数字化技术方法精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的数字化技术方法主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：数字化技术方法范文

【关键词】数字技术 视觉艺术成果转化 互联网+

1 引言

随着信息技术、互联网的飞速发展和不断更新，全球已经进入了信息化、数字化时代。科技的发展促进了视觉艺术产业的发展，纵观现代建筑、影视、服装等各个领域中的艺术设计无不显现着数字技术的影迹。可以预见，数字技术下的视觉艺术产业将成为下一阶段推动我国经济增长的主要动力。

2 视觉艺术产业

视觉数字技术下视觉艺术成果转化与创新方法研究

文/李婷婷 陈发禄艺术产业是文化创意产业的重要分支，它运用各种材料、工具，以艺术设计方式创造出艺术商品。在当下视觉文化发展的全球化语境中，数字化带来的不仅是技术，更是一种以视觉信息为标示的崭新的思维方式和生存方式。

3 视觉艺术成果转化

视觉艺术成果转化过程中，可以逐步构建“视觉艺术成果转化产业链”。在成果转化过程中，核心的生产要素是高质量、创新型的人力资本，依靠人的智慧、灵感、想象力及创造力，借助高科技技术手段对文化资源的再创造，将艺术与科技进行有机融合。

3.1 数字技术融入视觉艺术产品设计

数字技术为人们展示了一个新颖的视觉天地，以往用手工很难实现的视觉效果，被计算机轻而易举地完成。同时，数字技术为艺术家提供了一种全新的艺术表现形式和空间，开拓了艺术家的创意潜能，将数字技术融入视觉艺术产品设计中将赋予文化创意成果更多的科技内涵，既缩短了创意和成品之间的距离，又能给予人们丰富的想象，实现产品的价值创新。

3.2 数字技术融入视觉艺术产品展示

随着近些年网络信息技术的蓬勃发展，人们对视觉体验产生了更高的需求，为了提升展品的视觉效果和艺术感染力，艺术作品在时与互联网和三维虚拟技术相结合，以高清数字影像包围观众的全部视野，产生强烈的视觉冲击力，再加上环绕的立体声效，可以高度准确地再现真实现场的声音，为观众带来极强的沉浸感和体验感。

3.3 数字技术融入生产阶段

在体验经济时代，随着视觉艺术产业和制造业的快速成长，企业的生产制造应结合数字技术，在设计制作中大量的使用图形图像，并且在构思创作时求新求异，运用数字化手段吸引群众眼球。

3.4 数字技术融入视觉艺术产品宣传推广

数字时代，信息传播渠道的多样化，过去以纸媒介为主的成果推广传播方式已经不能满足数字化时代的需要了。如今，数字化虚拟网络、手机网络、数字电视占据着人们大部分的时间和空间。视觉艺术成果推广也应顺应数字媒体的特点，以文字、图像辅以声音等多种形式表达。在推广中融入文化创意，引起消费者的文化认同，并充分利用多种类的数字化平台打造文化创意品牌形象，最终使品牌推广成为视觉艺术产业发展的强大动力，达到拓展市场的目的。

3.5 互联网+成果销售

虚拟的互联网产业+真实的视觉艺术成果构成创意创新资源共享平台。借助互联网的线上手段，将视觉艺术产业链整合，构建线上线下虚实结合的艺术作品展示平台，并融入数字体验、电子商务、形象塑造还有顾客回馈等模块，打造文化创意成果生存的新空间――创意成果品牌虚拟空间。

4 未来视觉艺术产业发展方向

未来，视觉艺术成果将在游戏、动漫、微电影等方面发挥重要作用，其中离不开数字技术的应用，例如：虚拟现实技术、增强现实技术、幻影成像技术、球幕拼接技术等。“十三五”时期经济社会发展目标指出，构建产业技术创新联盟，推动跨领域跨行业协同创新。数字技术下，视觉艺术创新人才将形成“视觉艺术产业联盟”，为视觉艺术成果转化带来新的活力与生命力。

4.1 利用虚拟现实技术

可以构建虚拟视觉艺术成果展示场馆，并将视觉艺术作品在展馆中进行展示。人们通过互联网平台，采用第一人称漫游方式详细了解视觉艺术成果的样式、材质、艺术价值等信息，为艺术品鉴赏者创造一种身临其境的感觉。

4.2 利用增强现实技术

可以将设计完成后的艺术作品直观地呈现出三维全貌和展品细节，在成果转化论证中，便于专家们对成果设计做出准确的判断和评价。

4.3 利用幻影成像技术

可以将视频画面悬浮在一个实景半空间成像，利用玻璃的透射、反射方式，通过与模型、多媒体等技术相结合，营造出一种亦真亦幻的氛围，运用现代化数字技术为整个艺术品鉴赏过程添上神秘色彩，给人以强烈视觉冲击。

4.4 利用球幕拼接技术

可拼接出半球形银幕，将艺术品鉴赏者包围其中，放映视域范围可达前后180度，左右360度。艺术品鉴赏者目光所及几乎全是绚丽多彩栩栩如生的电影画面，视银幕如同苍弯，加上立体声环音，使鉴赏者如置身艺术海洋。

4.5 利用互联网+技术

可以实现视觉艺术产业联盟。中国视觉艺术产业要实现大发展、大繁荣，需要整合资源，形成视觉艺术产业联盟，打造视觉艺术成果转化产业链，依托互联网技术构建交流合作平台，企业和相关成员间通过合作方式组织创新，提高自身竞争力。

5 总结

因此，数字技术作为现代艺术的一种新型表达方式，体现了艺术与科技相结合的时代特征，在推动了文化创新、艺术创新、经济增长的同时，有利于打造出高技术、高智力的文化艺术作品，繁荣我国艺术品市场，提升我国文化艺术产业的竞争力水平，促进我国文化艺术产业的健康发展，具有巨大应用价值。

参考文献

[1]赵坚勇.平板显示与3D显示技术[M].国防工业出版社，2012.

[2]王艺湘.商业展示与视觉导识系统设计[M].辽宁科学技术出版社，2009.

[3]陈宏京.数字化博物馆的原理与方法[M].复旦大学出版社，2002.

[4]张慧.真实感遗址三维重建及虚拟展示技术研究与应用[D].西北大学硕士论文，2010.

第2篇：数字化技术方法范文

[关键词]检验检测;实验室管理;数字化转型;数据治理

一、前言

检验检测行业区别于其他行业，其生产的“产品”是数据。数据与其他资源相比具有可复制、可传输、可计算的特点。同时，检验检测行业产生的数据，相对于生产制造业，具有批量小、复杂程度高、对规范性要求高等特征。数字化转型对不少实验室而言，是一个全新的命题，同时也是一个不得不面对的问题。

