虚拟设计及其应用课件
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面向小学生的虚拟现实技术在课堂中的应用,ppt课件教案
提高教学质量
虚拟现实技术能够模拟真实环境，让学生在实际操作中掌握知识和 技能，提高了教学质量和效果。
对教师和学生的影响
1 2
提升教师技能
虚拟现实技术的应用需要教师具备一定的技术素 养，因此需要教师不断学习和提升自己的技能水 平。
增强学生自主学习能力
虚拟现实技术能够激发学生的学习兴趣和动力， 促进学生自主学习的能力和习惯的养成。
面向小学生的虚拟现实技术 在课堂中的应用，ppt课件
教案
目录
• 引言 • 虚拟现实技术在课堂中的应用 • 面向小学生的虚拟现实技术的教
学设计 • 虚拟现实技术在课堂中的优势与
挑战 • 未来展望 • 结论
01
引言
目的和背景
研究目的
探讨虚拟现实技术在小学课堂中的应用，以提高学生的学习兴趣和效果。
研究背景
。
05
未来展望
技术的发展趋势
虚拟现实技术将更加成熟
随着科技的进步，虚拟现实技术将不断优化，提供更加真 实、沉浸式的体验。
多感官交互成为可能
未来的虚拟现实技术将不仅局限于视觉和听觉，还将融合 触觉、嗅觉等多种感官，使体验更加真实。
实时交互和智能响应
通过人工智能和机器学习技术的应用，虚拟现实将具备实 时交互和智能响应能力，能够根据用户的行为和反馈进行 动态调整。
生物与环境
学生可以在虚拟环境中观察动植物的 生长过程、生态系统的运作等，更直 观地了解生物与环境的关系。
数学课程中的应用
01
02
03
几何学
学生可以在虚拟环境中观 察立体图形，了解空间关 系和几何形状的性质。
代数与算术
通过虚拟现实技术，学生 可以在游戏中学习数学概 念，提高数学学习的趣味 性和实效性。
虚拟现实技术能够模拟真实环境，让学生在实际操作中掌握知识和 技能，提高了教学质量和效果。
对教师和学生的影响
1 2
提升教师技能
虚拟现实技术的应用需要教师具备一定的技术素 养，因此需要教师不断学习和提升自己的技能水 平。
增强学生自主学习能力
虚拟现实技术能够激发学生的学习兴趣和动力， 促进学生自主学习的能力和习惯的养成。
面向小学生的虚拟现实技术 在课堂中的应用，ppt课件
教案
目录
• 引言 • 虚拟现实技术在课堂中的应用 • 面向小学生的虚拟现实技术的教
学设计 • 虚拟现实技术在课堂中的优势与
挑战 • 未来展望 • 结论
01
引言
目的和背景
研究目的
探讨虚拟现实技术在小学课堂中的应用，以提高学生的学习兴趣和效果。
研究背景
。
05
未来展望
技术的发展趋势
虚拟现实技术将更加成熟
随着科技的进步，虚拟现实技术将不断优化，提供更加真 实、沉浸式的体验。
多感官交互成为可能
未来的虚拟现实技术将不仅局限于视觉和听觉，还将融合 触觉、嗅觉等多种感官，使体验更加真实。
实时交互和智能响应
通过人工智能和机器学习技术的应用，虚拟现实将具备实 时交互和智能响应能力，能够根据用户的行为和反馈进行 动态调整。
生物与环境
学生可以在虚拟环境中观察动植物的 生长过程、生态系统的运作等，更直 观地了解生物与环境的关系。
数学课程中的应用
01
02
03
几何学
学生可以在虚拟环境中观 察立体图形，了解空间关 系和几何形状的性质。
代数与算术
通过虚拟现实技术，学生 可以在游戏中学习数学概 念，提高数学学习的趣味 性和实效性。
第3章Proteus的虚拟仿真工具ppt课件全
❖ 2. 编辑单频率调频波发生器 ❖ (1) 双击原理图中的单频率调频波发生器符号，出现
第3章 Proteus的虚拟仿真工具ppt 课件（全）
❖ 单频率调频波发生器的属性设置对话框，如图3-15 所示。
❖ 其中，主要参数说明如下： ❖ Offset：电压偏置值。 ❖ Amplitude：电压幅值。 ❖ Carrier Freq：载波频率fC。 ❖ Modulation Index：调制指数MDI。 ❖ Signal Freq：信号频率fS。 ❖ 经调制后，输出信号为
❖ 1. 放置单频率调频波发生器 ❖ (1) 在Proteus ISIS环境中单击工具箱中的
“Generator Mode”按钮图标，出现如图3-1所示的 所有激励源名称列表。
❖ (2) 用鼠标左键单击“SFFM”，则在预览窗口出现 单频率调频波发生器的符号。
❖ (3) 在编辑窗口双击，则单频率调频波发生器被放置 到原理图编辑界面中，可使用镜像、翻转工具对其 位置和方向进行调整。
❖ (5) 示波器显示的图形如图3-6所示。
