协同式虚拟现实仿真验证平台方案(22页).docx

协同式虚拟现实仿真验证平台方案目录1.序言.12.用户需求分析.23.协同式虚拟现实仿真验证平台总体解决方案.33.1.协同式虚拟现实仿真验证平台解决方案.43.1.1.显示系统设计思路.43.2.图形工作站集群.133.3.交互系统.133.4.矩阵切换系统.143.5.中控系统.153.6.音响系统.153.7.协同式虚拟仿真验证平台软件.153.7.1.协同式虚拟仿真验证平台软件应用模式.16-第 1 页第六：制作交互式电子手册.错误！未定义书签。错误！未定义书签。3.7.2.协同式虚拟仿真验证平台软件的特点.174.布局设计.185.项目实施计划.195.1.项目实施内容.195.2.项目整体实施周期.195.3.工期保证措施.195.4.项目管理与风险控制.196.工程进度.196.1.设备交付阶段及设备到货点验计划表.196.2.工程师人员调配安排计划表.197.装修建议及要求.197.1.环境条件要求.197.2.地面要求.197.3.照明要求.197.4.天花板及吊顶装修建议.197.5.布线基本原则.197.6.设备发热量和制冷要求.197.7.虚拟现实中心现场装修建议.197.8.现场出入要求.198.质量保证与售后服务.198.1.质量保证与保修.208.2.售后技术服务.208.3.技术培训.209.系统配置清单.201.序言随着计算机技术、信息技术、管理技术的不断发展与广泛应用，产品的工程设-第 2 页计与制造领域正在发生着深刻的变革，呈现协同式、并行化、集成化、网络化、虚拟化、智能化的发展趋势，而且相应的支撑技术也得到了不断的发展与成熟，其中虚拟现实技术就是一项重要的支撑技术。虚拟现实技术在设计、制造领域的成功应用改变了“设计-试制-分析-改进”的传统模式，虚拟样机（电子样机）将逐渐取代研制过程中用于工程分析的实物模型或全尺寸样机，通过异地系统、多人协同实现一体化协同设计、评审，这种趋势已经成为制造业中一个不可逆转的潮流。另一方面，由于虚拟现实技术能够提供真实感强的交互式仿真环境，而且用户在该虚拟环境下能够模拟进行各种动作与操作，因此它具有在维护性、维修性分析领域的潜在应用。通过虚拟维护人员在虚拟样机上进行维护、维修操作仿真来进行维护性分析可以有效地克服现有定性分析方法的不足。中国航天科工集团第六研究院（以下简称六院），隶属中国航天科工集团公司，是中国第一个大型固体火箭发动机研制、生产和试验基地，被誉为中国固体火箭发动机的“摇篮”。六院总部位于中国北疆内蒙古自治区首府呼和浩特市。2011 年，经中国航天科工集团公司固体动力资源整合重组后，现已形成呼和浩特、西安和湖北三地协同，可持续发展的军民融合式产业发展格局。六院拥有先进的设计技术，完备的生产、试验条件，具备战略、战术、宇航用固体火箭发动机技术研 究、设计、制造、试验能力和化工产品、机械加工、复合材料、工业自动化系统集成等多项民用产品的开发、生产能力，已经形成多地协同管理、专业门类齐全、配 套完整、综合实力雄厚的大型固体火箭发动机研制生产试验基地。中国航天科工集团第六研究院为了提高自身设计创新能力，拟建设虚拟仿真验证分析系统以辅助设计人员解决在研发过程中遇到的设计方案展示和论证问题，同时为了提高交付产品的可维修性、克服维修困难，以虚拟仿真验证分析系统为基础研协同呼和浩特、西安、湖北三地实现异地协同式设计、评审和汇报展示。2.用户需求分析从与用户的沟通中我们了解到，用户期望构建一个综合性协同虚拟仿真平台，以完成产品设计维修维护性验证分析，该系统要适应用户已有的产品设计系统，依托数字样机，运用虚拟现实技术，进行协同式方案论证、装配路径分析，及时反馈-第 3 页设计修改建议，解决验证过程的直观性和分析结果的可信性。用户对虚拟现实系统的需求由以下几个部分组成：（1）多人远程异地协同式展示汇报功能协同式虚拟现实仿真验证平台的主要建设目的之一是满足展示汇报，需要具备高度沉浸感，大视场角的立体汇报展示环境。