淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-0709200617041300
中文論文名稱 VRML互動建模與參數回饋機制應用於結構工程軟體之探討
英文論文名稱 Application of Interactive VRML Model Generation and Study of Parameter Feedback Mechanism in Structural Engineering Software
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 鍾凱竹
研究生英文姓名 Kai-Chu Chung
學號 693310053
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-07-18
論文頁數 93頁
口試委員 指導教授-王人牧
委員-王承順
委員-郭瑞芳
中文關鍵字 虛擬實境  互動性  參數回饋  VRML  Java  Servlet  Ajax 
英文關鍵字 Vritual Reality  Interactive  Parameter Feedback  VRML  Java  Servlet  Ajax 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 由於電腦與網際網路的快速發展,使得目前土木工程領域虛擬實境的相關應用更為廣泛。除了將結構設計的結果利用3D虛擬的方式來展示、檢核之外,更導入了互動性的概念,使用者有更好的操作彈性,可借著與虛擬場景作互動性的溝通來取得想要的資訊。
本論文研究利用幾種程式語言配合虛擬實境來探討使用者與虛擬場景之間的互動性,並實作出三個系統來說明互動性應用技術。藉由互動性程式的設計,使用者可以依照自己的想法來操控虛擬場景,利用滑鼠作拖拉等簡單的動作即可與虛擬場景作互動性的訊息溝通,並可儲存操作完成之虛擬場景,以便再次瀏覽虛擬場景。
本論文研究的虛擬實境語言為VRML,結合Java、Servlet、Ajax等程式語言來討論虛擬場景與使用者之間的互動性。在互動性3D箍筋建模系統中,分析歸納現有規範規定箍筋型號,設計出可以組合之單一箍筋元件,並以拼組的方式來完成使用者欲組成之彎作樣式。互動式3D主要建物變斷面建模系統中,使用VRML與Java撰寫而成的互動性操作工具,建立風洞實驗中所使用主要建物變斷面模型之虛擬場景。參數回饋機制為在已視覺化的虛擬場景中,改變場景之後將場景資訊擷取作為新的輸入檔,並產生新的虛擬場景,藉此來探討資訊之再利用。
英文摘要 Because of the fast development of computers and Internet, the applications of
virtual reality in civil engineering become more extensive at present. Besides the use
of 3D virtualization to show and examine the results of structural designs, introducing
the concept of user interaction gives engineers better operational flexibility. We can
get the information we want by interacting with virtual scenes.
This thesis utilized several programming languages to cooperate with virtual
reality to explore the effectiveness of interaction between the user and virtual scene.
Three systems were implemented to demonstrate and explain the application of the
technologies. With the design of the interactive procedure, the user can control and
alter the virtual scenes according to one's own idea. Interactive communication can be
achieved by simple mouse dragging and dropping operations in virtual scenes. The
completed virtual scenes can be stored and browsed again in the future.
VRML is the virtual reality language used in this research. Combined with other
programming languages, such as Java, Servlet, Ajax, etc., the interactive features of
virtual scenes were discussed. In order to develop the interactive 3D reinforcement tie
modeling system, in which the users can build a new type of tie by assembling basic
bar components, the existing tie models in the design code were first analyzed and
generalized to extract the basic bar components. In the interactive 3D building
modeling system, interactive operation tools written in VRML and Java were used to
put together non-uniform cross section VRML buildings that represent the main
building models used in wind-tunnel experiments. The parameter feedback
mechanism is for retrieving information from a virtual scene that has been changed by
the user directly in the scene with the interactive features provided. The retrieved
information reflects the changes and can be fed to other programs for calculation as
well as generation of new virtual scene.