SINE SOURCE 1
A
B
SINE SOURCE 2
C
D
图3-5 正弦波信号发生器与示波器的连接
图3-6 示波器显第示3章的正Pro弦teu波s的信虚号拟波仿真形工具ppt
课件（全）
3.1.3 脉冲发生器
❖ 脉冲发生器能产生各种周期的输入信号，如方波、 锯齿波、三角波及单周期短脉冲。
❖ 下面我们结合电路分析实例，对Proteus VSM 下的虚拟仿真仪器和工具逐一介绍。
第3章 Proteus的虚拟仿真工具ppt 课件（全）
3.1 激 励 源
❖ 激励源为电路提供输入信号。Proteus ISIS 为 用户提供了如表3-1所示的各种类型的激励源，允许 对其参数进行设置。
第3章 Proteus的虚拟仿真工具ppt 课件（全）
❖ 单频率调频波发生器的属性设置对话框，如图3-15 所示。
❖ 其中，主要参数说明如下： ❖ Offset：电压偏置值。 ❖ Amplitude：电压幅值。 ❖ Carrier Freq：载波频率fC。 ❖ Modulation Index：调制指数MDI。 ❖ Signal Freq：信号频率fS。 ❖ 经调制后，输出信号为
❖ 1. 放置单频率调频波发生器 ❖ (1) 在Proteus ISIS环境中单击工具箱中的
“Generator Mode”按钮图标，出现如图3-1所示的 所有激励源名称列表。
❖ (2) 用鼠标左键单击“SFFM”，则在预览窗口出现 单频率调频波发生器的符号。
❖ (3) 在编辑窗口双击，则单频率调频波发生器被放置 到原理图编辑界面中，可使用镜像、翻转工具对其 位置和方向进行调整。
❖ (5) 示波器显示的图形如图3-6所示。
SINE SOURCE 1
A
B
SINE SOURCE 2
C
D
图3-5 正弦波信号发生器与示波器的连接
图3-6 示波器显第示3章的正Pro弦teu波s的信虚号拟波仿真形工具ppt
课件（全）
3.1.3 脉冲发生器
❖ 脉冲发生器能产生各种周期的输入信号，如方波、 锯齿波、三角波及单周期短脉冲。
❖ 下面我们结合电路分析实例，对Proteus VSM 下的虚拟仿真仪器和工具逐一介绍。
第3章 Proteus的虚拟仿真工具ppt 课件（全）
3.1 激 励 源
❖ 激励源为电路提供输入信号。Proteus ISIS 为 用户提供了如表3-1所示的各种类型的激励源，允许 对其参数进行设置。
《服务器虚拟化》课件
容器化与微服务架构
总结词
容器化和微服务架构是近年来流行的技术趋势，它们通过将应用程序拆分成小的、独立的容器或服务，以提高应 用程序的可维护性、可扩展性和可靠性。
详细描述
容器化技术如Docker和Kubernetes，可以将应用程序及其依赖项打包到一个或多个容器中，实现应用程序的快 速部署和管理。微服务架构则将应用程序拆分成一系列小的、独立的服务，每个服务都负责特定的功能或业务逻 辑。这种架构可以提高应用程序的可维护性和可扩展性，并降低单点故障的风险。
架构设计
选择虚拟化软件
根据需求和资源评估，选择合适的虚拟化软件，如 VMware、Hyper-V等。
设计虚拟化架构
根据软件选择，设计虚拟化架构，包括虚拟机的数量 、存储设计、网络设计等。
制定高可用性策略
为虚拟化环境制定高可用性策略，确保业务连续性和 数据安全。
安装与配置
安装虚拟化软件
按照厂商提供的安装指南，在服务器上安装虚 拟化软件。
OpenStack
简介
OpenStack是一个开源的云计算 平台，它通过将物理服务器上的 硬件资源虚拟化，提供计算、存 储、网络和管理等服务。
特点
OpenStack具有高性能、高可用 性和可扩展性，支持多种操作系 统和应用程序，提供全面的云计 算管理功能。
应用场景
适用于需要构建私有云或公有云 的企业和数据中心。
04
服务器虚拟化的部署与实施
需求分析
01
明确业务需求
了解企业或组织对虚拟服务器的 需求，包括所需的硬件配置、操 作系统、应用程序等。
02
评估现有资源
03
制定迁移计划
对现有的服务器硬件、存储设备 和网络资源进行评估，确保能够 支持虚拟化环境。
虚拟仿真教学系统ppt课件
5
三、系统设计思路
（二）模拟折叠纸盒立体成型过程：用时间传感器 节点设置一个时间轴，用变化方位的动态节点控制 体板的旋转，再通过节点将2者结合起来，使体板按 顺序折叠成型。见图二。
6
三、系统设计思路
（三）结构的参数化设计：由于不同物品对包装纸盒的尺寸要 求不一，所以每次改变尺寸都需要重新制作图纸，而采用参数 化设计，可以只用只做一次图纸，通过输入尺寸，控制纸盒大 小。 （四）模拟折叠纸盒的运行结果：运行纸盒的虚拟设计系统， 输入纸盒尺寸，设计系统即显示用户所需尺寸的折叠纸盒，然 后通过控制纸盒旋转成型。见图三。
