时间：2023-01-01 02:02:58
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇虚拟技术论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
虚拟现实技术可利用计算机产生一个以自然的视、听、触等功能感受的三维环境，人们可以方便地对生成的“虚拟世界”进行交互式的观察、分析、操作和控制。它以仿真方式给用户创造了一个实时反映实体变化与相互作用的界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，它具有多媒体信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特点。利用虚拟现实技术创建出逼真的矿山工程环境对优化系统设计具有重要的实用价值。
为了给用户创建一个能使其感到身临其境和沉浸其中的环境，必要的条件就是根据需要能在虚拟现实系统中逼真地显示出客观世界中的一切对象：不仅要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似，而且要求在形态、光照、质感等方面十分逼真。
目前，相关软件发展迅速、种类较多，其中常用的软件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我国图灵公司的VRMAP、适普公司的IMAGIS等。
1．1模型构建软件
MultiGenCreator是美国MultiGenParadigm公司开发的三维建模软件，广泛用于视景仿真、虚拟城市、模拟设计、交互式游戏等。它在满足实时性的前提下可生成逼真的场景，可进行多边形建模、矢量建模和地形生成。它的层次细节、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight在实时三维领域成为流行的图像生成格式。该软件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的数据与AutoCAD和GIS软件结合方便。
1．2支持视景生成的语言——OpenGL
应该使用已有的商品化或标准化的图形库和程序设计语言来设计与实现虚拟环境，其中OpenGI(服务器)及其支持系统就是这样一种可选用的图形生成环境。OpenGI可按函数库的形式被C语言调用，也可以被窗口系统直接调用。OpenGI是使用专用图形处理软件接口，该接口目前由几百个过程函数组成，用以支持用户对高质量三维对象的图形和图像进行操作。
()penGI指令的模型是客户／服务器模式，即一个程序(客户)提供指令，该指令由OpenGI解释并处理，它直接执行3D及2D图型的基本操作。这些操作包括转换矩阵、光照模型和光线跟踪、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持双缓冲技术，该技术提供了生成动画效果图形所需要的机制，使所生成的图形能够像电影一样平滑运动。
1．3视景漫游软件
Vega是MultiGen--Paradigm公司开发的应用于实时视景、声音仿真和虚拟现实等领域的高性能软件环境和开发平台，由Lynx图形化用户接口和Vega库组成。利用Vega库函数可在Lynx中建立漫游所需要的场景、窗口、通道、运动和碰撞方式，可以定义对象的初始化参数并建立对象之间的相互联系。
2地质构造情况的模拟
对于矿山技术人员来说地质构造情况非常重要，如果对煤层、岩层、含水层、流沙层以及断层和褶曲等情况的推断有偏差，或图形表现不直观易懂，则在建井或生产过程中就可能发生塌方、突水等事故，造成人员伤亡和经济损失。应用虚拟现实软件可以根据地质体的三维分布，使矿井的规划设计更加直观方便。
综合国内外现状，三维地质体的绘制有块段、表面、实体和断面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面数据是ded或。dem格式，使用GIS软件Arolnfo、用插值方法生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式，将其导入Creator就可以生成煤层曲面。然后，通过光照、着色、纹理、渲染等处理三维地质体更加逼真。
3地形地貌及地物的模拟
地形地貌和地物的建立需要相应的三维数据。如果有研究区域的纸质地形图，可以用扫描数字化的方法得到平面数据，按照图上的标注得到高程数据；如果已有该区域的电子地图，则可直接使用或通过数据格式转换得到需要的数据；如果没有上述数据源，则需要由野外测量获得。
地形生成与地质曲面生成过程类似，先用ArcInfo将地形图上的等高线和高程点进行数字化，把图上标注的高程值输入到属性表中，生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式将其导入Creator生成三维地形。
