基于Cult 3D和Java的水輪機(jī)接力器的虛擬裝配

摘 要：本文以蝸流式水輪機(jī)接力器為例，通過對接力器交互性拆卸和裝配過程的分析，構(gòu)建了接力器拆裝過程模型、接力器各零件的三維實體幾何模型和行為模型，利用Cult3D技術(shù)實現(xiàn)接力器交互性拆卸和裝配的功能。

關(guān)鍵詞：蝸流式水輪機(jī)接力器；虛擬拆裝；Cult3D技術(shù)

引言

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是利用計算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)等在計算機(jī)上營造一個仿真的現(xiàn)實空間環(huán)境，用戶可對該環(huán)境中的對象進(jìn)行觀看、操作和控制，使用戶產(chǎn)生身臨其境的融入感和參與感。

隨著科技的進(jìn)步虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在機(jī)械行業(yè)。較于傳統(tǒng)設(shè)計方法的優(yōu)越性也顯現(xiàn)出來，虛擬設(shè)計系統(tǒng)基本上不消耗資源和能量，也不生產(chǎn)實際產(chǎn)品，而是產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)與加工過程在計算機(jī)上的本質(zhì)實現(xiàn)，即完成產(chǎn)品的數(shù)字化過程。與傳統(tǒng)的設(shè)計和制造相比較，它具有高度集成、快速成型、分布合作等特征。

Cult 3D是一個跨平臺的3D引擎。它可以在網(wǎng)頁上建立交互的3D對象，可以使用鍵盤或鼠標(biāo)對三維物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，縮放，平移，體現(xiàn)真實的物體屬性。對于窄帶網(wǎng)的應(yīng)用，Cult 3D展示產(chǎn)品最好的解決方案之一，Cult 3D的文件量非常小（20K-200K），卻有近乎完美的三維質(zhì)感表現(xiàn)。對于一般的瀏覽器只需安裝一個插件，即可即時瀏覽。另外Cult 3D與JAVA相結(jié)合可增加仿真結(jié)果的交互性，更具有研究價值。

水輪機(jī)是現(xiàn)實中比較常用的機(jī)械部件，故本文以典型零部件蝸流式水輪機(jī)的接力器為例，通過對接力器交互性拆卸和裝配過程的分析，構(gòu)建了接力器拆裝過程模型、接力器各零件的三維實體幾何模型和行為模型，利用Cult 3D技術(shù)及其html編程實現(xiàn)接力器交互性拆卸和裝配的功能。

1 模型的建立與轉(zhuǎn)換

本文采用PTC公司設(shè)計的PRO/E4.0進(jìn)行建模，完成水輪機(jī)的零件模型和裝配實體。組件保存成*.wrl格式的文件。經(jīng)3dmax進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并保存成.c3d格式的文件。在3dmax里可以對模型進(jìn)行簡單的優(yōu)化，如刪除攝像機(jī)，刪除沒有用的虛擬體，放大倍數(shù)等。

2 水輪機(jī)的虛擬裝配

在3dmax里對模型進(jìn)行修飾后，添加必要的控制板模型，為了方便后續(xù)的裝配過程，然后保存。在3dmax中整體的模型如圖1所示：

然后在Cult 3D中進(jìn)行編寫程序，由于它是個完全拖放式的軟件，因此從Scene Graph窗口選中要操作的對象，拖入到事件窗口；然后在動作窗口中選擇要實現(xiàn)的動作，把它也拖放到事件窗口中；在事件窗口中選擇要觸發(fā)的物體….依次完成整個裝配的規(guī)劃以及動作的實現(xiàn)。

在本文中JAVA與Cult 3D結(jié)合，是以改變控制板的顏色為例做的一個程序。在JAVA中編寫一個可以改變顏色的程序，運行成功，然后在Cult 3D中直接加載.class。

通過上述步驟的操作，我們就可以實現(xiàn)對接力器的拆裝控制。如圖2所示：

然后發(fā)布成.co文件這樣就可以在網(wǎng)頁中觀看到仿真的虛擬裝配的結(jié)果了。這樣生成的.co文件小，占的內(nèi)存少，可以很方便的使用。

3 注意事項

（1）經(jīng)3dmax進(jìn)行轉(zhuǎn)化時必須安裝相對應(yīng)的Cult 3D export for 3dmax插件；

（2）JAVA與Cult 3D結(jié)合的程序，想要看效果只能在網(wǎng)頁中看，在Cult 3D的演示窗口是看不到的；并且需要安裝相應(yīng)的JAVA程序；

（3）JAVA與Cult 3D結(jié)合的程序在網(wǎng)頁中查看效果時，需要安裝IE瀏覽器。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李艷嬌，（1986- ），女（漢），河北邯鄲人，河北工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院在讀研究生，研究方向計算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)。