第一篇：先进复合材料的CAE虚拟技术
先进复合材料的CAE虚拟技术(CAE Virtual Technology for Advanced Composites)
益小苏 李宏运 航空制造技术
国际先进复合材料技术目前的发展更倾向于利用虚拟的设计-制造-验证一体化环境，将真实的设计、制造、材料、验证、应用乃至维修和全寿命管理等诸多环节统一起来，从而最大限度地缩短新品研制周期，降低研制成本，提高产品的市场竞争力，在这个过程中，CAE技术已成为国防工业创新设计以及数字化设计、制造技术的核心之一。
以碳纤维增强复合材料为代表的先进复合材料技术起源于国防领域，同样，计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技术也起源于国防领域。在我国，航空先进复合材料已有近30年的发展历史，这也恰是CAE技术在我国航空工业的应用历史。可见，先进复合材料技术与CAE技术有着天然的内在联系，事实上，它们之间的本质联系就是材料工程数据体系。
先进复合材料技术发展现状
复合材料技术是一项具有战略意义的国防关键技术，在一定程度上，先进复合材料的研究水平和应用程度是一个国家科技发展水平的代表，特别是在飞机制造业，各种先进的飞机无不与先进的材料技术紧密联系在一起。以武装直升机为例，复合材料在先进武装直升机上的用量已高达50%（重量比）左右，复合材料应用的部位已从整流罩、地板、整体壁板等次承力结构向旋翼、框、梁等主承力结构方向发展，其典型代表有NH-90、波音-360、V-
22、RAH-66等机型。
随着复合材料在飞机上应用比例的加大，在复合材料制造领域，先进的数字化设计制造技术和计算机辅助工程技术等得到了广泛应用。铺层、下料、浸渍、成型、固化等工序的模拟技术和CAD/CAM/CAE技术的运用，大大降低了开发制造成本，提高了开发和制造效率。如今复合材料的制造技术正朝着自动化、低成本、整体化、数字化的方向发展。
在我国，复合材料技术还没有达到数字化设计和制造的程度。目前，我国国防工业复合材料产品的生产主要采用传统的设计和制造技术，与国外先进水平有很大的差距，而其中一个很重要的原因是缺乏成熟的数字化工程环境的支持。事实上，国外的研究和应用成果已经表明，在复合材料构件的设计制造过程中，不仅要采用单项数字化设计制造技术，而且要建立集成的数字化设计制造环境，分别从计算机软、硬件和先进的复合材料设计、制造技术角度出发，融合所有设计和制造的数字化过程，打通复合材料构件数字化生产线，实现产品数据从复合材料构件设计到最终交付的顺畅传递。国际先进复合材料技术目前的发展更倾向于利用虚拟的设计-制造-验证一体化环境，将真实的设计、制造、材料、验证、应用乃至维修和全寿命管理等诸多环节统一起来，从而最大限度地缩短新品研制周期，降低研制成本，提高产品的市场竞争力，在这个过程中，CAE技术已成为国防工业创新设计以及数字化设计、制造技术的核心之一。
先进复合材料数据技术与体系
要想应用CAE技术提升我国先进复合材料技术的发展，基础条件和重要前提是研究、发展和建立与此相适应的复合材料数据技术和数据体系。复合材料数据体系建设是实现数字化技术的基础
科学数据是科技创新的重要源泉。基础性科学数据作为科技活动发展的基础和成果，是科学技术滚动发展的平台。一个好的科学思想、理论假说和应用技术，必须在掌握大量前人资料和科学数据的基础上才能形成，同时也必须在大量相关数据的支撑下才能被证实。对科学数据进行系统化的综合分析，进而促进新的科学思维的产生，是实现科技创新的重要方式，也有利于推动交叉学科的发展。特别是当代科学技术的发展明显呈现出大科学、定量化和注重过程研究等特点，越来越依赖于系统的、高可信度的基本科学数据及其衍生的数据产品。而科学研究工作本身也就是科学数据的生产过程。
在材料应用研究工作中，包括先进复合材料在内，材料数据作为现有研究成果的体现和未来研究工作的依据，在整个科研工作中都起着非常重要的作用。但是，材料数据本身作为一种资源还没有得到应有的重视、开发和利用。先进国家的国家级材料数据管理体系和运行模式
先进国家非常重视材料数据管理和应用系统的建设和维护。到目前为止，在美国国防部国防技术信息中心（DTIC）的领导下，美国已建立了13个国家级的数据系统，形成了庞大的国防工业数据管理和应用体系，为美国国防工业保持世界领先的竞争力和可持续发展立下汗马功劳。
分析美国在材料数据管理和应用技术方面的先进经验，可以总结出以下3个重要启示：
（1）由政府及国防部积极推动和资助，由AMPTIAC这样的专业机构进行商业化运作和管理，具有完善的组织体系；体系的发展伴随着新材料的出现不断扩充、兼并、组合和完善；网络化数据管理已成为主要手段，实现了跨时间、跨地域的数据共享。
（2）材料数据管理范围涵盖了金属及金属基复合材料，陶瓷及陶瓷基复合材料，高分子结构及高分子基复合材料，电子、光学及光电子材料，环境保护及特殊功能材料等五大类；既有处于试验和开发阶段的材料数据，也含有许多已知、成熟、有价值的材料信息。
（3）由材料和信息技术2方面专家合作进行数据收集、评估、包装、标准实施、数据库开发等工作。注重服务，服务范围包括技术咨询、调查、培训，相关材料技术报告的汇编、出版和发行等。
３我国有关工程材料数据库的历史经验
我国国防工业也曾研究建立过各种材料数据库，有过一些经验教训。首先，常把建设数据库作为一个独立的课题或一个单位内部的科研项目，没有面向用户、面向市场，也没有考虑商业化的运作，因此市场和用户的认知度低，难于推广。其次，由于认识的水平、数据的质量还不够高，致使低质量或无用的数据压库，数据库不能发挥效益。数据库系统的开发也没有充分利用IT行业的发展成果，数据库本身的技术水平低，网络化水平低，因此数据库的服务功能弱、寿命短。最后，数据管理的诸多方面，如系统性、准确性、可靠性、可追溯性、安全性、知识产权保护、授权访问应用等未予以充分考虑，数据来源和应用范围受到了制约。
４复合材料数据的特殊性
根据美国军用复合材料手册（MIL-HDBK-17F），先进复合材料技术和复合材料数据的特点包括：
（1）复合材料包括基体和增强材料，性能表征必须从组分开始。
（2）由于复合材料的失效机理与金属材料完全不同，金属的性能测试方法基本上都不适用于复合材料；同时复合材料还有很多特殊的性能表征要求，特别是湿热和抗冲击性能。
（3）复合材料是可设计材料（不同比例、不同纤维方向的铺层），其基本结构元素——层压板的性能表征非常复杂。
（4）复合材料的结构与材料同步形成，材料和工艺的变异性对材料（同时也是结构）性能具有重要影响。
（5）国际范围仍缺乏复合材料及其结构的设计和使用经验，必须采用积木式的试验验证，因此试验种类和数量远超过金属。
（6）复合材料性能数据必须包括：材料筛选、材料取证、材料验收、材料等同性和结构证实；除单独性能表征的标准化外，针对材料筛选、材料取证、材料验收、材料等同性和结构证实等分别给出试验矩阵。
（7）MIL-HDBK-17F还规范了不同批次、不同时间、不同实验室的同一复合材料体系试验结果的数据可追踪性，不同厚度数据的归一化处理，异常数据的剔除原则，数据统计处理的方法等原则和操作步骤。复合材料测试技术与标准体系
建立复合材料数据库，复合材料测试技术标准必须先行。
由于复合材料性能测试和表征是复合材料及其结构研制与生产的重要组成部分，如此复杂多变的内容对其质量保证和结构验证有着极其重要的影响，同时在研制、生产成本以及时间成本上占有很大比重，因此复合材料性能表征及其标准化一直是复合材料领域的主要研究方向之一。
标准化包含2方面内容，即性能测试的范围和方法（包括试验标准、数量及数据处理方法等）以及针对不同应用情况建议的试验矩阵。
随着复合材料及其结构研究的深入以及应用范围的不断扩大，标准化的研究也在不断深入和发展。MIL-HDBK-17F及ASTMD30下属复合材料标准不断地更新，反映了美国复合材料领域在这方面的研究进展。典型的例子是单向层压板拉伸和压缩性能的测定，单向带直边矩形试样对制备状态有严格要求，而且破坏部位往往会在非测量段（夹持区），使得试验结果偏低，分散性大。采用MIL-HDBK-17F的正交铺层试样试验和折算方法，对试样制备要求低，破坏部位一般出现在测量段，而且分散性小。另外，压缩性能一直是最难测量的，国内迄今仍在执行1983年制订的标准，MIL-HDBK-17F的多种新方法比国内目前现在使用的方法好得多。复合材料制件设计、制造的独特性和工艺验证
（1）复合材料是各向异性材料，具有可设计性，树脂含量、铺层厚度、铺设方向以及各个方向的铺层所占的比例等均作为设计参数。复合材料性能的设计包括选材、层合板强度和刚度的铺层剪裁优化设计等，复合材料制件的设计包括损伤容限设计、连接设计等，这些设计建立在细观力学、弹性力学等的基础上，并考虑特殊服役条件（如温度、湿度和高周疲劳影响等）对性能、结构完整性及其稳定性的影响。
（2）复合材料制件在成型零件的同时也完成材料制造的工艺特点，决定了复合材料制件制造时必须同时考虑设计、材料、工艺、制造、检测/无损检测、实验验证等综合因素。复合材料特殊的制备过程和生产过程将显著影响复合材料制件的结构与性能，譬如制造缺陷、工艺宽容度等，这些因素必须在复合材料制件制造过程中统筹考虑。在复合材料制件的研制或生产过程中，质量监控和无损检测占有重要地位，复合材料和制件的质量与人员、设备、方法、环境等因素密切相关，受控环节和数据非常多。
（3）复合材料制件制造工艺方法多种多样，为保证产品质量，每种制造工艺方法都应该进行工艺设计、计算机数值模拟仿真和工艺过程优化等。在完成样件制造后，还必须进行综合实验验证，将综合验证的结果反馈给设计、材料、工艺制造和检测等主要环节，形成闭环控制。
因此，复合材料制件的工程化应用是一个庞大而复杂的系统工程，迫切需要综合应用现代计算机技术的CAD、CAE、CAM、CAPP和数字化的数据库技术等进行统筹管理。复合材料制件设计、数据库建设与知识管理系统
复合材料制件的设计与金属制件的设计相比，涉及到更多的数据、规律、经验和知识，其性能更依赖于试样、元件、结制件和全尺寸部件等多层次的积木式的验证试验，需要数字化、信息化工具的支撑，还需要借助数字化平台进行管理。