3
二、系统功能及特点
（一）便于操作的实时三维修改； （二）可视化材料编辑功能； （三）三维立体文件输出功能；
4
三、系统设计思路
（一）结构设计：可以一改传统的平面设计方式， 而用立体结构来表示纸盒的每一块体板，见图1，将 纸板厚度表现在盒型的平面结构中，更真实地反应 纸盒的设计尺寸、成型过程和展示效果。同时，利 用参数化设计，通过技术实现与用户的实时交互。
9
Thanks all!来自107三、系统设计思路
（四）模拟折叠纸盒的运行结果：运行纸盒的虚拟设计系统， 输入纸盒尺寸，设计系统即显示用户所需尺寸的折叠纸盒，然 后通过控制纸盒旋转成型。见图三。
8
四、系统应用于教学中的优势
（一）发展课堂教学，在信息展示方式上打破时间与空间 的限制。 （二）弥补教学条件的不足 （三）节省大量教学成本 （四）促进数字化校园的建设
WINFUND TECHNOLOGY
虚拟仿真教学系统
1
目录
一．合作背景与意义
二．系统功能及特点
三．系统设计思路 四．系统应用于教学中的优势
三、系统设计思路
（二）模拟折叠纸盒立体成型过程：用时间传感器 节点设置一个时间轴，用变化方位的动态节点控制 体板的旋转，再通过节点将2者结合起来，使体板按 顺序折叠成型。见图二。
6
三、系统设计思路
（三）结构的参数化设计：由于不同物品对包装纸盒的尺寸要 求不一，所以每次改变尺寸都需要重新制作图纸，而采用参数 化设计，可以只用只做一次图纸，通过输入尺寸，控制纸盒大 小。 （四）模拟折叠纸盒的运行结果：运行纸盒的虚拟设计系统， 输入纸盒尺寸，设计系统即显示用户所需尺寸的折叠纸盒，然 后通过控制纸盒旋转成型。见图三。
3
二、系统功能及特点
（一）便于操作的实时三维修改； （二）可视化材料编辑功能； （三）三维立体文件输出功能；
4
三、系统设计思路
（一）结构设计：可以一改传统的平面设计方式， 而用立体结构来表示纸盒的每一块体板，见图1，将 纸板厚度表现在盒型的平面结构中，更真实地反应 纸盒的设计尺寸、成型过程和展示效果。同时，利 用参数化设计，通过技术实现与用户的实时交互。
9
Thanks all!来自107三、系统设计思路
（四）模拟折叠纸盒的运行结果：运行纸盒的虚拟设计系统， 输入纸盒尺寸，设计系统即显示用户所需尺寸的折叠纸盒，然 后通过控制纸盒旋转成型。见图三。
8
四、系统应用于教学中的优势
（一）发展课堂教学，在信息展示方式上打破时间与空间 的限制。 （二）弥补教学条件的不足 （三）节省大量教学成本 （四）促进数字化校园的建设
WINFUND TECHNOLOGY
虚拟仿真教学系统
1
目录
一．合作背景与意义
二．系统功能及特点
三．系统设计思路 四．系统应用于教学中的优势
虚拟现实(共52张PPT)(共51张PPT)
第二十二页，共五十一页。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
1、基本(jīběn)造型 Shape
geometry 几何造型节点Box, Sphere, Cone, Cylinder
appearance 定义颜色和表面纹理等外观属性
Material, Texture, TextureTransform
第二十三页，共五十一页。
表面特性 : (tèxìng) Appearance节点
material域: 值为Material节点(jié diǎn), 可有如下域
diffuseColor, 颜色的反射与入光角度有关 shineness, 光洁度, 取值 0.0 -- 1.0 transparency, 透明度, 取值 0.0 -- 1.0
浏览器的控制比较困难。
Vrml与外界的通信能力比较差
Vrml与用户的交互比较弱
第十六页，共五十一页。
6.2.1 VRML与网络(wǎngluò)教学
3 . VRML在网络教学(jiāo xué)中的应用
能营造更为逼真的环境和场景，人机交互更为自然，更能增强想 象力，增强学生的感官刺激，激发学生兴趣
世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自 然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客
体进行浏览和交互考察。它可使用户获得
与真实世界一样的感觉,可达到代替实际系 统的目的.