对于建筑物、道路、围墙、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD进行数字化，得到其平面位置。将得到的*．def文件导入Creator，并与地形匹配。如果建筑物比较规则，则直接将其底面按照高度拉伸为立体，如果建筑物造型比较复杂，则需要分成规则的几部分进行构建。
4矿山井下巷道建模
目前，矿山信息主要是通过CAD格式的双线采掘工程平面图来表达。首先根据采掘工程平面图上的高程信息，利用CAD中的三维多线段重新描绘巷道，同时将高程信息赋予每个节点，实现巷道的单线显示，井筒和巷道设计要布置合理，尽量避免穿过断层、褶曲、含水层等不良地质构造，尽量减少矿井建设和生产地面的影响。
使用MultiGenCreator进行设计，用圆柱体表示井简，用半圆型截面的柱体表示岩巷，然后进行模拟生产，以发现生产中可能遇到的问题，对设计方案进行比较和选择。设计方案完成后可模拟不同设备、不同开采方式的生产系统进行生产，从而达到优化矿井设计和生产系统的目的。综合考虑地质和技术条件、经济、环境等各种因素，选择合理的方案。
5虚拟巷道系统的建立
虚拟巷道系统是对矿井真实巷道多分辨率的三维虚拟表示，建立的主要任务之一是实现基于web环境下的可交互的、真实巷道的三维可视化表达，用户可以从各个角度对巷道虚拟环境进行任意的浏览和观察，并可通过网络进行各种交互。
5．1矿井巷道的建模
矿井中各种实体大多是三维实体，其表面为不规则曲面，且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形，可用一个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范围，要经地表勘查、地下勘探及推估等手段来完成。在浏览器上三维实体模型，可通过将现有的三维矿体模型中存储的信息按照一定的规范转换为系统可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中构建三维矿井巷道模型，首先应进行简单的坐标转换，这是因为MuhiGenCreator中采用的坐标系和地学中实际采用的坐标系的含义有所不同。MultiGenCreator中采用的坐标系为符合右手规则的空间坐标系，是以MuhiGenCreator浏览器中用户区的中作为其坐标系的圆心，基底坐标为XOZ面，y表示高程。其坐标长度以米为单位，标准角度以弧度为单位。因此，为使它与人们通常采用的地学坐标系保持一致，应将原来矿井三维实体的(，Y，：)坐标转换为MuhiGenCreator坐标系中的(，Y，Z)。转换后的三维实体坐标应满足虚拟场景中所采用的局部坐标系显示的需要。由于矿井实体坐标的数值一般相当大，而实际显示坐标值的前几位高位数据对图形形状不产生任何影响，因此可将地理坐标数据各分量同时做一预选。
5．2虚拟巷道场景的绘制
对于规则格网构成的矿山地表模型及矿井实体的顶底板数字表面模型，可用ElevationGrid节点构建。该节点能很容易有效地设计创建一个位于局部坐标系X()Z平面上高低起伏的地域造型。该造型用高度值组成的标量阵列描述，阵列指定了表面每个格网点上的高度。和z方向的栅格点数量可以分别用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了栅格行和列之间的空间。Height域的值指定了每一个栅格点的海拔高度，基底上的每一个栅格点都与height矩阵中的一个海拔值相对应；colorPerVertex域指定为TRUE或FAISE，表示color域中指定的颜色是用到ElevationGrid节点的每个顶点上(TRUE)，还是应用到每个四边形上(FAISE)；此外，通过建立solid域值，所有的海拔栅格都可以当作实体。
对于由不同的三角面构成的复杂地表模型，则需要用MUITIGENCREATO提供的万能几何节点IndexedFaceSet来创建，它有coord与coordlndex两个域，与IndexedFaceSet节点中的两个域类似，前者提供了一个节点，列出了构造面几种所有面的坐标。Coordlndex域的值提供了一张描述一张或多张面周界的列表。其中每一个值都是整型索引，并且每个索引都指定了在coord域内的坐标列表中的一个坐标。在实际的创建过程中，要求建立三角网的各个三角面按照法线方向向外的法则。
6结语
应用虚拟现实技术，生成一个逼真的矿山虚拟环境(VirtualEnvironment)。这样在矿山设计或研究阶段，科研人员可以置身于矿山虚拟环境下直观审视矿山，按照设计给定的工艺方法和参数，选择设备及确定生产模式。从基建到闭坑的全过程实时监控，发现问题进行实时修正。设计结束后，设计单位、矿山企业可向审查者、公众展示一个三维和动态的矿山。总之，虚拟现实技术在矿山设计、技术改造、生产中可广泛应用。
