Роман 3D / VR Интерактивная среда для МД, визуализации и анализа

Общая цель этой процедуры заключается в визуализации и анализе трехмерного поведения наноструктуры в реальном мире. Для этого сначала создается интерактивная система 3D-визуализации с возможностью моделирования. Второй шаг — создание и исследование 3D-наноструктур в интерактивной среде.

Затем из выбранного объемного материала создается 3D наноспиральная структура, и система используется для проведения моделирования растяжения или других симуляций. Последним шагом является визуализация и анализ результирующего 3D реального атомистического поведения наноструктуры. В конечном счете, система 3D-визуализации в этой работе может быть использована для исследования реалистичных наноструктур с помощью молекулярной динамики или MD-моделирования в целях исследования инноваций в области материалов.

Идея об этом методе возникла у меня еще в Калифорнийском университете в Дэвисе, когда я сотрудничал с доктором Оливером К. Крайго по использованию этой технологии для исследований и обучения, особенно в области материалов, science. 3D визуализация и взаимодействие являются важными инструментами для исследования и анализа материалов с помощью вычислений. Так что мы надеемся, что эти усилия помогут другим расширить свою деятельность Далее эту процедуру продемонстрирует Мигель Диас, аспирант моей лаборатории.

Для начала создайте жесткую подвесную раму камеры прямо над передним краем телевизора с поддержкой 3D рядом с потолком для наилучшего освещения. Крепление три, инфракрасное или инфракрасное. Камеры на поворотном положении крепятся непосредственно над передними углами и передней центральной частью 3D телевизора.

Убедитесь, что угол охвата каждой камеры касается только передней поверхности телевизора. Затем соберите и настройте оборудование и программное обеспечение для системы 3D виртуальной реальности или 3D VR визуализации, как описано в текстовом протоколе, аккуратно разместите контроллер там, где до него можно легко добраться с моделирующего компьютера, стараясь не касаться и не перемещать прикрепленные к нему сферические ИК-маркеры слежения. Также аккуратно разместите 3D-очки на подставке для телевизора, избегая отражающих маркеров после дополнительной настройки.

Как подробно описано в текстовом протоколе, откройте окно терминала с несколькими вкладками на рабочем столе моделирующего компьютера на отслеживающем компьютере. Проверьте IP-адрес адаптера Ethernet, введя команду IP config в командном окне на моделирующем компьютере. Откройте вкладку окна терминала и проверьте в файле VR devices dot cfg, что имя сервера указывает IP-адрес адаптера Ethernet компьютера слежения на компьютере слежения.

Позвольте программному обеспечению инструмента для работы с твердым телом opti track полностью открыться. Затем нажмите большую кнопку в верхнем меню с надписью «Результат калибровки нагрузки». Найдите и откройте соответствующий файл калибровки камеры.

После загрузки файла щелкните меню «Файл» и выберите пункт «Загрузить определения жестких тел». Найдите и откройте соответствующий файл определения твердого тела для отслеживаемого контроллера и 3D-очков на самой правой панели программного обеспечения для слежения. Найдите раздел с меткой «Потоковая передача» и разверните его в категории «Потоковая передача VRPN».

Убедитесь, что в списке указан номер порта 3 8 8 3, и установите флажок в поле данных широковещательного кадра в категории модуля потоковой передачи VRPN на моделирующем компьютере. Откройте вкладку в окне терминала, созданную ранее в этом сеансе. Перейдите к программному обеспечению демона устройства виртуальной реальности и запустите его.

Затем следуйте подсказке, чтобы одновременно нажать первую и вторую кнопки на WiMo. Если действие было выполнено успешно, то теперь в окне будет отображаться сервер VR-устройств, ожидающий подключения клиента в ранее созданном окне терминала моделирующего компьютера. Выберите третью вкладку для запуска программного обеспечения NCK.

Перейдите в каталог установки NCK и введите команду, показанную здесь, а также указанную в текстовом протоколе, очень осторожно, чтобы не коснуться и не ослабить прикрепленные маркеры слежения. Наденьте 3D очки и возьмите в руки контроллер. Отрегулируйте положение просмотра головных очков, чтобы убедиться, что 3D-очки принимают сигнал синхронизации инфракрасного излучателя 3D TV, что позволяет просматривать изображение телевизора в 3D VR и иметь набор инструментов для добавления, перемещения и удаления атомов.

Назначьте сопоставления команд NCK кнопкам на контроллере, сначала нажав и удерживая кнопку «Домой» Wiimote, которая открывает главное экранное меню NCK. Перейдите к пункту меню «Переопределить инструменты» и выберите его, а затем отпустите кнопку «Домой». Это позволяет назначать команды разным кнопкам на контроллере независимо друг от друга.