第三页，共五十一页。
6.1.1 什么(shén me)是虚拟现实？
专业级虚拟现实系统具有高度的实时性,能同时使用多种输入 输出设备，用户可以(kěyǐ)用人体的自然技能，借助数字头盔、立 体显示技术、数据手套和数据衣服等工具，与虚拟的感觉世界进 行交互作用。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
《vr虚拟现实》课件
解决方案
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
《Proteus虚拟仿真软件应用课件PPT电子版》
Proteus可以用于设计和仿真各种电子产品，如 手机、电脑和嵌入式系统。
教育培训
Proteus提供了直观的仿真环境，可用于教学和 培训学生电路设计和调试的技能。
自动化控制
它可以模拟和调试各种自动化控制系统，如工 业控制和家庭自动化。
研究开发
从概念验证到原型开发，Proteus是研究和开发 电路的重要工具。
元件库管理的模块，可以导入和管理各种元件库。
Proteus虚拟仿真软件的设计流程
1
需求分析
明确电路设计的需求和目标。
电路设计
2
根据需求设计电路原理图和PCB布局。
3
仿真验证
使用Proteus进行电路仿真和调试。
Proteus虚拟仿真软件的电路模 拟
Proteus可以模拟各种电路行为和性能，如电压、电流、功率等参数的模拟分 析，以及时域和频域的信号仿真。
《Proteus虚拟仿真软件 应用课件:PPT电子版》
Proteus虚拟仿真软件是一款强大的电子设计自动化软件，可广泛应用于电路 设计、仿真和调试等领域。它提供了丰富的功能和直观的图形界面。
Proteus虚拟仿真软件的优点
1 高效性
通过虚拟仿真技术，可以快速验证和调试电路设计，提高工作效率。
2 可靠性
Proteus虚拟仿真软件的安装步骤
1. 下载Proteus软件安装包。 2. 运行安装程序，并按照提示进行安装。 3. 完成安装后，启动Proteus软件。
Proteus虚拟仿真软件的主要功能
1 电子电路仿真
可以模拟和调试各种类型的电子电路，如模 拟电路和数字电路。
2 PCB设计
支持电路板设计和布局，提供了丰富的元件 库和布线工具。
3 仿真调试
教育培训
Proteus提供了直观的仿真环境，可用于教学和 培训学生电路设计和调试的技能。
自动化控制
它可以模拟和调试各种自动化控制系统，如工 业控制和家庭自动化。
研究开发
从概念验证到原型开发，Proteus是研究和开发 电路的重要工具。
元件库管理的模块，可以导入和管理各种元件库。
Proteus虚拟仿真软件的设计流程
1
需求分析
明确电路设计的需求和目标。
电路设计
2
根据需求设计电路原理图和PCB布局。
3
仿真验证
使用Proteus进行电路仿真和调试。
Proteus虚拟仿真软件的电路模 拟
Proteus可以模拟各种电路行为和性能，如电压、电流、功率等参数的模拟分 析，以及时域和频域的信号仿真。
《Proteus虚拟仿真软件 应用课件:PPT电子版》
Proteus虚拟仿真软件是一款强大的电子设计自动化软件，可广泛应用于电路 设计、仿真和调试等领域。它提供了丰富的功能和直观的图形界面。
Proteus虚拟仿真软件的优点
1 高效性
通过虚拟仿真技术，可以快速验证和调试电路设计，提高工作效率。
2 可靠性
Proteus虚拟仿真软件的安装步骤
1. 下载Proteus软件安装包。 2. 运行安装程序，并按照提示进行安装。 3. 完成安装后，启动Proteus软件。
Proteus虚拟仿真软件的主要功能
1 电子电路仿真
可以模拟和调试各种类型的电子电路，如模 拟电路和数字电路。
2 PCB设计
支持电路板设计和布局，提供了丰富的元件 库和布线工具。
3 仿真调试
虚拟设计培训课件(共60张PPT)(共59张PPT)
第五章 虚拟 设计 (xūnǐ)
虚 拟 设 计 ( Virtual Design) 是 以 “ 虚 拟 现 实 ” ( Virtual
