基于SView的齒輪泵虛擬拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

王仲勛，陶海龍，王 杰，李思通，王婷婷

（1.煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院船舶工程系，山東煙臺(tái)264670；2.安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽淮南232001）

基于SView的齒輪泵虛擬拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

王仲勛1，2，陶海龍1，王 杰1，李思通1，王婷婷1

（1.煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院船舶工程系，山東煙臺(tái)264670；2.安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽淮南232001）

基于SView開(kāi)發(fā)平臺(tái)，制作了交互性及靈活性極強(qiáng)的齒輪泵虛擬拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，展示了SView軟件的應(yīng)用及其開(kāi)發(fā)步驟，為相關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)提供了參考。

齒輪泵；虛擬拆裝；實(shí)驗(yàn)；SView

三維輕量化瀏覽器SView，是一款完全自主的高性能三維CAD可視化應(yīng)用軟件。通過(guò)對(duì)三維CAD模型的輕量化處理，能夠滿(mǎn)足萬(wàn)個(gè)零部件以上的大裝配瀏覽，航天G級(jí)三維CAD數(shù)模打開(kāi)速度平均100 Mb/s。SView具有主流三維CAD轉(zhuǎn)換、輕量化裝配、PMI（產(chǎn)品制造信息）瀏覽、3D批注及注釋、3D裝配工藝仿真、干涉檢查、CAVE（沉浸式仿真）、IETM（交互式電子技術(shù)手冊(cè)）等功能。機(jī)電設(shè)備拆裝及測(cè)繪是當(dāng)代機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生重要的專(zhuān)業(yè)技能，由于受實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、設(shè)備、指導(dǎo)教師等等因素的影響，出現(xiàn)成工位不足、教學(xué)手段單一、效果不明顯等?；谏鲜霈F(xiàn)狀，本文開(kāi)發(fā)了齒輪泵虛擬拆裝實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，以彌補(bǔ)場(chǎng)地、設(shè)備、工位等因素的影響［1-2］。

1 虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)思路

根據(jù)實(shí)物測(cè)繪數(shù)據(jù)并參閱相關(guān)圖紙，應(yīng)用SolidWorks軟件對(duì)齒輪泵實(shí)體進(jìn)行建模及裝配，為方便展示螺塞、彈簧、鋼珠定位圈等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將泵蓋零件改為半透明［3］，如圖1所示。

建模完成后，在SVLConverter中將齒輪泵裝配體輕進(jìn)行量化處理。在SView中打開(kāi)要制作考試練習(xí)的3D數(shù)模并錄制拆裝動(dòng)畫(huà)，用于拆卸練習(xí)之前對(duì)于零組件拆裝順序的學(xué)習(xí)。建立拆卸任務(wù)并根據(jù)零組件拆裝順序創(chuàng)建拆裝步驟。步驟創(chuàng)建完成后可以對(duì)步驟名稱(chēng)根據(jù)需要進(jìn)行修改，還可以根據(jù)需要對(duì)任務(wù)步驟進(jìn)行動(dòng)作編輯。整個(gè)任務(wù)創(chuàng)建完成后，分別設(shè)置任務(wù)屬性為考試和練習(xí)，并保存。

至此，虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)完成，后期可在PC或者手機(jī)SView_exam中拆裝練習(xí)或者考試。

虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)工作流程如圖2所示。

圖2 虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)工作流程

2 虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)步驟

建成后的考試系統(tǒng)如圖3所示，其具體開(kāi)發(fā)步驟包括三維模型輕量化處理、錄制拆裝動(dòng)畫(huà)、建立拆卸任務(wù)、動(dòng)作編輯、保存練習(xí)和考試。

圖3 考試系統(tǒng)

2.1 三維模型輕量化處理

打開(kāi)SVLConverter，導(dǎo)入SolidWorks軟件建模的三維造型，轉(zhuǎn)換齒輪泵裝配體格式為.svl。在參數(shù)設(shè)置中按照工作要求可進(jìn)行LOD、公差值及顏色等設(shè)置［4］。

2.2 錄制拆裝動(dòng)畫(huà)

