一、基于OpenGL的虚拟检测单元的研究与开发（论文文献综述）
姜定[1]（2021）在《基于CAD模型虚拟仿真方法的6D位姿测量算法研究》文中研究指明随着计算机、电子通信等技术的快速发展,机器视觉已在各个行业中得到了广泛的应用。其中,基于CAD模型的6D位姿测量方法测量精度较高,能够很好地匹配和适用基于视觉的机器人抓取和装配等智能化场景作业,但其也存在着模型库匹配较为耗时、不够稳定的问题。而近几年深度学习方法的出现突破了传统图像处理算法的局限性,可以不依赖于人工设计的特征和模板对图像进行学习、判断和识别,具有强大的稳定性和高度的灵活性。因此深度学习的发展和应用可以有效地弥补传统图像处理算法的不足之处。但面临的问题是,有效的深度学习网络的训练需要大规模的数据,而大规模的数据采集与标注非常耗时耗力,无法适用工业生产的高效率、控制成本的要求,这也成为了限制深度学习在工业上的应用范围的首要因素。因此,针对上述问题,本文将传统算法和深度学习方法相结合,利用深度学习强大的特征提取能力对待检测的目标进行粗定位,然后在感兴趣区域内再利用传统算法进行6D位姿测量。本文对改进前后所使用的数据、方法和实际效果进行了对比分析,主要做了以下工作:（1）基于CAD模型的虚拟仿真数据生成方法为了解决工业现场平台搭建与数据采集过程十分耗时耗力的问题,本研究基于工业生产中常用的CAD模型,结合实际的工业应用背景,设计了一套参数化生成虚拟仿真工件图片数据集的方法。通过获取待检测工件的CAD模型,对其进行纹理与材质的仿真,再导入OpenGL图形库中进行环境仿真（包括各类光源和工业背景等）,调整虚拟相机视角和工件模型的位姿,在一定空间内进行采样。该方法可以在短时间内获取大量的适用于深度学习目标检测的训练样本,最后使用Labelme软件统一标注,并进行数据集的划分。对虚拟仿真数据和现场采集的数据进行了对比分析。（2）基于虚拟仿真数据的深度学习目标检测为了解决6D位姿测量算法中模板匹配过程较为耗时、不够稳定的问题,本文提出了一种基于YOLOv3的改进深度学习网络的工业零件目标检测方法,通过使用虚拟仿真方法建立的轻量级工件图片进行训练,代替现场实际采集图片。同时对模型和参数进行改进和优化,以提升深度学习网络性能表现。实验对比了改进前后的YOLOv3网络在虚拟仿真数据集上的表现,做出了具体的分析。将改进后的最优模型进行保存,分别在虚拟仿真数据集和实际工件图片上进行了测试和分析。（3）结合深度学习网络与CAD模型的实时稳定6D位姿测量系统本文设计了一套可行的6D位姿测量系统。针对工业应用中的实际需求进行分析,结合深度学习方法进行功能设计,主要包括粗定位模块和位姿测量模块,可以对定位和测量过程进行显示和记录,对测试结果进行保存。最后对本系统进行不同条件下的测试,展示了本系统的实用价值。
穆琪[2]（2021）在《数控机床精度虚拟检测系统研究》文中进行了进一步梳理数控机床作为一个复杂的机械设备,具有严格的精度要求。但在实际检测中,有些精密检测仪器（如激光干涉仪）具有严格的管理与使用制度,需专业的技术人员进行操作指导,并且检测过程耗时繁杂,这种数控机床精度检测方式的成本高、效率低,亟待改进。本文以激光干涉仪对数控机床Y轴工作台定位精度检测为例,结合虚拟现实、数据预测等信息化技术手段,构建数控机床精度虚拟检测系统,以解决使用精密检测仪器在检测数控机床精度过程中耗时繁杂的问题。在搭建虚拟模型映射和误差理论模型构建的基础上,利用精度检测数据驱动预测算法,实现机床工作台定位精度的检验和预测功能;对该系统的精准度与鲁棒性进行实验验证,完成数控机床精度虚拟检测系统的开发。本文主要研究内容如下:（1）数控机床精度虚拟检测体系的整体设计。本文基于虚拟现实、精度检测、算法预测等技术,提出了数控机床精度虚拟检测体系的整体框架及其运行机制。在数控机床运行维护阶段,以激光干涉仪对数控机床工作台定位精度检测为例,参照物理数控机床定位精度检测方法及要求,选定以SolidWorks2019,VS2008,Vega Prime5.0 和 MATLAB 等软件组成本系统的软件开发平台,并通过虚拟场景构建的方法,实现对数控机床精度虚拟检测系统的设计与开发。（2）数控机床精度虚拟检测系统模型的构建。在赛博空间,参照物理检测设备雷尼绍XL80激光干涉仪与高速数控机床DVG850,搭建其虚拟映射模型;同时,在分析研究激光干涉仪激光路径变化等特性基础上,以场景仿真、C++编程与虚拟建模等技术手段,对数控机床精度虚拟检测系统虚拟自动拆装、光路校准等功能进行开发,提出基于OpenGL与Vega Prime协同仿真技术,进行了激光光束仿真功能的设计与构建。（3）数控机床精度虚拟检测系统检测功能的开发。分析数控机床精度检测的综合影响因素,构建数控机床工作台定位精度的数学模型;以DVG850定位精度检测数据为算法驱动,对比支持向量机与BP神经网络算法的预测精度,选用优化后的BP神经网络算法作为系统检测功能的技术支撑;利用MATLAB与C++混合编程,实现数控机床精度虚拟检测系统检验和预测功能的研发。（4）数控机床精度虚拟检测系统的实验。利用激光干涉仪对数控机床SK-GD650工作台Y轴定位精度进行检测,以该检测数据的平均值作为参考期望输出数据,对该系统预测数字化模型进行对比验证,其实际检测数据与系统预测数据曲线趋势一致,且决定系数均可达到0.980以上。由此可知,本文研发的数控机床精度虚拟检测系统满足数控机床精度虚拟检测功能需求,且具有良好的可泛化性和鲁棒性。数控机床精度虚拟检测系统的开发,实现了利用计算机手段对数控机床精度检测过程的仿真,提供了一套可视化示教软件系统,为虚拟检测系统的发展提供了一条切实可行的方法。
周钰致[3]（2020）在《边缘计算环境中低时延高可信显示芯片的研究与设计》文中认为随着5G网络技术的发展,接入网络的设备数量以及网络边缘设备中产生的数据量迅速增加,这给移动网络基础设施带来了不小的负担。在这种发展趋势下,基于云计算的服务模式很难稳定地保持对网络边缘设备请求处理的实时性。一种新提出的边缘计算模型采取了将部分计算处理的过程迁移至终端设备或者网络链路中的方法,通过这种方法降低了终端设备的数据处理响应的延迟。人机交互系统的性能对用户体验的影响尤为重要,而显示设备又是人机交互的重要桥梁。因此低时延高可靠的显示系统对于边缘计算来说非常重要。本文重点针对边缘计算设备中人机交互显示系统的实时性、低功耗、可靠性三个方面的关键技术展开研究,通过算法、架构、系统、芯片四个层次协同优化的设计方法,最终实现了低时延、低功耗、高可靠的边缘计算显示芯片。本文主要的研究工作和创新点如下:（1）针对实时性需求,提出了一种适用于边缘计算的异构图形运算系统的架构,通过均衡流水线不同阶段的运算负载及顶点片元异构加速器架构设计实现了高能效的图形处理。通过自研的芯片开发板在常温室内条件下对芯片中的图形处理核进行了测试,测试过程中关闭了其他运算单元模块,图形处理核最高频率能达到200MHz。通过选取典型的边缘计算的界面进行测试,最高处理速率为152MPixels/s,性能功耗比相比于面向低成本显示系统的ARM架构微处理器芯片 STM32L476 提升了 5.8 倍。（2）针对功耗及内存带宽的限制,提出了一种基于块的实时帧缓存压缩算法,设计了压缩器的架构。通过在帧像素点产生的过程中同步进行压缩的方法,在不影响系统性能的前提下降低了运算单元的带宽需求。在基于Kintex-7 FPGA的测试平台上移植了图形处理系统和帧缓存压缩器并运行典型界面进行测试,压缩后系统功耗节省的效果相比于采用JPEG格式的帧缓存压缩方法提升了 2.3倍。（3）针对可靠性需求,提出了一种多周期累加冗余信息的脉动阵列容错算法,设计了容错脉动阵列架构。通过软件仿真注入错误验证错误恢复率,实验结果表明错误恢复率能达到99%,错误恢复情况优于时间空间冗余算法,能满足面向深度学习应用的脉动阵列的需求。采用Synopsys公司的综合工具进行综合并对比面积,在乘法器精度为32bit的情况下,冗余面积为61.5%,对比双模冗余架构节省了 38.5%的冗余面积,相比于错误迁移方法可以实现软错误的错误检测及错误恢复。（4）设计并流片了一款基于RISC-V扩展指令集的高能效显示芯片。在常温常压条件下,对芯片进行了测试。测试结果表明芯片系统的运行功耗为65mW,相比于学术界中统一着色器架构的图形处理器芯片的研究成果功耗降低了 3倍。通过面向边缘计算的典型场景进行测试,性能功耗比相比于主流基于ARM的微处理器芯片STM32L476提升了 1.49倍。通过算法、架构、系统多个层面进行了软硬件协同优化设计,并在芯片设计层面上采用了低功耗的设计方法,本文最终实现了面向边缘计算的高能效、高可靠显示芯片。
