造技术应用分析题目性质□√真实题目□虚拟题目学生学号 11033105 指导教师季建华学生施家强专业名称机电一体化技术职称学生院系学生层次大学专科所在单位轻工学院/（其它）2013年7月7日1毕业设计（论文）的容与要求：一、论文的容第一章先进制造技术的发展状况（1）先进制造技术的未来发展状况（2）现代设计技术第二章先进制造工艺技术的现状与发展趋势（1）精密成形技术发展前沿（2）超高速加工（3）微细加工技术第三章谈谈我国目前先进制造技术的现状及发展途径第四章总结辞二、论文的写作要求（一）总体要求1. 选题符合专业培养目标，难易度适当，具有理论意义或实际价值。
2. 论文必须文题相符，概念清楚，思路清晰，层次分明，论据充分、可靠，引用正确，论证有力。
3. 论文符合写作规。
4. 论文的字数要求在0.9万字以上。
5. 论文必须清楚反映自己的学术观点和学术水平，严禁抄袭。
（二）进度要求2013年7月1日——7月4日，初步查阅资料和调查研究，拟定题目2013年7月6日——7月10日，指导教师下达毕业论文任务书2013年7月20日——8月10日，进行毕业实习，同时查阅资料，调查研究，拟定论文写作大纲；2013年9月1日——9月14日，学生完成毕业论文初稿；2013年9月15日——9月25日，修改论文初稿；2013年9月25日——9月30日，毕业论文定稿和装订；2013年10月13日——10月16日，毕业论文答辩；（三）需要阅读的主要参考文献[1] 燕华先进制造技术[2]应锦春现代设计方法[3]数控技术[4]制造技术及发展学院负责人：（签字）2013年 7 月 7 日先进制造技术的发展状况摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。
关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景论文制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国生产总值的20%~55%。
先进机械制造技术论文(2)先进机械制造技术论文二：浅谈机械制造技术【摘要】机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。
本文对机械制造技术在我国及世界历史上的发展作了简要陈述，对先进机械制造技术的现状及技术特点进行概括介绍，并简述了未来机械制造技术的发展方向。
【关键词】机械制造简史先进机械制造技术发展现状中国是世界上机械制造技术发展最早的国家之一。
中国的机械制造技术历史悠久，成就辉煌，不仅对中国的社会经济发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。
传统机械制造方面，我国在很长一段时期内都领先于世界，到了近代特别是从18世纪初到19世纪40年代，由于诸多原因，我国的机械行业发展停滞不前，这100多年的时间正是西方资产阶级政治革命和产业革命时期，机械制造技术飞速发展，远远超过了中国的水平，中国机械制造技术的水平与西方的差距急剧拉大，到十九世纪中期已经落后西方一百多年。
一、机械制造简史石器时代人类制造和使用的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单工具是后来出现的机械的先驱。
几千年前，人类创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用于提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航行于江河的船及桨、橹、舵等。
所用的动力由人力发展到畜力、风力和水力。
所用材料由天然的石、木、土、皮革等发展到人造材料。
最早的人造材料是陶瓷。
制造陶瓷器皿的陶车，已是具有动力、传动和工作三个部分的完整机械。
鼓风器对人类社会发展起了重要作用。
强大的鼓风器使冶金炉获得足够高的炉温，得从矿石中炼取金属。
西周时期，中国就已有了冶铸用的鼓风器。
17世纪以后，资本主义商品经济在英、法等国迅速发展，许多人致力于改进各产业所需要的工作机械和研制新的动力。