Reality)技术为基础，以机械产品为对象的设计手段。 借助这样的设计手段设计人员可以通过多种传感器与 多维的信息环境进行自然地交互，实现从定性和定量 综合集成环境中得到感性(gǎnxìng)和理性的认识，从而帮 助深化概念和萌发新意。
为了实现对三维对象的方便操 作，人们研制了各种各样的三 维交互工具，如:
数据手套(shǒutào) 三维跟踪球 数据衣等
第三十七页，共五十九页。
数据 手套 (shùjù)
数据手套是最有用的三维输入工具，它可以将手的运动转化为计算 机输入信号。
其工作原理(yuánlǐ)是当手活动时，数据手套对这些活动进行检 测并向计算机送入相应的电信号。而后计算机将这些信号转 换为虚拟手的动作，这样虚拟手就可以随着用户手的移动而 移动。数据手套可以跟踪手的位置和手势命令，这样的系统 有助于对虚拟物体的定位、移动等操作。
发阶段决定(juédìng)的。
也就是说，研究开发阶段对最终产品成本的影响最大。
因此加强对设计方法的研究、加大对设计部门的投入、对降 低产品价格是至关重要的。
第十五页，共五十九页。
5.2 虚拟设计(shèjì)在产品开发中的作用
第十六页，共五十九页。
1 虚拟 概念设计 (xūnǐ)
1996年美国Wisconsin-Madison大学研制出了一个虚拟概念
第六页，共五十九页。
5.1 虚拟现实(xū nǐ xiàn shí)
自主性：在虚拟环境中，对象的行为是自主 的，是由程序自动(zìdòng)完成的，要让操作者 感到虚拟环境中的各种生物是“有生命的” 和 “自主的”，而各种非生物是 “可操作 的”，其行为符合各种物理规律。
虚 拟 设 计 ( Virtual Design) 是 以 “ 虚 拟 现 实 ” ( Virtual
Reality)技术为基础，以机械产品为对象的设计手段。 借助这样的设计手段设计人员可以通过多种传感器与 多维的信息环境进行自然地交互，实现从定性和定量 综合集成环境中得到感性(gǎnxìng)和理性的认识，从而帮 助深化概念和萌发新意。
为了实现对三维对象的方便操 作，人们研制了各种各样的三 维交互工具，如:
数据手套(shǒutào) 三维跟踪球 数据衣等
第三十七页，共五十九页。
数据 手套 (shùjù)
数据手套是最有用的三维输入工具，它可以将手的运动转化为计算 机输入信号。
其工作原理(yuánlǐ)是当手活动时，数据手套对这些活动进行检 测并向计算机送入相应的电信号。而后计算机将这些信号转 换为虚拟手的动作，这样虚拟手就可以随着用户手的移动而 移动。数据手套可以跟踪手的位置和手势命令，这样的系统 有助于对虚拟物体的定位、移动等操作。
发阶段决定(juédìng)的。
也就是说，研究开发阶段对最终产品成本的影响最大。
因此加强对设计方法的研究、加大对设计部门的投入、对降 低产品价格是至关重要的。
第十五页，共五十九页。
5.2 虚拟设计(shèjì)在产品开发中的作用
第十六页，共五十九页。
1 虚拟 概念设计 (xūnǐ)
1996年美国Wisconsin-Madison大学研制出了一个虚拟概念
第六页，共五十九页。
5.1 虚拟现实(xū nǐ xiàn shí)
自主性：在虚拟环境中，对象的行为是自主 的，是由程序自动(zìdòng)完成的，要让操作者 感到虚拟环境中的各种生物是“有生命的” 和 “自主的”，而各种非生物是 “可操作 的”，其行为符合各种物理规律。
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零件
重点放在 产品的形成过程
原型
计算机辅助绘图
1960年代初，美国I Sutherland提出交互 式
计算机辅助 绘图的概念 ，由此开创 了计算机图 形学和计算 机辅助绘图 技术的领域
计算机辅助几何造型
产品的三维几何模型包含更多的产品几何 信息，可以 用于进一步 的产品分析 和生产准备。 同时三维几 何模型直观， 便于设计人 员直接评价