吴昊[4]（2020）在《虚拟手术中软组织形变建模与切割仿真研究》文中进行了进一步梳理虚拟手术系统是借助计算机技术创建三维虚拟手术环境,根据医学影像数据构建人体器官模型,并通过触觉交互设备对手术对象进行仿真操作,使医生获得真实的手术训练感官的系统。与传统的手术培训方式相比,虚拟手术系统可以使医生不受时间和空间上的约束对特定的组织器官进行重复性的手术训练,对于提高医生训练效率和降低医疗培训成本等方面具有重要意义。除此以外,虚拟手术系统还在术前手术规划与预测、术中辅助手术导航、术后康复训练与评价以及医疗教育等方面有着重要应用价值。本文围绕虚拟手术系统中的软组织建模、碰撞检测、力反馈计算等关键技术进行研究,搭建了具有视觉反馈和触觉交互功能的虚拟手术系统,并对软组织形变和切割仿真进行了实验验证。主要完成了以下工作:本文首先合理高效地架构了整个虚拟手术系统框架,将系统分为三大模块,包括手术场景建模与渲染模块、虚拟手术操作仿真与计算模块以及人机交互模块。介绍了系统的软件和硬件构成,并采用OpenGL图形引擎和Chai3D触觉引擎在Qt开发框架中完成了虚拟手术系统交互界面设计。为提高系统仿真效率,采用双线程并行的运行方式。随后完成了整个虚拟手术系统仿真平台搭建,实现虚拟手术仿真过程中的视觉反馈和触觉交互功能。其次,借助三维图像软件构造软组织几何模型,并设计了模型数据存储结构,为后续的仿真计算提供重要数据来源。对软组织的生物力学特性以及粘弹性模型进行了简单的分析。对比常见的软组织形变建模方法,提出了结合弹簧阻尼器的填充球物理建模方法。对离散填充球建立拓扑连接关系,并设立Voigt弹簧阻尼器实现了模型受力下的形变过程。随后对软组织几何模型与物理模型建立映射关系,实现了软组织模型的形变联动。然后,对软组织几何模型构造AABB层次包围盒树,实现了虚拟手术器械与软组织几何模型的碰撞检测,并根据软组织物理模型提出了一种填充球碰撞检测算法。采用代理点方法构造弹簧阻尼力反馈模型,并结合填充球碰撞检测算法对该力反馈模型进行改进。将虚拟手术器械与力反馈设备的进行姿态匹配,利用Omega7.0设备在系统仿真平台中完成对肝脏模型的按压形变仿真和夹持形变仿真。从形变位移、力反馈以及实时性三个方面对模型形变仿真结果进行实验验证,证明了本文方法的有效性。最后本文对软组织切割仿真进行研究。针对虚拟手术刀与软组织模型之间的碰撞检测,提出了基于时空一致性的优化方法,使用邻接三角面片搜索法,提高了碰撞检测效率。为了平衡切割仿真精度和系统计算的效率,采用渐进式表面网格切割方法。通过最近点移动、切割点分裂以及切口凹槽构造完成了切口绘制,并建立了切割力反馈模型,增强了切割仿真的真实感。最终在虚拟手术系统中完成了肝脏模型的切割仿真,实现了较为真实的切割视觉和触觉效果。
陈军[5]（2020）在《面向椎弓根钉置入手术的虚拟现实系统关键技术研究》文中认为随着医疗水平的不断提升,人们对医师的手术技能期望也越来越高。椎弓根钉准确置入是脊柱外科手术医生必须掌握的技能之一,现阶段的训练方式通常是在脊柱的标本或者基于假人的训练模拟器上练习椎弓根钉置入过程,但是由于样本的稀缺性以及成本的高昂性,实习医师很难有足够的机会进行相应的手术训练。随着高新技术日新月异的发展,科研人员提出将临床医学与虚拟现实（Virtual Reality,VR）技术相结合而发展的虚拟手术仿真系统（Virtual Reality Surgery System,VRSS）,为医生培训提供了新思路。本文基于虚拟现实的椎弓根钉置入手术仿真系统关键技术进行研究,旨在搭建更完善的虚拟手术系统。本文主要贡献如下:首先,本文对一个完整的虚拟手术系统进行需求分析,设计了面向椎弓根钉置入手术的虚拟仿真系统的整体框架,确立了基于触觉与视觉双交互通道仿真系统的框架。从软硬件两个方面对系统进行设计,软件部分采用OpenGL（Open Graphics Library）图形渲染库实现图形渲染实现视觉交互,OpenHaptics触觉渲染库进行二次开发实现触觉渲染,设计了椎弓根钉置入手术仿真系统的软件实现方案;然后,为了更好的还原真实手术场景,本文使用真实的人体CT数据进行三维重建。首先对医院所采集的CT图形进行预处理,然后在图像分割过程中使用基于区域生长方法与图像融合方法相结合的技术实现感兴趣区域的提取,最后基于移动立方体算法（Marching Cube,MC）实现脊柱解剖模型三维可视化。本文所搭建的三维重建模块支持旋转、缩放以及任意切片的裁剪,是虚拟手术系统的重要组成部分;接着,搭建了椎弓根钉置入手术过程中高速旋转的骨钻和骨组织之间相接触时的力预测模型。高效的碰撞检测算法对系统中虚拟手术器械与手术对象进行实时的检测,若检测碰撞结果为“是”,则将冲量动力学原理用于本文的椎弓根钉置入虚拟手术中,根据骨钻的状态信息对力的大小实时预测更新,然后由力反馈设备传递给使用者,实现虚拟手术的力触觉交互;最后,本文使用基于 CUDA（Compute Unified Device Architecture）的 GPU（Graphics Processing Unit）加速技术,实现了椎弓根钉置入手术的钻骨手术操作模拟。CPU与GPU分工合作,对海量的体素节点信息进行存储与信息传递,大大加速了视觉与触觉的响应速度,提高了刷新率与实时性,为实现基于混合数据模型的椎弓根钉操作仿真提供了可能。最终完成对各个模块进行集成,并在所搭建的虚拟手术系统中进行钻骨仿真实验。仿真实验结果表明,利用该技术搭建的椎弓根钉置入仿真系统,视频流刷新率在30Hz以上,触觉响应刷新率在500Hz以上,可以有效再现椎弓根钉置入的虚拟操作。
李艳宾[6]（2020）在《基于全景环带成像系统的增强现实和表情识别学习系统研究》文中研究表明增强现实将虚拟场景与真实场景融合在一起。真实场景提供视觉、触觉和声音的体验,虚拟场景提供更加形象的动画和音效。因此,将增强现实应用在学习领域,可以提高学习的兴趣。但现有学习领域的增强现实系统缺少对学习状态的监督。这是由于相机的视场角有限,无法同时拍摄用户,难以获得用户的状态。全景环带成像系统可以解决这个问题。本文对基于全景环带成像系统的增强现实和表情识别学习系统进行研究,最终提出相应的解决方案。本文首先在研究全景环带成像系统模型和相关标定技术的基础上,实现原始图像的插值展开。系统通过SURF特征提取和基于欧氏距离的特征匹配实现基于自然特征的三维注册功能。匹配过程采用KD-TREE优化算法提高匹配速度,并通过RANSAC算法筛选出高质量的匹配点,减少误匹配。之后根据图像的匹配结果,计算三维虚拟模型到二维图像的投影变换。最后通过键盘和鼠标进行交互。系统通过AdaBoost和MTCNN神经网络实现人脸检测,通过SVM和卷积神经网络实现表情识别,最后根据识别结果进行语音交互实现学习状态的监督。该方法使用全景环带成像系统,结合深度学习和SURF算法,解决了传统增强现实中相机视场小的问题。引入人脸检测和人脸表情识别则提供了更多的交互和监督方式。