由于传统的虚拟现实显示环境只能满足单一视点跟踪，与实际设计过程中的协同式操作有很大差距，本平台要求既可以满足大场景的评审汇报，也可以实现多人异地协同式设计评审汇报模式。（2）可实现多人协同式虚拟装配、碰撞检测分析、柔性体仿真在产品设计流程的各个阶段，可以实现不经过任何数据转换，直接将 UG 建模软件的三维模型实现多通道立体显示，至少实现两人或更多人以第一人称视角在同一场景下的协同，允许两人或更多人协同装配验证，可以实现碰撞检测，柔性体仿真等功能。（3）CAE 工程数据可视化及异构融合显示在评审、汇报过程中，通过 CAE 可视化软件可以清楚的展示在设计过程通过分析软件计算出的结果，进而了解产品的关键技术。要求支持目前主流的 CAE 分析软件如 ANSYS、ABAQUS、NASTRAN 等。支持 CAE 数据和 CAD 模型的异构融合显示。3.协同式虚拟现实仿真验证平台总体解决方案针对以上用户需求，结合用户产品设计流程和现有先进技术手段，我们提供如下解决方案，方案示意如图：图图 1 协同式协同式虚拟现实仿真验证平台解决方虚拟现实仿真验证平台解决方案案产品的设计流程大概分为可行性论证、总体方案设计、初步设计、技术设计和设计定型五个阶段，在每个阶段虚拟现实系统都可以发挥相应作用，做到为整个设计流程服务，从而给用户带来可观的投资回报。在众多需求中，协同式虚拟现实仿真验证平台首先要解决的核心问题有协同式沉浸式用户体验、交互式体验、碰撞式虚拟装配、电子手册和 CAE 可视化。根据图 1 所示，协同式虚拟现实仿真验证平台主要由显示系统、显示系统、图形图形工作站工作站集集-第 4 页群群、交互交互系统、系统、矩阵矩阵切换系统、中控系统、音响系统、切换系统、中控系统、音响系统、协同协同式虚拟仿真验证平台软式虚拟仿真验证平台软件件七大分系统七大分系统组成组成。辅助设备包括 UPS、交互机、光纤、数据线缆、VR 外设等。3.1.协同式虚拟现实仿真验证平台解决方案3.1.1.显示系统设计思路综合考虑协同工作的需要、汇报展示的需要、场地选择便利性的需要，以及今后发展变化的需要，经过综合分析和评价，我们认为若采用过去技术发展水平条件下的某一款 CAVE 或其它类型系统的方式在这里是无法达到令人满意的效果的。通过分析本项目已经了解到的需求，这里建议超高分辨率、大垂直和水平视场角的 L 型正投系统，同时结合 Mini CAVE 的显示模式，能实现完整的协同和汇报评审任务。由于现场场地限制无法建设规模较大的评审汇报显示系统，如果简单采用正投平幕则过于单调而无新意。为了扩大视场角的同时进一步提高沉浸感，所以采用正投折幕，增加一部分下视场角度，如下所示。3.1.1.1.显示系统设计形式（1）L 型正投显示系统光路初步设计图图 2L 型型正投正投前视图前视图-第 5 页图图 3L 型型正投正投侧视图侧视图图图 4L 型型正投正投俯视图俯视图图图 5L 型型正投正投侧视图侧视图图图 6L 型型正投正投正视图正视图（2）紧凑式 CAVE 显示系统光路初步设计图图 7紧凑型紧凑型 CAVE 显示显示系统系统图图 8紧凑型紧凑型 CAVE 显示显示系统系统侧视图侧视图图图 9紧凑型紧凑型 CAVE 显示显示系统系统俯视图俯视图图图 10紧凑型紧凑型 CAVE 显示显示系统系统正视图正视图3.1.1.2.显示系统主要特点和参数（1）L 型正型正投投显示显示系统的主要特点：系统的主要特点：此系统由目前业界最先进的4K立体投影机-Mirage 304K及L型正投硬幕等构成，能提供高度的沉浸感，可供多人同时观看使用。此系统能提供数字样机阶段产品 1:1 比例的展示、多方参与的人机交互过程显示、培训和训练过程观摩，以及参与多方协同工作。全屏像素物理分辨率为 4096（横向）x2160（纵向），最大光通量输出为 30,000流明（29,000ANSI 流明），用户可根据实际需要灵活设定输出亮度，采用光源冗余-第 6 页设计。由于采用单台投影机显示方式，不需要从前不得不采用的多机融合，因而不存在多通道融合系统带来的系统参数差异调整问题（亮度变化、颜色变化、拼接区错位，等等。）