数据库的核心是优质的数据和高效的数据管理和应用，而优质的数据来源于对材料的测试、分析和模型化工作，涉及大量的经验和知识，即便是照搬MIL-HDBK-17F，要从上千页的手册里找到合适的方法和技术也不是一件简单的事，同时还需要进行大量的“What-If”分析和多方法或技术的平衡和优化，因此，就产生了对经验和知识进行管理和开发利用的问题。这个技术在国际上亦具有前瞻性。
现阶段的可行方案之一是依托虚拟开发环境，将数据获得、产生、分析、应用等不同阶段的测试条件、测试参数变化、材料状态变化、材料参数变化、载荷边界条件变化等与流程相关的所有数据保留在关系型数据库中，经数据挖掘、总结、抽取和PLM下的知识定义技术、管理技术，形成一个数字化、基于数据库的知识库。复合材料工程数据库建设
先进复合材料工程数据技术体系建设是复合材料技术发展的基础，也是我国目前存在的重大技术瓶颈之一，其中蕴藏着技术创新的大好机遇。根据国防科工委“强化基础、提高能力”的发展战略，一个符合国际通用标准、技术先进、面向用户的先进复合材料工程数据体系及数据库的建设工作正在进行中，其载体是一个航空工业众多单位联合的科研和用户团队。这个体系的发展目标是建立一个复合材料工程数字化协同研制平台。这个平台将以网络系统为载体，面向领导机关、大专院校、科研单位、材料供应商和转包生产者以及相关企业等各类用户，在与国际接轨、统一的技术标准平台上，分数据层、组件层、功能层和界面层等多个层面，开发先进的工程化数据环境，并与国防工业现行的各类CAE工程软件互连，支撑先进复合材料的研究、复合材料制件的设计和制造以及规模化生产与可持续发展。
这个复合材料工程数字化协同研制平台的核心是一个复合材料工程数据库（Composites Engineering Data Base，CEDBase），这个库下面包含“材料性能数据库”、“材料设计数据库”、“材料制造数据库”、“无损检测数据库”、“技术标准库”和“复合材料工程知识库”等6个参考库。通过网络，工程数据库将分别与有关用户（如上级机关、科研院校、企业等）建立联系。
数据库的材料数据基础是统一的先进技术标准和测试技术规范。因此，在深入对比研究和分析了目前仍在我国运行的各种标准规范基础上，整理、归纳和发展了符合我国国情并且与国际先进标准接轨的相应技术标准体系初稿，形成相关材料测试、试验的技术方法体系。进一步地，分材料层次（增强材料、基体材料、预浸料、芯材、面板材料、复合材料等）和环境条件，研究、测试和分析了一定数量的关键复合材料的物理、化学和力学性能，通过单点数据、表格、曲线、图像等形式，给出相应的材料性能谱。
这个复合材料工程数据库的优点是覆盖主要的材料品种，覆盖从应力-应变曲线到流变、从光谱特性到疲劳特性等各种材料结构和性能数据，并针对每个用户的具体需求，按照批次、质量、设计参数、CAE材料数据，R&D数据等进行恰当组合。根据ISO17025质量管理程序要求，所有数据都具有可追溯性，库里保存所有数据关联信息，包括试验数据、原始数据、典型数据、统计数据以及工艺与试验方法等。必要时，数据的采集可以直通材料测试实验室，新的材料参数将自动在实验室现场获得，并被通过基于网络的界面上传到系统中。详细的测量数据都将被保存为全数字化格式，完全满足严格的ISO17025数据报告标准，从而实现无纸化办公并使数据保持实时更新。系统还能够存储材料模型参数等，支持各种高端CAE与设计应用软件，而无须为了适合软件需要而进行单位换算，也不用针对各种应用而专门进行数据后处理工作。数据扩充机制能够方便地增加数据类型和格式，综合全局和局部安装，实现无缝扩充。出于数据安全考虑，每一项数据都设置机密等级，对数据的访问是权限受控的，可以根据需要确定谁可以浏览这些数据，确定公开或者隐藏该数据等，并可以控制谁可能装载、编辑和出版数据等。访问日志将即时监控每一个用户。在用户终端，用户可以将数据导出为Excel、CAE、MatML和Matlab等多种格式，允许特定用户和域来控制和访问自己的数据，并根据需要确定数据信息的价值，进行数据趋势分析以及其他评估，或自动总结和审查数据等。
先进复合材料CAE技术应用案例
先进复合材料工程数据技术、数据库与CAE技术系统具有辨证统一的内在联系。
在复合材料数据技术和数据体系的支撑下，我国国防先进复合材料CAE技术的目标是实现由模拟量设计、制造向数字化设计、制造的转变，同时推进实现虚拟设计、制造先于真实设计、制造，虚拟设计、制造与真实设计、制造同步发展的创新模式，带动我国国防复合材料技术的科技进步与跨越式发展。
一个典型的复合材料制件研制的物理流程既包括传统的预浸料成型制造，也包括先进的树脂转移模塑（RTM）成型制造过程，其中，RTM技术被认为是低成本复合材料的重要技术之一，美国政府将RTM技术列入了其先进复合材料计划，并组织开展了大量的研究工作，同时，民用复合材料界在生产成本、生产周期和环保新要求的压力下也出现了RTM研究和应用的热潮。目前，RTM技术已经在航空航天、基础设施、汽车工业和军事工业中获得了较广泛的应用。
以船用全复合材料螺旋桨推进器的研制为例，介绍在先进复合材料工程数据环境下的CAE应用技术，用到的CAE数模软件环境链将先于物理研制进行复合材料制件的数字化建模和虚拟设计分析，虚拟样机及其产物结构与性能的分析（通常是一个缩比件或模型制件）以及虚拟制造，这通常是1:1制件的工艺模拟和产物分析等。
首先，以模型缩比的船用螺旋桨推进叶片的外形几何数据为基础，进行复合材料单个叶片的结构设计和应力-应变分析。这个分析可以直接从数据库里选材，进行性能比较，同时
进行有限元建模和分析，确定叶片的碳纤维铺层结构（应用LAMINATE-ADVISOR），最后，根据应力分析结果选择织物和树脂，确定模型复合材料构件的纤维体积含量等。
在结构设计和力学分析基本完成后，数模生成叶片的几何模型及数控加工文件，然后，在不同厚度处进行铺层曲面展开和覆盖分析（应用QUICK-FORM），包括复合材料铺层剪裁、下料和铺贴（应用PAM-FORM）等。将这些制造数据输入到数字化加工机械（如数字化的激光切割机等），就可以进行碳布切割、剪裁，然后将这些铺层在定型模具内逐层铺贴、固定，借助合适的定型剂进行施工，并进行真空袋定型预制，得到干态、近净型的模型船用螺旋桨叶片预制件。如此，就完成了模型叶片的虚拟设计和物理设计这样两个互相交叉的流程。
根据初步确定的模型RTM模具（应用PAM-RTM），这个模型叶片预制件的RTM工艺过程可以在CAE环境下进行，这个过程当然不仅仅针对模型叶片，也包括真实的1:1叶片。通过模拟，可以确定模具设计的正确性和可能的流动充填缺陷等。如此，又完成了模型叶片的虚拟和物理设计以及虚拟和物理样机这样的流程。
在叶片虚拟和物理设计、虚拟和物理样机及其优化的基础上，将叶片预制件放入真实的RTM模具，即可以进行真实叶片的RTM成型物理制造试验。在模型桨叶试验的基础上进行放大，成功制成我国第一个1∶1船用大型全复合材料推进螺旋桨。
结束语
全面推进国防制造业特别是国防先进复合材料的制造技术进步，大幅度提升国防企业国际竞争力的必由之路是实现数字化，必须建立实用、先进的复合材料工程数据技术体系和数据库系统，并同时采用先进的CAE技术。这是一个体系庞大、内容浩瀚、技术复杂的系统工程。本文从复合材料的工程数据问题和CAE虚拟设计、样机和制造仿真问题这两个侧面入手，尝试论述了有关的进展，介绍我们自己及其合作伙伴的工作，并适当展望了发展远景。
对先进复合材料的研制单位来讲，材料技术创新和制造技术创新是本，先进的CAE系统是必须积极运用的工具，两者的结合必将催生新的发展机遇。(end)
第二篇：虚拟演播室技术总结
拟演播室的前身今世
虚拟演播室是由传统的色键技术发展而来。它可以把现场视频与计算机影像实时地无缝地合成在一起，是对传统的电视演播室技术的一次重大变革。本文讨论了虚拟演播室系统的原理，技术途径以及当前所面临的问题。
在现代社会中，随着电视成为最广泛的大众传播媒介和娱乐工具，电视观众对于电视的欣赏口味正在不断提高，而且，对于电视制作及电视技术也提出了更高的要求。为满足这种电视制作的要求，电视技术迅速的向数字化、多媒体方向发展，虚拟演播室技术已成为近年来的新热点。实际上，虚拟技术早已在军事、科研、气象、建筑等领域广泛应用，而进入电视、电影制作领域还只是近几年的事情。如电影《侏罗纪公园》、《阿甘正传》，在其后期制作中，将实拍的人物与电脑绘制的虚拟景物有机地结合起来，给观众以全新的视觉享受。但这种需要大量时间进行后期合成的方式无法满足现代电视生产周期短、时效性强的需求，因此虚拟演播室技术应运而生。
虚拟演播室技术一经问世，便被电视制作领域认可和接受。在韩国总统选举和美国总统选举的电视转播中，电视观众已看到采用了RT-SET虚拟演播室所带来的耳目一新的转播效果。现在，全球已有数十家电视台及制作公司采用了虚拟演播室。这一技术使电视导演可以摆脱时间、空间及道具制作方面的限制，在广泛的想象空间中进行自由创作。虚拟演播室是建立在高速图形计算机和视频色键基础上发展起来的演播室技术。在虚拟演播室系统中，现场视频可以实时地与计算机产生的三维图形完美无缺地集成在一起，构成一个现实中不存在的，但是在电视画面上却又起到演播室作用的那种假想的新的环境和气氛，并可极为灵活地根据用户需求进行定制。一台工作站可与多台摄像机连接，摄像机可在虚拟演播室中随意移动，它突破了传统布景、道具、灯光、场地等演播室制作工艺的限制，虚拟模型可使用户在布景、拆景及贮存道具方面节省大量开支。同时，用户还可以通过建立三维模型得到真实道具所不能达到的特殊效果。技术制作人员可以利用鼠标器来激活或改变场景中的任何事物。虚拟演播室无需很大，可是却为制作人员提供了无限的自由创造空间。无疑，虚拟演播室可以极大地提高电视台对节目的创作和制作能力，对开拓电视节目空间，降低节目制作费用有着十分重要的意义。因此，受到了影视界，特别是电视节目制作人员的青睐。
二、虚拟演播室技术
虚拟演播室除了传统演播室所具有的装置外，还必须有能获取摄像机运动参数的摄像机运动跟踪系统以及能实时生成与前景图像保持正确透视关系的背景图像。最后，来自摄像机的前景和生成的背景在色键合成器中合成并输出。摄像机运动参数的获取