张钊[7]（2019）在《整体硬质合金铣刀虚拟加工关键技术研究》文中研究表明整体硬质合金铣刀结构复杂,且硬质合金材料硬度高于一般金属材料,加工难度系数大,需用到专用五轴工具磨床加工。在生产中,磨削工艺是瓶颈。磨削编程难度大,需要使用专用磨削工软件。如果NC代码生成错误,则可能造成过切或少切,从而导致加工出来铣刀具参数不合格、报废。在实际生产中需要多次调刀,验证切削参数正确性,造成大量浪费。采用虚拟制造技术有效解决了这一问题,磨削仿真可以检验NC代码准确性,同时可以忽略实际加工限制,尽可能快加工,提高生产效率。为了填补国内磨削软件不足,本课题在国家重大科技专项支持下与国内最大五轴工具磨床生产厂家大连光洋科技集团有限公司合作,针对整体硬质合金铣刀虚拟加工关键技术进行了以下研究:（1）为满足五轴磨削加工需求,采用了八叉树结构建立毛坯模型,八叉树模型不仅结构简单,易于数据存储,同时八叉树立方体节点能够满足Marching Cubes算法提取等值面顶点数据要求,数据重复利用,提高效率。要实现切削仿真要将八叉树模型转化为体数据结构,本文提出新方法,建立基于八叉树模型的隐式体积。隐式体积基于有符号距离场理论（Signed Distance Field）。采用距离场表示隐式体积,不生成实体模型,无需实体模型,减少布尔运算数据量,有效提高了切削仿真材料去除速度。只有刀具与毛坯接触部位进行八叉树分割,减少运算量。（2）建立Marching Cubes算法提取等值面,MC算法生成等值面只需八叉树节点立方体八个顶点坐标,以及对应顶点有符号距离场,简单高效,无需生成其他数据信息,减少不必要空间浪费。根据MC算法提取等值面的数据结构提取出多边形面片,采用多边形面片近似逼近切削面曲面。（3）模型重建坐标数据量巨大,本文采用VBO技术,提高顶点数据传输效率,减少系统资源使用。根据每次切削后获得的三维坐标数据,利用OpenGL双重缓冲技术实现切削仿真动画流畅性以及真实感,切削面与毛坯使用不同颜色渲染,显示更加直观。
刘云海[8]（2019）在《头发建模及实时渲染技术研究》文中指出头发建模与渲染一直是3D模拟领域中比较重要同时又非常困难的问题之一。头发渲染的质量直接影响虚拟现实技术中虚拟人的真实感。当前头发建模及其渲染的解决方案中,普遍存在着无法实时渲染,效率低下,资源消耗高等诸多问题。因此,本文对头发建模以及渲染的解决方案进行了研究,主要研究工作如下:1.在头发建模与物理模拟部分,本文在传统的头发发丝弹簧质点模型基础之上进行了改进,通过添加额外约束,解决了传统模型中物理模拟流程里出现的头发发丝过弯曲以及抖动问题。接着,在该弹簧质点模型基础之上,详细讨论了发丝在仿真过程中质点的受力以及其对应的动态约束。而针对仿真过程,本文讨论了其方程动力学求解的基本方法,并引入了新的风场模型,提升了头发发丝在风场中模拟的真实感。最后,引入包围球技术来为头发模拟仿真提供碰撞检测解决方案。2.针对头发渲染部分,本文首先简单介绍了新一代可编程OpenGL渲染管线,包括其渲染流水线中对应的各个可编程着色器的基本原理。然后介绍了在二维屏幕中操控三维对象的ArcBall算法。接着讨论了头发发丝渲染的基本光照模型,包括传统Kajiya-Kay光照模型以及Marschner光照模型。并针对传统发丝模拟中发丝插值数量难以确定的问题提出了一种基于广告牌的三角形视口展开技术。此外本文还介绍了发丝片面细分,插值以及抗锯齿的基本方法。最终,在以上研究的基础之上,利用Qt和OpenGL开发了一套虚拟头发发丝仿真模拟系统。实验证明,该系统可以很好的模拟出虚拟人物的头发,具有良好的头发真实感,并且能够满足动态物理模拟。同时,该方法占用极少的计算资源,能够很好的满足实时性的需求。
兰敏超[9]（2018）在《面向虚拟穿刺的皮肤表面形变仿真方法的研究》文中研究表明虚拟手术系统在医学领域具有广泛的应用,其将计算机图形学与虚拟技术结合,为医护人员提供手术方案制定与手术操作训练等功能。穿刺广泛应用于日常医学检查和诊断中,穿刺针刺入皮肤到达目标位置,实现注射、取样等操作,因此皮肤穿刺形变仿真是虚拟手术的关键技术之一。在皮肤穿刺形变仿真过程中,不仅需要保证仿真的稳定性与皮肤形变仿真的真实感,还需要保证皮肤穿刺仿真的实时性才能达到实时人机交互的要求。因此,实时性、真实感和稳定性是衡量皮肤穿刺形变仿真方法优劣的三个标准。基于上述三个要求,论文的核心工作与研究成果有以下几个方面:（1）建立皮肤形变物理模型及几何模型。对皮肤复杂的生物力学特性和皮肤形变物理模型进行分析,在其基础上选择质点-弹簧模型作为皮肤形变物理模型。利用TenGen生成的四面体质点-弹簧拓扑结构信息建立皮肤几何模型,保证了皮肤穿刺形变的稳定性需求。并自定义一种存储皮肤几何模型数据的文件格式,方便后续研究使用。（2）皮肤穿刺形变动力学模型快速求解算法。根据质点-弹簧物理模型建立皮肤穿刺形变动力学模型,并建立皮肤穿刺形变动力学模型的优化隐式欧拉法的数值求解方法,对于优化隐私欧拉法的数值解引入虚拟弹簧方向相关的辅助变量,将其改写成使用块坐标下降法求解的优化隐式欧拉法能量最小问题进行快速迭代求解,保证了皮肤穿刺仿真的实时性。（3）皮肤穿刺形变真实感优化。针对传统质点-弹簧模型皮肤穿刺形变真实感不足的特点进行仿真方法优化研究。根据皮肤形变时褶皱真实感不足,提出一种泊松形变的方法提高真实感,使用测地线方法确定皮肤穿刺形变的范围,在皮肤受到外力形变时,形变范围内的皮肤几何模型通过泊松形变方法进一步形变,产生皮肤褶皱效果。针对皮肤在形变区域与非形变区域之间的过渡不平滑,提出体积保持的方法进行改进,在皮肤穿刺形变仿真中通过体积约束保持体积信息,并用权重向量分配的方法保持局部形变,实现了虚拟穿刺时皮肤形变区域与非形变区域的平滑过渡。最后,本文设计并实现了皮肤虚拟穿刺仿真的原型系统,实现了各个模块算法与可视化集成,并给出了实验结果与分析。实验表明,本文所述算法能满足皮肤穿刺形变仿真的真实感、稳定性和实时性需求,对皮肤穿刺形变仿真研究具有重要的指导意义。
关鹏[10]（2018）在《超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究》文中认为随着计算机技术和网络技术的发展,机械制造业呈现出以计算机为基础,以数字化信息为描述手段,以产品数字化开发为方法的新特征。相对于物理样机,数字化样机是在计算机上表达的产品数字化模型。数字化设计技术是数字化样机建立的手段与方法,被广泛应用于制造装备产品设计与开发领域。超高速磨削加工技术是一种高效而经济地生产出高质量零件的现代加工技术。超高速磨削加工的实现载体是超高速磨削机床。东北大学先进制造与自动化研究所于1996年研制了我国第一台大功率超高速磨削试验台。试验台砂轮线速度可达250m/s,填补了当时国内空白,推动了我国高速/超高速磨削研究的发展。由于当时设计和制造条件有限,在试验台实际使用过程中出现了诸多问题,例如液体动静压轴承胶合,液体动静压主轴系统振动以及加工精度降低等。如何使用数字化技术手段对上述问题进行分析,进而对超高速磨削机床数字化设计关键问题进行研究并提出相应的解决方法,为超高速磨削试验台的改造提供设计基础和依据是本文所要研究的核心问题。