以及需要频繁维护的麻烦。值得一提的是，与背投方式比较，此显示方式不需要大深度安装空间，安装期间材料搬运过程对建筑通道也无特殊要求，因而场地适应性相当好。图像参数图像参数图像宽度 6800mm，高度 2894mm，两面屏幕之间夹角 105 度，过渡区域旋转半径 400mm，图像起始高度 100mm。详见设计图。此设计充分考虑到此系统实现多种功能的特点。既能很好地为汇报展示提供大场景、大视场角、高度沉浸感显示，也能为设计人员提供协同的工作环境。亮度输出超稳定光源亮度输出超稳定光源Mirage 304K 出现之前所有高亮度投影机都存在亮度衰减太快的问题，即几乎所有亮度 30,000 流明级别的氙灯光源衰减到最大值 50%的时间只有约 500 小时，每运行约 80 小时亮度输出下降超过标称最大值的 10%，且通常运行 250 小时后会伴随着明显的灯闪烁（见下面是某厂家手册公布的实测曲线图）。目前所有的 20,000流明级别的氙灯光源其亮度衰减到最大值 50%的运行时间也不超过 1000 小时。图图 11不同不同光源的衰减幅度光源的衰减幅度Mirage 304K 采用目前最先进的超稳定高效光源技术，其光源亮度衰减到最大值 70%的运行时间不低于 1,500 小时。灵活的亮度输出设置灵活的亮度输出设置Mirage 304K 亮度输出可以设置成下面几种模式：a.灯全开启模式：最大光通量输出 30,000 中心流明（29,000ANSI 流明）；b.部分灯开启模式，即根据需要任意设置运行的灯数量。例如，一只灯运行模式最大亮度输出 5,000 流明，2 只灯模式下 10,000 流明，3 只灯模式下 15,000 流明，等等，直到 6 只灯的 30,000 流明。所有模式下均可将亮度输出设置成恒定亮度显示方式，如最大值的 80%，系统能长期保持此亮度显示。光源冗余设计光源冗余设计-第 7 页Mirage 304K 内部所有灯采用并联设计方式，任何灯若出现故障不会对其它灯产生影响。多通道系统工作时每台投影机会将自动将当前实际光通量输出值传递给同系统中的其它投影机以实现多通道系统亮度输出统一控制。超低噪音超低噪音由于采用目前最先进的光源技术及降噪工艺，Mirage304K 的运行噪音大幅降低，正常工作时噪音不超过 42dB。相当于一台 PC 工作站。低散热低散热由于采用冷光源技术，Mirage304K 不需要专门配置笨重的排热管道以及相关的室外抽风设备，降低安装和运用的复杂性，减少对建筑和环境的长期影响。紧凑外观设计紧凑外观设计Mirage304K 采用全新紧凑的设计，机身外观规格为 959 长 x597 宽 x305mm 高，适合于所有显示方式，尤其是正投吊装方式。低运营维护成本低运营维护成本Mirage 304K 由于采用长寿命低成本光源，其每小时运营成本不及同亮度氙灯投影机的 1/3。内置高精度象素位置控制调节内置高精度象素位置控制调节Mirage 304K 继承了长期以来专业级虚拟现实类投影机的特点：提供先进的投影机内置硬件方式实现像素位置几何实时校正及电子边缘融合，避免了外置设备带来的信号转换损失、增加的延迟、高故障率以及长期维护的麻烦等。全屏亮度均匀性和一致性控制调节全屏亮度均匀性和一致性控制调节Mirage 304K 投影机内置的 Twist Pro（选项）提供了对任意显示区域甚至像素点亮度进行调节控制的能力。通过启用此功能，可以实现通道内 100%亮度均匀性显示，以及通道间亮度一致性控制调节。这对于大规格屏幕尤其是背投显示情况下消除太阳效应非常关键。光学引擎全密封光学引擎全密封及液冷及液冷技术技术Mirage304K 投影机采用光学引擎全封装技术，其优点：a.光学引擎全密封避免了长期使用过程中无法过滤掉的灰尘及空气中的水气等进入引擎而导致的图像质量逐渐下降以及“死点”现象。-第 8 页b.液冷技术让 DLP 投影机内部能在较低温度环境下工作，其结果是图像色彩和色温更加稳定，这是目前任何风冷技术都无法实现的。