二、实验室数字化转型的内涵

对于实验室而言，数字化转型是指运用新一代数字技术，促进实验室战略、业务、研发、管理、服务、财务、供应链等的转型与升级，实现实验室活动所需的人员、设施环境、仪器设备、计量溯源系统及外部支持服务等的数字化管理与运维，确保实验室检测或校准结果的正确性和可靠性。因此，实验室的数字化转型，其核心是支撑实验室形成有价值的数字资产——即可信任的数据，并最终赋能价值的过程。鉴于检验检测行业与质量、民生以及监管密不可分的联系，检验检测的数字化绝不能局限于机构内部，而必须从行业整体，以及产业链上下游加以充分考虑，至少需要考虑以下三方面的场景。1.检验检测助力经济数字化。形成新供给：检验检测是生产制造、科技研发、商贸流通、航运物流、专业服务、农业等领域的重要组成部分。因此，实验室的数字化转型，应考虑与上下游产业的贯通发展，尤其在推进生产、研发和贸易方面，检验检测的数字化转型将有助于提升产业链供应链的安全性、稳定性。2.检验检测助力生活数字化。满足民生保障新需求：数字化民生保障，在公共卫生、健康、教育、司法等领域，与检测息息相关。实验室在推进数字化转型过程中，应充分考虑在打造智慧医院、数字校园、疾控服务、司法鉴定等一批数字化示范场景中的参与与融合。3.检验检测助力治理数字化。优化新环境：在深化“一网统管”建设，聚焦公共安全、应急管理、规划建设、城市网格化管理、交通管理、市场监管、生态环境等重点领域，与检验检测行业的关联尤为密切。因此，实验室的数字化转型，要优先考虑态势全面感知、风险监测预警、趋势智能研判、资源统筹调度、人机行动协同等方面的诉求。三、实验室数字化转型的矛盾与误区根据牵翼网2021年3月对81家检验检测行业中高层管理者代表进行的调研显示，实现实验室数字化转型最大的困难依次为：实验室“技术负债”和“习惯负债”（50.6%）、数字化转型需求不明确（49.4%）、无法评估数字化转型投入产出比（32.1%）、实验室内部没达成共识（22.2%）、没找到合适的供应商（17.3%）和预算不支持数字化转型（13.6%）。“技术负债”和“习惯负债”已经成为数字化领域被广泛讨论的问题。例如，实验室采购的设备设施无数据接口，导致从源头上这些设备产生的数据无法与系统对接。解决的方法唯有对设备改造甚至更新换代，该类型老旧设备成为事实上的“技术负债”。员工由于习惯了线下的操作模式，对使用数字化系统产生不适应甚至抵触，造成的结果往往是效率下降，甚至无法推行新的系统。技术负债和习惯负债均会拖累实验室的数字化进程，如果没有一定的决心和手段，技术负债和习惯负债的恶性循环会严重阻碍数字化转型的落地。“技术负债”和“习惯负债”本质上是由人的思维定势造成的。缺乏统一效果评价方式，也是阻碍实验室开展数字化转型投入的重要障碍。在这一点上，实验室各个岗位的认知往往是不同的。例如，实验室决策层关注数字化转型能够支撑实验室现有组织架构和未来扩展，检测过程实时监控，为实验室决策提供数据支持，提高实验室管理和检测效率，提高检测质量，实现降本增效。实验室管理层关注无纸化，自动生成统计分析数据；监控检测过程和计划执行，出现超期、设备异常、耗材使用等情况及时预警；绩效管理；数据追溯等。实验室检测人员的关注点是希望系统操作简单、快捷，不影响现有工作习惯；不需要录入大量数据，选择扫描代替填写；借助系统帮助，能够提高效率，减少出错；与使用的其他系统，如OA、财务实现集成；实验室的IT人员则关注系统运行稳定，在大数据下实现高度可用；保障数据安全性、完整性；系统出现故障时，能够快速恢复；支持自定义和灵活调整。这些诉求都自有其合理性，但放在一起，经常存在矛盾，并且往往与有限的预算形成巨大的冲突。此外，检验检测行业虽然是高技术服务业，但大部分还停留在线下思维模式。绝大部分检验检测机构没有专门的数字化团队，IT部门的地位属于支持性部门。在实验室数字化转型中，由于缺少成熟的经验，决策层往往无法利用内部资源来对数字化路径进行清晰的定位。此时，就有必要引入外部的咨询和培训团队。优秀的定制化咨询，不但能够为实验室规划好明确的数字化转型目标和路径，更重要的是，能够帮助实验室分析现有模式的瓶颈和不符合项，有针对性地在数字化转型过程中加以改善，从而显著提升数字化转型的效果。同时，由于有成功的案例，也能够为实验室数字化转型路径中可能遇到的问题、阵痛加以疏导，帮助实验室迈过数字化转型中的困境。

四、实验室数字化转型推荐路径

由于数字化转型的以上特性，实验室可以采取“总体规划、局部先行、管理预期、持续推进”的策略，从某些环节（数字化检测报告或在线业务受理）开始，充分建立内部信心，再逐步推广到全流程，以需求驱动数字化转型落地，提升转型成功率。1.总体规划。实验室数字化转型的首要工作是“摸清家底”，搞清通过数字化转型来解决哪些问题？除了传统的信息化管理要求之外，数字化转型更应关注提升效率、服务体验、控制风险、客户管理、优化决策等方面，更不应忽视数据的作用。无论是历史数据，还是贯穿检测过程中的知识应用，都应注意在系统中加以提炼萃取，形成新的业务价值。在摸家底阶段，很可能有必要借助外部咨询能力，以完成包括业务流、质量流、数据流等各方面的基本情况，以及现有的IT基础设施。最终，梳理出对数字化转型的需求，需求的收集范围要覆盖人员、设施环境、仪器设备、计量溯源系统及外部支持服务等。2.局部先行。通过自我洞察和阶段性目标，先从某一环节或应用场景入手，渐进式进行数字化转型。例如：对于样品批量大、流转周期短、报告数量多的实验室，应当考虑更高的流程标准化要求；更合理的检测流水线规划；更自动化的报告生成工具；更完善的加密、防伪手段。对于样品批量少、流转周期长、报告单价高的实验室，则需要考虑更完善的复杂合同评审；更高效的协同任务流；支持自定义的报告生成工具；更完善的复杂支付场景。场景不同，设计和规划的重点会完全不同。实验室的项目团队尤其需要管理好每个阶段的预期，持续推进，避免多头需求，久拖不决无法上线的局面。3.管理预期。实验室现有的管理机制自有其合理性，除非有比现有模式更好的模式，否则不能对其妄加否定。转型可以是对实验室现有流程和管理制度的梳理和规范，但决不是推倒重来。有的管理者希望通过某一信息系统的实施，对实验室的管理机制加以大幅度的改进。这样的出发点是好的，但须知，管理体制和机制的改进归根结底需要的是管理者的决心和管理手段。因此，需要根据实际情况，做好需求管理工作。如果好大求全，容易造成大量功能都处于几乎低使用率的状态，不仅导致了项目实施周期加长、成本提高，还会导致在实际应用过程中复杂度提高、出错率上升，反而会给用户造成诸多不便，影响了最终的转型效果。4.持续推进。实验室是不断发展的。这也就意味着，系统也需要持续改进，才能始终适应实验室的管理需求。事实上，系统上线只是后续持续改进的一个新起点。随着实验室组织架构的变化、管理体系的发展和业务流程的变化，需要不断识别实验室发展中产生的新形势和新要求，将有关的部分体现在系统中，才能始终保持系统的生命力。对此，管理者需要有清醒的认识。

五、小结

数字化转型对于实验室转型发展的重要性是无可辩驳的，也是所有不确定中的唯一确定。数字化转型不是目的，实验室生存和发展才是。转型首先“转心”，只有思维方式的转型，才能驱动业务创新，完成变革。

[参考文献]

[1]上海市认证协会.数字化实验室数据控制和信息管理要求:T/CSCA130002-2020[S].上海:上海市认证协会,2020:2

[2]全国信息技术标准化技术委员会.数据管理能力成熟度评估模型:GB/T36073-2018[S].北京:中国国家标准化管理委员会,2018:3

[3]上海艾瑞市场咨询有限公司.中国企业数字化转型路径实践研究报告[R].上海:上海艾瑞市场咨询有限公司2021

第3篇：数字化技术方法范文

【关键词】混凝土泵；数字化样机；机电液联合仿真

混凝土机械行业在数字化样机技术的应用上仍然处于相当落后阶段，与发达国家相比仍有很大差距，绝大部分企业仍然停留在CAD辅助制图或是单独零部件的应力计算、干涉分析这样的层次上，很少有企业在产品设计过程中进行机构仿真、液压仿真等，更没有进行机电液联合仿真的能力[1]。

本文混凝土泵为研究对象，我们按照以试验为基础，仿真为验证手段的思路，研究多工况下泵送系统、控制系统的关键参数对液压系统性能的影响[2]。研究内容包括三维模型、液压回路、结构应力、算法分析、机构仿真等，探索机械模型处理的方法，液压、控制仿真的参数设置技巧，PRO/E、Adams与AMESim软件接口的技术，搭建机电液联合仿真平台，为混凝土泵优化设计提供很好的研究途径[3]。