参考文献：
[1]古德生．金属矿山深部开采中的科学问题[A]．香山科学会议第175次学术讨论会[c]．北京：2001．
[2]乔林，费广正等．OpenGI程序设计[M]．北京：科学出版社，2002：130～134．
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[4张瑞新、任延祥．虚拟现实技术及采矿工程中的应用．《中国矿业大学学报》，1998(3)：27
动画作为艺术的一种表现形式，它具有特殊的文化内涵。动画艺术来源于生活，但它的艺术表现形式却又远远高于生活。动画创作中想象力和创新性是关键，动画中创造性大都是如何来体现的呢？它靠技术，然而在当前社会迅速发展的影响下，很多新型技术都进行了革新和研发，也伴随着动画行业的发展迎来一个灿烂的春天，并且在表现形式上呈现出多元化。很多动画作品不但在商业上获得了极大成功，而且其民族性、国际性、艺术性上也体现的淋漓尽致。所以说新技术的革新是动画艺术的发展趋势。
二、虚拟现实技术与动画艺术的融合之路
动画在当前社会的发展中，在形式上很多情况不能满足商业或艺术上的要求，这就要求动画技术进行革新以满足其需求。然而，虚拟现实技术就应运而生了，虚拟现实技术使动画艺术在表现形式上更广，甚至促进新兴行业的产生。例如，虚拟三维仿真动画游戏，建筑漫游交互可视化，模拟军事、工业制作互动领域。
三、模拟真实环境，实时仿真交互
模拟真实环境主要是应用在商业中，早在加拿大，就已经投入运用了，即，在商业会议中，会议中的人员都不会到场，而是在家拿出手机或是电脑，进入一个虚拟的办公环境中，大家都坐下来开会就好了。这样就大大节省了资源。在虚拟的环境中每个模型的外形，进行真实的拟合，然后通过数据转换成三维模型。比如，蓝天白云花草树木的模拟、虚拟现实主题公园真实模拟、真实的建筑场景等。
四、动画艺术与虚拟现实技术的发展
动画艺术的设计可以挖掘传统文化中的元素。传统文化经过几千年的沉淀，所留下来的优秀文化大多是符合大众口味，都有其独特的艺术形式，吸引着各自的爱好群体。虚拟现实技术随着科技的发展，也日益健壮，把动画艺术融入到虚拟现实当中，其视感、触觉可谓大为观止。建筑行业中，为了把握市场趋势，果断启用最新技术把握住了商机。虚拟现实技术甚至成了当今房地产行业综合实力的象征与标志；工业生产中，虚拟现实技术给其带来了便捷，提高了效率，更是减少了损失；在军事模拟动画中，给战士充足的现场感觉，提升了培训质量。
五、结语
关键词：电视电影论文
近几年，随着《阿凡达》《魔兽》等科幻电影在全世界范围内取得成功，人们开始尝试将IMAX、4K等现代技术运用于影视的制作过程中，而技术的更新换代极大地促进了影视行业的发展。其中，VR虚拟技术正成为继3D技术后影视行业的新宠，一些国际知名公司对VR虚拟技术的开发和应用也充分地说明了VR虚拟技术光明的发展前景。例如，2014年Facebook公司并购了一家专营VR头显的公司Oculus，我国的阿里巴巴、腾讯等公司也相继制定规划，希望成为国内VR技术界的领先者，从而使越来越多的资金和人员涌入VR领域,使我们有理由相信，VR虚拟技术必将成为影视艺术未来发展的核心力量。
1、VR虚拟技术在影视制作中的实际应用
现阶段，我国影视领域运用VR虚拟技术进行拍摄和制作尚处于一个摸索与发展的过程。VR电影和VR电视，不是单纯的技术升级，而是伴随着VR虚拟技术在生活中广泛运用，是影视领域的一次从软件到硬件、从内容到终端的大胆尝试，将对整个影视制作界产生积极而深远的影响。以VR电影的制作为例。首先，VR虚拟技术的实现需要大量设备支持，机位与GoPro的数量比差不多是1∶6，甚至更多，才能全方位地进行拍摄;其次，所有的机器都必须连接同一个WiFi，才能保证同时开机进行一个片段的拍摄，否则后期画面修补时可能会出现因画面帧率不统一而无法合成画面的情况。除此之外，VR电影的技术要求也十分严苛。拍摄过程中，尽管有超过6台的机器，但是拍摄主体必须只对准其中的一台，才能完整地将摄体的细节记录下来。为了生动地表现动作场景，使其进行得更加流畅，VR电影需要在至少每秒85帧的条件下拍摄，而普通电影一般多为每秒24帧。后期制作之前，需要对前期运用VR虚拟技术拍摄的素材进行整理。由于前期通过6台机器进行拍摄，此时的素材数量随之发生变化，即同时输出6条素材。对于后期制作而言，最重要的是进行画面的缝合，需要用到像Kolor…AutopanoGiga之类的编辑软件进行制作和修改，将其导入输出素材中。此时，电脑会自动编辑，使6个素材的画面在捕捉的某一点上实现声音和画面的同步，基本修改完成以后，我们可以在PRO等软件上开始进一步细致的制作。
2、VR虚拟技术对影视艺术造成的影响