比如，在进行轿车整车装配时，车身是 由计算机产生的图像，而车架、装配环境则 是实物，用户可以操作车身，使之逼真地安 放在真实的车架上，从而进行装配分析。
四、虚拟设计技术 及其应用
虚拟产品设计
虚拟产品设计是以虚拟现实 技术为基础，实现产品或工程设 计与评价分析的技术，是新一代 的计算机辅助设计技术。
主要内容
一、前 言 二、CAD技术 三、虚拟现实技术 四、虚拟设计技术及其应用 五、应用事例
一、前 言
设计开发的重要性
70 60 50 40 30 20 10
0 开发设计
生产准备 与加工
原料与外 购件采购
管理和销售 对成本的影响 所需的工时成本
现实产品开发与生产
设计
原料
人员
试制
报 废 品 原料
虚拟装配设计
借助虚拟装配设计技术，设计人员 可以在虚拟环境中使用各种装配工 具对产品的装配性进行分析，而且 可以产生装配规划
虚拟装配设计
设计人员可以利用手套或其它设备 按照自己的经验装配或拆卸零件
虚拟工程设计
对于生产线、厂房车间、 地铁等大型工程设计，虚拟 设计技术提供对设计方案评 价的非常直观的手段
Models of product development process and system
分析
设计
加工
装配
测试
Product Development in Computer
虚拟产品开发与生产
市场信息
报废品
设计
反
馈
虚拟加工
信
虚拟装配
息
原料 人员 产
虚拟检测
虚拟样机 评价
数据/信息
实际制造
品
设备
虚拟厂房
虚拟生产线
虚拟工程
五、应用事例
虚拟人工拆卸
工程设计与仿真
六、结束语
虚拟设计技术使人类从虚拟的世界中获得巨大的现实效益
使人类更多的梦想成真
•
每一个优秀的人，都有一段沉默的时 光。那 一段时 光，是 付出了 很多努 力，忍 受孤独 和寂寞 ，不抱 怨不诉 苦，日 后说起 时，连 自己都 能被感 动日子 。。22. 3.2322. 3.23We dnesda y, March 23, 2022
虚拟产品设计技术的应用
形状设计 装配设计 工程设计
虚拟形状设计
对于规则形体，可以 采用语音识别、手势 跟踪的交互系统实现 实体生成、尺寸更改 、形状变更、实体变 换（移动、旋转等） ，从而完成形体设计
虚拟形状设计
单独使用语音命令
“产生高20mm、长100mm、宽50mm的长方体” “放置对象于X=10、Y=10、Z=20处” “将对象沿X移动10mm”
场景显示系统 触觉反馈器
操
VR 计
作 VR硬件 软 算
者
件机
方位跟踪系统 声音识别系统
虚拟现实设备（输入设备）
数据手套和数据衣 跟踪系统的位置传
感器(电磁式、声 学式、光学式、机 械式)
虚拟现实设备（输出设备）
头盔显示器 眼镜 环幕
增强虚拟现实
增强现实技术(Augmented Reality) 是一种 “虚实结合”的人机交互技术，是“看穿 (see-through)”计算机生成显示的技术。
虚拟产品开发
虚拟产品开发技术是以计算机 仿真和产品生命周期建模为基础 ，计算机图形学、人工智能、网 络技术、多媒体技术和虚拟现实 技术等在产品开发（包括产品构 思、设计、制造、测试和分析等 ）的综合应用技术。
虚拟产品开发的定义
Simulation of product development activities based on
产品数字模型
传统CAD系统的缺点
人机交互手段不足
以鼠标和键盘为代表的人机交互工具不符合 设计人员习惯
几何尺寸必须确定
在几何尺寸等信息尚未确定的概念设计等上 游设计阶段，传统的CAD无能为力
物理属性考虑欠缺
无法真实地表现产品的物理特性，因此不能 真实地分析产品性能
虚拟产品建模
Virtual Prototype
报 废 人员 品
产品
评价 制造
设备
厂房
设备
厂房
外在因 素变化
设计开发目标
避免错误、或尽早发现错误、尽早修正错误
60
75%修改源于50 设计开发
40
80%修改由制造 后续阶段完成
%
30
20
10
0 产品定义 产品开发 工艺规划
制造
检验 应用
计算机技术的成熟 为改变设计方式，提高 设计水平提供了很好的 手段和工具