为此,本文以东北大学超高速磨削试验台为研究对象,以数字化设计与仿真分析为技术支撑。通过理论,仿真与实验相结合的方式,研究和探讨磨削加工仿真方法,液体动静压主轴系统及超高速磨削试验台整机动力学特性,液体动静压主轴系统热结构耦合变形,超高速磨削试验台虚拟加工仿真系统构建等问题。本文的研究主要内容如下:（1）使用有限元方法对超高速磨削加工进行仿真研究。从理论上阐述了使用有限元方法进行磨削加工仿真的可行性。提出基于有限元分析的超高速磨削加工宏观仿真方法,并对该方法进行了详述。在不同磨削参数条件下,对磨削力和磨削温度进行仿真计算,并对仿真结果予以分析。使用三向测力仪与热电偶对磨削力与磨削温度进行测量实验,将仿真分析结果与实验结果进行对比分析,验证仿真方法的正确性。（2）对超高速磨削试验台关键部件液体动静压主轴系统进行动态特性仿真分析与实验研究。使用流体动力学方法对液体动静压轴承油膜进行压力场与温度场仿真分析,描述不同参数影响下油膜承载特性变化。以小扰动理论为基础建立了油膜支撑刚度与阻尼计算模型。在融入油膜支撑刚度和阻尼参数情况下,使用有限元方法对液体动静压主轴系统进行有限元建模与动态特性分析。对主轴系统进行固有频率测量实验,验证仿真分析方法正确性,并指出所分析对象存在的问题与改进方向。（3）对超高速磨削试验台整机动态特性进行仿真分析。建立数学模型对机械结构中结合部对其动力学特性影响进行分析。对超高速磨削试验台中存在的不同结合部进行等效替代分析与数值计算。建立超高速磨削试验台整机有限元模型,并进行整机动静态特性分析。对机床整机进行固有频率测量实验,验证仿真分析方法正确性,并指出所分析对象存在的不足与改进方向。（4）结合前文所进行的磨削加工仿真分析和液体动静压主轴系统轴承油膜温度场仿真分析,对主轴系统进行热结构耦合变形求解。在不同磨削参数条件下根据主轴系统热源差异,使用有限元方法对主轴系统进行三维温度场求解,进而对主轴系统进行热结构耦合变形求解,分析其在多场条件影响下的位移变化。（5）构建基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工仿真系统,提出仿真系统的层次构架及开发流程。对虚拟加工几何仿真关键技术进行研究,并提出了一种基于网络建模语言的解决方法。使用Matlab网络接口功能,对虚拟加工物理参数仿真模块进行开发和编程,实现磨削加工物理参数仿真功能。
二、基于OpenGL的虚拟检测单元的研究与开发（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于OpenGL的虚拟检测单元的研究与开发（论文提纲范文）
（1）基于CAD模型虚拟仿真方法的6D位姿测量算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 6D位姿测量研究现状 |
| 1.2.2 计算机虚拟仿真技术研究现状 |
| 1.3 本文主要工作和结构安排 |
| 第二章 相关方法与基础理论 |
| 2.1 基于CAD模型的6D位姿测量原理 |
| 2.1.1 相机模型 |
| 2.1.2 模板库建立 |
| 2.1.3 6D位姿测量 |
| 2.2 深度学习相关理论 |
| 2.2.1 目标检测概述 |
| 2.2.2 目标检测经典模型 |
| 2.3 OpenGL虚拟仿真相关理论 |
| 2.3.1 渲染管线与着色器 |
| 2.3.2 变换及坐标系统 |
| 2.3.3 摄像机 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 基于CAD模型的虚拟仿真数据生成方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 工件CAD模型仿真 |
| 3.2.1 纹理特性 |
| 3.2.2 材质特性 |
| 3.3 空间环境仿真 |
| 3.3.1 投光物 |
| 3.3.2 工业背景 |
| 3.4 虚拟仿真数据集生成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于虚拟仿真数据的深度学习目标检测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 YOLOv3深度网络分析 |
| 4.3 改进工作 |
| 4.3.1 网络参数选择与优化 |
| 4.3.2 虚拟仿真数据应用 |
| 4.4 实验步骤与结果分析 |
| 4.4.1 实验平台与数据 |
| 4.4.2 模型训练与测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结合深度学习网络与CAD模型的实时稳定6D位姿测量系统 |
| 5.1 需求分析 |
| 5.2 系统设计 |
| 5.3 系统实现 |
| 5.4 系统测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及科研成果 |
| 致谢 |
（2）数控机床精度虚拟检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 数控机床精度虚拟检测系统面临的技术难点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 数控机床精度虚拟检测体系研究 |
| 2.1 数控机床精度虚拟检测体系 |
| 2.1.1 数控机床精度虚拟检测体系的框架构建 |
| 2.1.2 框架运行机制分析 |
| 2.1.3 设计生产阶段的运行机制 |
| 2.1.4 运行维护阶段的运行机制 |
| 2.2 数控机床精度虚拟检测系统 |
| 2.2.1 系统设计目标 |
| 2.2.2 系统设计基本原则 |
| 2.2.3 系统研究技术路线 |
| 2.3 物理机床精度检测环境 |
| 2.3.1 数控机床设备 |
| 2.3.2 精度影响因素分析 |
| 2.3.3 精度检测仪器 |
| 2.4 数控机床精度虚拟检测系统开发环境构建 |
| 2.4.1 建模软件 |
| 2.4.2 虚拟图形开发平台 |
| 2.4.3 仿真软件编译环境 |
| 2.5 数控机床精度虚拟检测系统界面搭建 |
| 2.5.1 系统界面分层处理 |
| 2.5.2 “视觉顿点”的作用与价值 |
| 2.6 数控机床精度虚拟检测系统结构设计 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 数控机床精度虚拟检测系统开发 |
| 3.1 数控机床精度虚拟检测系统模型的构建 |
| 3.1.1 基于SolidWorks三维模型的建立 |
| 3.1.2 三维模型渲染与格式转化 |
| 3.2 数控机床精度虚拟检测系统操作界面研发 |
| 3.2.1 系统操作界面搭建 |
| 3.2.2 模型导入与运动控制 |
| 3.2.3 激光光束构建 |
| 3.3 数控机床精度虚拟检测系统辅助模块开发 |
| 3.3.1 系统功能菜单搭建 |
| 3.3.2 部件自动拆装功能开发 |
| 3.3.3 光路校准操作功能构建 |
| 3.3.4 检测参数界面设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 精度检测功能模块开发 |
| 4.1 精度检测功能设计 |
| 4.2 精度检测误差因素分析 |
| 4.2.1 数控机床几何误差因素分析 |
| 4.2.2 数控机床热误差因素分析 |