第一，传统导演模式会受到VR虚拟技术的影响。过去的电影由于对沉浸式体验要求不高，一般只需要搭建一个半景棚就可以进行正常拍摄，而在拍摄VR电影时，观众希望看到全方位的视频，获得三维的空间体验，这种二维到三维的转变对导演提出了极高的要求，不仅要求具备多维的制作思维，同时还要精通全景棚和露天的画面拍摄。其次，观众在观看VR电影时，可主动改变座位与电影屏幕之间的距离，观看体验的灵活性使观众更容易身临其境，被剧情吸引。为了使观众能够在自己喜欢的视角和位置观影，导演需要作为一个引导者从电影的视角出发，抓住观众的视点，引导观众直至整个故事的结束。需要注意的是，VR电影频繁采用非线性叙事的方法，甚至是多线性叙事，而不同的观众选择的观看视点也存在差异，这就要求导演自身能够熟练地掌握VR虚拟技术与故事整体架构之间的结合。导演为了满足观众对于主要剧情的预设，还需要增加主人公之外非主人公的故事结局，即把握故事主要剧情的同时，也要照顾故事细枝末节的发展。第二，镜头语言也会随着VR虚拟技术的运用发生变化。镜头语言是传统电影制作中最重要的环节，但是在VR电影中，镜头语言的作用逐渐淡化。传统电影通过荧幕表现故事，镜头语言是其最主要的辅助工具，而在VR电影的创作过程中，VR机器的位置较为固定，并不存在惯用的推、拉、摇、移等拍摄行为，采集运动镜头时，VR机器会被安置在一个轨道滑板上随着摄体的移动同步拍摄，这里就完全摒弃了传统电影里的远、近、中、特等镜头转变，镜头不再是影片的最小单位，某一空间位置取而代之。第三，演员表演也会受到VR虚拟技术运用的影响。传统的演员表演是按照场次来演出，而VR电影的表演要求是，给定演员一个特定的区域，让演员按照空间形式演出，类似于话剧的表演形式。以VR电影全景拍摄为例，要求导演和工作人员离开现场，导演在摄影棚外用对讲机对现场进行拍摄指挥。并且，传统的录音设备由在场的录音挑杆人员进行录制，而在VR电影拍摄录音环节中，由于现场的工作人员全都退居摄影棚外，录音完全是演员自己来录制。演员表演的自由性使拍摄过程中容易产生一些意外事故，如忘词、笑场，甚至还包括录音设备损坏，所以VR电影的制作成本相对于传统电影较高。
3、VR虚拟技术在影视艺术中的应用前景
近几年，尽管VR虚拟技术已经成为普通大众口中的热门话题，但是这种“受欢迎”仅限于概念上，影视艺术中并没有广泛地运用VR虚拟技术，甚至国内院线都没有正式上映过一部纯VR虚拟技术制作的电影。科技是一把双刃剑，VR虚拟技术既存在一定的优势，也有着自身的局限。VR技术在提供给观众全方位观看体验的同时，也因设备的局限性，导致影片时长过短，多控制在20分钟以内，并且在增加观众的自由选择之后，VR影视制作难度也随之变大，鉴于这种情况，导演在情节设置上趋于简单化。当然，VR虚拟技术也不尽然都是缺点。现阶段，VR虚拟技术在影视领域的运用主要分为VR影视体验、影视短片及风景类电影制作三个方面。导演经常利用VR自身的技术特点，结合影视的具体需要，进行一些始于VR电影的制作，从而满足新时期人们对于VR虚拟技术的期待。例如，空间密闭类电影，就可以借助VR虚拟技术的力量、密闭的空间、VR的多视角，营造出影片所需要的紧张、刺激氛围。又如，未来恐怖片的制作，必然会用到VR虚拟技术，强烈的沉浸式体验可以让观众处于第一视角经历惊悚的剧情。再如，一些强调空间感的纪录片，如《动物世界》就可以使用VR虚拟技术，使观众既可以站在动物的视角学会自然知识，同时拍摄技术上的创新也会明显增强纪录片的教学效果。
4、结语
VR虚拟技术在影视艺术未来的发展版图中必然会占有一席之地以及拥有光明的应用前景，但前提必须是导演能够充分认识到VR虚拟技术的技术特征与影片自身的需求，在此基础上，将两者结合，从而营造出独特的氛围，给观众带来充分的沉浸式体验。切记不要强行运用VR技术，将VR技术作为影视的噱头，否则影片的内涵和水平将会失去平衡，进而得不偿失，只有合理地融合艺术与技术，VR虚拟技术才能更好地在影视行业中得到发展和进步。
参考文献：
在传统的实验教学中，依赖的是硬件实验设备，这种实验设备价格昂贵，建设一个实验室至少需要30～40万元，在使用的过程中因为学生不能够熟练操作实验设备和仪器，容易造成损坏，维护费用也很高，使得很多实验教学很难开展。虚拟实验管理平台(建设成本大大低于硬件实验室)放置在学校的网络服务器中即可，依靠信息技术在计算机上最大程度地模拟出与硬件实验相同的实验环境，并且提供实验教学和管理一体化功能。平台内可以由教师设计验证性典型实验并制定实验评分标准，平台会根据学生实际实验情况并依据评分标准计算出学生实验成绩和学生在实验过程中出现的错误及存在的问题，教师再针对性普遍存在的问题进行讲解，做到教学重点突出。虚拟实验管理平台内部具有各种电子元器件和仪器仪表用以进行设计、连接、配置和调试，并可以根据需要进行添加，器件库比硬件实验室配备更加丰富。只要具备网络，学生可以利用任何能够支配的时间反复设计电子技术实验，即使是多个班级的学生同时做实验也可以，这样就解决了实验时间和实验场所受限的问题，实验过程不会造成设备的损耗;平台内部含有帮助功能，学生在自主实验过程中遇到问题可以自行查询解决问题，增强了学生的自学能力。