一、混凝土泵的数字化建模与装配

1、数字化建模

运用大型三维软件ProE建立了混凝土泵的三维数字化模型，并在ProE和Hypermesh等软件中对整机几何模型进化简化，删除一些对整机分析影响很小的几何特征，例如小孔、小倒角、辅助支架等。对薄板零件进行抽取中面操作，对实体零件进行剖分，对所有几何元素进行拓扑操作，以保证后期划分网格的质量和效率[4]。由于泵送系统无法等同于面、壳单元，故划分3D网格。3D网格划分同理于2D网格划分，只是其需要进行剖分注意的更多，稍不注意就会导致小零件间的网格无法重合，需要重新划分。

2、整车模型装配

通过Hypermesh中提供的连接体（Connector），定义部件之间的连接，包括点焊、缝焊、螺栓连接以及粘合。为方便编辑，通常将连接体放于一个或多个单独的组件（Componet）中。

根据板厚的大小定义各种属性shell单元，需施加其他部件质量的部件，根据等效密度的方法进行施加，设置 E（杨氏模量）、NU（泊松比）、RHO（密度/等效密度）。

二、ADAMS多体动力学分析

1、多刚体动力学分析

将Proe模型分成若干部分，将各部分Proe模型简化，并将Proe模型导入Adams中，定义运动副，利用各类函数定义运动或力，定义仿真时间和步长并进行仿真，测试模型得到各类曲线，绘制并导出各类曲线及生成动画。

定义各部件即各part间的运动关系：搅拌机构两端与料斗相连的轴承处各定义一个转动副，S管出料口与料斗相连的轴承处定义一个转动副，S管小轴与料斗相连的轴承处定义一个转动副、摇臂与左、右摆缸活塞杆球轴承处各定义一个球副，左、右摆缸活塞杆与其对应缸体间分别定义一个移动副，左右摆缸缸体与料斗在其球轴承处各定义一个球副，左右主油缸活塞等运动部件与主油缸之间各定义一个移动副。此外，将料斗与大地锁定，摇臂与S管总成锁定，主油缸与料斗锁定[5]。

添加运动和力：首先在左、右两主油缸移动副处添加Tanslational Joint Mtion，然后修改此运动副为导入的Spline位移-时间曲线。在S管小轴处建立一个转动副，并修改为step函数来控制其转动。在搅拌机构处建立一个转动副，并定义真实的转速[6]。

2、刚柔耦合分析

首先将前面多刚体分析模型中的S管小轴删除，然后导入ANSYS生成的文件。将S管与小轴锁定约束，小轴与料斗转动约束，小轴与摇臂锁定约束[7]。

将S管小轴进行柔性化，替换多刚体分析模型中的S管小轴刚体。

将生成的S管小轴文件导入到Hypermesh中，在ANSYS环境下进行网格划分，定义单元属性和材料等，设定好后进行S管小轴的模态和频率分析。三、基于AMEsim平台的液压系统分析

液压系统分析主要通过实现混凝土泵的泵送液压系统特性的透明化，了解主油缸、摆缸的流量和压力规律，预测活塞泵与S管的压力载荷和运动特性，确定影响压力载荷的关键参数，并通过优化这些关键参数，减小系统压力突变速度，达到降低整机振动的目的[8]。

首先分析液压系统原理，经过适当简化，应用液压仿真软件AMEsim建立混凝土泵泵送系统液压回路的仿真模型，见图4。通过样本数据反推、测量液压件结构尺寸和试验的方法设置系统参数[9]。针对典型工况进行仿真分析，研究泵送过程中泵送压力、油液流量、换向冲击力等关键参数，并通过与试验数据进行对比分析，校正仿真模型，从而得到准确的可重用的混凝土泵液压系统仿真模型[10]。

基于混凝土泵液压系统仿真模型进行产品分析的方法，对于现有工程产品的液压系统的设计具有非常重要的借鉴意义。通过实验验证，泵送系统液压仿真模型可靠，对换向相关的参数进行优化，得到合理的降低混凝土泵工作振动解决方案，提升现有产品性能[11]。

四、基于MATLAB平台的电气系统分析

为了模拟混凝土泵电气系统的控制特性，并实现机、电、液的联合仿真，利用Matlab中的Simulink模块，建立了泵送过程速度控制模型（见图5）、排量调节模型、不同工况电磁阀得电模型，，将利用AMEsim建立的液压模型，通过制作接口文件，生成Simulink识别的S函数，进行机、电的联合仿真，同时利用Matlab中的GUI图形界面编程，可以方便的设置参数、不同的工况，并将仿真曲线直观的表现出来[12]。

利用Matlab建立的混凝土泵电气系统仿真模型准确，可以对系统中的关键设计参数进行分析，完成实际物理样机无法进行的虚拟仿真试验[13]。再后续工作中，将与机械模型进行联合仿真，实现机、电、液的联合仿真，可以对换向相关的参数进行优化，从而找到合理的降低混凝土泵工作振动解决方案，提升现有产品性能。同时，基于混凝土泵电气系统仿真模型进行产品分析的方法。

五、联合仿真分析

机械仿真没有考虑到真实的控制系统和控制载荷，单独的液压仿真没有考虑真实的机构动力和外部载荷，而且泵送系统的主要激励是液压系统，因此进一步模拟应力、振动特性等都应该从液压系统这个激励源着手，进行耦合分析。联合仿真的实际意义就是将液压系统与机械系统有机结合，使整个模拟过程更接近实际情况，因此联仿是其他多学科分析的可靠基础，为实现数字化样机代替物理样机提供了有效途径，联合仿真机构模型见图6[14]。

联合仿真以AMESim为主操作界面，数据实时双向反馈于Amesim和Adams之间，通过接入INTERFACE接口实现液压、控制系统与机械模型的闭环反馈，合理利用了两种软件的优势。

在完成接口设置后，将原有的机械液压系统进行了联合仿真，通过仿真得出以下一些结果，从仿真曲线可以看出，联合仿真会产生一些不稳定，造成液压冲击以及运动过程中的一些微小抖动，例如摩擦力、惯性等都会产生这样的结果，这些都是符合实际情况的，深入研究可以实现高精度的数字化样机。

在完成接口设置后，将原有的机械液压系统进行了联合仿真，通过仿真得出以下一些结果，如主油缸位移、速度运动曲线（见图7），主缸压力仿真曲线（见图8），摆缸压力仿真曲线（见图9），摆缸速度曲线图（见图10）。从下面仿真曲线可以看出，联合仿真会产生一些不稳定，造成液压冲击以及运动过程中的一些微小抖动，例如摩擦力、惯性等都会产生这样的结果，这些都是符合实际情况的，深入研究可以实现高精度的数字化样机。

主缸每分钟换向次数，摆缸换向时间，实现了多个状态变量建立的多接口、多反馈闭环仿真，对比分析结果可以看出各仿真曲线与试验曲线结果趋势一致，说明了其可行性。仍存在一些问题，例如软件交互时间不同步导致的误差积累、摆缸限位接触约束的过度敏感、机械液压计算精度不高时导致憋压等各种问题，但是联合仿真更充分的考虑了机械结构特性和液压流体特性有效结合，实现了相似度更高的仿真，同时现有的积累为数字化样机的进一步研究提供了思路。Adams和Amesim联合仿真很好的解决了泵送系统动力学模型和液压模型难于结合与作用的问题，使得系统力学特性和节点的流体特性都能得到很好的预测和仿真，充分证明了联合仿真的可行性。

六、总结与展望

本文分别采用Adams、Amesim、Matlab 建立了的机、电、液联合仿真模型对混凝土泵多种工况进行了联合仿真分析，得到了混凝土泵泵送、摆摇系统仿真特性曲线。同时，针对引起混凝土泵整机振动的原因，进行了系统优化设计，并通过机电液联合仿真分析及结构分析计算验证了优化措施的有效性[15]。

在完成仿真分析之后全面评估了混凝土泵的运动及动力性能、结构性能以及工作性能，为设计提供了质量保证，也为混凝土泵的改进提供了可靠的依据。它不仅可以大大降低设计开发费用，而且能够在保证铣床最终质量的前提下大大缩短设计周期，加快混凝土泵的上市速度，给企业带来巨大的经济效益。