| 4.2.3 数控机床综合误差因素分析 |
| 4.3 数控机床定位误差模型建立 |
| 4.3.1 实验数据采集与分析 |
| 4.3.2 几何部分模型建立 |
| 4.3.3 热误差部分模型建立 |
| 4.3.4 模型有效性验证 |
| 4.4 精度检测功能预测模型构建 |
| 4.4.1 BP神经网络简介 |
| 4.4.2 BP神经网络结构及学习过程 |
| 4.4.3 BP神经网络开发形式选取 |
| 4.4.4 数据获取及训练参数优化 |
| 4.4.5 算法模型验证 |
| 4.5 精度检测功能的实现 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 数控机床精度虚拟检测系统测试 |
| 5.1 系统运行测试 |
| 5.1.1 系统精准度验证 |
| 5.1.2 系统稳定性分析 |
| 5.2 系统泛化性与鲁棒性测试 |
| 5.2.1 数据准备 |
| 5.2.2 测试分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 研究总结及展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术成果 |
（3）边缘计算环境中低时延高可信显示芯片的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 边缘计算的发展概述 |
| 1.1.2 边缘计算的研究价值 |
| 1.1.3 边缘计算中的人机交互系统面临的挑战 |
| 1.1.4 论文的研究方法 |
| 1.2 关键技术及研究现状 |
| 1.2.1 图形运算加速技术 |
| 1.2.2 缓存压缩技术 |
| 1.2.3 容错技术 |
| 1.3 本文研究成果及文章结构 |
| 第2章 面向边缘计算的图形处理技术研究 |
| 2.1 相关技术概述 |
| 2.1.1 基于嵌入式CPU的图形绘制技术 |
| 2.1.2 移动GPU的图形绘制流水线概述 |
| 2.1.3 IMR与TBR渲染模式 |
| 2.1.4 降低图形运算功耗的研究 |
| 2.2 面向边缘计算的图形处理算法研究 |
| 2.2.1 边缘计算图形化界面需求分析 |
| 2.2.2 面向边缘计算的图形处理流水线设计 |
| 2.2.3 模型描述 |
| 2.2.4 顶点处理流程 |
| 2.2.5 像素着色流程 |
| 2.3 面向边缘计算的图形处理IP核设计 |
| 2.3.1 流水线瓶颈分析 |
| 2.3.2 基于TBR的GPU整体架构设计 |
| 2.3.3 顶点处理器架构设计 |
| 2.3.4 像素着色引擎架构设计 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.4.1 软件模型与流水线测试 |
| 2.4.2 IP综合与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 帧缓存压缩技术研究 |
| 3.1 相关技术概述 |
| 3.1.1 无损帧缓存压缩技术 |
| 3.1.2 GPU系统中帧缓存压缩需求 |
| 3.1.3 基于块的纹理压缩技术 |
| 3.1.4 基于频域的压缩技术 |
| 3.2 实时帧缓存压缩算法研究 |
| 3.2.1 场景分析 |
| 3.2.2 算法设计 |
| 3.3 帧缓存压缩IP核设计 |
| 3.3.1 帧缓存压缩器整体设计 |
| 3.3.2 子模块设计 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.4.1 压缩算法评估 |
| 3.4.2 带宽压缩及性能提升 |
| 3.4.3 功耗评估 |
| 3.4.4 IP综合及评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 脉动阵列容错技术研究 |
| 4.1 面向脉动阵列的容错技术研究现状 |
| 4.1.1 面向硬错误的容错架构 |
| 4.1.2 面向软错误的容错架构 |
| 4.2 脉动阵列容错架构设计 |
| 4.2.1 背景描述 |
| 4.2.2 容错算法 |
| 4.2.3 容错架构设计 |
| 4.2.4 系统分块冗余架构设计 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 实验方法 |
| 4.3.2 错误恢复率 |
| 4.3.3 额外面积消耗 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 面向边缘计算的高能效显示芯片系统的研究与设计 |
| 5.1 显示芯片中微处理器指令集研究 |
| 5.1.1 微处理器指令集概述 |
| 5.1.2 指令集选择的研究 |
| 5.1.3 指令集扩展的研究 |
| 5.1.4 RISC-V处理器IP核设计 |
| 5.2 显示芯片存储系统架构研究 |
| 5.2.1 边缘计算中数据处理瓶颈分析 |
| 5.2.2 分层存储系统架构设计 |
| 5.3 显示芯片总线系统架构研究 |
| 5.3.1 片上总线概述 |
| 5.3.2 设备互联与仲裁研究 |
| 5.3.3 系统互联架构设计 |
| 5.4 显示芯片整体系统架构设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 面向边缘计算的高能效显示芯片的实现与验证 |
| 6.1 显示芯片低功耗设计 |
| 6.1.1 功耗来源分析 |
| 6.1.2 门控时钟 |
| 6.1.3 多电压设计 |
| 6.2 显示芯片综合与实现 |
| 6.2.1 逻辑综合 |
| 6.2.2 后端设计及流片 |
| 6.3 显示芯片的测试与验证 |
| 6.3.1 综合及版图设计 |
| 6.3.2 测试平台介绍 |
| 6.3.3 边缘计算场景测试 |
| 6.3.4 显示芯片性能测试 |
| 6.3.5 性能对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（4）虚拟手术中软组织形变建模与切割仿真研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 虚拟手术系统设计与平台搭建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 虚拟手术系统整体结构 |
| 2.3 虚拟手术系统的软硬件设计 |
| 2.3.1 虚拟手术系统硬件设计 |
| 2.3.2 虚拟手术系统软件设计 |
| 2.4 系统交互界面设计与平台搭建 |
| 2.4.1 系统交互界面设计 |
| 2.4.2 系统双线程设计 |
| 2.4.3 系统仿真平台 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 生物软组织建模研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 软组织几何建模与模型数据储存 |
| 3.2.1 软组织几何建模 |
| 3.2.2 模型数据存储结构 |
| 3.3 软组织生物力学特性分析 |
| 3.3.1 生物力学特性概述 |
| 3.3.2 粘弹性模型 |
| 3.4 基于填充球的软组织物理建模 |
| 3.4.1 软组织形变模型介绍 |
| 3.4.2 填充球模型 |
| 3.4.3 弹簧阻尼器 |
