目前,城市建设、军事航天、港口物流、生产制造等各个领域都离不开机械设备,设备的报废、维修拆卸速度也成为影响使用单位生产效率的关键。由于设备实物拆卸过程繁琐、周期长、成本高,运用虚拟拆卸技术模拟拆卸工艺及拆卸过程,可以很好的解决上述问题。同时,触觉作为人类与自然之间的重要交互途径,在虚拟拆卸系统中加入触觉,研究基于触觉的虚拟拆卸系统,可以极大地增强用户的沉浸感,使用户的交互体验更为真实。本文研究目标:以典型减速器为例,从虚拟场景建模、力反馈交互及物理属性分析、拆卸序列优化三个方面开展研究,开发多模式交互(鼠标、键盘及力反馈器)虚拟拆卸平台,在保证虚拟拆卸交互体验的基础上,提供符合实际拆卸顺序的指导,提升拆卸平台的实用性。本文的工作主要集中在以下几个方面:(1)针对虚拟拆卸场景的建模技术中存在的困难,为了提高虚拟场景设备模型显示的流畅性,研究了从CAD软件建模到虚拟平台场景的优化方案;(2)针对力反馈器交互的真实感表现,研究了虚拟环境中设备模型物理属性的表现问题,包括物理属性分析、反馈力计算及与设备零部件几何模型的融合技术,提出了物理模型的构建方案;(3)针对拆卸序列规划及优化问题,主要结合Petri网构建拆卸分析模型,建立拆卸优先矩阵,以拆卸时间和拆卸成本作为适应度函数成员,对拆卸序列进行初步筛选,最后应用遗传算法对拆卸序列进行评价和优化。并且,对拆卸序列模块与OSG图形引擎的结合进行研究,提出了基于HUD(Head Up Display)的拆卸序列辅助功能开发方案;(4)以减速器为例,使用模块化设计思维,运用MFC功能,设计虚拟拆卸系统交互界面开发方案;以Visual Studio 2008为开发平台,以Phantom Omni力反馈器和其他交互设备为硬件,使用OSG(Open Scene Graph)图形渲染引擎和ODE(Open Dynamic Engine)物理引擎进行虚拟拆卸场景搭建,最终实现由自动拆卸模块、手动拆卸模块、力反馈拆卸模块以及相关辅助挂件(场景漫游、立体显示等)组成的考虑拆卸序列的力反馈虚拟拆卸平台开发。