عنوان پایان‌نامه
پیاده سازی یک محیط مجازی برای کاربرد های دندانپزشکی جهت ارتباط بلادرنگ با واسطه های لامسه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکاترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63548;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 130
- تاریخ دفاع
- ۱۸ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- فاطمه نوروزی
- استاد راهنما
- امیر رضا کوثری, مهدی طالع ماسوله
- چکیده
- در این تحقیق یک محیط مجازی گرافیکی که با یک واسطه لامسه ای در زمان واقعی ارتباط دارد، پیاده سازی شده است. مدل نیرویی مکانیکی این محیط، با استفاده از تحلیل دینامیکی نیروی، وارد بر دندان از یک توربین دندانپزشکی در حال گردش بدست آمده است. این تحلیل بر پایه نه تنها پوسته اشیا بلکه بر اساس نود های داخلی مدل نیز صورت گرفته است و کاملا سطحی محسوب نمی شود و این ویژگی، ناکارآمد ی مدل سطحی را در شبیه سازهایی که نیازمند داشتن المان های بافت داخل اشیا برای ارائه در زمان واقعی هستند، را از بین می برد. این ویژگی حاصل نگاشت مدل ریاضیاتی دندان از فضای حقیقی به فضای مختلط و استخراج نود های داخلی که در روش سطحی مدل نشده است. اطلاعات استخراج شده از عمق مدل در یک جدول جدید ذخیره و مورد استفاده قرار می گیرد در نتیجه دقت معادله نیرویی مدل شده را بالا می برد، به طوری که در هر لحظه ضربه های ناشی از برخورد مته با دندان بر خلاف کارهای گذشته، در نظر گرفته می شود. خواص مکانیکی دندان به صورت غیر همگن در مدل نیرویی وارد و در زمان واقعی ارائه شده است. بسط شبیه ساز مبتنی بر واقعیت مجازی و هپتیک Haptic Dental Simulator (HDSim ) می تواند براده برداری و سوراخ کاری دندان با استفاده از تکنیک های ساده مانند Bump Map وNormal Map را امکان پذیر نماید، که در روش مدل سازی سطحی برای شبیه ساز های دندانپزشکی کاملا ناکآرامد می باشد. این شبیه ساز می تواند بازخورد نیروی حاصله را به صورت لرزش متغییر(به علت استفاده از جویستیک)، در زمان واقعی، به دست کاربر برگرداند. این تکنیک نسبت به کارهای گذشته سریع تر عمل می کند و الگوریتم های پیش پردازشی برای صاف کردن ناهمواری ها در روش حجمی را حذف می کند و نیز منجر به پایین آمدن حجم اطلاعات در حال پردازش شده و کاهش هزینه های زمان اجرای شبیه ساز شده و نیز توزیع ناهمگونی را در مدل امکان پذیر کرده است. با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر، از دندان انسان ضریب های متفاوت برای سختی بدست آمد که در افراز های تصادفی در ساختار مش مدل به صورت جدول چند لایه ایی و از جنس آرایه از طریق ساختارهای MAP در زبان های برنامه نویسی پیاده شده است. در این نرم افزار پیاده شده تنها 0.0008از کل Cache Miss های اتفاق افتاده برای الگوریتم تشخیص برخورد است و این نتیجه مناسبی برای کل شبیه سازهایی که حتی نیازمند حساسیت بیش تر از چشم انسان ( عضو گیرنده خروجی شبیه ساز) با بروز رسانی بیش از 30 فریم در لحظه هستند. واژه‌های کلیدی: هپتیک ، واقعیت مجازی ، فضای مختلط ، شبیه ساز دندانپرشکی ، زمان واقعی ، HDSim
- Abstract
- In this paper a graphical virtual environment is implemented that it has real-time communication with a tactile interface. for mechanical force model is achieved by using dynamic analysis of force exerted on the teeth of a dental turbine turning. this analysis is based not only objects sell elements but also it has been based on internal nodes is not completely surface model , and this feature eliminate inefficiency of simulators that need the inner textured elements of model for offer in the real time developing. This feature is result of mapping a tooth mathematical model of from real space to complex space and extraction the internal nodes of tooth that they not modeled in approach surface base. Data collected from the depths of models stored in a new table and will be used. As a result, the accuracy of the model forces equation was increasing, so that at any moment the shock caused by collision with a dental drill unlike previous works, is considered. The mechanical properties of the non-homogeneous are offered into force model in real time. Developing Simulator based on virtual reality and Haptics -Haptic Dental Simulator- (HDSim) can for cutting and drilling using simple techniques such as Bump-Map and Normal-Map will be possible. Those in the surface modeling method for dental simulator are quite inefficient. The simulator can be obtained as vibration force feedback variable (due to the use of the joystick), in real time back to the user. This Technique is faster than previous works and eliminates the pre-processing algorithms to smooth out unevenness in volume approach. And also leads to low volume of data being processed and reduce the cost of execution time and also distributed heterogeneous simulation model have made it possible.Using image processing techniques was obtained different teeth hardness coefficient from human teeth obtained in random partitions in mesh structure in multi-layer table in array through the MAP structures in programming language implementation.This software has been implemented only 0.0008 of total Cache Miss happened is for collision detection algorithm and this is a good result for the whole like that even requires more sensitivity than the human eye (member of the receiver output of Simulator) with an update more than 30 frames per second. In The implemented algorithm haptic loop, in average every 43 frames once update happens. This project with a bunch of joystick in series impedance has been implemented. Analysis of the software has been in terms of the amount of Real-Time in run time. Keywords: HDSim, Haptics, Dental simulator, Virtual reality, Complex Mapping
