3d仿真文献综述

Vincent文论创新点
能与winform通信，实现真是设备与仿真设备的实时同步。可以尝试碰撞检测。实现防碰撞预测，对于不规则物体，可以使用cube描述。针对运动控制卡使用的接口（加速度，减速度，最大速度，距离）算出运动时间，然后根据该时间，在脚本中计算模型移动的速度。时间近视同步。即模型是云速运动。

Digital Twin based synchronised control and simulation of the industrial robotic cell using Virtual Reality
数字孪生
Industrial Digital Twin (DT) – a digital copy of the real manufacturing system

Gazebo是机器人仿真最常用的工具
Gazebo可用于在现实环境中编程和模拟机器人
此外，ROS与Gazebo的集成使用户能够将第三方系统（如虚拟现实）集成到他们的模拟中[12]。其他常用的机器人仿真软件包括Open Dynamics Engine（ODE）[13]和V-REP[7]。同样，SAI、Chai3D和Stanford WBC[14]-[16]都是支持先进机器人和触觉研究和应用的库。
.构建机器人运动仿真模型
在Gazebo里，提供了最基础的三个物体，球体，圆柱体，立方体，利用这三个物体以及它们的伸缩变换或者旋转变换，可以设计一个最简单的机器人三维仿真模型。更加地，Gazebo提供了CAD，Blender等各种2D，3D设计软件的接口，可以导入这些图纸让Gazebo的机器人模型更加真实，这些之后会详细介绍。同时，Gazebo提供了机器人的运动仿真，通过Model Editor下的plugin，来添加我们需要验证的算法文件，就可以在Gazebo里对机器人的运动进行仿真

2.构建现实世界各种场景的仿真模型
Gazebo可以建立一个用来测试机器人的仿真场景，通过添加物体库，放入垃圾箱，雪糕桶，甚至是人偶等物体来模仿现实世界，还可以通过Building Editor，添加2D的房屋设计图，在设计图基础上构建出3D的房屋

3.构建传感器仿真模型
Gazebo拥有一个很强大的传感器模型库，包括camera，depth camera，laser，imu等机器人常用的传感器，并且已经有模拟库，已经可以直接使用，也可以自己从0创建一个新的传感器，添加它的具体参数，甚至还可以添加传感器噪声模型，让传感器更加真实

4.为机器人模型添加现实世界的物理性质
Gazebo里有force，physics的选项，可以为机器人添加例如重力，阻力等，Gazebo有一个很接近真实的物理仿真引擎，要记得一般的地面是没有阻力的，和现实世界有区别

其他常用的机器人仿真软件包括Open Dynamics Engine（ODE）[13]和V-REP[7]。同样，SAI、Chai3D和Stanford WBC[14]-[16]都是支持先进机器人和触觉研究和应用的库。

无人机的仿真有三种实现方式，一种是mav⁃ros配合sitl的仿真，其次是hector_quadrotor ros package，第三种是ETH新出的一个gazebo环境仿真包。

Course Notes - SIGGRAPH 2014 - LeapMotion + Unity3D Workshop (大概率引用)
Thanks to recent advances in motion control, developers can immerse users in a natural interface controlled directly by their bodies, which can be mapped with stunning real-time accuracy intothe virtual space.
Primary Contexts of Motion Control Applications

Managing Robot Kinematics Based on Arduino Controllers Using a Unity System
特点：期刊文献，讲述了Arduino和unity结合使用，仿真三维模型与真实设备同步。介绍了坐标变化原理。
有价值的引用文献：Tsmots, V. Teslyuk and I. Vavruk, “Hardware and
software tools for motion control of mobile robotic
system,” 2013 12th International Conference on the
Experience of Designing and Application of CAD
Systems in Microelectronics (CADSM), Polyana
Svalyava, 2013, pp. 368-368.