摄像机的运动参数包括镜头运动参数（变焦zoom；聚焦focus；光圈zris），机头运动参数（摇移pan；俯仰tilt），及空间位置参数（地面位置X、Y和高度Z）等。这些参数的获取对虚拟演播室系统来说是至关重要的，它可直接影响到虚拟背景的生成。目前有两种方式可获得摄像机的这些运动参数，即机械跟踪方式和图像分析识别方式。
1）机械跟踪方式
这种摄像机跟踪系统采集摄像机的位置及透视数据，它通常被安装在三角架或基座之上。为测量摄像机的镜头运动参数，需要在摄像机镜头上安装附加装置。这个装置中包含有传感器和有关电子装置，称为镜头运动参数编码器。这是一种精确的旋转编码器。镜头编码器通过托架与镜头上变焦环和聚焦环的齿轮紧密咬合。当变焦环或聚焦环发生位置变化时，编码器能够检测出上、下、左、右摆动的细微角度并将其编码输出。信息数据通常通过一些串行接口类型如RS-232或RS-422传送给计算机。
摄像机的地面位置X、Y及高度Z也可用类似的编码器方式测量，即用相应的传感器检测摄像机的升降和云台脚的转动，并对其参数值进行编码。X、Y及Z
跟踪器允许传感摄像机上、下、左、右全方位的信息，可以装在滑轨或升降架上。不过，用这种方式测得的X、Y参数精度较低；另有一种测量X、Y参数的方法是读条码法。这种方法要求在云台上安装一个专用广角摄像机，同时在演播室一面墙的底边安装有条形码板，通过广角摄像机扫描条形码可测量出摄像云台在演播室中的绝对位置。这种方式精度较高，但缺点是必须保证条形码处于广角摄像机的视野范围之内，否则就无法确定位置。有些系统可同时使用两种方式确定X、Y位置，即当广角摄像机能拍摄到条形码时，采用读条形码法，而当广角摄像机无法拍摄到条形码时（例如中间有遮挡物），则自动转到对云台脚轮转动的编码方式。利用机械跟踪方式有许多优点，主要有：
(1)测量摄像机参数可以达到非常精确，旋转角度可以达到0.001°，移动距离可以达到0.01毫米的精确度，工作稳定，数据处理时间短。
2单颜色蓝背景，无需用户绘制背景墙，很容易照亮蓝色背景而不用担心照亮网格。摄像机运动不受限制，因此允许摄像机有更好的拍摄角度；演员更容易接受虚拟场景。演员在蓝色舞台范围内可以任意速度自由活动，不受限制；自由使用真实的蓝色支持道具，不用担心遮挡网格。
(3)跟踪数据没有延时。可以60Hz速率进行摇移、俯仰及变焦，无需额外的工作站处理跟踪信息。
(4)在合成拍摄过程中可以很容易处理阴影，无需进行额外的修补不足之处。
同时机械跟踪系统也有许多缺点，由于这种方式必须在摄像机镜头及云台上安装专用编码器，使得演播室中可使用的摄像机的种类及数量受到限制，一般只限于ENG/EFP型，并且每台摄像机必须有一个跟踪器；其次，不能使用手持式摄像机，因为摄像机的机械跟踪系统部分过于庞大、笨重，增加了摄影师灵活使用的难度；再次，机械跟踪需要对摄像机的镜头进行精确的测量，校正困难；最后就是定位，在拍摄之前，需要一个非常耗时的过程来获取摄像机的初始位置和方向。
2）图像分析识别方式
机械跟踪方式是直接对摄像机的各种运动参数进行测量，而图像分析识别方式与之截然不同，是利用图像分析识别技术在拍摄期间同步控制并检测摄象机的各项运动参数，包括位置参数（X、Y、Z），水平转动参数，垂直转动参数和变焦参数，所有这些参数都被转化成位置参数，这就使得摄像师能够在拍摄过程中随意移动摄象机，而且也不需要特殊的摄像机。目前已在使用的一种在蓝箱正面有用浅蓝色组成的网格图案，而且正面是倾斜放置的。这种精确的网格图案以两种不同的蓝色形状绘制于篮背景上，蓝背景整体采用与传统演播室相同的蓝色，因此仍可利用色键合成技术。摄像机拍摄这种图案后，与计算机跟踪软件及硬件预先确定的模型进行对比，以确定物体与虚拟场景的透视关系及距离。所以，当启动摄像机后，系统会对蓝背景网格进行定位追踪，利用图像分析的方法检测出其亮度的变化，通过计算机计算出每一幅图像中由于摄象机运动而引起的水平位移、垂直位移及镜头变焦参数的变化。这些参数被送入图形工作站中，控制着用计算机制作出的虚拟场景中的摄像机的运动，这样，在虚拟的摄像机中看到的场景中的物体的位置及透视关系与实际拍摄的摄像机完全一致。这种图像识别技术解决了用传感器的摄像机系统所造成的限制及校准要求，便于摄影师能运用各种摄像机以不同的角度进行拍摄。数字视频中包含有大量的数据流，需进行数亿次的图形计算，从而导致了图形工作站产生的图像滞后于现场摄象机拍摄画面7～15个图像帧的延迟。为了解决这个问题，虚拟演播室使用视频和音频延迟硬件以达到摄象机图像和图形工作站制作的背景图像间的同步。传输中的延迟量取决于摄像机的跟踪方法和图形工作站的处理能力。
采用图像分析法有很多优点，最主要的是：
(1)不需要对摄像机进行改造，无需镜头校准。
(2)可直接使用演播室原有的摄像机，甚至是便携式摄像机。
(3)同一个跟踪器可同时用于一个以上的摄象机。
(4)摄像机可以不用轨道进行运动。
但这种方式也存在很多不足之处。
(1)由于这种方式要对图像进行分析、计算，所以数据处理时间长，加大了视频延时量。
(2)用这种方式获得的摄像机运动参数的精度比机械传感器的精度低。
(3)当参考点不在当前视野时，跟踪系统有可能失去方向，必须准确知道参考点的坐标，使摄象机移动时维持住正确的相对位置。在蓝室内标记参考点也不是一件容易的事情，这种精确的蓝色图案必须被绘制在蓝背景之上，它必须有别于蓝底，这种蓝色网格图案在制作色键过程的阴影很难处理，同时合成后又应该是不可见的。摄像机拍摄不能垂直于蓝色网格图案，必须偏离30度角以上，否则不能准确定位。另外，这种蓝色网格图案很难保持良好的键的质量。
(4)当摄像机散焦或者摄取画面中图像信息量过少时，系统无法正常工作。为了保持精确的跟踪，摄像机的焦点必须始终保证在网格上，真实的演员有时会显得模糊。
图像分析识别方式和机械跟踪方式是虚拟演播室常用的两种获得摄象机运动参数的方法，各有千秋。背景的生成1）虚拟场景的制作
在虚拟节目准备中的一个重要任务就是建立三维场景。虚拟演播室的背景图像可以是来自录像机或摄像机的活动视频，也可以是静止图像等，但使用最多的是由计算机创作的二维或三维图形CG（Computer Graphics），即虚拟场景。这些场景用三维软件及材质完成。艺术导演可以用开放的平台及软件例如softimage、Wavefront、Alias或Multigen建立三维场景，并把它们直接送进系统，也可以在三维数据库中选用，同时还可使用标准动画软件工具对三维模型进行修改处理。
2）实时生成背景
实时生成背景是指在摄像机运动参数控制下，背景生成装置对制作好的背景信号进行处理，实时生成与前景有正确透视关系的背景图像。所谓实时，是指生成速度可达到50场/秒。系统的用户界面由安装工具及现场制作工具组成1）安装工具用于确定各种虚拟场景的部件、模型、材质、视频物体、动画等。另外，用户可以预设许多表单，每一个表单都包括一系列的操作指令，用以在节目拍摄过程中进行演示。这些操作可包括摄像机的切换、三维场景的改变、触发一个动画等。这些表单存储在内存中，每一个都可用鼠标按钮一触即发。事实上，这些表单组成节目制作的序列表。安装工具完成的结果是一个数据库，包括所有模型及序列信息。
2）现场工具可以合成来自安装工具的信号及来自现场摄像机的信号。用户通过用户界面控制节目流程，这个用户界面允许他们选择所期望的任一时刻的特技及操作。另外，预定的序列表可以图形化，并且用户可以选择任一预先确定的表单来完成自动运行的一系列操作。所有上述的步骤都可轻易地实时完成。蓝室设计和光照
1）蓝室设计
由于虚拟演播室系统允许摄像机运动，蓝室设计变得非常重要。虚拟演播室的摄像室一般是由一面或多面蓝墙和蓝色的地板组成的“蓝室”，对蓝色舞台没有实际的物理尺寸限制，真实蓝背景的大小可以决定有多少演员在虚拟场景中活动。如果制作是相当静态的并只有极少的演员在活动，那真实舞台就可以极小；如果制作需要在一个大的虚拟范围中有许多演员活动，那真实的背景就应该非常大。演员背后的更大的蓝色墙壁允许多种类型的摄象机进行尽可能的摇移。建立蓝色的边墙是另外一个得到更大视野范围的办法，可以因此得到最大的视角。有一件事需注意，正面临近的墙的角度应大于90度，这将更容易打灯光，并且墙壁之间也不会互相反射。而且，当摄像机取远景时，不仅需要播音员身后是蓝色，地板也要求是蓝色的。地板应该足够大得包括阴影，否则落在真实背景之外的阴影将被剪除。有时这会为制作带来一些麻烦。如果在真实布景中有折角，打光会非常困难，同时需要在键控器上进行额外的调整来均匀明暗差异，这将使保留阴影变得更困难。圆滑的角落可以帮助减少灯光的明暗差异。
2）灯光
对虚拟演播室来说灯光是最困难可又是最重要的问题之一。在一些制作中，需要一些经验丰富的灯光导演来处理虚拟演播室的灯光问题是必不可少的。
在通常情况下，蓝色舞台需要被照得非常均匀。在虚拟演播室中通常用冷光。大多数经常使用的冷光类型是KINO FLO及VIDESSENCE。如果没有冷光，有时可以用蜡纸盖住标准演播室的灯光来代替。建议亮度是120瓦左右。应有灯光测量来保证灯光的均匀。灯光越均匀，用户就越少需要在键控器上完成“修饰”。最少的修饰可更为容易保留阴影。
灯光应经常保持足够高的角度来使阴影落在地面上而不是背景墙上。在大多数情况下，阴影应该避免落在真实墙壁上，除非虚拟墙与真实墙的轮廓相似。这样可以允许用户制作虚拟演播室比真实演播室深得多的特技。地面上的阴影使观众看到真实的效果，真实物体与虚拟地面天衣无缝的联接了起来。如果真实背景太小，真实阴影被突然剪掉会产生负面效果，小模型技术（例如在边缘多边形上利用透明度）可以帮助使阴影的边缘平滑，有时这种方法可以解决上述问题。
我们也极力推荐地面的辅助光。如果没有来自下面的灯光，只能靠蓝背景对灯光的反射来照亮前景物体的下面部分。这将降低键的质量，并且蓝色反射将会影响键的效果，同时还要注意下列一些问题：
(1)由于地板与墙相对于光源有不同的方向，因而会有不同的光强，沿边界的部分将表现的最为明显，前景的被摄物光强和色调应与背景协调。所以把墙与地板间设计成一个弧度，比起直角来，能减弱光线上的差异，以获得更理想的效果。另外过多的蓝光反射在物体上。这种蓝溢出在合成时能去掉，却损失了侧光和背光。