随着机械的改进，煤和金属矿石需求量的增加，只依靠人力和畜力已不能适应生产提高的要求，于是在18世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。
1765年，瓦特发明了有分开凝汽器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。
先进制造技术论文：先进制造技术与机械制造工艺分析-机械制造论文先进制造技术论文：先进制造技术与机械制造工艺分析摘要：传统的末端治理在这个过程中存在诸多弊端，如治污成本高等。
先进制造技术和机械制造工艺对产品生命周期的全过程进行最优化控制，在这个基础上对资源在这个过程中进行合理配置。
本文首先介绍了先进制造技术与机械制造工艺的产生背景，然后分析了先进制造技术与机械制造工艺和传统制造技术的比较，然后分析了实施先进制造技术与机械制造工艺的主要途径。
最后分析了新型制造工艺。
关键词：制造技术；制造工艺；途径DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.005据统计：机械加工业产生的有害废物各类污染源中名列第四位。
传统的末端治理在这个过程中存在诸多弊端，如治污成本高等。
通常情况下先进制造技术与机械制造工艺和传统制造技术的主要区别在于传统制造技术和机械制造工艺在这个过程中缺少资源环境考虑，而先进制造技术和机械制造工艺对产品生命周期的全过程进行最优化控制，在这个基础上对资源在这个过程中进行合理配置。
先进制造技术和机械制造工艺是可持续发展战略的体现。
先进制造技术与机械制造工艺是上个世纪八十年代和九十年代的产物，1996年美国制造工程师学会提出先进制造技术与机械制造工艺的概念。
其目标是使产品在整个产品生命周期中，资源实现利用率最高值。
先进制造技术论文1 先进制造技术与机械制造工艺和传统制造技术的比较传统制造技术是一个开环生产系统，从自然界获取资源，在这个过程中加工成为各种工程材料，污染性物质进入环境。
需投入大量的人力物力，有大量的废物排放，机械加工业产生的有害废物各类污染源中名列第四位。
传统的末端治理在这个过程中存在诸多弊端，如治污成本高等。
先进制造技术与机械制造工艺分析的先进之处便是其绿色环保之处，是一种闭环生产系统。
整个产品生命周期中，对材料的回收、利用、处理等全部考虑。
在先进制造技术与机械制造工艺分析中对于很多问题，在产品的生命周期各个环节通过特定的工艺手段和技术措施加以解决。
先进制造技术——课程结业（论 文） 设计(论文)题目： 虚拟现实技术 学生姓名： 戚宇欣 班 级： 12车辆工程（2） 学 号： 1204104036 金陵科技学院学士学位论文 目录
I 目 录
摘 要 .......................................... 错误！未定义书签。1 1虚拟现实的概述 ................................................. 2 2虚拟现实的若干关键技术 ......................................... 3 2.1立体显示技术 .............................................. 3 2.2环境建模技术 .............................................. 4 2.3真实感实时绘制技术 ........................................ 5 2.4三维虚拟声音的实现技术 .................................... 6 2.5自然交互与传感技术 ........................................ 6 2.6实时碰撞检测技术 .......................................... 7 3虚拟现实研究最新热点介绍 ....................................... 8 3.1三维模型数字版权管理 ...................................... 8 3.2三维模型检索技术 .......................................... 9 3.3分布式虚拟现实通信技术 ................................... 11 4 小结 .......................................................... 12 参考文献 ........................................................ 13 金陵科技学院学士学位论文 摘要