参考文献：

[1]. 陈国彦. 铣销加工中心数字化样机开发与仿真研究[D]， 东北大学，2008

[2]. 宁芊. 机电一体化产品虚拟样机协同建模与仿真技术研究[D]. 四川大学， 2006

[3]. 阮文苏. 基于ADAMS的双质体振动给料机动力学仿真研究[J]. 矿山机械 ， 2013，（07）

[4]. 田启华，汤伟毕，杜义贤. 基于虚拟样机的数控插齿机减速箱动力学分析. 组合机床与自动化加工技术， 2013，（06）

[5] 朱春霞，朱立达，刘永贤，蔡光起. 基于虚拟样机技术的并联机床多柔体系统运动学仿真分析[J]. 机床与液压 ， 2008，（04）

[6]. 陈伟. 拖式混凝土泵摆动系统仿真与缓冲实验研究[D]， 吉林大学， 2005

[7]. 姜涛，吕嘉宾，殷晨波. 虚拟样机技术在混凝土泵车中的应用研究[J]. 工程机械， 2006，（06）

[8]. 孙康，陈闻. 基于AMEsim与Adams联合仿真的挖掘机双阀芯系统研究， 液压与气动2013， （5）

[9]. 吕其惠. 装载机液压节能系统设计及仿真. 起重运输机械，2013，（08）

[10]. 王同建； 陈晋市. 全液压转向系统机液联合仿真及试验， 吉林大学学报， 2013，（03）

[11]. 姚佳烽，陆宝春. 粉煤灰蒸压砖成型机液压系统设计与仿真研究， 机床与液压2011，（03）

[12]. 吕魁超，赵玉河，郭建亭. 基于ADAMS和MATLAB的汽车半主动悬架的仿真研究，汽车试验技术，2013（07）

[13] 张延良， 田兵. MATLAB在通信原理教学中的应用[J]. 大众科技 ， 2006，（06）

第4篇：数字化技术方法范文

论文摘要：本文主要介绍了逆向思维构思数字化工业设计的方法和平台，在进行产品体量关系探索的立体构成方法中，主要有分割与积聚两种方法。分割主要有对体的立体分割及体面之间的空间分割；积聚的具体方式是有群化、重复、渐变、及结集等。而语意差异法是一种测量消费者对产品印象的方法。设计平台包括：建模平台；设计评审平台；数字化草图绘制平台；真实感数字渲染平台。

基于逆向设计思维与正向设计的数字化设计方法，从数字化工业设计流程的多个环节进行改进，引入产品设计的逆向构思思维，提高了工业设计各环节的并行性，提高了数字化工业设计的质量及效率。

1 设计方法

（1）立体构成

在进行产品体量关系探索的立体构成方法中，主要有分割与积聚两种方法。分割主要有对体的立体分割及体面之间的空间分割；积聚的具体方式是有群化、重复、渐变、及结集等。例如积木就是利用体的积聚来产生多种形态的。在工业造型设计中，体的分割与积聚的运用，可以产生丰富的形态效果，在设计实践中尤为重要。

（2）语意差异法

语意差异法是一种测量消费者对产品印象的方法。语意差异法利用产品的形容词汇，通过调研的方法找出消费者的感性认知与对象的关系，并进行定量和定性的分析。通过语意差异法设计师就可了解：消费者在面对具体产品时会从哪些方面去解读产品，影响他们认知产品内涵性语意的因素是什么，进而了解构成具体语意意象的产品设计元素等，并以此作为产品设计开发时的参考。

2 设计平台

（1）建模平台

逆向构思数字化工业设计方法的建模平台选用alias系统的Studio Tools组件，alias的Studio Tools可谓是当今工业设计软件平台的领导者，与众多的CAD， CA工D软件相比，Studio Tools具有非常强大的数字化草图绘制技术、NURBS曲面建模系统、快速且高质量的物理渲染引擎、专门针对工业设计的模块化材质库和物理灯光库。

Alias Studio Tools为可扩展软件解决方案，专门针对工业设计任务而开发。从概念设计一直到设计细化，它包括使用素描、图片、真实感渲染、动画及三维产品模型开发和交流设计概念的构思过程和概念设计功能，以及可快速创建、灵活修改和精确显示的曲面和细节设计的工具，可以有效控制整个工业设计流程。

（2）设计评审平台

在设计评审中，选用与Studio Tools具有良好的无缝对接功能的Portfolio Wall。Portfolio Wall使得工业设计师及相关设计人员能够高效地组织、查看、注释和管理二维及三维的可视化数字设计资源，Portfolio Wall也可用于产品三维模型的评估、演示和审查。

（3）数字化草图绘制平台

数字化草图绘制工具分两种：软件工具及硬件工具。要求具有如下功能：适应设计早期创意阶段，不仅能够在数字化环境中表达草图创意，更重要的是能够真正适应设计师的创意思维活动，能够自由快速地表达原始概念，通过工业设计师习惯的传统交互方式验证各种创意，并能在有新的创意时灵活地填充设计细节。

软件草图绘制工具采用Alias公司的Sketch Book软件，Sketch Book是一种使用方便的高品质绘图程序，专为随数字化手绘板一起使用而设计。该软件以友好和基于手势的用户界面为特色，用户界面构建在Alias的Marking Menu专利技术之上，绘画过程无需使用任何菜单。只需轻点画笔，即可访问该软件的高级绘画工具：高效的压感性铅笔、马克笔和笔刷；钢笔图层；背景模板；随意更花的笔尖形状及大小。

草图绘制的硬件工具采用日本WACOM公司的数字手绘板与压感笔。WACOM压感笔是为设计师所设计的完美的数字化草图绘制工具。压感笔可以提供的6个维度的控制：左右方向、上下方向、压感、倾斜角度、倾斜方向、旋转。结合支持此功能的Sketch Book软件，一支压感笔就可以制造几乎所有类型的笔刷效果或笔触，设计师只要移动手腕并且旋转笔就可以产生平滑优美的线条。Sketch Book及手绘板系统将纸上手绘草图和数字化设计工具支持的设计两种模式相结合，优势互补，提供一种数字化设计工具支持的真正适应草图绘制特征的智能化概念设计平台，让工业设计师可以在直接进行自由手绘的数字化设计环境下进行创意工作，并能自动平稳地过渡到进一步的详细设计，对于发挥设计创意和提高设计效率具有重要意义。

（4）真实感数字渲染平台

高效的产品真实感渲染工具应具有的功能包括：①体积光，工业设计的效果图对照明要求准确无误，但传统的数字渲染工具中都只能构建点光源或线光源，不能很好地表达产品的真实感。真正能构建物理体光源的只有Cinema 4D设计平台；②智能GI，全局照明主要是解决间接光照、“染色”等真实感问题；③模块化的材质预制功能及实时交互式的渲染方式等。④快速并且准确的算法。

结束语[HT]

基于逆向设计思维与正向设计的数字化工业设计方法是处于产品设计开发过程上游的一种系统化工业设计方法，基于逆向构思的数字化工业设计方法是根据工业设计实践，在对数字化设计工具的特点及数字化工业设计方法进行深入分析的基础上，提出的实践性强并且切实有效的数字化工业设计方法。其从三维形体构思开始设计、细节与整体并行设计等设计方式，提高了设计师设计产品时的创意能力。此方法在提高工业设计师的创意质量、增强产品的美感等方面，具有较强的可行性。

参考文献

［1］ James A， Landay， Brad A. Myers. Interactive Sketching for the Early Stages of User Interface Design［J］.Denver: of Human Factors in Computing systems，CHI 2008:43-50.

［2］David g. Ullman， Stephen Wood， Mechanical Design Process［J］.David Craig. The Importance of Drawing in the Computer & Graphics，2008，2(12):263-274.

［3］佚名.逆向思维创造奇迹.师道［J］，2008，4：2-9.