論文目次 目錄
目錄 I
圖目錄 III
表目錄 VI
程式目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 2
1.4 論文內容 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 鋼筋設計概要 5
2.1.1 鋼筋稱號 5
2.1.2 標準彎鉤 6
2.1.3 鋼筋彎作樣式 8
2.2 主要建物變斷面模型之簡介 9
2.3 VRML簡介 10
2.3.1 虛擬實境之定義 10
2.3.2 何謂VRML(Virtual Reality Modeling Language) 11
2.3.3 VRML瀏覽器 12
2.3.4 VRML編輯環境 17
2.4 Java簡介 19
2.4.1 Java程式語言之特點 19
2.5 Ajax簡介 21
2.6 相關論文之研究 22
第三章 VRML、Java、Ajax技術應用 24
3.1 VRML技術應用 24
3.1.1 VRML PROTO、EXTERNPROTO 25
3.1.2 VRMLScript 31
3.2 Java相關技術應用 35
3.2.1 AWT 35
3.2.2 Servlet 37
3.2.3 Applet-Servlet Communication 38
3.3 Ajax技術應用 39
第四章 系統設計與架構 42
4.1 系統簡介 42
4.2 互動式3D箍筋建模系統 44
4.2.1 箍筋VRML物件 48
4.2.2 3D箍筋建模程式架構 51
4.2.3 3D箍筋建模程式資料庫規劃 52
4.3 互動式3D主要建物變斷面建模系統 53
4.3.1 主要建物變斷面VRML物件 56
4.3.2 主要建物變斷面建模程式架構 62
4.3.3 主要建物變斷面建模資料庫之規劃 63
4.4 參數回饋機制 64
4.4.1 參數回饋機制程式架構 67
第五章 設計應用實例 69
5.1 系統應用目的 69
5.2 互動式3D箍筋建模系統展示 71
5.3 互動式3D主要建物變斷面建模系統展示 76
5.4 參數回饋機制展示 84
第六章 結論與展望 88
6.1 結論 88
6.2 建議與展望 89
參考文獻 91

圖目錄
圖 2 1鋼筋之標彎鉤 6
圖 2 2鋼筋標準彎作樣式圖 8
圖 2 3虛擬實境的定義 11
圖 2 4 AutoComplete 17
圖 2 5 Visual Support of the Scene Tree 18
圖 2 6 Routing Map 18
圖 3 1右手座標軸 27
圖 3 2使用Script連結Java code 36
圖 3 3 AWT產生之VRML場景 36
圖 3 4 Applet-Servlet communication 38
圖 3 5標準Ajax互動 39
圖 4 1伺服器系統架構 43
圖 4 2 T9鋼筋元件組成示意圖 44
圖 4 3互動式3D箍筋建模系統之模組示意圖 45
圖 4 4互動式3D箍筋建模系統模模組圖 45
圖 4 5 VIEWER SUPPORT 46
圖 4 6互動式3D箍筋建模系統之Control Viewport 46
圖 4 7互動式3D建模系統鋼筋元件 47
圖 4 8互動式3D箍筋建模系統編輯場景 47
圖 4 9互動式3D箍筋建模系統檢視視窗 48
圖 4 10箍筋元件資料傳遞圖 49
圖 4 11 Input_Panel 50
圖 4 12箍筋單一元件資料關係圖 51
圖 4 13 Tie Build 架構圖 52
圖 4 14互動式3D箍筋建模資料庫關連圖 52
圖 4 15互動式3D主要建物變斷面建模系統模組示意圖 53
圖 4 16互動式3D主要建物變斷面建模系統模組圖 54
圖 4 17 All Control Panel 55
圖 4 18主要建物變斷面建模系統檢視Pop視窗 56
圖 4 19繼承移動屬性之Shape 57
圖 4 20繼承旋轉屬性之Shape 58
圖 4 21繼承縮尺屬性之Shape 59
圖 4 22 Shape與ControlPanel關係圖 61
圖 4 23 Section Build 架構圖 62
圖 4 24主建物變斷面建模系統資料庫關聯圖 63
圖 4 25參數回饋機制模組示意圖 64
圖 4 26參數回饋機制模組圖 64
圖 4 27參數回饋機制選擇輸入參數 65
圖 4 28 參數回饋機制MESSAGES 66
圖 4 29參數回饋機制輸入參數說明 66
圖 4 30參數回饋機制OPTIONS功能 66
圖 4 31參數回饋機制程式資料流向圖 67
圖 5 1互動式3D建模系統初始畫面 72
圖 5 2互動式3D建模系統新增箍筋元件並改變箍筋號數 72
圖 5 3互動式3D建模系統改變箍筋元件之旋轉角度 73
圖 5 4互動式3D建模系統新增完成所有之箍筋元件 73
圖 5 5互動式3D建模系統儲存箍筋樣式時輸入描述該樣式資訊 74
圖 5 6互動式3D建模系統檢視己完成之箍筋樣式 74
圖 5 7互動式3D建模系統讀取欲檢視箍筋樣式相關資訊 75
圖 5 8互動式3D建模系統再次檢視箍筋樣式,還原儲存時之場景資訊 75
圖 5 9主要建物變斷面建模系統初始畫面 78
圖 5 10主要建物變斷面建模系統利用Java AWT新增Shape 78
圖 5 11主要建物變斷面建模系統改變檢視Shape之視角 79
圖 5 12主要建物變斷面建模系統Plane Sensor可移動Shape 79
圖 5 13主要建物變斷面建模系統Plane Sensor可旋轉Shape 80
圖 5 14主要建物變斷面建模系統Plane Sensor可以改變Shape縮尺 80
圖 5 15主要建物變斷面建模系統讀取各Shape之高度 81
圖 5 16主要建物變斷面建模系統以Pop方式顯式Shape資訊 81
圖 5 17主要建物變斷面建模系統儲存時輸入描述景場資訊 82
圖 5 18主要建物變斷面建模系統讀取可以檢視之場景 82
圖 5 19主要建物變斷面建模系統選擇場景中詳細屬性參數 83
圖 5 20主要建物變斷面建模系統再次檢視場景 83
圖 5 21參數回饋機制展示之初始畫面 85
圖 5 22參數回饋機制展示在載入Fortran讀取輸入檔產生之VRML檔 85
圖 5 23參數回饋機制展示點選欲刪除之柱鋼筋 86
圖 5 24參數回饋機制展示已刪除選取之柱鋼筋 86
圖 5 25參數回饋機制展示已進行回饋機制之結果 87
圖 5 26 參數回饋機制展示Download虛擬場景 87

表目錄
表 2 1鋼筋稱號 5