c.液冷技术减少了风扇数量，降低了转速，在不降低图像质量的前提下实现投影机噪音显著降低。液冷条件下的 DLP 芯片寿命显著增加。亮度输出一致自动控制亮度输出一致自动控制技术技术（LiteLOC）所有类型的投影机亮度输出均会出现随着光源使用时间增加带来亮度输出下降，亮度输出下降曲线表现为非规则的特点，因此专业类显示系统需要具有亮度输出一致性自动调节能力。LiteLOC 技术既包括多通道系统应用条件下时通道间亮度输出自动一致性控制，也包括单通道条件下随时间变化亮度输出一致性表现控制。通过利用投影机内部光路上的亮度传感器和光通量输出控制装置动态测量并控制亮度输出，实现亮度输出的恒定。主要特点：a.整体亮度一致性不受多种因素（光学部件非均匀损耗、电压变化等）影响；b.新旧光源可以混合使用，系统中的灯不必同时更换。通过对多通道间投影机亮度输出参数进行统一的闭环探测和控制，动态实现系统中多个投影机亮度输出实时自动一致的方法，系统能自动调节所有灯的亮度以适应所有灯中最低的值。通道间自动白平衡处理技术，目的是确保无论显示暗场景还是亮场景图像通道间能自动保持亮度一致性，尤其在新旧灯混合使用的情况下。保证图象均匀度和对比度一致性光门技术 能确保不同亮度场合下所有通道输出的白电和黑电平指标一致；尤其在新旧灯混合使用的情况下，系统各通道间后仍能保持统一的黑白电平指标。色彩空间一致自动控制（色彩空间一致自动控制（CCA技术技术）所有投影机天然的颜色空间表现均有一定程度的差异，因此专业类显示系统需要具有颜色输出一致性自动调节能力。通常采用的方法包括：目前业界唯一的专业级目前业界唯一的专业级 120Hz 立体信号输入和处理能力立体信号输入和处理能力基于目前业界最先进的 TruLife 像素处理技术，Mirage 304K 内部像素处理带宽能达到 1.2Gpx/s，因而能接收、处理和输出 120Hz 主动立体图像，彻底改变了-第 9 页4K 投影机只能接收 60Hz 图像的历史。120Hz 主动立体输入和处理能有效避免因低刷新率带来的快速移动应用显示跳跃以及丢帧等问题。对于低刷新率立体（48-60Hz），投影机内部会自动倍频输出显示。Mirage 304K 既能适应目前高端专业应用，也考虑到了未来几年更高性能计算机显卡处理能力，因为计算机显卡的升级换代周期远比显示系统短。Mirage 304K 还可以接受左右两路被动立体信号输入，内部合成输出主动立体的方式。极好的现场适应性极好的现场适应性限于过去技术发展水平限制，早期的 4K 主动立体投影机均为电影放映机改装而成。由于过去高亮度显示只能采用氙灯光源，导致巨大的噪音、外观笨重以及必须采取机身几乎水平摆放的安装方式，给实际应用带来很多限制（例如不适合于正投吊装应用）和麻烦。Mirage 304K 的出现彻底解决了这些问题。倾斜安装时图像显示调整能力倾斜安装时图像显示调整能力 Scheimpflug 功能功能Mirage 304K 镜头配置有 Scheimpflug（Boresight）调节能力，机身倾斜一定范围角度内通过采用此条件能正确显示图像信息。实际工程中会给投影机安装位置带来更大的灵活性。与采用像素位置几何校正方法不同，Scheimpflug 调节不会带来像素及亮度的损失。专业级系统调试工具专业级系统调试工具 Twist过去多通道显示系统安装调试及维护需要采用基于遥控器逐通道工作的方式。这既费时又费力，效率低下。目前 Christie 系统调试只需在个人电脑上运行 Twist软件即能方便快捷地操作。下面是 Twist 不同版本的特性。特性Twist（标配）Twist PremiumTwist Pro支持的投影机数量618无限制控制点最多81个网格控制点最多 87 个网格控制点，含 6 个任意调节控制点。最多1500 个网格控制点（任意调节控制点或网格点）-第 10 页亮度均匀性调节无有有Auto blending(Wallpaper)无有有Auto blending(Field of View)无无有任意调节控制点无最多 6 个无限制屏幕及机械结构屏幕及机械结构屏幕及机械结构是系统的重要组成部分，与系统可靠性和质量密切相关。