第5篇：数字化技术方法范文

关键词：数字化；信息采集控制；温室大棚

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0213-02

从传统农业方式向数字化现代农业方式过渡阶段，在农业生产过程中占据重要作用的是温室大棚的数字化和智能化，它能最大限度地改变粗放的传统农业生产经营方式，并大幅度提高温室大棚的生产功效和产量、质量，推进农业信息化进程的飞速发展，实现“手机或者电脑也能种地”的宏伟蓝图。

在我国农业种植中占比重较大的是温室大棚种植方式，这样可以极大地丰富人民群众的日常成活消费水准，而传统的温室种植也可以实现这个目的。但是由于传统种植方式无论是对作物的种植还是对生长环境的控制基本凭借经验和感觉来实现，导致温室种植的效率、产量和质量不够高。

对温室大棚采取数字化的智能监控可以免除棚内种植的作物受空间和时间的约束，可以全年没有间歇的种植和收获，获得的农产品产量高、质地优良。根据温室大棚种植作物的高投入和高产出，以及高效益的特殊生产方式，结合不同作物不同时期的生长需求，对温室内的环境参数进行适当调控，可以提高作物产量、改善质量，极大提高农产品的经济效益。

1现阶段温室大棚的国内外现状

随着我国农业现代化程度的不断提高，要求农业生产必须高效产出，因此提高农业设施的科技含量是当前农业发展的重中之重。依据我国“十二五”发展规划纲要和“农业农村信息化”发展规划要求，为实现农业生产产业化经营模式的尽快推进，最大程度的提高农业生产的智能化、数字化程度，必须尽快全面实施数字化农业智能监控系统进行环境数据采集和控制，为实现“智慧农业”或“数字信息化农业”提供契机和动力。将数字化环境监控系统应用在温室大棚的环境信息采集和监测、生产意外情况预警、设施环境智能调控和农作物长势诊断等领域，可以大大提高农业生产的效率和产量，使得传统的粗放农业大棚生产方式得到极大改进，为农业生产数字化程度的提高提供高效、科学、合理的依据和支持。

而我国现阶段的传统种植经营管理模式，大部分都是依靠种植者摸索经验和感觉来实现作物生长期间的通风遮阳、灌溉加湿、温度调节等各项指标，需要消耗大量人力，实时性差，生产效率低下，一旦判断有误或偏差大就会造成资源浪费或者产量减少。也有一部分温室大棚简单的实现了数字化但成都不高，只能够进行基本的温度、湿度采集，然后根据采集的数据人工实现环境调节，如浇水、遮光或通风等，无法完全实现数字化、智能化。

而且即使实现了智能温室环境监控系统，仍然存在很多问题。例如对于使用有线传输的场合，当温室大棚面积较大时，布置的采集信息点也较多，因此铺设的线路也是错综复杂的，这样的情况对于使用和维护都带来一定的难度，受到很大程度的限制；其次大部分的通信都是采用有线传输，在温室内部温度高、空气潮湿，土壤和空气具有较强的腐蚀性，容易损坏通信电缆出现故障，使系统的可靠性降低。

国外的数字化温室大棚监控系统程度较高，随着在斯坦福大学召开的基于Internet的远程监控诊断会议的成功举办，基于Internet的远程监控诊断示范系统被开发并得到了制造行业、计算机行业和仪器仪表行业等多家公司的大力支持。随着网络技术的不断发展，数字化程度较高的控制系统不但在工业领域得到较大的发展，也逐渐的渗透到农业生产的各个领域。而我们原来采用的传统监控系统不够精细和高度数字化，已经无法满足国家社会发展步伐对现代化农业生产的精细要求，因此人们也越来越认识和重视到数字化监控系统在农业生产中的巨大作用，监控系统也发生了很大的改变，正在向远程监控逐渐过渡，这使得农业远程监控自踊生产成为现实。

2数字化温室大棚的实现总体方案研究

数字化温室大棚为了实现远程环境监控，必须借助网络对远程端进行监视和控制，完成环境参数采集、参数调节、远程控制和故障恢复等操作。因此系统方案采取基于B/S结构的模型来实现，其中的服务器端运行在Web服务器上，是搭建在主控制端的；而客户端运行在远程本地客户机上，主要用来采集环境信息数据，并进行数据分析。数字化远程监控系统是以网络作为通信平台，以HTTP技术为基础，充分利用现有的网络资源，实现信息的实时获取和实时控制以及信息、资源的合理化配置，能够简单、高效的实现系统配置控制目标，也是农业生产中普遍应用网络实施的远程监控模式。

第6篇：数字化技术方法范文

关键词:贝聿铭/国家美术馆东馆/数字化/空间

Abstract: I.M.PEI won the the Pritzker architecture prize for the design of east building. This text is to analyse the digital relationship to the basic elements code sin traditional architecture design in east building.

Key words: I.M.PEI/ National gallery of art/ digital design/space

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

引言:

在数字化设计进入建筑行业以来，建筑设计的设计思维和设计方法都有了很多的变化。如今，在BIM口号的引领下，建筑行业的整个体系，包括设计、生产加工、现场施工等都在向着数字化的方向不断前进着。早在1983年，在数字化浪潮对建筑的影响来临之前，贝聿铭贝老先生的美国国家美术馆东馆为贝聿铭赢得了第五届普利兹克奖。在当时，甚至是今天，这座建筑都对整个设计界产生着巨大的震撼和深远的影响。对于贝老深邃的设计哲学就不在此文中过多论述，这里仅从这座建筑的三角形基本形状在设计中的精彩演绎，来讲述数字设计在基本元素演化方式上对传统设计的溯源。

基本设计元素的演化

很多现代建筑的基本设计元素可以说都是以矩形方形的正交网络结构为基本的设计元素，然后其中的各种空间形态及各种不同空间形态间的相互组合共同演绎出整个建筑的功能组合、交通流线、外观形态。我国目前的建筑设计也依然是停留在这一基本的设计元素的演化上来做绝大多数的建筑设计。而随着数字化设计在建筑行业的应用，复杂几何元素如曲线等元素在建筑中的应用越来越多，越来越成熟。国外进来也出现了较多此类的设计。

贝老在国家美术馆东馆的设计中结合地块的形状及周边重要建筑的主要轴线，将建筑平面由一个直角梯形被对角线分割成一个等腰三角形和一个直角三角形。这样的划分恰如其分地响应了周边环境的几何特征。整个美术馆的设计便以这个三角形为基本设计元素来进行演绎。

设计元素演绎方式的历史传承

贝聿铭家乡的苏州园林艺术给贝聿铭的建筑艺术带来了很多启发和灵感源泉。贝老在2003年的作品纪实录影中也曾这样回忆苏州园林：吾家园林以石名传，抑扬委婉举世惊羡。虽由人作宛自天开，琢玉碾成风雅奇观。奇峰峻笋园内珍品，无限生机个中蕴涵。雕栏凝砌鬼斧神工，巍峨如山俯瞰流泉。这样一品世界经典园林艺术中蕴涵的设计思维是，求同一园林意境下，设计出一个“类”的演化。

所谓的园林意境是指在有限的空间条件下，给人以无尽思想延伸的意境，即化有限为无限的意境。所以在设计方法上，园林中的很多元素都追求在有限的变化规则下演化出纷繁的形式，宛自天开，犹如上天造物。比如园中同一廊下的镂空景窗，面对同一个景致，却做出了多种不同的分割形式。这些不同的分割形式是根据一个有序的规则演化而成，他们就形成了一个“类”的设计。这里的镂空景窗的“类”的设计规则可能涉及的有：需要采用同样大小的窗口尺寸大小，窗户里面的分割线条的材质需要统一，粗细需要和镂空的面积成正比，并设几个层级，每个层级设定分割线条的密度；再深化到每个窗洞里面的分割原则也要自成体系，按自己的规则去排布分割，比如只有某个角度的折线，交接点的距离，比如是弧线段来分割，那么弧线的角度，相交还是相切，相接点的距离角度等。这种规则产生出来的这样“类”的设计成为了园林设计希望化有限为无限的意境追求。这里的“类”也就像是生物学中的生物种类一般，仅在局部DNA的片段有所不同，而演化出来的生物物种类别。

