[發明專利]虛擬仿真中改進的蜂窩狀柔性繩索真實度的方法

在審

• 申請號: 201810774205.3
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109002607A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 梁民倉;劉虎;張洪剛;杜柏松
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

虛擬仿真中改進的蜂窩狀柔性繩索真實度的方法，其特征在于，包括步驟：1)通過若干六邊形立柱包圍形式建立成柔性繩索的蜂窩狀質點?彈簧模型；2)基于蜂窩狀質點?彈簧模型柔性繩索建模，將柔性繩索質量均勻分布在質點上，質點與質點間用多種彈簧連接，對不同類型的彈簧設置不同的彈性系數和阻尼系數，從而模擬繩索內部不同方向作用力；本發明在每隔一層質點層之間的中心質點之間添加一根限制彎曲彈簧以限制相鄰質點層之間彎曲180度的不正常現象，提高了模型的準確性和仿真真實感。

技術領域

本發明涉及虛擬仿真系統的處理，尤其涉及一種虛擬仿真中改進的蜂窩狀柔性繩索真實度的方法。

背景技術

虛擬仿真：仿真技術，或稱為模擬技術，就是用一個系統模仿另一個真實系統的技術。虛擬仿真實際上是一種可創建和體驗虛擬世界的計算機系統。此種虛擬世界由計算機生成，可以是現實世界的再現，亦可以是構想中的世界，用戶可借助視覺、聽覺及觸覺等多種傳感通道與虛擬世界進行自然的交互。它是以仿真的方式給用戶創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過頭盔顯示器、數據手套等輔助傳感設備，提供用戶一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用戶可直接參與并探索仿真對象在所處環境中的作用與變化，產生沉浸感。VR技術是計算機技術、計算機圖形學、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、信息技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人機接口技術、網絡技術及人工智能技術等多種高新技術集成之結晶。其逼真性和實時交互性為系統仿真技術提供有力的支撐。

虛擬仿真系統中有關吊索或纜繩均屬于線性柔性物體仿真，現有針對柔性繩索的研究成果存在實時性和逼真度較差的問題，其中較為切合柔性繩索物理特性的模型為蜂窩狀結構模型，模擬效果較為逼真，但各質點層之間的彎曲度未能得到有效限制，容易出現兩質點層彎曲180現象，針對這一問題，本發明對其模型進行改進，提高模型的物理真實度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種虛擬仿真中改進的蜂窩狀柔性繩索真實度的方法，在每隔一層質點層之間的中心質點之間添加一根限制彎曲彈簧以限制相鄰質點層之間彎曲180度的不正常現象，提高了模型的準確性和仿真真實感。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種虛擬仿真中改進的蜂窩狀柔性繩索真實度的方法，其特征在于，包括步驟：

1)通過若干六邊形立柱包圍形式建立成柔性繩索的蜂窩狀質點-彈簧模型；

2)基于蜂窩狀質點-彈簧模型柔性繩索建模，將柔性繩索質量均勻分布在質點上，質點與質點間用多種彈簧連接，對不同類型的彈簧設置不同的彈性系數和阻尼系數，從而模擬繩索內部不同方向作用力；

3)在每隔一層質點層之間的中心質點之間添加一根限制彎曲彈簧。

優先地，多種彈簧包括結構彈簧、拉伸彈簧、扭結彈簧和彎曲彈簧。

本發明在每隔一層質點層之間的中心質點之間添加一根限制彎曲彈簧以限制相鄰質點層之間彎曲180度的不正常現象，提高了模型的準確性和仿真真實感。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是蜂窩狀繩索模型軸向結構圖；

圖2是蜂窩狀繩索模型質點層徑向結構圖；

圖3是改進的蜂窩狀柔性繩索模型結構圖；

圖4簡化的質點-彈簧連接模型。

具體實施方式