| 3.5 几何模型与物理模型映射 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 软组织碰撞检测与形变仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 碰撞检测 |
| 4.2.1 碰撞检测算法介绍 |
| 4.2.2 AABB层次包围盒碰撞检测算法 |
| 4.2.3 填充球碰撞检测算法 |
| 4.3 力反馈计算 |
| 4.4 软组织操作形变仿真研究 |
| 4.4.1 形变操作仿真流程 |
| 4.4.2 肝脏按压形变仿真 |
| 4.4.3 肝脏夹持形变仿真 |
| 4.4.4 形变仿真实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于表面网格的软组织切割仿真研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 软组织切割方法介绍 |
| 5.3 切割仿真中的碰撞检测 |
| 5.3.1 基于时空一致性的碰撞检测优化 |
| 5.3.2 手术刀与三角面片相交测试 |
| 5.4 渐进式表面网格切割 |
| 5.4.1 最近点移动 |
| 5.4.2 切割点分裂 |
| 5.4.3 切口凹槽构造 |
| 5.5 切割过程中的力反馈计算 |
| 5.6 软组织切割仿真实验 |
| 5.6.1 切割仿真流程 |
| 5.6.2 切割仿真实验结果分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文 |
| 致谢 |
（5）面向椎弓根钉置入手术的虚拟现实系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 虚拟手术系统国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 虚拟手术仿真系统的整体框架设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 虚拟手术系统整体框架与关键技术 |
| 2.2.1 虚拟手术系统整体框架设计 |
| 2.2.2 虚拟手术系统关键技术分析 |
| 2.3 虚拟手术系统的软硬件设计 |
| 2.3.1 硬件平台 |
| 2.3.2 系统软件设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 虚拟手术系统中脊柱三维可视化研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 医学图像预处理研究 |
| 3.3 基于区域融合的ROI提取研究 |
| 3.4 基于MC算法三维重建 |
| 3.5 可视化结果分析 |
| 3.5.1 基于等值面提取三维重建结果 |
| 3.5.2 算法重建效果对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 置钉过程中力触觉算法研究与实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 碰撞检测研究 |
| 4.2.1 基于表面模型的碰撞检测 |
| 4.2.2 基于体素模型的碰撞检测 |
| 4.3 钻骨操作的力预测模型 |
| 4.4 触觉算法实现与实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于GPU加速的椎弓根钉钻骨仿真实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 椎弓根钉置入手术背景介绍 |
| 5.3 基于混合数据模型的场景渲染 |
| 5.3.1 基于体素模型的触觉渲染 |
| 5.3.2 基于表面模型的视觉渲染 |
| 5.3.3 椎弓根钉置钉过程中骨质磨削原理 |
| 5.4 基于CUDA的GPU并行加速 |
| 5.4.1 CPU与GPU对比 |
| 5.4.2 GPU加速原理 |
| 5.4.3 GPU加速实验 |
| 5.5 椎弓根钉置入手术仿真系统的设计与实现 |
| 5.5.1 椎弓根钉置钉手术系统框架搭建 |
| 5.5.2 虚拟手术系统功能实现与UI设计 |
| 5.5.3 椎弓根钉置入过程仿真模拟 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于全景环带成像系统的增强现实和表情识别学习系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1. 论文背景 |
| 1.2. 国内外研究现状 |
| 1.2.1 全景环带成像系统 |
| 1.2.2 增强现实 |
| 1.2.3 表情识别 |
| 1.3. 论文结构安排 |
| 2. 全景环带成像系统标定与图像展开 |
| 2.1. 全景环带成像系统成像原理 |
| 2.2. 全景环带成像系统标定 |
| 2.3. 全景环带图像展开 |
| 2.4. 本章小结 |
| 3. 增强现实 |
| 3.1. 基于SURF的自然特征三维注册 |
| 3.1.1. 基于SURF的特征提取 |
| 3.1.2. 特征点匹配 |
| 3.1.3. 单应性矩阵 |
| 3.2. 智能显示与交互 |
| 3.2.1. 智能显示 |
| 3.2.2. 鼠标和键盘交互 |
| 3.3. 实验结果 |
| 3.4. 本章小结 |
| 4. 表情识别 |
| 4.1. 人脸检测 |
| 4.1.1. 数据采集 |
| 4.1.2. 基于Haar和AdaBoost的人脸检测 |
| 4.1.3. 基于MTCNN神经网络的人脸检测 |
| 4.1.4. 实验结果 |
| 4.2. 表情识别 |
| 4.2.1. 数据采集 |
| 4.2.2. 基于HOG和SVM的表情识别 |
| 4.2.3. 基于卷积神经网络的表情识别 |
| 4.2.4. 实验结果 |
| 4.3. 本章小结 |
| 5. 系统实现 |
| 5.1. 系统功能 |
| 5.1.1. 整体功能 |
| 5.1.2. 各模块功能 |
| 5.1.3.软硬件环境搭建 |
| 5.1.4.系统运行结果 |
| 5.2. 实验 |
| 5.2.1. 实验设计 |
| 5.2.2. 实验结果 |
| 5.3. 本章小结 |
| 6. 总结与展望 |
| 6.1. 总结 |
| 6.2. 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及硕士期间主要研究成果 |
（7）整体硬质合金铣刀虚拟加工关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究现状及研究意义 |
| 1.3 本文研究主要内容 |
| 第二章 切削仿真算法研究 |
| 2.1 磨削加工分析 |
| 2.2 仿真算法研究 |
| 2.2.1 基于实体仿真方法 |
| 2.2.2 近似仿真法 |
| 2.3 毛坯建模方法研究 |
| 2.4 切削仿真原理 |
| 2.5 切削面重建 |
| 2.6 切削数据存储 |
| 本章小结 |
| 第三章 切削仿真图像研究 |
| 3.1 常用图形库介绍 |
| 3.2 OpenGL显示原理 |
| 3.2.1 图形渲染管线 |
| 3.2.2 帧缓冲区 |
| 3.3 图形绘制 |
| 3.3.1 OpenGL双缓冲技术 |