国家美术馆东馆的三角形基本元素的演绎

东馆的设计并不止停留在了三角形的平面外形上，而是结合建筑内部空间组织与房间分隔将整个建筑整体空间都融入了三角形的基本元素。比如大厅，平面构成是由多个相同比例、不同大小的三角形加减而得，其上部的各个楼层也是通过中间连梁和出挑阳台等的手法在大厅的上部空间进行了有机的分割和雕刻。最后演化得到的空间几何形态也有由三角型组合演化而来的同三角形倾斜角度相同的梯形和平行四边形。在变化规则上，始终保持角度不变的原则下在不同的楼层不同的空间功能中寻求、探索、尝试，将不同形态的空间进行组合，这种演化过程中规则的取舍哲学，是将来在数字化设计中，从哲学方法到计算机编码编程来计算得出这样的组合结果的宝贵经验基础和研究案例。如果这个程序可以被近似地或者抽象地编译出来，它所代表的就是贝老设计东馆的设计思路的DNA。那么假设在其他不同的场地环境和功能条件下，在使用贝老东馆的这个编码，使用贝老的这个留存的DNA，便可以在其他的地块中演化出同一“类”的设计。在文化层面上，这样的设计方式也会被不断积累和提高，让数学逻辑与计算机及生物科技等关键技术更多地被结合应用到建筑设计的技术方法中，这将彻底改变人们对建筑设计的传统理解，让设计师摆脱较基础反复的基本形态组合思维，更多的演化过程将被计算机取而代之，而设计师本身将更加深层次地去理解设计，将是会在编码层面理解，在DNA层面去调整设计，更本质地去建筑。相反地，而不再是在平立剖面图或者模型中去推敲形态的比较，比例关系，功能流线，去调整出几个方案然后作对比。采用这样传统的工艺技术，不仅比较花费时间，完成成果的可变性也比较有限，而且，设计过程的逻辑DNA没有被表现出来，其蕴涵在设计被后的哲学编码并没有被保留下来，后来的设计者就很难对其进行可以直接的传承和学习借鉴。真正有效的继承和发扬建筑艺术是让后来的设计者可以借鉴这些编码并在新的条件和情况下增加入新的调整，增加入自己的设计风格DNA和调整部分的逻辑过程。

举例来说，贝老在苏州博物馆的设计中，采用的是黑色的线条、白色的面还有平行四边形的基本几何形体的变化演绎，虽然基本的元素与东馆的三角形完全不同，但是贝老的设计哲学却不难被识别，有许多共通之处。不论从建筑的整体还是从细节的设计上都可以反应出他设计内部蕴藏的DNA。平面是采用传统私家园林中的层层围合层层深入的大框架，再将不同功能的平面的组合分割串联到一起最后都汇聚到中心湖的周围。东馆和苏博两个平面的几何存在着相通的组织逻辑，在人的视角关系，流线组织手法，图底关系的疏密程度等方面都体现了贝老独有的偏好。天窗的设计也很明显地反应了统一设计过程逻辑在不同环境中的不同表现。相对于东馆由一个个小三棱锥组成的大玻璃天顶，苏博则是采用被分割成小格的倾斜条状天窗。这两处的天窗同样是由各自建筑的基本几何元素变化而来，也都各自适应了自己的场地环境要求。

数字设计中的基本元素演绎

在《贝聿铭全集》中提到贝聿铭这样的一句解释：“众所周知光线在建筑中的重要性，我在设计中，正是有机会可以探索光线的丰富变化，以及形态和空间的神秘性。于是我大胆地尝试了一把。我们在前人的丰富经验的基础上多加了一个灭点，让我们得以超越前人，摆脱正交网络有限的空间可能性。这并不是说我们是比前人更好的建筑师，只不过我们可以借鉴前人的经验。我知道在将来，如果我们可以探索拥有无限灭点的弧面，就可以创建出更精彩的空间。不过，和之前一样，我仍然要等待一个绝佳的机会。”

在数字化设计快速发展的今天，很多弧线设计的软件层出不穷，而且深深渗透和影响着现在的建筑教学和建筑项目实践，比如弧线控制能力出众的Rhino犀牛建模软件，与之配合使用的编程软件简单易上手的Grasshopper编程插件，建筑分析能力出众的ecotech分析软件，建筑信息化建模能力较强的影响整个建筑生产线的rivet制图软件。都强有力的推进者现在的设计方式和设计思维。还有这些软件背后的一系列细分出来的软件。在建筑设计中已经有能力来编写空间几何、人流、受力结构、通风、采光等多元素综合考虑的程序编写。虽然由于建筑专业本身所包含的学科内容复杂宽广，对编程的造成了很大的困难，但是相信在不久的将来这些编码都会被破译出来。我们便能更有机地来看待苏州园林的设计逻辑与贝老的东馆还有苏博等其他的建筑设计背后共通的设计哲学以数学的形式呈现在我们的面前，甚至可以以动态的画面来讲述设计演化的整个过程，由各自的基本几何元素，在一个限定的环境下，不断演化出，生长出一个个建筑。苏州园林设计的意境得以成为现实，而且世界各地的各种建筑都将以代码的形式被抽象地、有机地、可演化的形式而传承。将有限的规则演化出无限的形态，计算机成为上帝之手，为我们演化出“建筑”这一新的生命体。

参考文献：

[1] 董豫赣，预言与寓言贝聿铭的中国现代建筑，时代建筑，2007, (5)。

[2] 刘珊，贝聿铭艺术博物馆空间设计分析，南京艺术学院学报(美术与设计版)，2010, (1)。

[3] 赵传玉，设计的文脉——观苏州博物馆新馆有感，艺术百家，2008, 24(z2)。

[4] 黄健敏，回响与重现体验贝聿铭暨贝氏建筑事务所设计的苏州博物馆，时代建筑，2007, (3)。

[5] 洪杰，贝聿铭的探索——阅读苏州博物馆新馆的几点体会，苏州科技学院学报（工程技术版），2008, 21(4)。

[6] （美）朱迪狄欧（Jodidio,P.）+（美）斯特朗（Strong,J.A.），贝聿铭全集，电子工业出版社，2012.1。

[7] 梅青 薛求理 贾巍， 纯净的完型—苏州博物馆新馆解读，建筑评论，2010。

第7篇：数字化技术方法范文

1、人工疏花+药物控穗技术：当花序8cm～10cm长时，进行人工疏花。疏除主花穗下面的腋生花穗，每个主花穗留单枝花。当单枝花穗长到18cm～20cm时，喷一次控穗药剂。主要的控穗药剂有多效唑，15%含量多效唑的使用量为1包（15g～18g）兑水15kg。

2、人工疏花+药物疏蕾+割花机打顶技术：当花序长8cm～10cm时，进行人工疏花，疏除主花穗下面的腋生花穗，只留单枝花；或疏除主花穗下面的腋生花穗后，进行花穗挖心。人工疏花后，当果园里有10%的树，树上有10%的雄花开放时，喷一次疏蕾药剂。喷疏蕾剂以后，3天～5天，花蕾变黄褐色，并开始落蕾。落蕾定了之后，如果花穗上的花蕾数量还较多，再用割花机割顶。主要疏蕾药剂有乙烯利，使用剂量为每2.5ml～5ml乙烯利兑水15kg。用量根据使用时天气情况来定，晴天高温天气用量少些，阴天低温天气用量大些。

3、药物疏蕾+割花机割顶技术：该技术对花穗不进行人工疏花，任其生长。当果园里有10%的树，树上有10%的雄花开放时，喷一次疏蕾药剂。喷疏蕾剂以后3天～5天，花蕾变黄褐色，并开始落蕾，落蕾定了之后，根据花穗上剩下的花蕾数量决定是否需要用割花机割顶。主要的疏蕾药剂有乙烯利，使用剂量为每2.5ml～5ml乙烯利兑水15kg。具体使用剂量可根据使用时天气情况来定，一般晴天高温用量小些，阴天低温用量大些。

（来源：文章屋网 ）

第8篇：数字化技术方法范文

关键词：关节动画；骨架；比例；运动捕捉

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）07-1630-03

人物角色动画作为关节动画领域的一项热点的研究对象，它的重要性逐渐的受到人们的重视，并广泛的应用于影视动画，游戏娱乐，工业设计，人体运动分析以及运动捕捉等多个领域。