基于Unity和3dmax的虚拟实验室三维建模设计与实现_方沁
整理：三维建模方法总结，SolidWorks，UG，anim8or

SolidWorks
Solidworks主要应用于机械产品设计方面,可设计规则集合形体的器件、零件的三维展示。其基于windows平台,出色的控件能够友好地实现机械制造过程中的实体造型、复杂装配和工程图生成。
UniGraphics(UG)
UG将优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起,能够实现从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能。?
Anim8or
AnimSor是一个三维建模和人物动画程序,容许用户创立和修正3D模型与内置的模型,如范畴,气瓶,柏拉图式的固体等;网编纂和细分;样条,挤压,板条,改性剂,锥和扭曲。
ImageModeler
ImageModeler是最流行的三维建模工具软件,它可以通过一张照片来完成三维建模。只要在照片上的二维物体上标志点就可以树立真切的三维模型,然后导出成Cult3D格局进行虚拟设计。AutoCAD
AutoCAD是已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及web网的数据开发等领域。其具有丰富的图像、图形、器件、工具库,能够实现二维绘图、平面图、剖面图、器件图,并添加标注、尺寸、规格、形状等功能。开发的二维模型也能应用于三维引擎中,具有良好的适用性,提供Unity3D、3DMaxs、Asure作为二次开发的工具。
3ds Max
3ds Max提供了大多数三维软件所拥有的建模方法,它包括:1.使用NURBS建立角色;2.使用多边形建立角色;3.使用面片建立角色。通过改变面的尺寸和方向,便可以制成弯曲,扭转等,简单的动画或更复杂的动画,如变形等,目前最流行的三维建模工具
Unity
Unity是目前三维漫游领域最主流的软件,其具有优秀的三维引擎,能够支持多种软件导入的三维模型,包括3Dmax、Photosho、AutoCad等,并支持模型自动导入,动画、纹理自动转化成3D模型;多种输入操作方式,包括友好的可视化界面以及脚本编辑输入模式,脚本输入采用C++、Java Script等主流开发语言,方便开发;完备的3D模型库与漫游库,能够极大的减少开发复杂度,且模型细节清晰,高质量粒子,效果逼真。

基于Unity_3D的注塑机虚拟仿真系统设计与开发_朱伟
Franziska Pürzel[15]完成的 NC 基础仿真系统，用于 NC 机床的培训操作。该系统实现了注塑机的安装，连接，以及操作可能出现的一些问题。
对于注塑机的虚拟仿真技术有一定的研究，比如，在德国的 INTEC Gmbh公司，该公司开发的多体动力学分析软件 SIMPACK[26],对注塑机的各机构运动都具有一定的仿真效果研究，并且对于运动的各类力学分析都进行了处理。

缺陷：只能控制动画，无法做到使用代码去操控unity场景中的模组。该文献主要目的：方便用户在虚拟环境下学习操注塑机。
优点：结合OpenGL进行标注，画中画

Unity引擎使用的底层技术包括：OpenGL（Mac，Windows）、Direct3D
（windows）以及自由的 APIs（Wii）

基于Unity的虚拟现实技术在井下仿真中的应用_闫海艇
unity建模工作繁琐。应当采用其他建模软件，然后导入进unity。基于与 Unity 软件兼容性良好且处理动画效果逼真的优点选用 Autodesk 公司出品的 Maya 建模软件来实现。FBX格式输出。

文献：基于OpenGL的折纸机构运动仿真平台开发_滑忠鑫
目前业界比较流行的三维仿真技术有OpenGL 、DirectX 、VRML 、Java3D
等

OpenGL 是用于渲染 2D、3D 矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口，且作为一个开源的图形库，已广泛应用于三维仿真建模、动画制作等领域。

OpenGL 具有如 下优点
[42]
：

建模容易：OpenGL 本身自带了线段、面的绘制函数，只需要提供顶点坐
标即可根据线段和面的顶点组成信息构建出复杂的三维模型，足以满足折纸机构
仿真的需要。
实时的三维仿真：OpenGL 中包含了以双缓存技术为基础的动画操作函数。
通过使用这些函数，能够使仿真的设计算法简单化，使仿真过程的帧刷新速度得到
了很大的提高。
良好的视觉效果：OpenGL 中包括光照、材质、纹理贴图、纵深、抗锯齿等
函数，可以根据实际需要对模型进行渲染处理，保证了模型的视觉效果。
程序的独立性：OpenGL 是与编程环境VC++、界面编辑器Qt相互独立的，
因此，三维仿真建模的编程可以只根据OpenGL 本来带有的函数进行编辑，只需从
其他部分的算法中接收所需使用的顶点信息即可，而不需借助于另外的运行环境，
极大提高了程序的独立性。
DXF文件结构
DXF 是 Autodesk （欧特克）公司开发的用于 AutoCAD 与其它平台之间进行
CAD 数据交换的 CAD 数据文件格式。一个完整的 ASCII 格式的 DXF 文件有以下
几个部分[43]：标题段、类段、表段、块段、实体段、对象段和结束段。
其中，标题段中包含了图幅的大小信息，用于控制模型的比例，使其以合适的大小呈现在视野的中心位置。实体段中则记录了绘制线段的图层名、线型、颜色等所有信息。

