МУ по выполнению ПЗ № 4 ОП
.pdf4.1.6.5.5 Аппаратура виртуальной инженерии
Визуальная инженерия — чисто программная технология, и поэтому сама по себе не требует какого-либо специального оборудования.
Для взаимодействия с пользователем необходимо оборудование виртуальной реальности. Это оборудование включает в себя как устройства ввода, так и устройства вывода.
Устройства вывода дают пользователю ощущения от виртуальной среды. Поскольку самый эффективный способ сенсорного восприятия — это
зрение, главными компонентами систем виртуальной реальности являются устройства отображения. Эти устройства должны обеспечить пользователю стереоскопический обзор. Доступное в настоящий момент оборудование включает головные дисплеи, бинокулярные всенаправленные мониторы, дисплеи пространственного погружения и специальные очки.
Звук и осязание обогащают ощущения от виртуальной реальности, когда они используются в совокупности со зрительной системой. Типичным примером звуковой аппаратуры могут служить наушники с пространственно расширенной звуковой системой.
Аппаратура осязания — это приборы с силовой обратной связью. Популярными устройствами ввода являются системы распознавания речи, следящие системы и информационные перчатки.
Головной дисплей — это устройство отображения с полным погружением. Шлем полностью закрывает глаза и позволяет смотреть только прямо перед собой. Небольшой экран, смонтированный перед глазом пользователя, дает стереоскопическое изображение. Прибор имеет встроенную следящую систему, благодаря которой изображение на дисплее меняется при изменении положения и ориентации головы пользователя. В настоящее время доступно более 40 моделей головных дисплеев. Среди них наиболее известны головные дисплеи FOHMD от CAE-Electronics (рисунок 20) [39] и Looking Glass от Polhemus Lab.
62
Рисунок 20 – Головной дисплей (с разрешения CAE, Inc.)
Бинокулярный всенаправленный монитор — это механическая версия головного дисплея. Он состоит из дисплейной коробки, которая сбалансирована по весу на многозвенной стреле. Пользователь смотрит на дисплей, а движение его головы отслеживается через систему механических звеньев. Основным преимуществом бинокулярных всенаправленных мониторов перед головными дисплеями является быстрое и точное слежение. Наиболее доступными являются бинокулярные всенаправленные мониторы BOOM-2C от
Fake Space Labs и Cyberface 3 от LEEP.
Дисплеи пространственного погружения используют панорамный видеоэкран, окружающий пользователя, так что пользователь чувствует себя погруженным в виртуальную среду. Данные дисплеи обеспечивают большее поле зрения и свободу передвижения в виртуальной среде. Существуют большие куполообразные дисплеи пространственного погружения, имеющие 8 м в диаметре. На рисунке 21 [39] представлен дисплей пространственного погружения диаметром 8,5 м фирмы Spitz Electrichorizen.
63
Рисунок 21 – Театр виртуальной реальности (с разрешения SPITZ, Inc.)
Шторные очки — это недорогое устройство отображения. Пользователь надевает устройство, напоминающее очки, которое попеременно закрывает обзор то одному, то другому глазу. Монитор или другое устройство отображения, синхронизированное с очками, имеет в два раза большую частоту обновления и попеременно показывает картинку для левого и для правого глаза. В результате на экране монитора пользователь видит стереоскопическое изображение. Данное устройство обеспечивает недостаточное погружение для того, чтобы пользователь увидел реальную среду, так как поле зрения ограничено размерами монитора [39].
Устройство осязания дает ощущение физического прикосновения. Такое устройство позволяет пользователю почувствовать реальный объект через систему силовой обратной связи, создающую иллюзию работы с конкретным реальным материалом. Примером устройства осязания является джойстик с силовой обратной связью, через который пользователь ощущает силу реакции на рабочей руке. Устройство осязания на базе карандаша, имеющего шесть степеней свободы, представлено на рисунке 22 [39].
64
Рисунок 22 – Устройство осязания Phantom SensAble Technolodgy (с разрешения SensAble Technolodgy и PennWell Publishing Company)
Более передовым типом устройства осязания является экзоскелет — сложная система механических звеньев, окружающая всю руку и пальцы, так что каждый палец и сустав независимо получают силовую обратную связь. Экзоскелет объединяет в себе информационную перчатку и устройство осязания.
Следящие системы используют электромагнитную, ультразвуковую, оптическую или механическую систему для определения положения и ориентации отслеживаемого объекта. Следящее устройство может быть встроено в головной дисплей или информационную перчатку — для отслеживания положения руки. Следящее устройство можно также прикрепить на любую часть тела. Следящие системы применяются с использованием ультразвуковой или оптической технологий, а также механических систем [39].