| 3.3.2 模型绘制 |
| 本章小结 |
| 第四章 数控代码解释器 |
| 4.1 RS274编译 |
| 4.2 RS274运行 |
| 本章小结 |
| 第五章 切削仿真实现及验证 |
| 5.1 开发环境配置 |
| 5.1.1 图形库配置 |
| 5.1.2 函数库配置 |
| 5.2 操作界面实现 |
| 5.3 毛坯八叉树模型建立 |
| 5.4 基于距离场的隐式建模 |
| 5.5 材料去除 |
| 5.6 模型重建及切削动画显示 |
| 5.6.1 模型重建 |
| 5.6.2 切削过程动态显示 |
| 5.7 研究结果验证 |
| 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）头发建模及实时渲染技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1. 研究背景及研究意义 |
| 1.2. 面临的问题和挑战 |
| 1.3. 国内外研究现状 |
| 1.4. 本文主要工作 |
| 1.5. 论文结构安排 |
| 第二章 头发物理建模与仿真 |
| 2.1. 头部模型和数据 |
| 2.1.1. Blender |
| 2.1.2. obj文件格式 |
| 2.2. 头发生长区域设置 |
| 2.3. 弹簧质点模型 |
| 2.4. 头发受力分析 |
| 2.4.1. 线性弹簧 |
| 2.4.2. 弯曲弹簧 |
| 2.4.3. 边界弹簧 |
| 2.4.4. 重力 |
| 2.5. 额外约束 |
| 2.6. 动力学求解 |
| 2.6.1. 有限元法 |
| 2.6.2. 风力模型的建立 |
| 2.6.3. 碰撞检测 |
| 2.6.4. 数值积分法 |
| 2.7. 和其他文献的比较 |
| 2.8. 本章小结 |
| 第三章 头发实时渲染 |
| 3.1. OPenGL渲染管线 |
| 3.2. 可编程渲染管线 |
| 3.2.1. 顶点着色器 |
| 3.2.2. 片段着色器 |
| 3.2.3. 细分曲面着色器 |
| 3.2.4. 几何着色器 |
| 3.3. ArcBall算法 |
| 3.4. 光照 |
| 3.5. Kajiya-Kay光照模型 |
| 3.6. Marschner模型 |
| 3.7. 面向视口三角形展开 |
| 3.8. 发丝细分 |
| 3.8.1. 基本三角形细分 |
| 3.8.2. Catmull-Clark细分方法 |
| 3.8.3. Loop细分 |
| 3.8.4. 根号三细分 |
| 3.9. 插值细化 |
| 3.10. 抗锯齿 |
| 3.10.1. 超级采样抗锯齿(Super-Sampling Anti-aliasing,#SSAA) |
| 3.10.2. 多重采样抗锯齿(Multi-Sampling Anti-Aliasing, MSAA) |
| 3.10.3. 快速近似抗锯齿(Fast-Approximate Anti-Aliasing,FXAA) |
| 3.11. 与其他文献比较 |
| 3.12. 本章小结 |
| 第四章 实验结果与分析 |
| 4.1. 实验开发环境 |
| 4.2. 系统界面和模块介绍 |
| 4.3. 系统总体设计 |
| 4.3.1. 发丝初始化 |
| 4.3.2. 发丝物理模拟 |
| 4.3.3. 发丝渲染 |
| 4.4. 实验结果 |
| 4.5. 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1. 全文总结 |
| 5.2. 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的学术活动及成果情况 |
（9）面向虚拟穿刺的皮肤表面形变仿真方法的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究与发展现状 |
| 1.2.1 虚拟手术系统的研究现状 |
| 1.2.2 软组织建模方法研究现状 |
| 1.2.3 皮肤形变研究现状 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 皮肤形变物理模型及几何模型的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 皮肤形变的物理模型 |
| 2.2.1 皮肤形变生物力学特征 |
| 2.2.2 有限元模型 |
| 2.2.3 质点-弹簧模型 |
| 2.3 基于质点-弹簧的皮肤几何模型 |
| 2.3.1 皮肤模型的拓扑结构 |
| 2.3.2 四面体结构皮肤几何模型的生成 |
| 2.4 自定义皮肤模型数据文件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 皮肤穿刺形变仿真方法的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 皮肤穿刺形变的质点-弹簧动力学模型 |
| 3.2.1 质点受力分析 |
| 3.2.2 皮肤形变动力学模型推导 |
| 3.3 质点-弹簧动力学模型快速数值求解方法的研究 |
| 3.3.1 常用数值求解方法分析 |
| 3.3.2 优化隐式欧拉法的建立 |
| 3.3.3 快速质点-弹簧方法的实现 |
| 3.3.4 快速质点-弹簧方法与传统方法比较 |
| 3.4 碰撞检测 |
| 3.4.1 包围体 |
| 3.4.2 层次包围体技术的碰撞检测实现 |
| 3.5 阻尼 |
| 3.6 实验结果与分析 |
| 3.6.1 实验平台 |
| 3.6.2 实验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 皮肤穿刺形变仿真方法优化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 皮肤穿刺形变褶皱效果的优化 |
| 4.2.1 泊松方程的引入 |
| 4.2.2 形变区域的确定 |
| 4.3 体积保持的皮肤穿刺形变算法设计 |
| 4.3.1 皮肤几何模型体积信息的获取 |
| 4.3.2 体积保持约束方程的建立 |
| 4.3.3 体积保持约束方程算法的步骤 |
| 4.4 体积保持区域的确定 |
| 4.4.1 局部保持 |
| 4.4.2 体积保持方法与传统方法的比较 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.5.1 实验平台 |
| 4.5.2 实验结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 原型系统设计与实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 原型系统的开发流程 |
| 5.2.1 系统模块构成及功能 |
| 5.2.2 系统模块交互 |
| 5.3 系统开发环境 |
| 5.3.1 实验平台 |
| 5.3.2 使用的开放工具库 |
| 5.4 系统界面介绍 |
| 5.5 系统各模块的实现 |
| 5.5.1 数据读取模块 |
| 5.5.2 交互模块 |
| 5.5.3 数据处理模块 |
| 5.5.4 渲染模块 |
| 5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 1 论文主要工作总结 |