(2)影子问题。演员及真实道具在蓝室中投下的影子也要随演员及道具一起进入虚拟空间。为了更好地提取阴影，灯光的设置应使阴影处的蓝色电平与背景蓝幕布的蓝色电平有较大的区别。影子的方向也要和虚拟空间中的光源方向一致。
(3)为表现虚拟背景中反光地板上的影子效果，可在蓝室地板上铺设蓝色透明塑料。虚拟演播室中的影子效果一般只限于地板，但如果要求演员或真实道具的影子投射到虚拟空间的墙壁上，就要在蓝室中相应于墙壁的位置上放一个大的蓝色物体以产生这种阴影效果；如果要求影子投射到虚拟空间的不规则物体上，实际很难在蓝室中用灯光模拟出逼真的影子效果。另外，在蓝室中可以放置蓝色的物体，再用虚拟物体覆盖它们，并要做到，允许虚拟物体支撑或碰撞实际的物体。
虚拟演播室系统虽然不局限于蓝色，但蓝色有几个优点：一是蓝色能更好地保护人体的皮肤颜色；其次，物体周围的蓝色弱色调没有绿边弱色调显眼；三是演员们在蓝色环境中工作要比绿或红色环境中愉快。
三、几种虚拟演播室系统简介采用机械跟踪方式的虚拟演播室系统
主要有RT-SET公司的LarusTM和OtusTM两种型号
1）RT-SETTM公司的Larus虚拟演播室系统适用于节目现场直播。它是在现场直播时能够将现场视频和三维虚拟场景进行实时合成的强有力的系统。三维图形能在图形制作中不断地更新，并根据演播室摄像机运动的位置显示出正确的透视图，LarusTM虚拟演播室系统包括了一系列完整的制作工具，能确保连续不断播出的质量。操作者能轻松地在制作过程中创建或修改场景、特技和动画。它可使用任何当今通用的软件包来建立数据库；该系统的另一个特点是具有用灯光提示演员走位的功能。
2）RT-SET公司的OtusTM虚拟演播室系统是一种先进的现场视频到母带制作的虚拟技术。OtusTM通过RT-SET的先进技术，将标准播出和视频制作演播室转变成为一种经济的应用方式――即现场视频到母带的应用方式。OtusTM具备有数据库透视变化、不受限制的摄像机移动、可连接无数台摄像机等先进的功能。
RT-SET的虚拟演播室系统有以下特点：
1）摄像机的运动不受任何约束和限制，可以X、Y运动、俯仰运动。沿X轴旋转，提升，聚焦和变焦，而在聚焦和变焦时图像处在正确的透视位置；对演播室的尺寸和形状毫无限制。利用“演播室绘图工具”可高效地虚拟物体放置在实际演播室界线内，可以与市场上任何轨迹传感跟踪器相连接，可实时操作活动视频信号在虚拟物体上的投影。
2）RT-SET所有的系统配置都基于相同的源码，一个系统可方便地升级至更高级的系统或进行单纯的软件升级，并可根据演播室已有设备、所需设备及系统的使用要求等情况重组配置。任一摄像机都可被安装在一个具备摇移／俯仰等控制台上或一个运动控制平台上。这些配置可被分为三个类型：
(1)顶级配置包括RT-SET软件及电路的最高、最新版本、全面的运动控制系统、不限数量的演播室摄像机、一台带两个CPU（或更多）的SGI Onyx2、以及两个（或更多）Sirius视频板的工作站。这个配置的特点包括在摄像机或三维场景之间渐隐或切换、动画、相互作用的视频、特技及其它。系统可实时操作。
(2)高级配置与顶级有着相似特点，但是可以节省设备的数量。它可以使用一个带Sirius板的单CPU Onyx，运动控制不再必须包括在内。另外，摄像机的运动及数量可以明显少于那些在顶级配置中的要求。此系统也可实时进行操作。
(3)经济型配置的最大不同之处在于它不以实时进行操作；它被设计成后期应用的系统。此配置使用价格低廉的电路及低档计算机平台，并只允许最多三个摄像机。同时也可以在这三种配置之间进行组合。SGI在拍摄过程中不断跟踪、接受摄像机位置信息，同时工作站中的图形处理器实时处理三维场景，为摄像机提供一个新视角的三维画面，处理的结果通过SGI视频板以视频格式输出。虚拟演播室系统的视频及键输出到传统的演播室切换台及类似的设备中，同时提供一个视频同步信号。在高级配置以上，允许现场视频通过SGI Sirius送进虚拟演播室。这个视频可做为背景或三维场景的一部分在虚拟演播室内重放，同时还可制作花样繁多的特技效果。输入的视频可以是任何一种视频格式。系统可以很容易地与演播室已有的设备进行合成。采用图像分析识别方式的虚拟演播室系统主要有
1)ORAD公司（以色列）的Cyberset系统
该虚拟演播室系统依靠DVP处理器及一台Ony×2个人工作站为基础，再配以蓝色背景网格及专用软件，从而将被摄者与电脑制作的三维图像融为一体。该虚拟演播室系统能够与任何类型和任何数量摄像机配合使用，甚至能与任何数量的演播室，包括与异地演播室配合使用。摄像机的镜头可采用任何型号普通镜头，并且不必进行特别的调校。该虚拟演播室能与多种软件配合使用。并且能够在播出中进行布景、物体、灯光及特殊效果的修改。该虚拟演播室系统在带有一堵“网格编码墙”的演播室中工作，这种编码模式由两种不同亮度的蓝色交叉排成网格组成。当启动摄像机后，系统会对蓝背景网格进行定位追踪，进行精密计算，自动实时分析并调整虚拟背景，使它的视角与摄像机的视角完美配合。
2)RT-SET的Ibis虚拟演潘室系统
RT-SET的Ibis是一种低价位的、易于维护的虚拟演潘室系统。它采用先进的2D即插即用式系统，只需最简单的安装。系统平台是以SGI O2制图工作站为基础，以50Hz／60Hz速率进行操作，Ibis系统的所有硬件和软件将来都可升级至RT-SET的Larus系统，而不会有损失和浪费。此系统不需要特殊培训，甚至在制作中也无需专业的操作人员。它不需要复杂的3D模型工具，并且可以从任何标准的图形软件节目（例如Photoshop,Photopaint等）中接受高分辨率的图形。即便非常大的图像也可在系统中被方便地合成及使用，并同时保持广播级质量。
在使用Ibis进行制作的过程中，摄像机的运动不受限制，即在使用色键的同时，摄像机也可进行摇移、俯仰、快速变焦及聚焦运动。RT-SET的Ibis虚拟演潘室系统与传统色键比较有许多不同之处。由于它的独特性、极高分辨率的背景能力及逼真的边缘效果，Ibis具有灵活、逼真特点的2D虚拟设置系统。对于象新闻和体育比赛这类节目来说，它尤为适用。
通过结合先进的技术并降低成本，RT-SET的Ibis可把标准的蓝背景演播室转换成动态虚拟演播室。IBIS这种经济的、简单易用的基本的虚拟演播室为摄像师、制片人及导演提供了一种增强功能的最佳选择。
Ibis的主要特性
(1)无限制的摄像机运动，包括摇移、俯仰、快速聚焦及变焦；自动景深支持，提供真实复合图像；背景图像可比在屏幕上显示的图像大得多，可为4,096×4,096像素，可用虚拟背景扩大并覆盖实景中的非蓝背景，并且不会丢失逼真的背景图像，这可支持很大范围的摇移、俯仰及快速聚焦运动；可以方便地与RT-SET的Larus（3D直播虚拟演播室系统）进行连接。此优点极适合转播车和小型演播室。
(2)带划像和DVE特点的现场视频源的窗口可以任何尺寸被放置在设定中的任一位置。它可被划像或淡人淡出，并可被放在素材之前或之后；系统接受高分辨率的图像，前景和背景图象可以与一个Alpha键控器连接以便使物体放在素材之前或之后。
(3)直观的并可自己进行扩展的界面，可在一个窗口内连接所有功能；插入式界面可连接内部设备和制图SFX；在虚拟设定中可选DVE界面用于多视频窗口。
四、几点考虑
虚拟演播室技术正处于发展阶段，仍存在很多问题。例如，虚拟背景的逼真性还不能令人满意。其原因除了软件功能存在缺陷外，硬件的速度问题也是一个制约的因素。另外，对于摄像机运动参数的获取，不论采用何种方式，都存在局限性，有待于改进。除了技术上的问题之外，虚拟演播室对节目制作人员也提出了新的要求。它的创作也更加复杂，不再是一两个人就能充分使用好的系统，它需要导演、创意者、美术设计、二维建模者、三维建模者，演员及虚拟系统的操作者等人员的通力配合。能否真正发挥虚拟演播室的功能，创作出高质量的特技效果，还在于制作者的想象力和他们之间的配合。
尽管如此，虚拟演播室的优势是显而易见的，它可制作出实际不存在的或难以制作的场景，并可以在瞬间改变场景，因此可创作出更丰富、更吸引人的节目。另外，由于场景的制作、修改、保存等都在计算机上进行，因此可降低节目制作费用，节省空间，提高演播室的利用率等等。虚拟演播室虽然具有诸多的优越性，但它的普及和推广仍有一定的难度。
虚拟机价格昂贵，设备一次性投资很大。比较先进的机型要近百万美元，即使是入门机每套也要十几万美元，各地电视机构只能根据自己的经济实力量力而行。但从长远来看，这种技术不但能节约大量制作布景的投资，而且还能省掉布景和道具的存储空间和外景场地。
虚拟演播室技术本身是一项不断发展、不断改进的新技术，具有旺盛的生命力，在日后的节目制作中，它将进一步体现其优越性，发挥更大的作用。
第三篇：虚拟加工与装配技术
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目 录
摘要.......................................................................................................................Abstract.................................................................................................................第一章