表 2 2標準彎鉤之最小彎曲內徑 7
表 2 3風工程研究中心建物模型斷面分類 9
表 3 1節點類型 25
表 3 2欄位與欄位值 26
表 3 3 ProtoType宣告法則對照表 26
表 4 1基本箍筋組成元件 48

程式目錄
程式 2 1 Embed method 16
程式 2 2 Object method 16
程式 3 1 PROTO Syntax 27
程式 3 2 Where_Class PROTO 28
程式 3 3 Axis_Class NodeBody 30
程式 3 4 EXTERNPORTO Syntax 31
程式 3 5 EXTERNPROTO建立Where_Class 31
程式 3 6 Script Syntax 32
程式 3 7 Script Example I (Node field access) 33
程式 3 8 Script Example II (Event) 34
程式 4 1 Tie_Els_End PROTO 49
程式 4 2 InputData PROTO 50
程式 4 3具有移動屬性之物件 57
程式 4 4具有旋轉屬性之物件 58
程式 4 5具有縮尺屬性之物件 59
程式 4 6 PROTO ControlPlane_Class 60
參考文獻 1.中國土木水利工程學會(2000)「混凝土工程施工規範與解說(土木402-88)」:科技圖書。
2.鄧秉泰(2003)「案例式推理在高層建築設計風載重專家系統之應用」:淡江大學土木工程研究所碩士論文。
3.嚴子翔(2000)「VRML虛擬實境網頁語言」:知域數位科技。
4.葉芳銘(2005)「Java物件導向程式設計實務」:松崗出版社。
5.Ryan Asleson, Nathaniel T. Schutta,金靈譯(2006) 「Ajax技術手冊」:眳p資訊股份有限公司。
6.汪洋(1999)「VRML在知識庫結構設計形象化之應用」:淡江大學土木工程研究所碩士論文。
7.洪萱鋒(2002)「VRML視覺化環境於鋼筋混凝土配筋設計之應用」:淡江大學土木工程研究所碩士論文。
8.張育瑞(2004)「網路虛擬實境於結構設計之應用與可擴充性之探究」:淡江大學土木工程研究所碩士論文。
9.陳世峰(2004)「虛擬實境在測量實習教學之應用」:中華大學土木工程研究所碩土論文。
10.Sun, Qiuli; Stubblefield, Kevin; Gramoll, Kurt. (2001) “Internet-based simulation and virtual city for engineering education,” 2000 ASEE Annual Conference and Exposition: Engineering Education Beyond the Millenium, 3725-3737.
11.Haque, Mohammed E.; Vamadevan, Amarneethi; Duraimurugar, Selvan; Gandlur, Yoganand (2000) 2000 ASEE Annual Conference and Exposition: Engineering Education Beyond the Millenium, 3875-3884.
12.Jason Hunter, William Crawford,楊協龍、謝鎮澤譯(2001)「Java Servlet程式設計」:O ROEILLY。
13.中國土木水利工程學會(2004)「混凝土工程設計規範與解說(土木401-93)」:科技圖書。
14.Rodger Lea, Kouichi Matsuda, Ken Miyashita,廖蕙君譯(1997)「JAVA魔幻世界-3D.VRML」:大偉書局。
15.Van de Wetering, H. (2001) “Javra: A simple, extensible Java package for VRML,” Proceedings of Computer Graphics International Conference, 333-336.
16.Thurmond, John B.; Drzewiecki, Peter A.; Xu, Xueming (2005) “Building simple multiscale visualizations of outcrop geology using virtual reality modeling language (VRML),” Computers and Geosciences, 31(7): 913-916.
17.Orchard, D.M.; Ahmadi, M.; Tang, F.C. (2005) “Application of Java and VRML visualisation tools in store release wind-tunnel testing,” 109(1101): 569-576.
18.Don Brutzman (1998) “The virtual reality modeling language and Java,” Communications of the ACM, 41(6): 57-64.
19.Lee A. Belfore, II; Suresh Chitithoti (2000) “An interactive land use VRML application (ILUVA) with servlet assist,” Proceedings of the 32nd conference on Winter simulation, Department of Electrical and Computer Enigneering, Old Dominion Universtiy, Norfolk.
20.Web3D CONSORTIUM, http://www.web3d.org/
21.ParallelGraphics, http://www.parallelgraphics.com/
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2006-09-18公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2006-09-18起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信