OpenCASCADE 又称OCC—开源
OpenCASCADE包括3D曲面和实体建模组件、可视化组件、数据交换组件和适合快速开发的应用程序开发框架，提供二维和三维几何体的生成、显示和分析，是一款可以用来进行计算机可视化的几何内核，并且是开放源代码的。OpenCASCADE提供了点、线、面、体和复杂形体的显示和交互操作，经过深度开发后可实现纹理、光照、图元填充、渲染等图形操作和放大、缩小、旋转、漫游、模拟飞行、模拟穿越等动态操作[9]。OpenCASCADE定义了图形数据的存储格式以及大量的图形算法，可以帮助开发人员快速地进行面向对象程序的开发。目前支持3种操作系统：Linux，Windows NT和Sun Solaris

OpenCASCADE的 OCAF
OpenCASCADE还为用户提供了OCAF（OpenCAS⁃CADE AppliCation Framework），它是一种基于Open⁃CASCADE的RAD（Rapid Applieation Development，快速开发工具）框架[10]，是OpenCASCADE类库的辅助工具，在几何建模过程中，不仅能处理用到的类库里的任何数据和算法，还可以用于组织、保存应用数据，开发人员可以使用这一工具进行应用程序的快速开发。

OpenCascade中文帮助文档

Open CASCADE Technology（OCCT）是举世闻名的3D建模内核，可从开源代码中免费获得。这是一个软件开发套件（SDK），用于开发处理3D CAD数据的应用程序。OCCT包括一组C ++类库，这些库为3D表面和实体建模，可视化，数据交换和快速应用程序开发提供服务。开放式CASCADE技术可以最好地应用于专门的CAD / CAM / CAE应用程序的开发中。

Visual Studio 6 ： vc6
Visual Studio 2003 ： vc7
Visual Studio 2005 ： vc8
Visual Studio 2008 ： vc9
Visual Studio 2010 ： vc10
Visual Studio 2012 ： vc11
Visual Studio 2013 ： vc12
Visual Studio 2015 ： vc14
Visual Studio 2017 ： vc15

VERICUT是由美国CGTech公司开发的一款数控加工仿真软件，其运动仿真界面

UG仿仿真真软软件件
HEIDENHAIN和FANUC高档数控系统也带有防碰撞系统，

国内的CAXA提供了轨迹仿真的方法以验证NC程序代码的正确性。可以通
过实体真实感模拟加工过程，但其显示的功能效果与国外成熟的商业软件存在
着一定的差距，对多轴加工仿真功能有限。

利用VC编程语言和开源的几何内核OpenCASCADE开发了一套五轴机床防碰撞系统的开发环境。

基于OCC的数控机床防碰撞系统研究_颜建清 明确指出了xyz移动的算法思想

目前通过查看文献，总结出，可以通过opencascade开源平台开发三维建模仿真软件。
step2：学习如何使用opencascade，方式:google，百度，论坛

基于Open_CASCADE的曲面网格生成平台_董显法-------- 提供了比较完整的vc++配置步骤

例如 AutoCAD 采用的内核是 ACIS，UG 和 SolidWorks 使用
的内核是 Parasolid。基于 OCC 也发展出了若干的 CAD/CAM/CAE 软件，例
如国外的 FreeCAD、HeeksCAD 和国内的 AnyCAD。相较于上述两种商用的
几何内核，OpenCASCADE 作为开源库在功能和性能上都有一定的差距
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