虚拟现实技术(简称VR)是用计算机图形学构造出酷似真实世界的一种仿真模拟,它模拟出的三维场景具有很好的沉浸感和真实感。它利用现代高科技生成一个给人以多种感官刺激的虚拟环境,这些感官刺激主要包括视觉、听觉和触觉,甚至还包括嗅觉和味觉。虚拟现实系统主要包括虚拟世界的创建和人与虚拟世界之间的自然交互操作,这种良好的人机交互能力可以使虚拟现实技术广泛应用于自然科学、工程技术、文化艺术、医学、影视、军事、考古以及近期兴起的新媒体艺术等。视景仿真是计算机技术、图形技术、光学技术以及控制技术等多种高科技的结合,通过对现实世界或者是人类想象的虚拟世界进行三维建模并实时驱动,然后再利用头盔显示器或者三维投影技术呈现出来。视景仿真发展的前景十分诱人,是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。虚拟现实技术中必不可少的便是建模技术,它是实现虚拟现实视景仿真的基础,包括几何建模、物理建模和行为建模,模型创建的质量对虚拟现实系统的真实性有很重要的影响。隧道掘进机(简称TBM)是机械、电子、液压、激光技术一体化的大型工厂化隧道施工作业系统。TBM具有掘进速度快、施工工期短、作业环境好、对生态环境友好、综合效益高等优点,是国内外隧道施工方法的重要选择。硬岩隧道掘进机主要用于硬质地层的开挖,在破岩机理上与盾构机有很大的不同,盾构机是利用刮刀开挖软土并保证掌子面稳定和防止地面沉陷；硬岩隧道掘进机则是利用滚刀不断地切割岩石,沟槽深度不断增加,进而导致岩体表面裂纹加深、扩大,相邻沟槽间的岩石成片剥落,来完成破岩这一工序的。由于TBM施工环境的特殊性,我们不能到它的施工现场去观察和了解它的工作情况,所以我们通过创建TBM的三维模型,以及运用虚拟现实的建模技术来构建它所在的接近于真实环境的虚拟施工场景,来模拟它的工作过程,这对于将虚拟现实技术引入到大型工程机械设备领域中具有很好的借鉴意义。本文研究的主要内容是硬岩隧道掘进机在虚拟现实环境中的视景仿真。课题以Φ5.75m硬岩隧道掘进机为研究对象,以在Pro/E中建立掘进机关键零部件的三维模型为起点,通过建立基于OpenFlight数据格式的硬岩隧道掘进机几何模型库,实现整机在虚拟现实环境下的装配。研究了硬岩隧道掘进机在施工过程中的运动部分的DOF节点设置问题。利用虚拟现实建模技术建立硬岩隧道掘进机的施工场景,综合运用材质、灯光和纹理等技术丰富和完善环境模型。基于视景仿真软件Vega构建硬岩隧道掘进机的视景仿真环境,在虚拟现实环境中实现硬岩隧道掘进机的工作原理展示,最终在投影屏幕上得到立体显示效果。