绪论.....................................................................................................1.1虚拟装配技术...........................................................................................................1.2虚拟制造技术...........................................................................................................第二章 虚拟加工技术及其应用.........................................................................2.1 虚拟加工系统体系结构..........................................................................................2.2 虚拟加工设备建模
..............................................................................................2.3 系统实现................................................................................................................2.4 结语......................................................................................................................第三章 虚拟装配技术及其应用.......................................................................3.1 虚拟装配基本设计思想及内涵............................................................................3.2应用研究.................................................................................................................第四章 用快速原型技术加工活塞...................................................................4.1活塞模型的创建.....................................................................................................结束语.................................................................................................................参考文献.............................................................................................................2
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第一章 绪论
1.1虚拟装配技术
近年来，世界机械制造业市场的竞争日趋激烈，为了适应变化迅速的市场需求，产品研制周期、质量、成本、服务成为每一个现代企业必须面对的问题。近20年来的实践证明，将信息技术应用于新产品研制以及实施途径的改造，是现代化企业生存、发展的必由之路。同时，先进的产品研制方法、手段以及实施途径，实际上是产品研制质量、成本、设计周期等方面最有利的保证。以波音公司为例，在数字化代表产品--波音777的展示中，不像以往那样重点宣传新型飞机本身性能如何优越，而是强调他们如何充分利用数字化研制技术以及产品研发人员的重新编队等方面。波音777飞机项目顺利完成的关键是依赖三维数字化设计与集成产品开发团队IPT（Integrated Product Development Team）（238个Team）的有效实施，保证了飞机设计、装配、测试以及试飞均在计算机上完成。研制周期从过去的8年时间缩减到5年，其中虚拟装配的工程设计思想在研制过程中发挥了巨大的作用。“虚拟装配”（Virtual Assembly）是产品数字化定义中的一个重要环节，在虚拟技术领域和仿真领域中得到了广泛的应用研究。通常有2种定义：
(1)虚拟装配是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效分析产品设计合理性的一种手段。该定义强调虚拟装配技术是一种模型重新进行定位、分析过程。
(2)虚拟装配是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。
1.2虚拟制造技术
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第二章 虚拟加工技术及其应用
2.1 虚拟加工系统体系结构
虚拟加工是现实加工过程在计算机上的映射，与真实制造过程相比，具有虚拟性、数字化集成性、依赖性。虚拟加工系统的建立必须基于现实的制造设备及其相关活动，并且可以随着制造设备的改变对虚拟加工系统进行变更。由此，以现实制造过程为基础，本课题组提出了一个开放的、可重组、可扩展的虚拟加工系统体系(图1)。
图1 虚拟加工系统体系结构
体系结构由界面层、功能层和数据层组成。界面层提供用户与系统交互的界面，用户通过该界面可以快速组装一个虚拟加工环境并进行虚拟加工，直观地观看加工过程，对加工过程进行干预，并获取分析结果。
虚拟加工设备建模
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图2 虚拟加工设备模型类结构
虚拟机床是虚拟加工过程的具体实施者。根据机床信息的不同，机床模型分为几何模型和仿真模型，其中几何模型将虚拟机床看成是一个层次式的装配体，包含多个部件和零件，且部件之间存在着相互装配关系和约束条件，组成零部件的三维数字模型根据其实际形状和大小分别建模;机床仿真模型是在NC代码的驱动下，采用一种类似于NC加工插补算法实现各运动部件的平动与转动，以此驱动虚拟机床的运动。本文将仿真模型作为机床的物理属性依附在机床的几何模型上，建立虚拟加工设备模型的类结构(图2）。类结构建立床身、工作台和导轨等基本类，在此基础上建立零部件几何模型类继承基本类；零部件几何模型类与零部件仿真模型类一起形成零件模型类，通过零件、部件之间的包含、聚合关系形成虚拟加工设备。
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特征类CGLFeatBlock记录Block特征特有的参数长宽高。UG/Open API中获取特征类型的函数为UF_MODL_ask_feat_type;获取特征名的函数为UF_MODL_ask_feat_name;
获取参考点坐标的函数，UF_MODL_ask_feat_location;获取特征参数的函数，UF_MODL_ask_*_parms,*代表具体的特征类型，如为Block，则函数表示获取Block特征的参数。
Step4:应用获取特征关系函数UF_MODL_ask_feat_relatives，获取特征之间的关系，并根据该关系step3创建的各特征对象链接到零部件几何模型对象的特征树的对应位置
显示几何模型只包含三维显示需要的一些数据(如点集、三角面片集、颜色、法矢等)。我们采用VRML文件作为中性文件获得零件的显示几何模型，即在CAD软件中通过对一些规则形状的物体进行几何运算，并导出形成STL、VRML格式的中性文件，记录零部件几何模型的三角面片数据。2.2.2 零件几何模型的建立
获取的显示几何模型实质是一系列离散的面集，而获取的特征数据只有外形尺寸等特征信息，都不足以表示零部件几何模型。需要根据特征数据来识别并重新组织面集以构造零部件几何模型。
本文采用面向对象的思想分析零件几何模型，为特征造型中常见的几何表面类型及其约束方程分别设计类，利用类和对象间的继承、聚合特性实现零件的可重构和重用性。图4为本文建立的零件几何模型对象结构，描述零件几何模型与工程语义、形状特征之间的对象关系以及该零部件与其它零部件之间的几何约束关系。
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void Init();//零件的初始化，包括零件的空间位置、特征树等相关信息
void PiekMesh();II进行特征匹配与模型重构
void glDraw();
private:
typedef struct FeatureNode
{
CGLFeature * m…pFeat;
CString m_featName;
CString m_featType;
} FEATNODE;//记录特征信息的节点类型
typedef vector < FEATNODE > VECTGLFeature;//零(部)件特征数组
typedef list < CVGeoPart* > CVGeoPartList;//零(部)件指针链表类型
CSceneGraph m_SceneGraph;//零(部)件场景对象
VECTGLFeature m_VectorFeature;//零(部)件特征数组
CString m_PartName;//零(部)件名称
CGLReferPoint m_ReferPoint;//零(部)件的参考点
float m_comparaCoord[4][4];//相对主零(部)件的坐标
float m_AbsoluteCoord[4][4];//在装配环境中的绝对坐标
BOOL m_CorP;//零件或部件
针对构成机床的零部件的树状层次结构，我们应用多叉树来描述。在每一部件类中，有成员变量m_lPartPointList是一个指针链表，记录所有该子装配体中的零部件指针。如图5所示。
Class CComponent;