- 1 - 虚拟现实相关技术简介
摘 要 虚拟现实是近年来新兴的具有广泛应用前景的技术。目前，虚拟现实技术已经广泛应用于娱乐游戏，建筑设计，医疗等领域。本文从虚拟现实技术的概念，特性，应用领域出发，介绍了实现虚拟现实所必需的关键技术，然后又介绍了虚拟现实的近期的热点研究方向，比如三维模型检索技术，三维模型水印技术，分布式虚拟环境通信等技术。 关键词： 虚拟现实技术 三维模型检索技术 数字水印 分布式虚拟环境通信 金陵科技学院学士学位论文 1.虚拟现实的概论
- 2 - 1 虚拟现实的概述 虚拟现实是采用以计算机技术为核心的现代先进技术生成的逼真的视觉，听觉，触觉一体化的虚拟环境，用户可以通过必要的输入输出设备与虚拟环境中的物体进行交互，相互影响，进而获得身临其境的感受与体验。这种由计算机生成的虚拟环境可以是某一特定客观世界的再现，也可以是纯粹虚构的世界。输入输出设备包括立体头盔显示器，数据手套，数据衣服等穿戴式设备，还包括不直接穿戴在身上的传感设备。用户对虚拟现实的交互包括手的移动，头的转动等，虚拟现实中的物体能做出实时的反馈。 虚拟现实有三个特性，它们分别是沉浸性，交互性，想象性。沉浸性，是指用户感觉到好像完全处于虚拟现实中一样，被虚拟世界包围。理想的虚拟现实可以让用户难辨真假。交互性，是指用户与虚拟世界以自然的方式进行交互，通过人的肢体运动以及特定的硬件设备感受来自虚拟世界的实时反馈。想象性，是指虚拟环境是人想象出来的，同时这种想象体现了设计中的相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。
图1 虚拟现实三特性 虚拟现实的应用领域非常广，可以用在军事，医学，娱乐，学习，科技开发等等领域。医疗领域如虚拟手术系统，用于指导手术的进行。军事领域，如利用虚拟现实技术模拟战争来研究作战方案，培训指导员等。娱乐领域，如玩家通过虚拟现实头盔得到震撼的游戏体验。学习领域，比如远程沉浸学习，协同学习等。
沉浸性 想象性 交互性 金陵科技学院学士学位论文 2.虚拟现实的若干关键技术
- 3 - 2 虚拟现实的若干关键技术 要实现一个虚拟现实系统既需要功能强大的特定的硬件支持，还需要相应的软件和技术来配合。在《虚拟现实技术》这门课程中，我们在前半学期学习了虚拟现实输入设备，虚拟现实输出设备，虚拟世界生成设备。后半学期课程主要集中介绍虚拟现实的相关技术。 2.1 立体显示技术 人类从现实世界获取的信息中有80%来自视觉。立体视觉显示技术是虚拟现实中重要的支持技术，而且要实现完美的立体显示技术较为复杂。我们之所以感受到立体物体，是由于人的左右眼得到的图像相似但有细微差异，大脑对其进行融合产生空间感。我们借助特定的硬件设备，使左右眼观察到细微差异的图像，从而恢复出三维深度信息。下面介绍几种具体的立体显示实现技术。 ⑴ 彩色眼镜法。它主要利用滤光片只能通过相同颜色光线的特点，让左右眼戴不同颜色的滤光片，从而左右眼看到不同的影像，实现立体显示。但这种方法使人两眼的色觉不平衡，观众容易产生疲劳。 ⑵ 偏振光眼镜法。它利用了光是一种横波以及偏振光只能通过特定方向的狭缝的特点。在电影放映时，两个电影机同时放映两个画面，重叠在一个屏幕上，镜头前装有相差90度的偏振片。观众的左右眼分别戴在偏振轴互为90度的，并与放映画面的偏振光相应方向的偏振镜片，从而形成立体效果。 ⑶ 串行式立体显示法。它是一种分时的串行立体显示技术，它以一定的频率交替显示两幅图像，用户通过以相同频率同步切换的眼镜来观察图像，左右眼只能看到相应的图像。眼镜的开关转换频率对图像的立体效果起着关键性的作用。若转换频率太低，人眼不能感受到图像的连续，若转换频率太高，会产生干扰现象。一般来说，转换频率控制在40到60帧/秒较为适合。 ⑷ 裸眼立体显示。三维立体液晶显示技术巧妙结合了双眼的视觉差和图片三维的原理。自动生成了两幅图片，由于双眼观看液晶的角度不同，左右眼看到不同的图像，因此不要戴上立体眼镜就可以看到立体图像。下图是裸眼立体显示的原理示意图，图中示意了两种实现原理 金陵科技学院学士学位论文 2.虚拟现实的若干关键技术 - 4 - 图2 裸眼立体显示的原理示意图 2.2 环境建模技术 要建立虚拟现实环境，首先要对环境进行建模，然后在建模的基础上再进行实时绘制，立体显示，从而形成一个虚拟世界。这里的虚拟环境既可以是模拟真实世界中的环境，也可以是人的主观构造环境，还可以是人类不可见的环境。虚拟环境中的物体要有良好的操作性能，当用户与物体交互时，物体必须做出相应的反应。目前主要的环境建模是三维视觉建模和三维听觉建模。其中三维视觉建模又可以分为几何建模，物理建模，行为建模等。下面主要介绍三维视觉模型中的方法。 ⑴ 几何建模技术。几何建模是基于几何信息来描述物体模型的建模方法，它处理物体的几何形状的表示，研究图像数据结构的基本问题。首先要构造几何模型，然后模拟虚拟照相机在6个自由度运动，并得到相应的输出画面。几何模型一般可以分为面模型和体模型。面模型用面片来表现对象的表面，其基本几何元素多为三角形，体模型多用体素来描述对象的结构，其基本几何元素多为四面体。几何建模通常又分为两种，一种是人工的几何建模方法，另一种是自动的几何建模方法。人工的建模方法通常是利用建模软件来进行建模。自动的几何建模方法最典型的是采用三维扫描仪对实际物体进行建模，它能快速将真实世界的物体的三维信息转换为计算机可以处理的数据。 ⑵ 物理建模技术。物理建模是几何建模的进一步发展，在建模的时候就考虑对象的物理属性。典型的物理建模方法有分形技术和粒子系统。分形技术是指用来描述具有自相似特征的数据集。自相似结构可以用于复杂的不规则外形物体建模，比金陵科技学院学士学位论文 2.虚拟现实的若干关键技术 - 5 - 如河流和山体的地理特征建模。分形技术的优点是用简单的操作就可以完成复杂的不规则物体建模，缺点是计算量太大，实时性差。因此分形技术比较适合在虚拟现实中静态远景的建模。粒子系统是用简单的体素完成复杂的运动的建模。粒子系统由大量称为粒子的简单体素构成的，每个粒子具有位置，速度，颜色等属性。在虚拟现实中粒子系统用于动态的，运动的物体建模。 ⑶ 行为建模技术。行为建模技术主要研究物体运动的处理和对其行为的描述，体现了虚拟环境中的建模特征。行为建模赋予虚拟现实中物体的行为和反应能力，服从一定的客观规律。行为建模方法有两种，一种是基于数值插值的运动学方法，另外一种是基于物理的动力学仿真方法。采用运动学和动力学仿真都可以模仿物体的运动行为，但各有其优点和缺点。运动学动画技术可以做得很逼真和高效，但应用领域不广。动力学仿真适合于物体间交互较多的虚拟环境。 2.3 真实感实时绘制技术 为了在计算机中重现真实世界，需要模拟真实物体的物理属性，比如物体表面的纹理和粗糙程度等。真实感绘制技术就是为解决这个问题而提出的。另外因为用户在虚拟环境中会从不同视角观察物体，所以我们需要实时绘制物体，跟上用户视角转变的速度。 实时绘制技术可以分为两种，一种是基于几何图形的实时绘制技术，另一种是基于图像的实时绘制技术。第一种绘制方法就是用曲线，曲面等数学模型预习定义好虚拟场景的几何轮廓，再采用纹理映射，光照等数学模型加以渲染。但是这种方法费时费力，对计算机硬件性能要求高。第二种方法是直接用图像来实现复杂环境的实时动态显示。它是从一系列已知的图像中生成未知视角的图像。具体来说是基于一些预先生成的场景图像，对接近于视点的图像进行变换，插值与变形，从而快速得到当前视点处的场景画面。基于图像的绘制相关技术主要有全景技术，图像的插值及视图变换技术 为了提高显示的逼真度，常采用纹理映射，环境映照，反走样等方法。纹理映射是将纹理图像贴在简单物体的几何表面，近似描述物体表面的纹理细节，加强真实性。它是一种简单有效改善真实性的方法。环境映照在纹理映射的基础上，采用纹理图像来表示物体表面的镜面反射和规则投射效果。反走样是为了对抗因为图像的像素形状造成的失真现象。反走样方法实质上是提高像素的密度。 由于三维模型包含较多的二维图像信息，虚拟场景越复杂，其数据量越大。为了