| 2 论文主要创新点 |
| 3 下一步研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（10）超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超高速磨削加工研究概述 |
| 1.2.1 超高速磨削加工技术特点 |
| 1.2.2 超高速磨削加工关键技术 |
| 1.2.3 超高速磨削加工技术国内外研究现状 |
| 1.3 数字化样机技术在机床设计领域应用 |
| 1.3.1 国外数字化样机技术在机床设计领域应用研究现状 |
| 1.3.2 国内数字化样机技术在机床设计领域应用研究现状 |
| 1.4 虚拟加工仿真技术研究方法 |
| 1.4.1 虚拟加工几何仿真研究方法 |
| 1.4.2 虚拟加工几何仿真国内外研究现状 |
| 1.4.3 虚拟加工物理仿真研究方法 |
| 1.4.4 虚拟加工物理仿真国内外研究现状 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 基于有限元技术的磨削加工宏观仿真研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 磨削加工过程及机理 |
| 2.2.1 磨削加工过程要素 |
| 2.2.2 磨削力与磨削温度 |
| 2.2.3 超高速磨削机理 |
| 2.3 有限元方法求解高速碰撞问题 |
| 2.3.1 砂轮与工件高速碰撞现象解释 |
| 2.3.2 空间域离散方法 |
| 2.3.3 时间域离散方法 |
| 2.4 磨削加工过程宏观仿真分析 |
| 2.4.1 有限元分析几何模型建立与网格划分 |
| 2.4.2 仿真材料参数与边界条件确定 |
| 2.4.3 仿真结果分析 |
| 2.5 磨削力与磨削温度测量实验研究 |
| 2.5.1 实验设备及方法 |
| 2.5.2 实验过程及结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 超高速磨削主轴系统动态特性分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 液体动静压主轴系统结构分析 |
| 3.3 液体动静压轴承油膜流体动力学仿真分析 |
| 3.3.1 计算流体动力学分析方法原理 |
| 3.3.2 轴承油膜有限元模型建立 |
| 3.3.3 轴承油膜压力场与温度场求解 |
| 3.3.4 仿真参数对油膜支承特性影响 |
| 3.3.5 轴承-转子结合部动力学参数计算 |
| 3.4 液体动静压主轴系统动态特性仿真分析 |
| 3.4.1 液体动静压主轴系统有限元模型建立及模态分析 |
| 3.4.2 仿真结果分析 |
| 3.5 液体动静压主轴系统动态特性测试 |
| 3.5.1 动态特性测试系统组成 |
| 3.5.2 动态特性测试参数及条件设置 |
| 3.5.3 试验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 超高速磨削主轴系统热结构耦合分析 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 液体动静压主轴系统热结构耦合求解方程 |
| 4.2.1 导热微分方程 |
| 4.2.2 定解条件 |
| 4.2.3 热弹性变形基本方程 |
| 4.3 液体动静压轴承油膜温度场仿真分析 |
| 4.3.1 换热系数计算 |
| 4.3.2 不同参数下油膜温度场仿真结果 |
| 4.4 液体动静压主轴系统热结构耦合分析 |
| 4.4.1 液体动静压主轴系统热结构分析有限元模型建立 |
| 4.4.2 材料属性与边界条件设定 |
| 4.4.3 热结构耦合变形仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超高速磨削试验台整机动态特性分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 超高速磨削试验台整机建模与结合部分析 |
| 5.2.1 超高速磨削试验台整体结构与模型建立 |
| 5.2.2 结合部等效动力学模型 |
| 5.2.3 超高速试验台结合部动力学参数计算 |
| 5.3 超高速磨削试验台动态特性仿真分析 |
| 5.3.1 超高速磨削试验台整机有限元模型建立 |
| 5.3.2 结合部等效动力学模型有限元处理 |
| 5.3.3 仿真结果分析 |
| 5.4 超高速磨削试验台整机动态特性测试 |
| 5.4.1 实验过程及结果 |
| 5.4.2 仿真与实验结果对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工仿真研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 仿真系统层次结构 |
| 6.2.1 主要功能工作流程 |
| 6.2.2 仿真系统开发方法及流程 |
| 6.3 超高速磨削试验台网络化建模 |
| 6.3.1 超高速磨削试验台三维实体建模 |
| 6.3.2 模型转换处理 |
| 6.3.3 工件和砂轮线框建模 |
| 6.4 超高速磨削试验台加工几何仿真关键技术 |
| 6.4.1 基于正则表达式数控代码编译 |
| 6.4.2 机床主要运动部件碰撞检测 |
| 6.4.3 工件材料去除 |
| 6.4.4 仿真系统界面与功能 |
| 6.5 基于网络的虚拟加工系统物理参数仿真功能开发 |
| 6.5.1 Matlab的Web原理与开发流程 |
| 6.5.2 基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工物理参数仿真系统结构 |
| 6.5.3 磨削参数计算脚本文件建立 |
| 6.5.4 仿真系统界面开发 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文和参与科研项目 |
| 作者简介 |
四、基于OpenGL的虚拟检测单元的研究与开发（论文参考文献）
- [1]基于CAD模型虚拟仿真方法的6D位姿测量算法研究[D]. 姜定. 扬州大学, 2021(08)
- [2]数控机床精度虚拟检测系统研究[D]. 穆琪. 陕西科技大学, 2021(09)
- [3]边缘计算环境中低时延高可信显示芯片的研究与设计[D]. 周钰致. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]虚拟手术中软组织形变建模与切割仿真研究[D]. 吴昊. 苏州大学, 2020(02)
- [5]面向椎弓根钉置入手术的虚拟现实系统关键技术研究[D]. 陈军. 苏州大学, 2020(02)
- [6]基于全景环带成像系统的增强现实和表情识别学习系统研究[D]. 李艳宾. 浙江大学, 2020(02)
- [7]整体硬质合金铣刀虚拟加工关键技术研究[D]. 张钊. 大连交通大学, 2019(08)
- [8]头发建模及实时渲染技术研究[D]. 刘云海. 合肥工业大学, 2019(04)
- [9]面向虚拟穿刺的皮肤表面形变仿真方法的研究[D]. 兰敏超. 福州大学, 2018(03)
- [10]超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究[D]. 关鹏. 东北大学, 2018(12)