Digital Mock-up Digital Prototype
3D CAD
2D CAD 绘图
重点放在
重点放在
重点放在
开发和制造 产品的形成过程 产品全生命周期
零件
原型
产品
三、虚拟现实技术
虚拟现实？
虚拟现实技术(Virtual Reality, VR) 是一种三维计算机图形技术与计算机硬件 技术发展而实现的高级人机交互技术，允 许用户通过视觉、听觉、触觉甚至嗅觉和 味觉等多种知觉方式实时地与计算机所建 造的仿真环境发生相互作用。
语音与手势合用
指着对象，“选择” 确定双手间距，“长度这么长” “改变长度”，作手势
虚拟形状设计
对于自由曲面，主要采 用手势和虚拟工具，完 成曲面设计。
虚拟形状设计
单独使用手势
手势比划
虚拟工具
虚拟油泥建模(Virtual Clay Modeling)： 允许工业造型技术人员以类似于传统的 手工设计方式（刮、削、扫、抹等）制 作出随心所欲的模型
厂房
何谓虚拟
其一、完全高度的数字化 其二、异地协同产品开发的网络化 其三、虚拟现实技术提供的多维交互性
二、CAD技术
Hale Waihona Puke CAD技术的发展智能设计 绘图造型 工程分析
产品建模技术的发展
Digital Mock-up Digital Prototype
3D CAD 2D CAD 绘图
重点放在 开发和制造
虚拟现实!
虚拟环境 virtual environment
人工现实 artificial reality
计算机合成环境 computer synthesized environment
虚拟现实的基本特征
沉浸
Immersion
3I
交互
Interaction
想象
Imagination
虚拟现实系统
重点放在 产品的形成过程
原型
计算机辅助绘图
1960年代初，美国I Sutherland提出交互 式
计算机辅助 绘图的概念 ，由此开创 了计算机图 形学和计算 机辅助绘图 技术的领域
计算机辅助几何造型
产品的三维几何模型包含更多的产品几何 信息，可以 用于进一步 的产品分析 和生产准备。 同时三维几 何模型直观， 便于设计人 员直接评价
比如，在进行轿车整车装配时，车身是 由计算机产生的图像，而车架、装配环境则 是实物，用户可以操作车身，使之逼真地安 放在真实的车架上，从而进行装配分析。
四、虚拟设计技术 及其应用
虚拟产品设计
虚拟产品设计是以虚拟现实 技术为基础，实现产品或工程设 计与评价分析的技术，是新一代 的计算机辅助设计技术。
主要内容
一、前 言 二、CAD技术 三、虚拟现实技术 四、虚拟设计技术及其应用 五、应用事例
一、前 言
设计开发的重要性
70 60 50 40 30 20 10
0 开发设计
生产准备 与加工
原料与外 购件采购
管理和销售 对成本的影响 所需的工时成本
现实产品开发与生产
设计
原料
人员
试制
报 废 品 原料
虚拟装配设计
借助虚拟装配设计技术，设计人员 可以在虚拟环境中使用各种装配工 具对产品的装配性进行分析，而且 可以产生装配规划
虚拟装配设计
设计人员可以利用手套或其它设备 按照自己的经验装配或拆卸零件
虚拟工程设计
对于生产线、厂房车间、 地铁等大型工程设计，虚拟 设计技术提供对设计方案评 价的非常直观的手段
Models of product development process and system
分析
设计
加工
装配
测试
Product Development in Computer
虚拟产品开发与生产
市场信息
报废品
设计
反
馈
虚拟加工
信
虚拟装配
息
原料 人员 产
虚拟检测
虚拟样机 评价
数据/信息
实际制造
品
设备
虚拟厂房
虚拟生产线
虚拟工程
五、应用事例
虚拟人工拆卸
工程设计与仿真
六、结束语
虚拟设计技术使人类从虚拟的世界中获得巨大的现实效益
使人类更多的梦想成真
•