Чтобы связать триггерную кнопку WiMo с действием по манипулированию атомами внутри NCK, нажмите и удерживайте триггерную кнопку. Перемещайтесь по экранному меню NCK для перетаскивания и выберите шесть степеней свободы перетаскивания, прежде чем отпустить спусковой крючок. Триггер теперь связан с действием по манипулированию атомами.

Чтобы назначить функцию добавления атома к плюсовой кнопке на Wiimote, откройте главное меню, нажав и удерживая кнопку «Домой». Перейдите к типам структурных блоков и выберите треугольник, прежде чем отпустить кнопку «Домой». Затем нажмите и удерживайте кнопку с плюсом и выберите перетаскиватель с шестью степенями свободы, как и раньше.

Затем отпустите кнопку с плюсом. Кнопка «плюс» теперь ассоциируется с созданием новых атомов выбранного в данном случае типа, атомов углерода, представленных треугольниками. Чтобы назначить функцию удаления атома на кнопку минуса на wiimote, вызовите главное меню, нажав и удерживая кнопку «Домой».

Затем перейдите к типам структурных единиц и выберите «Удалить выбранные единицы». Прежде чем отпустить кнопку «Домой», нажмите и удерживайте кнопку «минус» и выберите перетаскиватель с шестью степенями свободы, как и раньше. Затем отпустите кнопку «минус».

Кнопка «минус» теперь связана с удалением атомов. Выполните аналогичную процедуру, чтобы назначить функции блокировки выбранных устройств одной кнопке WiMo и разблокировать выбранные устройства двум кнопкам контроллера. После настройки кнопок контроллера создайте углеродную нанотрубку с помощью NCK, сначала используя кнопку «плюс», чтобы добавить два треугольных атома углерода с тремя связями в рабочее пространство NCK.

Манипулируйте ими с помощью триггерной кнопки, пока они не соединятся в вершине. Затем добавьте еще четыре атома углерода, чтобы создать гексагональную форму звезды. Используя домашнее меню, перейдите к меню ввода вывода, а затем для сохранения единиц измерения переместите шестиконечную структуру в сторону от текущего положения.

Теперь используйте домашнее меню, чтобы снова перейти к меню ввода и затем загрузить единицы измерения. Повторяйте последние два шага до тех пор, пока лист шесть на шесть не станет шестиугольным. Создано шесть атомных колец.

С помощью блокировки одной кнопкой, одного атома в верхнем ряду и противоположного атома в нижнем ряду, заблокированные атомы будут помечены розовым цветом. С помощью триггерной кнопки осторожно перемещайте один из заблокированных атомов по круговой дуге, пока он не освободится. Вершина приближается к свободной вершине противостоящего заблокированного Адама.

После успешного соединения разблокируйте оба атома с помощью двух кнопок. Продолжайте аналогичным образом блокировать, соединять и разблокировать противоположные вершины в углеродном листе. Эффективное застегивание листа в готовую углеродную нанотрубку.

Импортируйте исходную модель ячейки кристаллического диоксида кремния в программное обеспечение 3D VR NCK и исследуйте исходную структуру. Запустите процедуру закалки расплава на этой исходной упорядоченной структуре для получения аморфной структуры диоксида кремния. Затем импортируйте полученную новую неупорядоченную модель диоксида кремния в программное обеспечение 3D VR NCK и исследуйте структуру.

Создайте диоксид кремния, нанопружинение или наноленту из нового аморфного твердого тела. Использование открытого исходного кода, nano springing carver и связанной с ним учебной документации. Используйте пакет молекулярной динамики ламп для выполнения моделирования растяжения на наноленте или наноленте, как описано в другом месте.

Наконец, используйте программные инструменты с открытым исходным кодом, визуализируйте молекулярную динамику, магию изображений и FF m peg для создания снимков и анимации спиральной наноструктуры на протяжении всего моделирования или презентации в системе визуализации 3D VR. Этот протокол, описанный здесь, демонстрирует, как создать интегрированную лабораторную систему для высокопроизводительного атомистического моделирования и интерактивной 3D-визуализации наноструктур. С помощью системы визуализации 3D VR можно создавать и исследовать сложные наноструктуры, такие как углеродная нанотрубка с реальным атомным поведением.

Затем была создана кремнеземная спиральная нанолента, которая была подвергнута моделируемым растягивающим нагрузкам, а результаты моделирования были визуализированы в трех измерениях для исследования структурного преобразования и разрушения наноструктуры в таких условиях растяжения. После просмотра этого видео вы сможете анализировать и визуализировать поведение любой модели наноструктуры с помощью системы 3D-визуализации, подобной той, что есть в лаборатории.