{
PartList m_lPartPointList;//零部件指针链表定义
CPart* m_ParentPart;//父零(部)件指针
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即表面上调用的都是CGLFeature类的绘制函数glDraw()，实际上在执行过程中会根据不同的指针类型调用相应的子类的、改写过的绘制函数glDraw()，进而圆满完成各特征的绘制任务。
图6 虚拟设备几何模型显示流程
对于设备的属性仿真模型而言，运动模型是最基本的。环境中物体运动时，通过运动关系模型计算相关运动物体的空间位姿，调用显示方法不断地刷新屏幕产生连续的动画仿真。
2.3 系统实现
本文应用UG三维造型软件对一套加工设备进行了几何建模，通过文件输
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图8 虚拟加工环境
2.4 结语
虚拟加工系统是虚拟制造研究的主要内容之一，而环境建模是虚拟加工系统仿真、分析的基础。本文通过三维实体建模构造出一套虚拟设备，使设计人员可以借助于一定的软、硬件设备，在虚拟制造环境下对零件加工过程进行仿真，并对设备布局、加工过程等作出分析，以便对整个生产进程进行优化，从而提高生产效率和加工质量。该研究成果已经在某研究所应用，应用表明:本课题组建立的虚拟加工系统可根据实际加工情况快速构建虚拟加工环境，能够有效提升该研究所产品设计制造效率，缩短产品研制时间。
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产品研制是多部门的协同工作过程，各部门间的合作往往受到各个企业的生产条件等方面的限制，结合各个企业的生产能力和生产特性，改进产品设计模型的可制造性、可装配性，减少零部件模型的数量和特殊类型，减少材料种类，使用标准化、模块化的零部件，是非常必要的。以不同阶段的Master Model为核心，可以保证产品研制的不同阶段数据结构完整一致，保证产品研制的各个部门协同工作，实现CAD/CAM/CAE系统的高度集成，有效提高产品的可制造性和可装配性。
3.1.2以过程控制为中心的虚拟装配
以过程控制为中心的虚拟装配（Process-Centered Virtual Assembly）主要包含以下两方面内容。
（1）实现对产品总体设计进程的控制
在产品数字化定义过程中，结合产品研制特点，人为地将虚拟装配技术应用于产品设计过程，该过程可以划分为三个阶段：总体设计阶段、装配设计阶段和详细设计阶段。通过对三个设计阶段的控制，实现对产品总体设计进程的控制，以及虚拟装配设计流程。
1）总体设计阶段。总体设计阶段是产品研制的初期阶段，在此阶段进行产品初步的总体布局，主要包括：建立主模型（Master Model）空间；进行产品初步的结构、系统总体布局。
2）装配设计阶段。装配设计阶段为产品研制的主要阶段，在此阶段产品三维实体模型设计已经基本完成，主要包括：产品模型空间分配（装配区域、装配层次的划分）；具体模型定义（建立几何约束关系、三维实体模型等）以及应力控制。
3）详细设计阶段。详细设计阶段为产品研制的完善阶段，在此阶段完成产品三维实体模型的最终设计，主要包括 ：完成产品三维实体模型的最终设计，进行产品模型的计算机装配，进行全机干涉检查。
（2）过程控制管理
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进行管理和传递，保证在正确的时间把正确的信息以正确的方式传递给正确使用的人。因此，采用统一的信息编码系统是一项重要的应用基础环节。
（3）机械通用基础标准。虚拟装配技术如果要实现行业CAD/CAE/CAPP/CAM技术的有效集成和厂所之间的数据交换，必须采用机械通用基础标准。
3.2.2 焊接小车部件级产品实施方法及途径 1。软硬件环境
硬件：COMPAQ服务器一台；P4，2.7G，1M内存的微机8台。
软件：Pro/ENGINEER 2001及其支持环境。2.焊接小车的传动装置虚拟装配技术应用研究
我们选择传动装置的虚拟装配技术应用研究作为工程实例，对虚拟装配技术的工程应用思想、方法、具体实施途径作进一步研究，为下一阶段整个小车的应用提供一种基本的理论支持。
（1）总体设计阶段。IPT根据小车总体设计要求以及基本的总体设计参数，建立蜗轮蜗杆和齿轮的主模型空间，并进行初步的总体布局。总体设计阶段的模型如图2所示。在此阶段，主要包括以下基本步骤：根据已有工程图样建立粗糙模型；布置部分初始模型（蜗轮、蜗杆、齿轮等）；对系统构件进行初步布置、建立初始模型。
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图11 详细设计阶段模型
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第三步
第四步
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第七步
第八步
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结束语
虚拟加工系统是虚拟制造研究的主要内容之一，而环境建模是虚拟加工系统仿真、分析的基础。本文通过三维实体建模构造出一套虚拟设备，使设计人员可以借助于一定的软、硬件设备，在虚拟制造环境下对零件加工过程进行仿真，并对设备布局、加工过程等作出分析，以便对整个生产进程进行优化，从而提高生产效率和加工质量。该研究成果已经在某研究所应用，应用表明:本课题组建立的虚拟加工系统可根据实际加工情况快速构建虚拟加工环境，能够有效提升该研究所产品设计制造效率，缩短产品研制时间。
虚拟装配的应用研究在国内研究所才刚刚起步，无论是在船舶、飞机、机械等领域的产品研制与开发中，还是在其他的轻工艺产品的开发中，人们已经逐渐地认识到虚拟装配所能发挥的巨大作用和发展潜力。在焊接小车的设计过程中采用的装配思想改变了产品研制人员的研制习惯和观念，采用合理的虚拟装配应用方法、建立一定的组织机构是实现虚拟装配的核心，产品数据在研制中的合理管理和流动是实现虚拟装配的基础。
第四篇：中医先进复合迎检方案
荣成市第三人民医院中医药工作先进单位复核迎检实施方案
根据市卫生局《全国基层中医药工作先进单位复核迎检实施方案》（荣卫字[2012]102号），按照《国家中医药管理局关于印发全国基层中医药工作先进单位建设工作管理办法的通知》（国中医药医政发〔2010〕46号）、《国家中医药管理局关于印发全国农村中医药工作先进单位建设标准的通知》（国中医药医政发〔2010〕47号）要求，将于今年9月对我市巩固全国基层中医药工作先进单位成果进行复核验收。为切实做好迎接中医药工作先进单位复核验收的各项工作，结合我院工作实际，制定如下实施方案：
一、指导思想
以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，坚持新时期的卫生工作方针，结合医药卫生体制改革，突出抓好辖区中医工作，积极加入到创建中医药先进市的工作中来，充分发挥传统医学在防病治病中的作用，推动我市中医药事业全面协调持续发展。
二、工作目标
加强辖区中医药工作的组织领导和管理，加强乡村医生中医药人才队伍建设，提高中医药防病治病能力，充分发挥中医药在公共卫生服务中的作用，全面落实中医药工作先进单位建设标准的各项创建任务，精心组织，确保复核一举达标，为我市中医药事业全面发展奠定坚实基础。
三、工作任务
按照《全国农村中医药工作先进单位建设标准》的要求，主要抓好以下六个方面的工作： 一加强中医药工作的组织领导。健全医院和卫生室加强中医药工作的组织领导。相关部门共同推动中医药工作的协调联动机制，协调解决中医药事业发展过程中存在的问题。制定中医药事业发展规划并组织实施，在居民医保、合作医疗中突出中医药的特色作用，制定鼓励政策，引导辖区居民选择应用中医药服务。我院要按照《综合医院中医临床科室基本标准》、《医院中药房基本标准》等的要求，加强中医临床科室、中药房、中药煎药室等的标准化、规范化建设，健全与西医临床科室的会诊、转诊制度；辖区卫生室要进一步加强功能建设，形成相对独立的中医药综合服务区，保证每个卫生室至少有 1 名中医或能中会西的乡村医生、全科医生，使辖区居民能够及时的享有优质的中医药服务。二加强中医药人才队伍建设。积极引进中医药大专以上优秀人才，加强中医药人才队伍建设。毕业生到我院就业，选拔基层中医药工作队伍中的优秀人才到重要岗位任职，做好继续教育、在职培训、“三基”训练、住院医师规范化培训、专科人才骨干培训等工作，进一步提升我院中医药人员的素质。鼓励西医学中医，开展乡村医生中医药知识培训，进一步优化中医药专业人才队伍结构，提高业务能力。结合基本药物制度的实施，认真开展《国家基本药物临床应用指南（中成药）》和《中成药临床应用指导原则》的培训，提高临床医生的中成药应用水平。三加强中医药服务能力建设。强化中医科研创新工作，积极组织申报中医药科研课题，全面推动中医专科（专病）建设，特别是在针灸康复、推拿、中医骨伤科等基础较好的学科建设上，进一步发挥特色和优势，提高县我院的中医药服务能力，完善相关制度和考核机制。四发挥中医药在公共卫生服务中的作用。发挥中医药在公共卫生服务中的作用。立足中医药特色和优势，积极参与传染病的预防工作。利用中医药知识和技能，广泛开展防病治病、中医药健康教育和宣传咨询活动，制定中医药保健处方，运用中医药知识和方法开展慢性病患者管理服务，提高城乡居民中医药预防保健能力。五突出中医药文化建设。结合中医药“名院、名科、名医”突出中医药文化建设，“进农村、进社区、进家庭”的“三名三进”工程建设，加大对中医药文化的总结、整理、宣传力度，推动中医药文化体系建设。利用多种形式开展中医药宣传工作，使辖区居民了解中医药、认识中医药、认同中医药、使用中医药、感受中医药文化。
四、职责分工