Информационные перчатки имеют на каждом суставе пальцев руки датчики, измеряющие изгиб пальца. Положение руки в целом определяется следящей системой, прикрепленной к перчатке. Обычно информация, получаемая с перчатки, преобразуется в виртуальной среде обратно в изображение, форма и положение которого динамически изменяются, следуя за движением руки пользователя. На рисунке 23 [39] изображены информационные перчатки
DataGlove от Greenleaf Medical Systems.
65
Рисунок 23 – Информационная перчатка DataGlove (с разрешения Greenleat Medical Systems)
Виртуальная инженерия — зарождающаяся технология. Она обладает достаточным потенциалом для того, чтобы стать значительной составляющей деятельности инженера.
66
Список рекомендуемых источников
1Джонс Дж. К. Инженерное и художественное конструирование. Современные методы проектного анализа. – М.: Мир, 1976.
2СТП КубГТУ 4.2.6-2004. СМК. Учебно-организационная деятельность. Курсовое проектирование.
3МР КубГТУ 4.4.3-2004. СМК. Учебно-методическая деятельность. Выпускные квалификационные работы.
4ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы. Введен с 01.01.1971 г.
5ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования. Введен с
01.07.1997 г.
6ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
Введен с 01.07.1996 г.
7ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД. Основные надписи. Введен с 01.09.2006 г.
8ГОСТ 21.101-97. СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации. Введен с 01.04.1998 г.
9ГОСТ 8.417-2002 ГСОЕИ. Единицы величин. Введен с 01.09.2003 г.
10ГОСТ 7.32-2001 СИБИД. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. Введен с 01.07.2002 г.
11ГОСТ 7.12-93 СИБИД. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила. Введен с 01.07.1995 г.
12ГОСТ 7.1-2003 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. Веден с 01.07.2004.
13ГОСТ 7.80-2000 СИБИД. Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления. Введен с 01.07.2001 г.
14ГОСТ 7.82-2001 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов. Общие требования и правила составления.
Введен с 01.07.2002 г.
15ГОСТ 2.605-68 ЕСКД. Плакаты учебно-технические. Общие технические требования. Введен с 01.07.1971 г.
16ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы. Введен с 01.01.1971 г.
67
17ГОСТ 2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения. Введен с 01.07.1975 г.
18ГОСТ 2.747-68* ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условных графических обозначений. Введен с 01.01.1971 г.
19ГОСТ 2.102-68 ЕСКД Виды и комплектность конструкторских документов. Введен с 01.01.1971 г.
20ГОСТ 21.501-93 СПДС Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей. Введен с 01.09.1994 г.
21ГОСТ 21.508-93 СПДС Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов.
Введен с 01.09.1994 г.
22ГОСТ 2.316-2008 ЕСКД. Правила нанесения надписей, технических требований и таблиц на графических документах. Общие положения. Введен с
01.07.2009 г.
23ГОСТ 2.501-88 ЕСКД. Правила учета и хранения. Введен с 01.01.1989 г.
24ГОСТ 2.119-73* ЕСКД. Эскизный проект. Введен с 01.01.1974 г.
25ГОСТ 2.120-73* ЕСКД. Технический проект. Введен с 01.01.1974 г.
26ГОСТ 2.309-73 ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей.
Введен с 01.01.1975 г.
27ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам. Введен с
01.07.1974 г.
28ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы. Введен с 01.07.1997 г.
29ГОСТ 21.113-88 СПДС. Обозначения характеристик точности. Введен с
01.01.1989 г.
30ГОСТ 2.113-75 ЕСКД. Групповые и базовые конструкторские документы. Введен с 01.07.1976 г.
31ГОСТ 21.401-88 СПДС. Технология производства. Основные требования
крабочим чертежа. Введен с 01.07.1988 г.
32ГОСТ 21.408-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов. Введен с 01.12.1994 г.
68
33ГОСТ 21.110-95 СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов. Введен с 01.06.1995 г.
34ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. Введен с 01.07.1985 г.
35ГОСТ 2.604-2004 ЕСКД. Чертежи ремонтные. Общие требования. Введен
с01.07.2001 г.
36ГОСТ 21.404-85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. Введен с
01.01.1986 г.
37Компьютерные чертежно-графические системы для разработки конструкторской и технологической документации в машиностроении: Учебное пособие для начального профессионального образования / А.В. Быков, В.Н. Гаврилов, Л.М. Рыжкова и др.; Под ред. Л.А. Чемпинского. – М.: Издательский центр «Академия», 2002. – 224 с.
38ГОСТ 23501.101-87 Системы автоматизированного проектирования. Основные положения. Введен с 01.07.1988 г.
39Ли К. Основы САПР (CAD/САМ/САЕ). – СПб.: Питер, 2004. – 560 с.
40Самоучитель КОМПАС-3D V8. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006.– 544 с.
69
Приложение А
(обязательное)
Форма титульного листа пояснительной записки курсового проекта
70
Приложение Б
(обязательное)
Форма титульного листа курсовой работы
71