人类比较熟悉自身的运动特点，而且人体的骨架包括多个运动关节，具有很多的自由度和运动参数[1]，因此获得真实感的人物动画非常困难。往往需要花费大量的时间来绘制各个关键帧的运动。关节角色动画是由一种层次结构的骨架模型来驱动角色动作，骨架作为关节模型重要的组成部分，对于生成良好的动画效果至关重要。如何能够获得合适的模型骨架成为人们越来越关心的问题。[2]当今比较流行的运动捕捉技术，通过摄像头，传感器等外部设备定位人体主要的运动关节，记录人体各关节的运动参数，从而获得真实的人体运动动画。如何重用运动捕捉数据，使运动捕捉数据满足相似层次结构但不同比例的骨架模型需要，正是我们希望研究的问题。传统获取人物角色模型的方法，是通过一些动画建模软件，如3Dmax，Maya，Poser等[3]，由动画师手工建立适合模型的骨架，然后与模型的网格连接来驱动模型动作。这就需要花费大量的时间来建立合适的骨架模型，而且对于不同特征的模型，需要重新建立骨架。另外，还有采用三维扫描仪的方法来获取真实人体表面的几何数据，通过几何重构的方法获得人体模型，在关节动画的应用中需要再次提取模型的骨架或者构建满足于模型需求的骨架模型，需要专门的扫描设备，成本高，速度慢，不满足于实际应用的需求。

为此我们提出了一种人体骨架模型参数化建模方法。基于人物角色骨架特有的自然比例特征，以及某些关键部分满足黄金分割率，从而采用H-Animation标准的骨架层次结构，建立标准的参数化骨架模型。该方法不仅可以获取标准的人体骨架模型，并在应用中根据模型大小特点的不同灵活并自动的生成合适的骨架模型，尤其对于运动捕捉技术领域具有 重要的意义。

1人体骨架

1.1 人体骨架特点

自然人体的骨架起着支撑身体的作用，是人体运动系统的一部分。骨骼之间一般用关节和韧带连接，骨骼通过绕关节旋转来达到运动的效果。人体的自然结构是以头部垂直于地面的方向为轴的对称结构，四肢对称的分布于身体的两侧。人体的四肢是主要的运动部分。头部通过颈部关节与身体连接；手臂通过肩部关节与身体连接，肘部关节连接小臂，手腕关节连接手部；腿部通过胯关节连接身体，膝部关节连接小腿，脚腕关节连接足部。因此，我们可以将人体骨架看作是一种层次的结构。

1.2 骨架比例分析

人体的骨架结构满足一定的自然比例特点，早在公元1世纪，罗马工程师马克 维特鲁威就将人体的自然比例应用到建筑的丈量上，并且总结出了人体结构的比例规律。达芬奇著名的画作《维特鲁维人》形象的展示了人体自然比例的特点，后来人们常以这一精准的比例来形容男性“完美比例”。虽然西方人和东方人以及男性和女性的骨骼长度存在差别，但是骨骼的基本结构是一样的，而且骨骼的长度满足一定的比例特点。人类在进化的过程中，头骨和腿骨的变化最大，而躯体外形变化很小，人体结构中有许多部分比例都接近黄金分割率1：0.618。其中，1）脐部：作为头顶――足底的黄金分割点；2）咽喉：作为头顶――脐部的黄金分割点；3）膝部关节：作为脐部――足底的黄金分割点；4）肘部关节：作为肩部关节――指尖的黄金分割点；5）：躯干纵方向的黄金分割点等。另外还存在一个黄金矩形，即长宽比为1：0.618。它是躯体的轮廓矩形，长为肩顶到臀底的长度，宽为肩宽和臀宽的平均数。

在我国的人体绘画领域，通常还有着这样一个标准，“立七坐五蹲三”；另外还有头高比例标准，头高为身高与头长的商，头高=身高/头长。通常，正常成人的身高和头长比值在6到8之间，在我国学术界比较认可8头高这个说法，8头身作为一个完美的身体比例，许多教科书采用这一比例来刻画人体，8头身也对我们人体模型的构建提供了便利。另外，还有9头身标准，西方文艺复兴时期就开始采用这一标准，通常我们使用这一标准刻画英雄人物，或者动画中完美的人体形象。

图1 标准人体骨架8头身比例分割图

接下来我们分析标准8头高的人体骨架结构比例特点。除了关键关节点以及部分人体长度遵循黄金分割率之外，人体八头身比例分割如图1所示。我们在建模的时候依据头高长度为基准，依次确定人体正常站立姿态各部分骨架比例分布。其中人体躯干部分，肘部关节作为手臂的中心分割点，膝盖关节作为腿部的中心分割点，其中大腿与小腿等距，并且约等于两倍的头长。人体脐部作为人体的质量中心平分上体下部与大腿部关节的分割点。 因此，我们通过人体八头身比例分割示意图的分析，可以在给定头高的情况下，建立参数化的骨架模型。

2 骨架模型参数化

2.1 H-Animation标准

在VRM1.2.0中定义了H-Animation标准来构造人体骨架。H-Animation标准在VRML97/X3中定义了具有骨架关节特点的人体骨架层次结构模型。 H-Animation标准也明确了不同的骨架层次级别，其中最简化的模型级为LOA0；LOA1是适合于底端的实时3D层次模型；LOA2是采用简化了脊椎部分骨骼的模型；LOA3则是目前最完备的人体骨骼结构，其中主要包括了手指部分各关节的结构。由于我们关心骨架关键运动关节的节点位置，因此我们采用H-Animation标准的LOA1层级。而且此层级的人体骨架结构与运动捕捉数据中的骨架结构相似，同样采用关节点连接关键的运动骨骼部分来构造满足于人体运动特点的拓扑骨架层次结构。

2.2 运动捕捉数据骨架层次结构

运动捕捉技术是一种通过在捕捉对象的主要运动关节加装传感器设备来记录现实角色运动信息数据的技术。通过运动捕捉数据来驱动虚拟角色骨架动作来实现运动动画。运动捕捉数据中建立了模型的骨架层次结构，人体骨架以位于人体模型几何中心的位置作为根节点，通过各个主要骨架运动关节的特点连接头部和四肢形成一种具有层次结构的骨架模型，并且利用运动捕捉技术记录的各个主要运动关节的运动数据来驱动根节点位移以及其他各关节点的旋转来实现运动动画。通过使用参数化骨架模型的方法，可以依据人体某一特定关节的长度来构造整个模型骨架，使得运动捕捉更具实时性，而且在一定程度上解决了由于捕捉对象骨架和预先建立骨架模型的不匹配的运动重定向问题。

2.3 参数化骨架模型建立

我们从之前所介绍的人物结构比例画法以及标准人体八头身比例分割示意图中可以知道，如果给定初始长度值，我们就能够利用这个定长来构造出整个人体结构层次骨架。所以，我们也可以利用参数化的方法调整骨架参数从而构造满足不同特征的人体骨架。另外，针对人物关节角色动画的应用，我们还可以利用参数来限制骨架各部分的自由度以及运动参数.