我们这里提供的是定制的系统整体解决方案，包括光路设计、机械设计、定制加工、现场安装服务和长期维护。系统设计时会综合考虑现场条件、观众数量、工作方式，提供最佳的视场区域、系统亮度和色彩均匀性。我们会提供专业的光路设计提供机械设计，得到用户确认后才能定制生产。（2）紧凑型紧凑型 CAVE 显示显示系统的主要特点：系统的主要特点：4 面紧凑型 CAVE 系统。主要包括 4 台低噪音、长寿命的激光投影机、背投硬屏幕和机械结构。了解虚拟现实工作原理的人都清楚，无论 CAVE 系统规格多大，实际上同一套显示系统中只能有一个显示正确的观看眼点。这决定了多人在一套 CAVE 中根本无法实现协同工作，即根本无法实现多人（多眼点）显示和操作。通过配置多套紧凑型 CAVE 系统，通过与合适应用软件的配合，系统便能容易地实现虚拟漫游、展示、人机交互，当然也能实现多人协同工作。此紧凑 CAVE 系统每通道（面）物理分辨率为 1600 x1200，最大光通量输出为1700 流明，能根据实际需要设置成明亮（1700 流明）、常规（1350 流明）和经济（900 流明）模式。光源寿命达 60,000 小时。与传统的 CAVE 比较，这里提供的紧凑型 CAVE 能让人员舒适地坐下来长时间工作，符合正常的工作习惯；与过去占地空间巨大的 CAVE 不同，紧凑型 CAVE 不需要专门的房间，正常办公室环境就能满足空间要求；系统能根据需要方便地进行位置移动；安装期间材料搬运过程对建筑通道也无特殊要求。所以场地适应性极好。-第 11 页图像参数图像参数请参考设计图。更强的使用真实感更强的使用真实感所有的 4 面 CAVE 类系统地幕图像均需采用正投方式，即投影机光线从顶部方向投射过来，这不可避免地会产生阴影，在一定程度上会影响真实感。紧凑型 CAVE 系统全部为背投方式，人在工作时既体会不到阴影，也听不到机器噪音。亮度输出超平稳的光源亮度输出超平稳的光源基于低功率二极管的激光技术，这里的激光投影机亮度和色彩输出相当平稳，实际亮度输出是基于 LED 光源投影机光源亮度的 2 倍以上，且更省电。可调节的亮度输出可调节的亮度输出有三种亮度输出模式：明亮模式：1700 流明，功率 250W；常规模式：1350 流明，功率 200W；经济模式：900 流明，功率 155W。提供系统冗余和更高的可靠性提供系统冗余和更高的可靠性这里的 ALPD 激光灯源模块为 16 点激光颗粒组成，激光颗粒二极管非常稳定可靠。即便有个别颗粒点损坏设备仍可正常使用，不会影响系统正常运行。ALPD 投影机提供 2 个或以上电源。亮度和色彩一致性控制亮度和色彩一致性控制通过调节控制基准电流保证机器出厂时通道间亮度偏差小于 50 流明，确保系统初始状态通道间亮度和颜色均匀；RGBY 电流分段可调保证白场坐标一致。-第 12 页低噪音低噪音采用业界风评最佳 Sanyo Denki 静音风扇，系统机器运作噪音低于 25dB。适用于非常安静的工作环境。低功耗低功耗最大功耗为200W，远小与其它光源光机功耗。亮度可扩充亮度可扩充由于激光具有单向性好低扩散角的特性，因此投影机内部可以提供双灯源架构，对于亮度的倍增扩充保留了弹性开机无需等待开机无需等待基于 ALPD 的投影机开机即可应用，无需预热。屏幕及机械结构屏幕及机械结构屏幕及机械结构是系统的重要组成部分，与系统可靠性和质量密切相关。我们这里提供的是定制的系统整体解决方案，包括光路设计、机械设计、定制加工、现场安装服务和长期维护。系统设计时会综合考虑现场条件、观众数量、工作方式，提供最佳的视场区域、系统亮度和色彩均匀性。我们会提供专业的光路设计提供机械设计，得到用户确认后才能定制生产。投影机投影机主要技术指标如下：主要技术指标如下：分辨率：1600 x1200光源寿命：60,000 小时。投影机亮度：明亮模式 1700 流明；典型模式 1350 流明；节能模式 900 流明。