2采用虚拟实验管理平台和虚拟仿真软件的对比研究
虚拟仿真软件中元件采用的是元器件符号，仪器仪表采用例化的符号，界面方便整洁、易于调试，但是对于学生认知的能力帮助不大;虚拟实验管理平台内部的元器件和仪表仪器，是按照实际器件模型来进行建模。比如对于电阻来说，采用和实际实物相同的色环电阻，这对于学生认识实验器件和设备具有很大的帮助作用，对于仪器仪表也都是采用和实际仪表相同的操作界面，直观性强，可操作性高，避免了学生在实际实物操作过程中因为不熟悉实验设备而产生损失。虚拟实验管理平台中，在设计搭建电路之前要考虑元器件在整个区域的排放位置，如果摆放不正确就需要删除后重新搭建，这类似于在实际面包板中搭建电路，在设计电路之前必须先对整体进行布局思考;在仿真软件中搭建电路的整体摆放特别方便，如果有错误也可以进行整体移动。从这一点来说，采用虚拟实验管理平台没有采用虚拟仿真软件方便快捷，但是有利于学生提前思考能力的培养，尽量把问题解决在发生之前。对于虚拟实验管理平台和虚拟仿真软件相比，仿真软件的功能更强大，虚拟实验管理平台更加针对学生日常实验，而仿真软件更针对学生进行大型设计。在仿真软件中，如果有两条导线相连一般通过节点的方式，在虚拟实验管理平台中一般通过接到连接的器件管脚的方式，因为在实际中用面包板，不能够使用裸线，因此它们之间的相连是通过接到对应器件节点的方式。针对模拟电子技术课程中的三极管放大电路分别采用虚拟仿真软件和虚拟实验管理平台进行实验，并在学生实验后针对这两种方法和采用硬件实验进行了比较，95%以上的学生认为采用虚拟实验管理平台的方式比采用虚拟仿真软件的方式更加接近真实实验环境，如果能在课程实验中先进行虚拟平台实验，再进行真实实验互补的实验的模式能更加有效地促进实验能力。
3结论
一、虚拟仪器与运动控制
1.虚拟仪器与图形化编程语言-LabVIEW
虚拟仪器(即VirtualInstrument，简称NI)是一种基于计算机的仪器，就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户(而不是厂家)可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。
虚拟仪器系统是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用PC计算机强大的图形编程环境和在线帮助功能，结合相应的硬件，快速建立人机交互界面的虚拟仪器面板，完成对仪器或设备的控制、数据分析与显示，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器的价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能，方便地对其进行维护、扩展、升级等。
LabVIEW是美国NI公司利用虚拟仪器(virtualinstnlments)技术开发的32位，主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台。LabVIEW同时也是一一种功能强大的图形编程语言，但它与传统的文本编程语言(如c语言)不同，采用了一种基于流程图的图形化编程形式，因此也被称为G语言(graphicallanguage)。这种图形化的编程形式，方便了非软件专业的工程师快速编制程序。LabVIEW也不同于传统文本式的编程语言的顺序执行方式，而是采用了数据流的执行方式，这种方式要求程序仅在各节点已获得它的全部数据后才执行。
多任务并行处理一般是通过多线程技术来实现的，不同的任务实际上通过各自的线程轮流占用CPU时间片来达到“同时”处理的目的。LabVIEW也采用了多线程技术，而且与传统文本式的编程语言相比，有两大优点：LabVIEW把线程完全抽象出来，编程者不需对线程进行创建、撤销及同步等操作；LabVIEW使用图形化的数据流的执行方式，因此在调试程序时，可以非常直观地看到代码的并行运行状态，这使编程者很容易理解多任务的概念。
LabVIEW图形化编程语言有效地利用了当今图形用户接口的点击特性。编写程序只包含以下的一些简单步骤：
用鼠标选择仪器函数作为对象；
描述测试步骤和对象之间的关系；
建立初始条件。
2.运动控制
运动控制卡是一种基于PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为：
为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；
在各种工业设备、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；
PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等)；控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在相应系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，步进电机由于具有转子惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，成了控制系统的主要执行元件之一。步进电机的控制方法包括开环控制和闭环控制两种。
二、基于虚拟仪器的步进电机控制系统整体结构与原理
一般运动控制系统主要由五部分构成：被移动的机械设备、运动I/O的马达(伺服或步进)、马达驱动单元、智能运动控制器、以及编程/操作接口软件。
本系统的目标是利用笔者实验室已有美国国家仪器公司(NI)的NIPCI7354伺服/步进运动控制卡及其配套软件、NI7604伺服/步进驱动器及其配套软件、两相步进电机、LabVIEW软件、多轴精密电移台(负载)、PC机等构建一套步进电机运动控制系统，分别实现单轴、两轴、三轴和四轴的运动控制，要求系统具有数控系统的基本功能，能实现不同坐标系下的直线、圆弧插补、速度控制、电子传动等功能，以供实验教学应用。系统整体结构框图如图1示。
图1系统整体结构框图
1.NIPCI7354运动控制卡
NIPCI7354控制卡可同时控制包括交流和步进电机的4轴运动，能实现诸如点到点位置控制、速度控制、三维直线、圆弧、螺旋型和球形运动、电子传动、混合运动、回程和限位控制、Trigger输入和Breakpoint输出等功能。NIPCI7354的嵌入式固件是基于RT0S(实时操作系统)内核的，实时性强，通过简单易用的运动控制器、软件、以及外设提供集成方案的功能与能力，为一般伺服与步进应用提供精确、高性能的运动功能。该运动控制器可以使用支持Windows2000/NT/Me/xp操作系统的LabVIEW、MeasurementStudio(LabWindows/CVI、VisualBasic)以及C/C++进行编程。
NIPCI7354运动控制卡是高性能PCI步进/伺服控制器，可用于所有运动控制系统中，控制器采用先进的技术，在嵌入式实时运动或者以主机为中心的编程环境中提供混合运动轨迹控制和完全协同的圆形、线性、点到点、齿轮和空间矢量控制。其丰富的功能可以满足最为严格的要求。
NIPCI7354运动控制卡的主要特点：通过PCI总线与主机(上位机)通信；68芯VHDCI输出电缆；普通数字输出电压：0-32V；高电平3.5--30V，低电平0—2V；最大脉冲速率：100KHZ；运行电流：3-14mA；触发输出最大脉冲速率：1MHz；
2.运动控制软件
利用NILabVIEW图形化编程语言以及各种应用软件可以开发功能强大的运动控制程序，运动控制器配备NI-Motion驱动软件提供的LabVIEWVI、固件更新程序、DLL程序，可以利用其它开发工具(比如MeasurementStudio，LabWindowsCVI)或其它编程语言开发运动控制应用。NI运动助手(MotionAssistant)是一个采用LabVIEW代码生成方法的附加工具，运用该工具您只需进行极少编程甚至无需编程即可开发LabVIEW运动控制应用。
3.NI7604驱动器
NI7604驱动器将NI7354提供的四轴运动控制信号放大，以驱动两相步进电机运转，带动精密电移台运动。该驱动器将运动控制器与特定应用马达、编码器、限位器、用户I/O连接在一起。一根控制电缆连接运动控制器与驱动器，为全部的命令集与反馈信号提供一个通道。
NI7604的主要特点：输入电压：115V/23V，2/1A，60/50Hz；步进放大器：IM481H；每相电流：0.2—1.4A；电源连续输出容量：80W；输入电缆：68芯VHDCI型；输出电压：24VDC；+5V输出：1A。
4.运动控制外设
两相步进电机4台，四轴精密电移台一套，电移台是滚珠丝杠/螺母驱动结构。系统原理图如图2示。
三、系统工作原理
通过上位机(PC机)的数据终端设备设置步进电机的目标位置、加速度、速度和减速度(即发出运动控制任务)，NIPCI7354运动控制卡根据设置信息控制电机的运动时间(输出脉冲个数)和方向，即控制卡完成实时运动规划，NI7604驱动器放大脉冲信号以驱动电机运转。
在电机运行过程中，控制脉冲的频率f应随时变化以满足电机低速起停及高速运行的需要。脉冲频率由发送数据的波特率(B)决定，每发出一个脉冲需用两个二进制位1和0来构成其高、低电平，所以f＝B/2，通过调整发送数据的波特率可改变所发出的控制脉冲的频率。按常规波特率系列发送数据时所产生的控制脉冲频率变化较大，不能满足电机正常起停及调速的要求，为此计算机需按非标准的波特率发送数据以产生任意频率的控制脉冲。一般在电机起动及停止阶段每发送一个字节调整一次波特率，以使电机起停得尽量平滑。