每一个优秀的人，都有一段沉默的时 光。那 一段时 光，是 付出了 很多努 力，忍 受孤独 和寂寞 ，不抱 怨不诉 苦，日 后说起 时，连 自己都 能被感 动日子 。。22. 3.2322. 3.23We dnesda y, March 23, 2022
虚拟产品设计技术的应用
形状设计 装配设计 工程设计
虚拟形状设计
对于规则形体，可以 采用语音识别、手势 跟踪的交互系统实现 实体生成、尺寸更改 、形状变更、实体变 换（移动、旋转等） ，从而完成形体设计
虚拟形状设计
单独使用语音命令
“产生高20mm、长100mm、宽50mm的长方体” “放置对象于X=10、Y=10、Z=20处” “将对象沿X移动10mm”
场景显示系统 触觉反馈器
操
VR 计
作 VR硬件 软 算
者
件机
方位跟踪系统 声音识别系统
虚拟现实设备（输入设备）
数据手套和数据衣 跟踪系统的位置传
感器(电磁式、声 学式、光学式、机 械式)
虚拟现实设备（输出设备）
头盔显示器 眼镜 环幕
增强虚拟现实
增强现实技术(Augmented Reality) 是一种 “虚实结合”的人机交互技术，是“看穿 (see-through)”计算机生成显示的技术。
虚拟产品开发
虚拟产品开发技术是以计算机 仿真和产品生命周期建模为基础 ，计算机图形学、人工智能、网 络技术、多媒体技术和虚拟现实 技术等在产品开发（包括产品构 思、设计、制造、测试和分析等 ）的综合应用技术。
虚拟产品开发的定义
Simulation of product development activities based on
产品数字模型
传统CAD系统的缺点
人机交互手段不足
以鼠标和键盘为代表的人机交互工具不符合 设计人员习惯
几何尺寸必须确定
在几何尺寸等信息尚未确定的概念设计等上 游设计阶段，传统的CAD无能为力
物理属性考虑欠缺
无法真实地表现产品的物理特性，因此不能 真实地分析产品性能
虚拟产品建模
Virtual Prototype
报 废 人员 品
产品
评价 制造
设备
厂房
设备
厂房
外在因 素变化
设计开发目标
避免错误、或尽早发现错误、尽早修正错误
60
75%修改源于50 设计开发
40
80%修改由制造 后续阶段完成
%
30
20
10
0 产品定义 产品开发 工艺规划
制造
检验 应用
计算机技术的成熟 为改变设计方式，提高 设计水平提供了很好的 手段和工具
Digital Mock-up Digital Prototype
3D CAD
2D CAD 绘图
重点放在
重点放在
重点放在
开发和制造 产品的形成过程 产品全生命周期
零件
原型
产品
三、虚拟现实技术
虚拟现实？
虚拟现实技术(Virtual Reality, VR) 是一种三维计算机图形技术与计算机硬件 技术发展而实现的高级人机交互技术，允 许用户通过视觉、听觉、触觉甚至嗅觉和 味觉等多种知觉方式实时地与计算机所建 造的仿真环境发生相互作用。
语音与手势合用
指着对象，“选择” 确定双手间距，“长度这么长” “改变长度”，作手势
虚拟形状设计
对于自由曲面，主要采 用手势和虚拟工具，完 成曲面设计。
虚拟形状设计
单独使用手势
手势比划
虚拟工具
虚拟油泥建模(Virtual Clay Modeling)： 允许工业造型技术人员以类似于传统的 手工设计方式（刮、削、扫、抹等）制 作出随心所欲的模型
厂房
何谓虚拟
其一、完全高度的数字化 其二、异地协同产品开发的网络化 其三、虚拟现实技术提供的多维交互性
二、CAD技术
Hale Waihona Puke CAD技术的发展智能设计 绘图造型 工程分析
产品建模技术的发展
Digital Mock-up Digital Prototype
3D CAD 2D CAD 绘图
重点放在 开发和制造
虚拟现实!
虚拟环境 virtual environment
人工现实 artificial reality
计算机合成环境 computer synthesized environment
虚拟现实的基本特征
沉浸
Immersion
3I
交互
Interaction
想象
Imagination
虚拟现实系统