摘 要

虚拟现实技术是21世纪全球发展速度最快的技术市场,它的应用领域越来越广泛,已经融入到咱们日常生活中的各个方面,受到越来越多的人关注。

在船舶行业的研究和教学中,以前的教学方法已不能满足当今社会的快速发展。通过虚拟现实技术,构建三维立体模型,通过显示设备和控制设备可以在虚拟环境下完成大量的工作,对于学员学习培训以及技术人员加快工作效率有很大的帮助。因此将虚拟现实技术船舶行业意义非凡。

本文在对虚拟现实技术的介绍和其在船舶行业国内外应用情况的了解的基础上,结合船舶行业的特点,举出了两个典型的虚拟现实技术在船舶行业的应用实例,分析了其特点并进行了展望。具体工作包括以下几个部分:

1、通过对虚拟现实技术的了解,介绍了虚拟现实技术的基本概念和特征。

2、通过对国内外虚拟现实技术及船舶行业的研究情况综述,阐述了本课题的现实意义。

3、对虚拟现实技术在船舶教育培训和设计制造方面的具体应用进行了研究。

关键词：虚拟现实；船舶行业；教育培训；设计制造

Abstract

Virtual reality technology is the world's fastest growing technology market in the 21st century, its application area is more and more widely, has been integrated into our daily life in all aspects, by more and more people concerned.

In the ship industry research and teaching, the previous teaching methods can not meet the rapid development of today's society. Through the virtual reality technology, to build three-dimensional model, through the display equipment and control equipment can be done in a virtual environment a lot of work for the students to learn training and technical staff to speed up the work of a great help. It can be seen that the application of virtual reality technology to the ship industry is very meaningful.

Based on the introduction of virtual reality technology and its understanding of the application situation of ship industry at home and abroad, combined with the characteristics of ship industry, this paper introduces two typical examples of virtual reality technology in ship industry, and analyzes its characteristics And made a prospect. Specific work includes the following parts：

1,Through the understanding of virtual reality technology, the basic concepts and characteristics of virtual reality technology are introduced.

2, through the domestic and international virtual reality technology and ship industry research summary, elaborated the practical significance of this subject.

3, the virtual reality technology in ship education and training and design and manufacturing of specific applications were studied.

Key Words：Virtual Reality；Ship industry；Education and training；Design and manufacture.

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.1.1研究的背景 1

1.1.2研究的意义 1

1.2虚拟现实技术 2

1.2.1虚拟现实技术概要 2

1.2.2虚拟现实技术的发展历程 3

1.3课题研究内容 5

第2章 船舶行业的VR 6

2.1国内外发展现状 6

2.1.1国外发展现状 6

2.1.2 国内发展现状 6

2.2 VR技术在船舶行业的应用及意义 7

第3章 基于VR技术的船舶教育培训 10

3.1基于VR技术的船舶教育培训设备 10

3.1.1虚拟轮机模拟器 10

3.1.2航海模拟器 11

3.2船舶教育培训在“模拟器”上的实现 12

3.2.1在“机舱资源管理”教学中的应用 12

3.2.2在“航海学”教学中的应用 12

3.2.3在“船舶操纵”教学中的应用 12

3.2.4在“航海/轮机英语听力与会话”教学中的应用 12

3.2.5在“船舶海上避碰训练”中的应用 13

3.3船舶行业虚拟教育培训的优势 13

第4章 基于VR技术的船舶设计制造 14

4.1虚拟设计制造特点 14

4.2系统关键技术 14

4.2.1三维模型的建立 14

4.2.2虚拟环境的生成 14

4.2.3碰撞检测技术 15

4.2.4交互方式 15

4.3船舶虚拟设计制造研究现状 16

4.3.1船舶虚拟设计发展 16

4.3.2船舶虚拟设计仿真系统应用实例 16

第5章 结论和展望 18

5.1全文总结 18

5.2展望 18

参考文献 19

致 谢 20

第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.1.1研究的背景

在全球经济蓬勃发展,人类逐步将资源探索的重心转向海洋的新形势下,船舶行业的发展也越来越受到重视。只有持续改进生产工艺、引进先进科技、改变传统生产方式才能增加船舶企业的生产效益。虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术，是一种在20世纪末期兴起的综合性信息科学技术，它在三维立体表现以及人与机器交互方面有良好的表现，除此之外该技术可以让人有身临其境的感觉^[1]。它的出现改善了当前人机之间枯燥乏味的交互情况。VR技术将数字图像处理，计算机图形学，多媒体技术，计算机仿真技术，传感器技术，显示技术和网络并行处理等尖端科技融合在一起^[2]，综合形成一种由计算机生成的高技术模拟系统，它的兴起极大地推动了计算机技术的发展。工商业、设计制造、教育培训、军事航空航天、医学和游戏娱乐等领域通过利用虚拟现实技术取得了巨大的经济效益。虚拟现实技术有很多好处：在工业方面,基于VR技术的一些工业系统,能模拟工业的一些本质特征,由此做成教育培训系统,虚拟设计系统,虚拟漫游系统等,这样可以大幅降低学员培训和系统设计等方面的费用和危险性,提高工作和学习效率^[3]。而对传统制造业的重要分支-船舶行业来说,生产时间冗长,制造效率低下且污染环境严重等,船舶行业要想改善目前发展现状,就需要引进新的技术,而虚拟现实技术便是一个很好的选择。虚拟现实技术在船舶行业的应用方面主要有以下几点：虚拟船舶设计、Web3D虚拟现实平台开发、船舶交流仿真、船舶虚拟消防、船舶虚拟动力舱设备装配。

1.1.2研究的意义

众所周知,随着计算机技术及人机交互技术的研究越来越深入，VR技术也随之蔓延到许多领域。船舶行业利用虚拟现实技术，本质上是用计算机生成一个三维立体的、人体可感知信息的虚拟船舶环境，用户通过传感设备来对该环境进行控制，该环境对用户的控制行为做出实时的反馈，进而实现了用用户与虚拟船舶环境的动态交互。一个完善的虚拟现实环境可以让体验者通过各种感官感觉去感受并通过对话或者拿起放下等动作来操控虚拟现实实体。虚拟现实技术是一些相关技术领域交互、融合的产物，它吸收并融合了多种高端信息技术。除此之外，虚拟现实技术实现成本不高，人机交互性能较好，同时又具有较高的沉浸感。在航海从业人员和高校教育培训活动中,应用虚拟现实技术可以改变传统的一味只教授理论知识的教学方式。VR技术的应用可以节约真实设备的资金投入,提升教学品质,学生可以更加直观地了解船舶内部设备的实际情况,学生还可以运用VR技术更快的掌握设备装配操作等技能^[4]。

1.2虚拟现实技术

1.2.1虚拟现实技术概要