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試驗機的現實仿真係統

瀏覽次數:1924發布日期:2012-04-10

  在機械領域,虛擬設計的工業應用主要以產品設計為對象,實現虛擬樣機、虛擬裝配、動態仿真、網絡交互等功能。虛擬設計可以表現產品的外觀以及動態過程的仿真,如機器工作原理的虛擬表達、虛擬裝配過程或虛擬操作,或者是工業過程的虛擬體現等。這些過程,均為設計人員進行合理和優化設計提供了重要的參考,代替小試甚至中試過程,同樣為產品開發節約了大量的時間、人力、物力和財力擊]。利用虛擬現實技術創建的液壓試驗機虛擬實驗環境,人與環境互相交流,可以模擬真實的試驗過程,通過信息反饋,還可以從中獲得有關試驗的~些啟示,從而熟悉整台設備結構以及試驗過程。
  
 機械行業產品建模要求嚴格的尺寸、形狀和裝配關係。CAXA軟件包括特征造型、曲麵造型、實體造型在內的多種造型方法,同時提供了自頂向下和自底向上的裝配設計方法。CAXA軟件同時提供了VRML軟件的數據接口。液壓試驗機的虛擬現實,首先通過CAXA軟件完成工業產品造型和靜態裝配模型,然後結合VRML和Javascript技術,完成動態裝配、試驗過程的實現、液壓試驗機試樣力學性能仿真和零件信息提取等方麵的內容。
  
  1、液壓試驗機靜態模型的建立液壓試驗機靜態裝配模型在CAXA軟件中完成。首先,在CAXA軟件中逐個建立液壓試驗機係統零件模型,包括機體、下滑塊、按鈕l、按鈕2、按鈕3、螺杆1、螺杆2和表盤等。然後,將所有零件按照組件裝配,後裝配成完整的液壓試驗機。
  
  接下來,將CAXA的ics格式的文件導出為VRMLV2.0版的wrl格式文件,然後在VRML文件編輯器VrmlPad中讀入wrl文件,再對此對象進行場景渲染或者動畫製作等。但是,對於比較複雜的裝配文件,如果將裝配的ics文件作為整體導出為wrl格式,會導致在虛擬現實編輯軟件中文件過大,帶來對組件和零件的操作不方便等一係列麻煩。一般的處理方法是:在CAXA軟件中的裝配狀態下,每次導出一個零件,其餘零件隱藏掉,這樣重複操作至導出每一個零件;然後建立一個新的wrl格式文件,利用Inline命令將所有零件的wrl文件起來pJ,此時,不用做調整,就可以保證各個零件的相對位置的正確性,圖1為部分零部件的Inline命令和轉換後液壓試驗機裝配體的虛擬現實模型。
  
  2、液壓試驗機工作過程的虛擬現實液壓試驗機的虛擬工作過程包括機體動畫設置和材料力學性能試驗仿真的關鍵技術。
  
  2.1VRML動畫實現VRML通過時問傳感器(TimeSensor)和插補器(Interpolator)以及路由(ROUTE)語句來實現關鍵動畫基本過程為時間傳感器給出控製動畫效果的時鍾,這個時鍾包括動畫的開始時間、停止時間、時間間隔和是否循環等參數,此時鍾信息輸出到插補器節點,插補器節點定義了關鍵點和關鍵數值,VRML根據插補器節點的設置進行關鍵點外區域的線性插值,完成勻變速動畫過程。如果需要變速動畫過程或者複雜動畫過程,需要結合腳本語言Javascript來實現:時間傳感器的輸出可以控製插補器和Javascript的輸入,而插補器和Javascript的輸出又可以控製零件的移動和旋轉等動作。對於液壓試驗機,在對相應按鈕設置觸發傳感器之後,時間傳感器開始作用,此時,表盤指針指示壓力的變化,兩個螺杆旋轉,同時,下滑塊移動,實現拉伸或者壓縮液壓試驗機試樣的運動。為實現兩個螺杆旋轉和下滑塊移動的動畫路由,包括時間傳感器、位置插補器和朝向插補器的設置。
  
  2.2材料力學性能試驗仿真的關鍵技術材料力學性能試驗仿真的關鍵技術包括液壓試驗機試樣變形和應力應變曲線仿真等方麵的內容。
  
  2.2.1液壓試驗機試樣變形的實現此處以壓縮塑陛材料為例,液壓試驗機試樣變形通過開關節點和腳本實現,在開關節點中內聯液壓試驗機試樣變形的關鍵狀態文件。其中,腳本語句和路由語句如下:在瀏覽器中,點擊按鈕I後,表針開始旋轉,螺杆開始旋轉,下滑塊下滑,下滑塊的壓頭接觸工件之後,隨著壓力增加,塑性材料液壓試驗機試樣經過彈性變形階段和屈服階段直至被壓扁。
  
  2.2.2應力應變曲線仿真技術液壓試驗機在仿真測試材料性能時,同時可以輸出應力應變曲線,這樣使得材料力學性能更加一目了然。應力應變曲線仿真技術和液壓試驗機試樣變形技術一樣,通過開關節點和腳本實現。圖3為塑性材料液壓試驗機試樣變形及與其對照的應力應變曲線的虛擬現實。
  
  2.2.3聲音添加VRML所播放的聲音有自己的聲源,它模擬現實中的3D聲音傳播方式,給人現實中的聽覺感受。為了達到虛擬工作過程的逼真效果,具體做法是,首先錄製液壓試驗機各種動作的現場聲音,然後進行剪裁和分段處理,通過聲音節點給VRML世界添加合適的聲音。

 

 

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