功率：明亮模式 250W；典型模式 200W；节能模式 155W。引擎技术：引擎密封，防尘设计。显示技术：背投 DLP亮度均匀性：85%ANSI 9；重量：投影模块重量 18kg；输入：DVI-第 13 页电源要求：100-240 VAC,50-60Hz运行条件：运行湿度：最大 90%，无冷凝。运行温度：0C-35C工作相对湿度：20%-80%（无冷凝）噪音：32 dB(A)3.2.图形工作站集群图形工作站主要负责图形图像的输出，通过信号传输系统到显示系统。图形工作站的运算能力决定了实时渲染的速率，也就是显示效果的流畅程度，所以我方建议图形工作站采用较为高端的图卡。建议配置如下：型号：HP Z840CPU：2 颗 E5-2667v3；内存：64GBDDR4-2133；显卡：每节点配备 1 块 NVIDIA Quadro K6000；硬盘：1 块 1000GB SATA 7200 和 512GB SATA SSD 硬盘；光驱：9.5mm Slim SuperMulti DVDRW 2st ODD；网卡：千兆以太网卡；同步卡：Nvidia Quadro Sync Card；显示器：24 寸液晶显示器；操作系统：Windows 7 Professional 64bit OS（中文版）；3.3.交互系统基于用户对虚拟装配、装配路径优化分析的需求应用考虑，为实现协同设计评审中的交互功能，我们需要在紧凑型 CAVE 系统中加入位置跟踪系统。交互功能可以说是一个虚拟现实系统的灵魂和亮点，交互区设计的好坏将会关系到整个虚拟现实系统的应用效果。针对该项目的应用模式，我们采用在 CAVE 系统中采用捕捉范围较小的交互设备，同时另外建设交互区用于人机功效分析。当用户应用模式为大-第 14 页规模汇报展示时，可以采用第一人称视角在 CAVE 内操作，第三人称视角在巨幕观看，当用于做人机功效验证时，可以在交互区通过穿戴显示器实现多人协同的人机功效分析。图图 12ART 交互交互系统系统在虚拟在虚拟现实现实环境环境中的应用模式中的应用模式一套位置跟踪系统主要组成部分包括：跟踪摄像头手持交互式手柄flystick多个跟踪目标（1）SmartTrack跟踪摄像头SmartTrack是一个完整整合的独立光学追踪系统。它涉及用于小范围（大约 2m3）的空间。一个封闭的盒子里集成了两台摄像头和一个控制器，一经校准即可使用。“追踪”是指确定空间中运动物体或物件位置的测量过程。这些被追踪的物体或物件需要装备单独的标记点或预制刚体标记点（=刚体物体或目标）。（2）Flystick2虚拟现实专用的交互设备无线发射器6 个按钮 类似游戏操纵杆使用保护过的被动反光式球体（3）头部视点跟踪套件 Headtracking可跟踪头部眼点位置无线简便，可方便置于立体眼镜或者头盔适用于各类虚拟现实系统6 自由度输出支持多套虚拟现实软件3.4.矩阵切换系统本系统中我们配置的是一台 Extron SMX200 多重矩阵，里面插有 1 块 SMX88 V 输入输出板卡，能-第 15 页实现 8 路视频信号输入输出切换；1 块 SMX 88A 输入输出板卡，能实现 8 路音频信号输入输出切换；1 块 SMX 88 SYNC 输入输出板卡，能实现 8 路立体同步信号输入输出切换。多重矩阵的主要作用是保证同步型号的输入输出。3.5.中控系统中央控制系统主要是完成对投影机及矩阵切换器工作模式的切换控制，并且可以控制虚拟仿真系统投影机、灯光、音响系统等其它周边设备的开关。鉴于稳定性及服务质量，这里我们推荐使用快捷 CR-PGMII 中控系统。图 13中控系统的控制连接示意图中控系统主要包含以下设备：高性能网络化可编程控制主机 CR-PGM手持无线可编程触摸屏 CR-Wireless电源控制器 CR-POWER8III音量控制器 CR-VOLII可编程 8 路多串口器 CR-UART8 IIIRF 无线接收器 CRRFA-3.6.