四、软件研究与实现
在系统硬件环节构建完成后，先后逐步完成了单轴直线运动控制、两轴平面运动控制、三轴空间运动控制系统的软件研究与开发。
控制软件利用LabVIEW7这种虚拟仪器软件开发平台设计，每个程序分为前面板和框图程序两部分。前面板用于设置控制参数和显示控制过程及结果，框图程序是程序的代码。两轴平面螺旋运动前面板如图3示，两轴平面螺旋运动框图程序(局部)。
通过这种虚拟的模式，人们可以和仿真环境相互作用，并且结合自身对世界和事物的认识和感知，来想象真实环境，很大程度上启发了设计者。这种身临其境的感知三维空间以及人机趣味性的互动也是虚拟数字技术的实质性特征，与现代环境艺术设计十分契合。设计者在环境艺术设计的过程中，通过虚拟数字技术的运用，可以更好的进行设计，更加直观地与建设方讨论和汇报设计方案，更好的展示设计模型。也有助于施工单位通过虚拟技术的模拟，及早发现设计中所存在的问题，提出改进的方案，减少损失，提高经济效益。此外，在一些空间性较强的建筑和环境景观规划设计的过程中，能够为设计师、建设者提供很好的互动演示。这些优点解决了环境艺术设计中所存在的问题，加上这项技术的不断成熟，价格不断降低，技术质量不断提升，功能不断强大，操作性不断增强，这项技术目前在环境设计中的到了很好的推广和普及。
二、虚拟数字技术在环境艺术设计中体现的优势
（一）虚拟数字技术使环境艺术设计展示更加直观
随着国家经济的飞速发展，房地产行业也在迅速崛起，所以环境空间的设计工程也在不断急增。环境设计的展示方法大致经历了从手工绘图到电脑绘图再到动画展示等过程，人们一直在不断地寻找一种更高的技术、更好的品质来达到设计成果的最佳展示效果。虚拟数字技术的特性正好符合设计者的需求，通过软硬件技术平台模拟出真实的空间环境，给人一种逼真的视觉等各种感官刺激，给人一种身临其境的感觉，更能吸引客户的注意，给人更加深刻的映像。
（二）虚拟数字技术使设计更加精准
虚拟数字技术因为其有着很强的真实感，所以在计算项目成本的时候能够提高在工程结构和材料预算方面的精确度，从而有效地防范出现预算错误。例如在大型的，空间结构较为复杂的建筑工程项目中，和大城市的环境规划设计中，可以有效地避免造价人员因对建筑物的空间结构不明确而造成的损失。
（三）虚拟数字技术增强了设计的互动性
虚拟数字技术的优势还表现在其自身独特的互动性，设计者在环境艺术设计的过程中通过使用虚拟数字技术能够增加客户和作品之间的互动性。例如：客户可以通过虚拟数字技术进入设计作品的某个具体单元中，“实地”考察设计的各个单元，感受设计和自己的需求是否符合，并便于客户提出相关的改进建议。这是传统的动画技术难以达到的，也是设计者、客户、施工者更喜欢的一种展示方式。
（四）虚拟数字技术可以配景展现
在计算机技术当中应用虚拟化技术，需要能够支持可虚拟化的机器，保证机器为虚拟化提供发展环境。系统管理程序是当前平台硬件与系统管理程序的抽象化体现，具有隐性含义[1]。基于一定角度分析，该管理系统被称之为是具体操作系统，即主机操作系统。管理系统的上一层结构是客户操作系统，即所谓的虚拟机。不同的虚拟机与主机系统之间存在一定区别，表现出相互隔离的关系。
二、计算机技术中虚拟化工作的运行方式
2.1桥接模式
桥接模式是虚拟化技术的一种表现形式，此种方式主要是利用虚拟化软件在局域网基础之上构建一个全新的虚拟服务器，保证为计算机用户提供健全的网络服务体系，并将虚拟机当做主机系统进行操作应用，与其他计算机硬件设备相连接。在同一网络中，分配相应的网络地址、子网掩护以及网关内容，确保每一项内容与实际运行并无差异，实现虚拟主机与主机的正常网络访问。
2.2网络地址转换模式
运用网络地址转换模式，可实现自动访问局域网络。采用此种工作方式，其根本目的在于虚拟技术接入到互联网当中较为快捷，不需要进行额外的配置与具体操作，在宿主机能够正常访问网络的基础之上，达到访问互联网的目的。在这一方面，虚拟机则更像是一台真实的计算机，通过DHCP获取网络参数[2]。
2.3主机模式
在计算机网络环境下，想要实现特定环境下对真实与虚拟环境进行分析，运用主机模式较为快捷。运用此种方式，在保证主机与虚拟机有效隔离的同时，还能够控制虚拟机的网络访问。在主机模式下，虚拟系统只能够基于主机系统的基础之上进行网络访问，基于DHCP服务器确定动态分配。
三、计算机技术中虚拟化技术的运用措施
3.1构建虚拟应用开发环境
虚拟应用开发环境的构建，是虚拟化技术在计算机技术当中运用的前提条件。良好的虚拟应用开发环境，对提升在计算机技术当中的应用效用至关重要。虚拟应用的开发条件，需摒弃传统的观念。因此，计算机操作人员可基础虚拟化技术的研究下，在一定范围内构建小规模的开发环境，为虚拟化技术的应用效果提供前提保障。