通常，我们定义人体模型脐部为整个人体骨架的根节点，用Root表示。人体模型的运动利用根节点Root的位移，以及各主要运动关节的旋转来得到动画，我们利用Ri来定义各关节部分的旋转，Troot表示根节点的位移，因此我们可以得到整个骨架的运动方程：

其中i=（1.....n） 表示骨架关节点的标号。因此我们得到人体骨架Skeleton=（D1.，D2...Di-1），Di（1，2...i-1）表示人体骨架各部分长度。Joint =（J1，J2...Jn-1）来表示骨架各关节点位置。

在人体骨架模型中，我们假设人体头顶至足底为身高H，头高为H头高，f为黄金分割率0.618，h为各部分骨骼长度。脐部作为头顶至足底的黄金分割点，然而我们在8头身比例分割图中看到，以脐部分割，上身与下身的比例为3：7，但是我们在此遵循黄金分割率的条件，这样我们可以得到更加美观的人体模型。我们利用骨架各部分的比例特点，通过定义头高为定值，从而得到各关键部分骨骼的长度值：

根据H-Animation标准的LOA1层级的定义以及为了满足运动捕捉数据结构的要求，我们将人体骨架解构为16个主要关节部分，J1，J2，......J15 ，ROOT。骨架各关节点定义如图2所示。

在构建人体骨架比例模型的应用系统中，我们将以上16个关节长度定义为由统一的头高H表示，通过利用各部分关节长度的比例特点计算得到各部分长度的参数化公式，并将此统一化的骨架层次结构作为模型模板，根据不同应用的要求，通过调整骨架各部分参数来构造不同特征的骨架模型。

3 实验结果

本文实验系统运行于Intel Core2 Duo CPU P8600 2.4GHz， RAM 4GB的PC机上，Windows 7 操作系统，使用Windows Visual Studio 2010 Visual C++集成开发环境，并结合OpenGL软件包实现。

4 结论

本文提出了一种基于人物骨架长度比例特点的参数化骨架模型建立方法。能够快速准确的获得标准的人体骨架。对于Poser等软件，可以方便的建立整个标准人体骨架。并且根据运动捕捉数据的骨架层次结构建立骨架，能够良好的满足人物角色运动捕捉的要求，在Motion Builder，Maya等软件中可以方便的将运动捕捉数据运用于骨架。然而，我们的方法是针对标准的人体骨架，当今的动画电影领域要求我们能够获得拟人化的动画形象。未来，我们希望能够在此基础上研究能够快速并且方便的提取模型骨架的方法，建立关节骨架模型并获得不同特点的动画人物形象。

参考文献：

[1] 张三元.数字化仿真人体模型的设计方法[J].系统仿真学报，2000，12（1）.

[2] 吕治国，李焱，贺汉根.基与Poser模型的三维人体建模方法[J].计算机工程，2008，34（13）.

[3] 李健，万群生. VRML交互研究与基于H-Animation人体骨架的个性化定制[J].计算机与信息技术， 1999.

[4] M.Meredith，S.Maddock. "Motion Capture File Format Explained"， Department of Computer Science，University of Sheffielf.

[5] J.E Chadwick，D.R.Haumann，and R.E.Parent.Layered construction for deformable animated characters[C].In SIGGRAPH '89：Proceedings of the 16th annual conference on Computer graphics and interactive techniques，1989.

[6] CMU. CMU Graphics Lab Motion Capture Database[DB]. http：//mocap.cs.cmu.edu，2001.

第9篇：数字化技术方法范文

关键词：机械工程；自动化技术；问题；改进方法

为了确保机械工程自动化技术实践应用效果良好性，应在有效的改进方法支持下，对该技术存在问题进行及时处理。因此，需要提升机械工程自动化技术认知水平，灵活运用不同的改进方法处理好该技术的相关问题，发挥该技术优势的同时为社会整体生产力的不断提高提供保障。

一、机械工程自动化技术存在问题分析

（一）人才资源并不充足

随着我国经济发展水平的日益提升，机械工程自动化技术应用中中取得了众多成果。但是，与西方发达国家相比，依然存在着一定的差距。具体表现在：（1）缺乏专业能力突出、实践经验丰富的人才，致使实践生产中所需的管理、经营方式较为落后，影响了机械工程自动化技术实际作用的充分发挥；（2）技术性人才及管理人才数量不足，导致机械工程自动化技术应用难以达到预期效果，加大了该技术实践应用中的问题发生率；（3）机械工程自动化技术实践方面的人才匮乏，既有的技术人员理论知识扎实，但缺乏必要的实践能力，致使该技术使用中遇到实际问题时未能得到科学处理。当前我国机械工程自动化技术发展受到了人才资源不足所造成的较大影响，制约着该技术应用领域的拓宽，需要采取科学的改进方法进行处理。

（二）管理理念较为落后，管理工作缺乏足够的重视

当前我国工业化的生产水平有了较大的提升，为经济发展速度的加快注入了活力。但是，由于机械化整体水平依然有待提升，与之相关的管理理念较为落后、管理工作缺乏足够的重视，影响了机械工程自动化技术的实践应用效果。具体表现在：（1）相关的企业在运用机械工程自动化技术的过程中，对该技术缺乏正确的认识，相关的管理工作未能落到实处，导致其发展速度缓慢；（2）运用机械工程自动化技术提高生产作业效率的过程中，由于既有的管理理念未能达到与时俱进要求，加上相关的管理人员创新意识不足，间接地降低了机械工程自动化技术水平；（3）未能根据机械工程自动化技术实践应用中的要求，加强该技术管理，致使其使用中无法达到生产要求，给机械工程自动化技术推广使用带来了阻碍作用。与此同时，受到投入成本的影响，使得机械自动化技术实践应用中的创新性并不突出，导致其管理缺乏有效性。

（三）发展规划缺乏合理性、配套设施不完善

受到我国基本国情及技术水平影响，我国机械工程自动化技术使用中依然存在问题。其中，该技术的发展规划缺乏合理性、配套设施不完善。具体表现在：（1）由于机械工程自动化技术使用中相关人员对其功能特性及技术优势认识不足，导致其在市场推广中的实际需求下降，给其未来发展带来了较大的挑战；（2）实践过程中有关机械工程自动化技术的长远发展规划制定并不科学，导致有关该技术的投资热情减少，影响着机械工程自动化技术的实践应用效果；（3）机械工程自动化技术应用中未能与实际的生产要求充分地结合起来，致使该技术使用中的潜在价值挖掘不充分，影响着其长远发展目标的顺利实现。

二、处理机械工程自动化技术存在问题的改进方法分析

（一）加大专业人才培养力度，确保人才资源充足性

机械自动化应用的完善和提高既离不开专业的技术人才也离不开自动化管理人才，而人才的培养离不开教育，因此要重视对机械自动化领域相关人才的教育工作。从学校来说，要在理论教育的过程中加强实践教育，注重培养机械自动化专业学生的实践能力。一方面教学内容的选择要与生产实际相结合，要注重研究实际问题，培养学生利用理论知识解决实际问题的能力；另一方面，教学过程中可以和企业合作，为学生提供在企业里实习的机会，帮助学生积累实际工作经验。通过这些举措的灵活使用，有利于增强机械工程自动化技术人才培养有效性，降低该技术实践应用中的问题发生率。

（二）更新管理理念，重视技术管理工作

机械自动化技术实践应用中存在着成本高、管理能力不足的问题，影响着该技术的实践应用效果。因此，为了促进机械工程自动化技术发展，应对其实践应用中的管理理念进行必要的更新，并落实好技术管理工作。具体表现在：（1）应根据机械工程自动化技术的应用概况，运用丰富的实践经验及技术管理方面的理论，确保其管理理念先进性；（2）在运用机械工程自动化技术的过程中，应结合其技术特点及实际的应用效果，给予其必要的重视，将相关的管理工作落到实处，并在管理中引进先进的自动化设备，确保其管理工作高效性。

(三）注重其发展规划的合理制定，完善配套实施

在加快机械工程自动化技术发展速度的过程中，应注重其发展规划的合理制定，并完善配套设施。具体表现在：（1）加强机械工程自动化领域内的形势判断分析，明确战略目标，做好整体的规划部署，确保其整体发展规划制定合理性；（2）加强计算机技术、功能强大的自动化设备等使用，完善分钟基础设施，提高机械工程自动化技术作用下的生产效率；（3）优化自动化作业流程，加大自动化系统装置设置中的投资力度，确保机械工程技术自动化技术应用效果良好性。

结束语：

机械工程自动化技术的高效利用，对于社会生产水平提升机相关领域产业规模扩大至关重要。因此，运用机械工程自动化技术完成相关的生产计划时，应重视其中存在问题处理，加强针对性强的改进方法使用，促使该技术实践应用中能够达到预期效果，为社会的不断进步提供必要的技术支持。

参考文献：

[1]巢大为.浅谈机械工程自动化技术存在的问题及改进方法[J].建材与装饰,2016,(10).

[2]王普.机械工程自动化技术存在的问题及措施分析[J].黑龙江科技信息,2014,(36).