音响系统音响系统主要用于为三维数字样机装配仿真系统提供演示所用音效，同时也可能会兼顾到视频的演示、普通会议或者演讲报告等使用，也可为集多功能于一身，因此要求系统要稳定、使用便捷、音响效果优良。针对本项目的特点，我方提供一下配置：FedYco BN6000 功率放大器；全频主扩声扬声器全频音箱 RM-8；NE8800 数字音频矩阵；4 支 PG58 有线麦克风、2 套 PGX/24/PG58 无线麦克风。3.7.协同式虚拟仿真验证平台软件:MakeReal3D VSP-第 16 页3.7.1.协同式虚拟仿真验证平台软件应用模式根据用户提出的协同式虚拟仿真验证平台需求描述的 6 点重要要求，该软件结合上述各个硬件子系统为用户提供以下 6 种不同的应用场景描述，解决用户关于本平台的应用的需求。第一：协同第一：协同式展示汇报模式式展示汇报模式：MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件是一款理想的快速立体可视化解决方案，适用于任何显示设备，包括基于投影机的显示系统、穿戴式显示器、LED屏等等。该产品不受分辨率、尺寸、形状或性能的影响，可在任何情况下正常显示3D 模型。MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件可以式 L 型正投显示系统和紧凑型 CAVE 显示系统实现协同显示模式，展示汇报时，由多名操作人员以各自的第一人称视点在紧凑型 CAVE 中进行汇报操作，观众可以在 L 型正投显示系统前观摩评审，正投幕显示内容可以同 CAVE 显示系统中的第一人称视点保持一致，也可以显示第三方视角，以便于观众观察和理解操作人员的汇报思路。该应用模式的创新之处在于能够将多人协同式操作实现联合显示，突破了传统汇报展示模式只能展示单一视点模式，更加贴近实际产品设计、装配、维修过程中多人合作的工作模式。当实现远程异地协同评审模式时，参与操作的人员在 CAVE 中与异地人员进行协同评审，观众则可以通过大屏幕实时观看现场或异地人员的第一人称视角，同时也可以第三人称角度观看本地和异地人员的操作活动。以达到协同设计的目的。第二：可实现第二：可实现多人协同模式多人协同模式的的虚拟装配和碰撞检测分析虚拟装配和碰撞检测分析多台紧凑式 CAVE 显示系统和 MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件的联合设计正是为了满足多人协同模式下的虚拟装配和碰撞检测分析。传统的虚拟仿真验证系统因为设计原理所限制，产品的装配关系只能由一个人进行验证，大量重复性的工作导致的惯性思维会导致不可避免的出现装配关系上的设计误差。我方提供的 MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台可以满足两个人甚至更多人在同一场景下互相配合完成装配关系的验证和评审，例如多人配合进行零部件装配等。这种应用模式和我们实际上操作实物样机的习惯是完全一致的。-第 17 页MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件内置了高精度的工业物理引擎，可以实现零部件之间的碰撞分析，可以显示碰撞里的大小和方向，高精度模拟装配关系中零部件之间的碰撞关系。MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件可以实现柔性体仿真，如线缆、管路等柔性体的布线、柔性体与柔性体之间以及柔性体与刚体之间的碰撞检测、线轴模拟等。第三：实现第三：实现不同三维设计软件的异构融合显示不同三维设计软件的异构融合显示产品设计流程中 CAD 建模只是其中一个环节，在实物样机生产之前还要结合CAD 模型进行各种仿真计算，如流体力学仿真、振动噪声仿真、热辐射仿真等各种CAE 分析，单纯的 CAE 分析结果比较抽象，不便于理解分析结果意味着什么样的设计问题，MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件可以支持各种三维设计软件的异构融合显示，不仅可以支持不同款 CAD 建模软件的模型在同一界面下的装配，也可以将各种 CAE 分析软件如 ANSYS、ABAQUS、NASTRAN 等和 CAE 模型叠加显示在同一个坐标系，将 CAE 分析可视化并对应在 CAD 结构上，极大的方便了现场评审人员对于各种产品设计问题的判断和理解。