3.2对异构资源进行整合
虚拟化技术在当前计算机技术当中的应用，其中存在的主要问题是硬件不同品牌以及不同供货商所能够提供的硬件设备与资源不匹配，产生严重的功耗损耗。因此，对于上述问题，需要充分运用虚拟化技术，将异构资源进行整合，在降低成本的同时，为计算机用户提供良好以及统一的系统环境，实现协调性发展。
3.3提升系统安全性
虚拟化技术在计算机技术当中的运用，其根本的阻碍因素是系统缺乏安全的环境，知识虚拟化技术安全问题得不到保障。对此方面的内容，计算机技术人员需要尽最大努力，提升系统安全性因素。可采取建立VMM，通过专业化手段为虚拟化技术在计算机技术中的运用提供安全可靠的数据平台，基于安全角度提升系统实效性[3]。总之，提升系统的安全性不但为用户提供了良好并安全的发展环境，还能够推动虚拟化技术水平的健全与完善。上述三种方法，是基于计算机技术以及虚拟化技术的角度进行分析，提出具体建议。虚拟化技术在计算机技术当中的应用，涉及的内容以及涵盖范围较为广泛，还需相关学者进一步研究，为虚拟化技术提供良好的发展环境。
四、结论
在计算机虚拟网络技术出现之前，我国也在使用一些网络技术进行信息数据的传输和网络之间的连接，但是以往的这些连接方式由于受到地理环境的影响，那么计算机虚拟技术的实施过程中存在很大的阻碍，那么在计算机网络技术灵活运用的过程中，就必须要正确的认识到计算机网络技术使用的灵活性，能够进行系统网络连接的灵活使用，从而促进其更有效的利用经济资源和信息资源进行合理的网络数据传输和运用。通过实现计算机虚拟网络技术，能够减少人工操作量，这样就能够有效的避免在人工操作过程中造成对计算机网络虚拟技术的影响，造成后期的维护工作开展的麻烦，在工作过程中，通过减少虚拟网络的资源消耗，能够以最小的经济利益成本实现同等的信息数据传输，同时提高了信息数据传输的准确性，在保证达到信息交换和数据传输最大安全运行的基础条件下，能够确保其良好的使用，通过获取局域网相关的信息，避免了交换机在直接复制信息的过程中容易造成不必要的信息传输堵塞，提高了网络连接的实用性，同时可以有效的替代路由器工作，提高了计算机虚拟技术发展运行的效率，通过将其技术很好的加以应用，从而促进其更好的发展和运行。
二、计算机虚拟网络技术的应用原则探讨
计算机网络技术在我国最近几年的发展过程中也取得了很好的发展效果，当前我国的计算机网络工程发展非常迅猛，在发展过程中由于其先进性的特性，因此其淘汰速度非常的快，那么就需要进行软件的频繁更换，在操作过程中耗费了大量的资金，因此在计算机虚拟网络技术应用过程中，我们需要做好其前期设计工作的开展过程中，在设计工作开展时，要保证其正常的功能良好使用，同时也需要考虑其使用寿命，那么在软件和硬件更换和设计过程中，需要做好相应的设备筛选工作。通过明确目标，从而在设计过程中，能够提高设计技术的实施和发挥，减少设计成本的浪费，节约成本，从而更好的推动计算机网络技术的良好发挥运用。在计算机网络虚拟技术应用发展过程中，会存在很多的不确定影响因素，那么在其设计过程中，就需要正确的认识到这些干扰因素对计算机网络技术发展可能产生的不良影响，从而正确的认识计算机网络技术发展过程中，所遇到的这些问题，能够正确的对待，并且确保工作的顺利开展。在实施技术和网络技术应用过程中，需要制定严格的技术设计规范，通过对其计算机网络技术进行严格的规范和整理，保证计算机性能能够得到较好的发挥，同时将整个规范设计计划贯穿到整个网络技术的应用过程中。让研究人员能够通过利用大量的资源确保计算机的稳定运行和功能的良好发挥，从而提高了虚拟网络的安全实施和操作，在进行规范实施的基础上，能够加强对操作规范的认识，改善其操作过程，从而提高网络的安全稳定运行。
三、计算机虚拟网络技术的实际应用探析
计算机虚拟网络技术的发展能够试下在公开性的网络平台上构建一个安全性能高、稳定性强的私人网络，VPN和VLAN两种不同的虚拟连接方式相比于其他的连接方式，更加的高效、安全、稳定、经济，在其运行过程中，采用的是实名制的身份认证方式，这就能够保证信息的准确性，即使是在公共网络中获取到了用户名等有关信息，也不会造成密码的泄漏，那么信息数据的安全性明显提高，提高了整个网络数据传输和保存过程的安全性能。这两种虚拟的网络技术，可以在公开网络技术的基础上进行了进一步的发挥和改善，采用的是虚拟网络技术，其表现形式也更加的抽象，在虚拟网络技术操作和应用过程中，都是由专业的操作人员进行操作和实施，这样就能够保证基础网络和专业性网络之间存在较大的差异，使得基础网络技术和专业性网络技术能够很好的发挥和实施，作为一项独立的专用网络系统，计算机虚拟网络能够确保个人和公共网络的分离，做到信息数据的独立传输和独立保存，从而能够最大限度的保证资源的稳定、安全和有效。
四、结束语
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