我院大力培养中医药骨干人才，改善中医药服务环境，提高中医药服务水平，拓宽中医药服务领域，规范中医药服务行为，不断提高中医药服务 质量。建立基层常见病、多发病中医药适宜技术推广基地，开展中医药适宜技术培训。积极推广应用中医药先进技术和适宜技 术，充分发挥中医药在新农合医疗中的作用，引导参合人员选择 应用中医药服务。建立健全中医工作档案，开展面向群众的中医药知识科普宣传，开展中医药学术交流和中医科研课题研究。完善有利于发挥中医药特色优势的补偿机制。建立中医药服务工作考核机制，并纳入对其管理人员工作考核目标，统筹、协调、督促、检查落实复核迎检工作。
五、工作步骤
（一）宣传动员及自查阶段（5月1日—5月20日）。（对照《全国农村中医药工作先进单位建设标准》，成立创建以院长于海港同志为组长，主任医师王晓明为副组长的领导小组，对照建设标准加强调研，拟订我院中医药事业“十二五” 发展规划和创建工作实施方案，明确目标，落实分工。
（二）筹备迎检阶段（5月21日—7月31日）研究部署复核迎检工作，明确中医药工作先进单位的目标、步骤及保障措施，把中医药工作先进单位复核工作列入全年工作目标和工作计划中。
（三）威海市初评及省级评估阶段（8月），工作实施阶段（领导小组各成员单位按照职责分工，结合中医药工作先进单位复核工作的实际，全面细致的梳理存在的薄弱环节，逐项整改，做好政策落实、资料整理。进一步加强中医药工作先进单位工作的日常指导和督促，对照创建标准完成各项任务。
（四）评估复核阶段（9月—10月）进一步完善资料，做好复核验收准备，务必达到中医药工作先进单位标准，迎接国家、省中医药管理局对我院的复核验收。
六、工作要求
切实提高对发展中医药事业的认识，加强领导。一提高认识，认真贯彻落实《中华人民共和国中医药条例》以及上级关于扶持和促进中医药事业发展的意见等要求，将中医药工作纳入医院发展总体规划。二统筹协调，合力推进。各科室要高度重视，各尽其责，统筹协调，合力推进。相互协作，把迎检复核作为工作的重中之重，层层建立责任制，做到主要领导负总责，分管领导具体抓，针对工作中的薄弱环节及 重点、难点问题，集中时间、集中精力，及时采取有效措施，共同推进中医药工作先进单位的各项工作，确保各项迎检复核工作任务落到实处。三大力宣传，营造氛围。进一步加大对中医药工作的宣传，营造氛围。加大宣传力度，悬挂宣传标语，采取多种形式、多种途径营造迎检氛围，要紧紧围绕中医药工作先进单位复核工作这一主题，及时宣传我院的一系列措施和举措。建立中医药工作的宣传阵地，积极普及中医药知识，向人民群众广泛宣传中医药文化的内涵，宣传中医药防病治病的理念、知识和作用，提高辖区利用中医药进行防病治病、自我保健的意识和能力，营造重视中医药、了解中医药、热爱中医药的良好氛围。
第五篇：虚拟技术的发展与哲学思想
1.前言
网络虚拟技术已经成为人类社会发展不可或缺的动力，它既向传统的哲学理论提出了挑战，也成为了哲学研究新的亮点，丰富了哲学的内涵。虚拟技术超越了传统哲学的现实性，具有“超现实性”虚拟技术已经深刻地影响着人类社会，不可逆转地改变着人类社会的进程。虚拟技术不仅器物层次上影响人类改造世界的方式和能力，而且在精神和道德层面上影响着人类认识世界的角度和深度。
虚拟技术就本质来说是一种技术，也是一把“双刃剑”。它在给人们带来便利的同时也给人类带来了一系列的困惑和难题：首先，传统哲学受到了新的挑战，传统哲学的基石——现实性，在解释虚拟技术的现象是得出了截然相反的结果，这是传统哲学的新难题。从另一个角度来说．也是哲学的新课题，为哲学注入了新的活力：其次，虚拟技术为人们提供了一个“无拘无束”生活空间，在物理空间和精神空间之外开拓出了“第三空间”。“第三空间”给了人们极大的自由，人们在享受自由的同时，却滋生了网络空间道德失范的问题，而且，由于个体集真实世界主体和虚拟世界主体于一身，不可避免地现实世界的道德也受到的影响，所以网络空间道德问题亟待关注和解决。
2.虚拟技术与哲学的关系
首先。虚拟技术成为哲学研究的新的对象，拓宽了哲学研究的领域，并成为哲学研究新的亮点。基于计算机和网络，虚拟技术正掀起一次巨大的虚拟化浪潮，从而不可逆转地改变着人类社会的进化历程。我们知道，在很大程度上，哲学的生命力源于对时代变革做出积极的响应，因此，当代哲学家有责任对由虚拟技术所引起的人类进化历程的改变做出及时的反思。虚拟技术为哲学发展提出了新的课题。
其次，虚拟技术为哲学研究提供了一种全新的方法，改变了以往哲学单一的“圈椅上的沉思”的模式，在虚拟网络空间中实现只有在想象中才出现的各种情况，使哲学不仅对虚拟技术进行哲学层面的思考，去引导人们正确利用虚拟技术，而且也要运用高新技术进行哲学研究，使哲学家的宝贵思想不仅仅存在于自己的大脑中。还能够在虚拟网络中交得可视，如果他愿意的话，还能够轻松地与他人交流。
再次，虚拟技术还为哲学教学与交流共了新的理想的场所。近十几年来，国外(主要美国)一些大学的哲学教师运用多媒体技术、虚拟实在技术和网络技术开发出了许多用于逻辑学、伦理学和哲学史等方面的可视化的教学软件。正如以上所提到的一样，虚拟技术使哲学这门让人觉得深不可测古老学科焕发了新的生机。
网络空间为人们提供了一个新的时间场，它实现了实践的虚拟化。在现实社会中我们只能看到一种可能性．那就是现实．而在网络空间所有的可能都能变成“现实”。极大地丰富人们的精神视野，为人们提供了更为科学和有效的行动方案。所有这些必将对哲学教学乃至整个哲学的发展的产生巨大的影响。
2.1.传统哲学与现实性
网络时代将人类带入了一个以创新为时代精神的时代，网络空间的虚拟生存即虚拟实践极大地激发了人们的创造潜力，虚拟实践可以称之为创造的实践。由此观点看，以前的人类实践只能称作改造的实践，人类更早的实践只能称作自然的实践。
由于时代的实践方式和时代精神发生了变化，以现实性为繁荣之基的传统哲学对虚拟空间的指导就显得有些牵强了。要使我们的思维和行为立足于创新，使创新成为整个民族和人类的精神灵魂，就必须突破传统的现实性哲学框架对虚拟实践的桎梏。开拓我们的哲学视野，改变我们的思维范式、行为方式，进入到一个新的超现实的哲学平台上。
现实性是传统哲学的基础和核心。传统哲学是内在统一的，它的框架可以被描述成；现实性是人的思维和行为的出发点，人的认识从感性直观上升到理性，而逻辑或思维的真理性质是在于合乎现实。或者说，世界是运动变化的．运动变化是有规律的。只有正确反映世界才能认识世界的规律性，才能正确改造世界。现实性包含了一切尔后的哲学范畴，或者说所有的哲学范畴都是现实性范畴的自身展开。现实性是传统哲学的基础．是人的思维与行为统一性的基础。离开了现实性，传统哲学的大厦也就不复存在了。
2.2.虚拟技术与“超现实性 虚拟是未来哲学的元起点，从现实性哲学向虚拟哲学的转换是当代哲学框架的大转换。”虚拟，是人对世界、对象、活动、意义等的人化形式的构建．这些人化形式主要是语言、符号、规则、数字等。虚拟为人类创造出现实所无法提供的新的发展空间、可能和平台，它是人的创造性活动之源。虚拟的功能是指向现实的各种可能性、不可能性和不存在性，通过对现实的各种可能性、不可能性、不存在性进行思维构成、规则形成和数字构成．从而使人类走向一种更高级的创造形态。总之，虚拟的功能就是否定现实的合理性，不仅仅囿于一切从现实出发，而要确立非现实的合理性、超越性、创新性。虚拟实践、虚拟空间以传统哲学衡量是不现实的，因为其不能“出场”，只能看作是对现实世界的反映，是一种意识。另一方面。网络社会是自在的，它的组成部分——电脑、Modem、网民这些东西都是确确实实存在着的。同时它又是实在的，对于众多网民来说自不待言，每天的上网已经充分说明网络社会是现实的。对于没有上网的人来说，网络社会也是现实的。整天的宣传和报道，足以使人意识到网络社会的存在。”所以，虚拟网络空间又是现实的。这两种分析运用的都是传统哲学的理论，得出的却是截然相反的结论，这说明网络虚拟技术不能以传统哲学的现实性来街量，它具有超现实性。
3.虚拟技术的应用
典型实例：头戴显示器
头戴显示器，顾名思义就是可以携带的显示器，和传统的显示器相比，头戴显示器的外形一般表现为头盔的模式，如今随着技术的进步，也有不少头戴显示器更加轻薄，表现为眼镜的模式。
除了外形上的差别，在显示技术上，头戴显示器和普通的显示器也有所差别。普通显示器是利用面板成像，而头戴显示器的显示模式大体分为两种：一种利用体积微小的面板成像，包括LCD，LCOS，OLED等面板，然后将影响投射到人的眼睛之中，相当于在人眼前假设一个微小的投影机系统。另一种则是激光扫描显示技术，这种技术是通过微电子机械系统直接把信息“写”在视网膜上。
头戴显示器的应用范围很广，军事，医学以及娱乐都有头戴显示器的用武之地。头戴显示器的应用作用可以概括为AR（augmented reality)，翻译过来就是增强现实的意思。这和VR（virtul reality)虚拟现实的作用不同。虚拟现实是利用计算机虚拟的图像世界来进行计算，而增强现实则是在人眼观测到的真实世界中进行信息标注或者信息计算。比如信息处理，这是头戴显示器重要作用之一。在军事上，飞行员在观测到战场环境的同时，结合眼前目镜中的信息，及时的了解所有的战场动态，对上级的命令做出快速的反应。在民用中，一个仓库管理员，可以结合头戴显示器，快速在货物堆积的仓库中找寻出特定的物品。当然，头戴显示器的娱乐作用也是不容忽视的。现阶段的消费级头戴显示器也都瞄准了这一市场。比如索尼的HMZ-T2，用户可以在极短的距离内观测到大屏的电影，并且可以实现3D效果，也可以连接游戏主机，体验3D游戏的乐趣。
（技术介绍类资料不充分）谷歌智能眼镜
谷歌眼镜包括了一条可横置于鼻梁上方的平行框架、一个位于镜框右侧的宽条状电脑，以及一个透明显示屏。这款高科技眼镜拥有智能手机的所有功能，镜片上装有一个微型显示屏，用户无需动手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件，同时，戴上这款“拓展现实”眼镜，用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。
虚拟现实技术在医疗行业中的应用