图 14协同式虚拟仿真验证平台软件支持异构融合显示3.7.2.MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件的特点第一：MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件是国内完全自主开发的软件平台，可以提供比进口软件更完善、更便捷的服务，能够满足用户提出的各种增值开发服务和内容制作的要求，反馈更及时，服务更有效。软件开发团队和大量的技术人员可以提供包括应急保障在内的贴切服务，减轻用户在软件使用过程总的技术负担。第二：MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件具有完善的功能。1.MakeReal3D VSP 协同式虚拟仿真验证平台软件支持多种三维设计软件直接实现多通道立体显示，无需经过数据转换和输入输出，用户可以随时将处于任意设-第 18 页计阶段的模型展示在多通道立体显示环境内。目前支持超过 50 种主流的三维设计软件。图 14协同式虚拟仿真验证平台软件支持多通道立体显示2.MakeReal3D VSP 在线导入过程可以实现数据的深度轻量化，同时可以实现局域网在线导入。支持异地协同。3.MakeReal3D VSP 支持目前主流的交互设备，包括德国 ART，美国 PS，加拿大 OPTITRACK 以及国内的诺亦腾等多种交互设备。4.MakeReal3D VSP 支持不限分辨率的多通道立体显示系统，支持主动、被动、光谱、全息等各种立体模式。5.MakeReal3D VSP 支持超大模型实时渲染，可以提高三维模型在沉浸式环境下的显示速率，使超大模型实时装配验证成为可能。6.MakeReal3D VSP 具有数字样机评审功能，在沉浸式显示环境下，通过交互设备实现对数字样机的剖切、测量、标注、漫游等多种评审功能，支持虚拟拆装、干涉检查。7.支持不同三维设计软件的融合显示。8.支持多个人同时以第一人称视点在同一场景下进行协同操作，可以实现多人协同配合的拆装验证过程模拟。9.MakeReal3D VSP 具有高精度的工业物理引擎，可实现实时物理碰撞检测，实时计算碰撞力并显示，同时可以支持力反馈设备，物理碰撞检测功能使虚拟装配过程更加逼真，支持任意拾取零部件，交互式拆装过程记录并回放，设置有一键复原功能。10.具有行为约束功能，可以设置铰接副、圆柱副、滑动副、固定副、球副、自定义约束。（选项）11.基于人机工效的可达性、可视性和可操作性验证评估技术（选项）。12.具有可维修性评价体系，包括虚拟维修流程、维修规划、维修数据设计、平台维修仿真、维修结果分析与应用验证等过程，以及人体库、工具库、作业时间库、动作库等专业的底层数据库开发。（选项）4.布局设计-第 19 页因为用户场地尚未准备完毕，需有确切的场地尺寸后方可给出合理的现场布局设计。5.项目实施计划5.1.项目实施内容5.2.项目整体实施周期5.3.工期保证措施5.4.项目管理与风险控制6.工程进度6.1.设备交付阶段及设备到货点验计划表6.2.工程师人员调配安排计划表7.装修建议及要求7.1.环境条件要求7.2.地面要求7.3.照明要求7.4.天花板及吊顶装修建议7.5.布线基本原则7.6.设备发热量和制冷要求7.7.虚拟现实中心现场装修建议7.8.现场出入要求8.质量保证与售后服务-第 20 页8.1.质量保证与保修8.2.售后技术服务8.3.技术培训9.系统配置清单中国航天科工集团第六研究院协同式虚拟现实仿真验证平台方案北京朗迪锋科技有限公司2016 年 4 月