基于增強現(xiàn)實的發(fā)動機虛擬拆卸移動平臺開發(fā)

楊振，徐耀東，李孟宇，劉陽，胡洪語

(中國民航大學，天津 300300)

虛擬現(xiàn)實技術是在20世紀末才興起的一項嶄新的綜合性信息技術，令我們在教學課程可以觀察以前我們無法觀察測試到的方面。之前由于受教學條件和資源的限制，多數(shù)情況下學生無法觀摩實物，對實際學習對象的主觀認識只能憑借想象，空間想象能力稍弱的學習者就會遇到很大的困難。所以我們依托于此技術，利用虛擬現(xiàn)實軟件EON studio來模擬并完成V2500發(fā)動機的虛擬拆卸過程，因此能夠更加形象地了解整個發(fā)動機的運行與操作。

1 EON軟件簡介

EON是由全國領先的互動視覺內(nèi)容管理軟件供應商美國EON Reality公司開發(fā)的一種運用虛擬現(xiàn)實進行3D對象展示、交互拆裝、5D教育媒體培訓的新穎軟件。它能夠開發(fā)出應用于銷售、訓練和虛擬現(xiàn)實場景漫游的實時3D多媒體應用程序。

打開EON studio應用程序后，每一個子窗口完成不同的功能，主要使用以下兩種：

(1)節(jié)點元件視窗，MDI工作薄模式，左側。

節(jié)點元件視窗包括在創(chuàng)建模擬程式中能夠用到的所有節(jié)點和元件，諸如時間觸發(fā)器節(jié)點、關鍵幀節(jié)點等。在EON中，有142個節(jié)點，241個元件。節(jié)點被放置于節(jié)點庫中，主要用得到的有四類節(jié)點：基本節(jié)點，代理節(jié)點，運動模型節(jié)點和傳感器節(jié)點。

(2)邏輯關系設定視窗，MDI工作薄模式，左側。

邏輯關系設定視窗是相當關鍵的一個視窗。只有將存在于模擬樹中的節(jié)點拖曳到邏輯關系視窗中并定義每個節(jié)點間的聯(lián)系才能使各個節(jié)點之間相互傳遞信息。在此之后，當傳遞的信息到達下一個節(jié)點才能促使其產(chǎn)生相應的行為。

2 動畫準備

在我們進行工作前我們必須先將之前已經(jīng)制作完成的CATIA模型導入EON軟件中。軟件經(jīng)過導入之后進入存儲對話框，必須要更改保存路徑，之后其他選項不變，選擇OK即可。模型導入過程中，依據(jù)原來的CATIA模型的復雜度和模型大小將會具有不同的導入時間與過程。模型越大越復雜則所需花費的時間就會更多。

在導入了CATIA模型后，形成一個整齊，信息準確，命名清晰的樹狀列表，可以避免之后的添加混亂，查找部件容易，糾錯時易發(fā)現(xiàn)錯誤地址等諸多好處。在整理完樹狀列表后，我們可以整理和歸納相似作用的節(jié)點。為了使排氣系統(tǒng)的系統(tǒng)演示更好，所以需要為模型進行材質(zhì)貼圖，使其具有更加逼真的顏色、表面紋理、反射折射光效果、合理的透明度等材質(zhì)參數(shù)。

3 反推原理介紹及拆卸動畫

3.1 反推原理。發(fā)動機工作時，大量的氣體(高溫燃氣或空氣)以高速度往后方噴出，產(chǎn)生的與飛機飛行方向相同的推力，推動飛機克服空氣帶來的阻力而向前飛行。反推力裝置是將噴出的發(fā)動機氣體反折向發(fā)動機前方，使氣體向發(fā)動機斜前方噴出，產(chǎn)生與飛機飛行方向相反形成阻礙的力，即反推力。但是在實際過程中，在飛機上很難做到將排出發(fā)動機的氣流偏轉(zhuǎn)180度與飛機運動方向完全一致，一般采用折流板或者阻塞門擋住排氣流，使氣流向著斜前方噴出。一般情況下折流板與飛機軸線呈45度的夾角。因此，當打開反推力裝置時，其產(chǎn)生的反推力約為發(fā)動機正推力的40%。

發(fā)動機反推在伸出位時，液壓驅(qū)動作動筒作動，將平移罩向后移動，對飛機產(chǎn)生反推力?？傊?，反推系統(tǒng)的關鍵點在于改變外函道噴氣方向，減少向后噴射的氣體量來達到輔助減速的效果。

3.2 拆卸動畫。制作過程體現(xiàn)在EON軟件中就是將阻塞門拉桿的拆卸步驟轉(zhuǎn)化成邏輯關系設定視窗中的條理關系。比如在拆卸過程中拆除螺母、墊片、套筒和螺栓，就是相應地利用Place節(jié)點從原模型中將這幾個零部件移除。

拆卸阻塞門和函道內(nèi)壁連接處的零部件，利用時間觸發(fā)器節(jié)點，拖入并放置在Scene節(jié)點下級的Camera節(jié)點內(nèi)，命名為“時間機器1號”；然后從節(jié)點庫找到Keyframe節(jié)點，也拖到Camera節(jié)點之下，Camera能夠管理所有的與視覺有關聯(lián)的節(jié)點，因此接下去的Keyframe節(jié)點放在該節(jié)點下級，如此一般穿插整個拆卸過程。拆卸圖如圖所示。

圖1 連接件拆卸

4 小結

基于EON studio軟件，將已經(jīng)建立完成的CATIA模型導入該軟件，借助于EON studio強大的功能節(jié)點和元件，完成v2500反推系統(tǒng)的拆裝，開發(fā)出可供教學使用的動畫模型,使學生能夠?qū)υ砗突A知識有更加直觀的了解。