為方便學(xué)生拆卸練習(xí)之前對(duì)于零部件拆裝順序的學(xué)習(xí)，可錄制齒輪泵虛擬拆裝動(dòng)畫(huà)。在SView軟件中打開(kāi)輕量化處理后的齒輪泵裝配體，點(diǎn)擊“動(dòng)畫(huà)”-“錄制”-“捕獲攝像機(jī)”以捕獲當(dāng)前模型視角。在“過(guò)程”中“新建步驟”，按照拆卸順序依次將螺栓、平墊圈等零件“旋出”并“淡出”。繼續(xù)“新建步驟”，將泵蓋、螺塞、彈簧、鋼珠定位圈“拖拽”并“淡出”。后續(xù)零件拆裝依次進(jìn)行。錄制動(dòng)畫(huà)過(guò)程中注意，如一個(gè)步驟中有多個(gè)零件需拆卸時(shí)，每個(gè)零件裝配仿真編輯器中需將時(shí)間幀調(diào)回到0.00。

2.3 建立拆卸任務(wù)

為使后期的練習(xí)和考試有標(biāo)準(zhǔn)可依，創(chuàng)建拆裝動(dòng)畫(huà)后，點(diǎn)擊“任務(wù)”-“新建任務(wù)”建立拆卸任務(wù)。選中螺栓、平墊圈等零件拖拽到零組件面板中，在任務(wù)面板中右鍵添加步驟，后續(xù)拆卸步驟依次進(jìn)行，步驟的名稱(chēng)可以根據(jù)練習(xí)和考試的不同要求自行修改。

2.4 動(dòng)作編輯

學(xué)生在練習(xí)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)拆裝順序混亂，實(shí)訓(xùn)平臺(tái)會(huì)彈出相應(yīng)步驟的拆卸動(dòng)畫(huà)自動(dòng)播放。在相應(yīng)拆卸步驟上選擇“動(dòng)作編輯”，在彈出的對(duì)話框中選擇“失敗動(dòng)作”，活動(dòng)類(lèi)型選擇“播放動(dòng)畫(huà)”，然后點(diǎn)擊“添加動(dòng)作”，在右側(cè)關(guān)聯(lián)中選擇相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)即可。

2.5 保存練習(xí)和考試

拆卸步驟完成后即可保存為練習(xí)或考試文件，保存時(shí)可根據(jù)需要設(shè)置限制時(shí)間，也可根據(jù)需要選擇練習(xí)或考試時(shí)是否只顯示已完成步驟。

3 小結(jié)

基于SView開(kāi)發(fā)的安全、無(wú)成本虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，拆卸練習(xí)和考試在PC或手機(jī)中均可完成，練習(xí)足夠熟練后可參加考試，考試結(jié)束后會(huì)自動(dòng)生成根據(jù)時(shí)間和拆卸步驟的綜合打分，滿(mǎn)分的學(xué)生可參與實(shí)物的拆裝訓(xùn)練。教師在教學(xué)過(guò)程中可根據(jù)自己的需要自行設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，豐富了教學(xué)手段，為相關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)提供了參考。

［1］徐英欣,楊建文,張安鵬.Virtools虛擬互動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)例解析［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2012.

［2］肖武,吳靜謐,冉慧麗,等.基于Virtools的氨合成塔模擬及虛擬系統(tǒng)構(gòu)建［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013（32）:68-71.

［3］胡亮,王蘭美,宋宏鵬,等.SolidWorks、3DSMax結(jié)合Virtools實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用研究［J］.山東理工大學(xué)學(xué)報(bào),2010,24（3）:103-106．

［4］付志勇,高鳴.三維游戲設(shè)計(jì)［M］.北京:清華大學(xué)出版社,2008．

【責(zé)任編輯：任小平 renxp90@163.com】

The development of virtual experiment teaching platform of gear pump based on SView

WANGZhong-xun1,2,TAOHai-long1,WANGJie1, LI Si-tong1,WANGTing-ting1
（1.Department ofShippingEngineering,Yantai Vocational College,Yantai 264670,China; 2.College ofMechanical Engineering,Anhui UniversityofScience and Technology,Huainan 232001,China）

The virtual experiment teaching platform of gear pump was developed.It was of high flexibility and interactivity.It showed the development steps and application in teaching field.It was helpful for classroom teachingand self-studyingand supplied reference for further virtual experiment teachingplatform.

gear pump;reducer assemblyand disassembly;experiment;SView

TH325

A

1008-0171（2017）02-0050-03

2016-10-10

王仲勛（1980-），男，山東安丘人，煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院講師，安徽理工大學(xué)在讀博士。