南加州大学创新技术研究所的艾伯特•里佐博士(Dr.Albert Rizzo)介绍说，上世纪90年代，他注意到自己的一位脑损伤患者在治疗的过程中很难接受他所提供的治疗方案，但是却很容易沉浸到Game Boy中的《俄罗斯方块》之中，里佐从此获得灵感开始研究针对脑损伤疾病的数字解决方案。在接下来的数年时间中，里佐与计算机科学领域的同事们一起进行研究，试图弄清楚虚拟现实模拟训练疗法能否改善患者在真实世界中的能力。在经过近20年的研究之后，里佐认为这个问题的答案是肯定的。通过利用虚拟现实技术来把患者当年所处的环境(比如战场)模拟出来，然后再用诱导性的话题去唤醒患者的记忆，从而帮助其恢复正常的记忆。虚拟现实疗法研究公司Virtually Better的临床心理学家和培训总监马拉特•萨诺夫(Marat Zanov)指出，目前已经有数百个临床研究案例显示，虚拟疗法的效果至少不低于真实疗法。同时相对于真实疗法来说，虚拟现实疗法要更加方便和便宜。虚拟现实疗法对于飞行恐惧症患者的治疗来说是相当便宜的，如果他们也采用暴露疗法，通常需要支付比较昂贵的出行成本，但如果使用虚拟疗法的话，这方面的费用可以完全节省下来。
虚拟现实技术在教育行业中的应用
在欧内斯特·克莱因(Ernest Cline)的小说《Ready Player One》中，作者描述了一个反乌托邦的未来世界，这里的幼儿教育几乎完全通过头戴式显示器实现，其中就有利用激光投影来营造虚拟教学环境的场景。我们距离这种完全虚拟化的课堂还有很长的距离，但目前已经有一些学校和老师在虚拟教学上迈出了第一步。
利用平板电脑和微软的Kinect来帮助那些有特殊需要的学生(如孤独症患者)。这是一款能够提升孤僻学生情感投入水平的绝佳工具，这些学生大多由于心理方面的原因对标准的教室环境不太适应，后者容易给他们造成极大的心理压力。对于那些有感觉处理障碍症状的学生们来说，传统的学校环境会给他们带来极大的心理压力，相比之下，虚拟现实技术却能够根据他们的实际情况为他们营造一个安静的学习环境。让这些学生们成对佩戴上Oculus Rift，然后让他们直接去玩一些类似《泰坦宇宙之旅》(Titans of Space)和《蓝色大理石》(BlueMarble)之类的虚拟游戏，在游戏中他们往往需要与自己的搭档进行对话和交易，事实证明，Oculus Rift能够将一些团队合作技巧通过这些游戏教授给特殊儿童，而这在传统教学中极难实现的。“他们在玩游戏时只需点击不同的按钮即可，而无需进行面对面的交谈，这能够在一定程度上减轻他们的社交压力。
在未来几年内，教育行业和团队将会越来越重视虚拟现实技术在教学中的作用，而一些教学类的优质软件也将会被开发出来，一旦这些条件具备之后，整个教育行业可能就会发生巨变，学生们在学校里不仅能够体会万里之外的卢浮宫或长城的独特魅力，还能够通过虚拟地球仪了解地球的成长变迁史，此外虚拟现实技术还能够在数学课上扮演助手的角色等等。比如在教授面积和体积时，老师可以在讲台上为大家绘制一个物体的3D图像，让学生们更加立体地去学习相关的数学知识，这无疑将会大大提升教学效率和趣味性，对于老师和学生们来说都是一个非常实用的工具。
4.虚拟技术之双刃剑
4.1.虚拟技术引起的道德失范
与其他科学技术一样，虚拟技术也是一把“双刃剑”。它使人们进行人际沟通和获取、发布信息的时效性、便利性得到大幅度的提高，但同时虚拟技术也造成了某些负面的、消极的影响，特别是虚拟网络空间道德的失范对现存道德产生了一定的冲击。道德伦理与道德规范受制于人类社会的生产方式、生活方式，具有历史性与时代性的特征。农业文明形成特定的农业社会道德规范，工业文明产生与其相适应的工业社会道德伦理，信息社会也必然形成新型的社会道德范畴。人们之所以提出“网络道德”这一概念，正是由于当代人类通过电子信息网络而表现出一种与以往社会不同的生存方式与生活方式。这种新的生活方式的出现是不以人们主观意志为转移的。而是由于虚拟网络技术逐步渗透，影响到社会生产方式与组织形式的改变及人们生活方式、交往方式的改变，影响到文化、经济、政治、军事和社会阶层的结构、地位等社会各个层面的改变。这种变化与发展，改变着人们的道德观念与道德关系，产生了一系列网络道德问题。
虚拟实践的产生和普及，使广泛存在于人际之间和人与社会之间的道德关系不再囿于现实世界之内，从而进一步扩展到虚拟世界之中。由于虚拟世界中广泛存在的匿名性，以及当前技术手段不足造成的真实感不够等原因，人们在虚拟世界中可以随意发泄，畅所欲言，为所欲为，其言行很少受到限制。这就使得许多人的社会责任感淡化，甚至原形毕露，炮制出许多令人不齿的言行，强烈冲击着当代人的道德底线，在一定程度上使得社会整体道德水准滑坡。网络这一虚拟世界本应是人类自由交流、共同发展的友好空间，是展现人性之美的首善之地，如今却受到人性之恶的干扰，成了藏污纳垢之所。以上种种，使得当前社会的基本道德规范面临着严峻的挑战，直接导致了一系列的道德问题。4.2.心理问题
随着虚拟实践的兴起和发展，人们的生产、生活方式也在不断改变，由此使得当代人的身体和心理状况都受到了很大影响。最近几年，由网络上的虚拟活动诱发的各种心理疾病进入多发期，人们过度沉溺于数字化技术编织的虚拟网络世界，导致上网成瘾，网络抑郁症等心理障碍。这些由网络虚拟世界引发的各种社会问题，对于当代人的身心健康极为不利。2007年，南京市玄武区一项针对南京587名大学生的虚拟实践的哲学审视调查显示，大学生网络成瘾率达到了9％，这属于一个的偏高发生率。而他们上网的目的，以玩游戏为多，而在心理冲突和困惑以及无法解决个人矛盾时，容易逃避现实，寻求在虚幻世界里的愉快感和满足感，造成网络成瘾。而且专家们发现，网络成瘾并不是一个单一的危险行为，发生网络成瘾的学生，出现非故意伤害、自我伤害以及外在伤害行为的几率都明显高于非网络成瘾的大学生。①因此，关注虚拟实践引出的心理问题，尽可能消除或缓解其中的不利影响，已是当务之急。第三，安全问题。网络虚拟世界是一个多姿多彩、无限宽广、无限包容的虚拟空间。自打它诞生的那一天起，就源源不断地吸引着不同国籍、不同信仰、不同职业的人们投身其中。就像英国学者尼尔·巴雷特所说的那样：“也吸引了许多坏人、盗窃分子、诈骗犯和故意破坏分子，它还是恐怖主义分子的避风港。”随着计算机网络的普及和全社会信息化水平的提高，无处不在的木马、病毒和黑客入侵愈演愈烈，活动更加猖獗，对正常的经济社会秩序破坏也越来越大。2007年，武汉人李俊为了报复社会及谋取经济利益，编写“熊猫烧香”病毒并贩卖、传播，导致数百万台计算机瘫痪，直接经济损失达数十亿元。由此可见，虚拟世界也不安全，木马处处、病毒肆虐、黑客横行„„极大地危害着人类社会的正常秩序。
4.3.环境问题
随着虚拟实践的产生和发展，生态环境问题也从物理世界蔓延到了网络虚拟世界。当今社会信息产业的快速发展，在一定程度上是以污染虚拟社会环境为代价的。虚拟世界所具有的开放性、多元化和自由化等特点，导致其中的信息良莠不齐、泥沙俱下，各种过时的、无用的、甚至是糟粕的信息充斥其中。当前，垃圾邮件、网络暴力、网络色情等，严重污染了网络空间，已经成为网络虚拟世界的公害。另一方面，从人类的生理特征来看，其接收和处理的信息量总是有限的。数量庞大的垃圾信息已经成为一个巨大的干扰源，直接导致网络虚拟空间的交通阻塞，极大地降低了虚拟实践活动的效率，影响人们正常的信息接收与处理，干扰人们的正常生活，从而引发了愈来愈严重的网络环境问题。
4.4.虚拟技术的道德建构
道德是伴随着人类社会的产生而出现的，并将伴随人类社会的发展继续发展。在不同的社会制度和时代环境中．道德的内容和要求也大不相同．而且即便是在同一时代的统一社会制度下。由于所属行业、社会阶层等的差异，人们所要遵循的道德也不尽相同，但总的来说，每个时代的道德标准是随着时代的发展．科学技术的进步而发展和相适应的。在网络虚拟技术出现以前，现实社会的道德要求从精神层面上规范和引导着人们的行为方式．网络虚拟技术出现后，人类在现实世界外创造了一个全新的虚拟世界，在这个虚拟世界中现实世界的道德显得苍白无力，网络虚拟世界的行为方式已经被人们不自觉地带到了现实社会中，对既有的现实世界的道德提出了严竣的考验。
5.总结
虚拟实践的兴起，由此掀开了人类社会历史的新篇章。这种新兴的实践形式不仅深刻改变着当代人的生存方式，而且在一定程度上改变了当代科学和哲学的实践基础与研究对象，它使科学和哲学的问题域、思维方式、地位、功能等都产生了显著变化。面对虚拟实践，原有的哲学理论难免有捉襟见肘之感，唯有创新，哲学才能使自身成为时代精神之精华。虚拟实践的兴起，为哲学创新提供了新的源泉和动力。首先，虚拟实践极有可能成为打破传统哲学“话语霸权"的有力武器，它正在促进哲学语言、哲学范畴的迅速更新。其次，虚拟实践也促进了哲学教学、哲学对话的方式、手段和场所的更新，这主要表现为虚拟哲学教学、虚拟哲学对话的兴起。更为重要的是，虚拟实践正强有力地推动着哲学思维方式的变革。实践是思维方式的基础，虚拟实践的出现和发展必然会引起思维方式和方法的更新。总的来说，呼唤哲学指导的虚拟实践，必然要求哲学创新，以便更好地把握时代精神。我们对虚拟实践的研究，既是响应时代精神的号召，希望为哲学的发展打下坚实的当代实践基础，同时也有利于我们在更高层次上研究和把握当代人类的生存和发展状况，进而使哲学在把握当代科学技术发展的研究中彰显其特有的功能。本文从虚拟实践的历史渊源入手，对其内涵、结构和功能进行了解析，对它给人类生存状态带来的影响进行了阐述，重点研究了虚拟实践对人的自由全面发展的作用，指出虚实相生，或者说虚实和谐是人类社会进步和人本身自由全面发展的必由之路。虚拟实践研究是一个随着新技术发展而不断更新的时代性课题。对它的研究，应该在一个全新的历史语境下，着眼于人的自由全面发展，全面反思人类实践活动，以及与之有关的一切问题。
虚拟网络技术给人类带来舒适、便利，以前所未有的力量推动社会进步的同时，它也给社会带了打开了的“潘多拉的盒子”。虚拟网络技术的负面影响中，网络道德的失范显得尤为突出，已经影响到了现实道德规范。这样，网络道德的建构就显得非常迫切。随着网络道德的构建及其不断完善，虚拟技术将会以更大的力量推动人类社会向前发展，使人类有更大的生存空间，成为人类真正的朋友。
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