EONStudio

EONStudio（精选4篇）

EONStudio 篇1

1. 引言

在虚拟现实环境下进行三维仿真, 从各个角度观察虚拟实体的运动过程, 了解运动参数, 使对它们的运动分析和设计变得很简单和直接, 有利于缩短公司产品的开发[1,2]。

2. 用EON Studio实现贴标机运动仿真的过程

根据EON Studio的特点, 要实现虚拟实体的运动仿真, 其具体设计步骤如下: (1) 确定前标, 后标、瓶, 托瓶转塔, 出瓶星轮, 进瓶星轮等虚拟实体的运动轨迹; (2) 拟合运动轨迹; (3) 创建贴标机运动仿真。

2.1 确定运动轨迹

在贴标机运动系统中, 虚拟运动实体通常是沿着一定的轨迹运动, 且其运动轨迹为周期性的空间曲线。确定运动轨迹的具体设计步骤如下:

(1) 标识前标和后标等运动轨迹。在本项目中高速啤酒贴标机采用Solidworks建模, 由于身标、后标和瓶的物理量都比较小, 所以在Solidworks中采用它们本身来标识其运动轨迹, 如图1所示。

(2) 获取前标和后标的名称。当虚拟实体被导入EON之后, 充分利用EON提供的隐藏功能和Simulation, 便可以在Simulation Tree中按照运动轨迹顺序排列标记的名称。

(3) 确定运动坐标数据。虚拟实体在虚拟环境中的坐标数据, 可以由EON中的Frame节点获取, 因为当虚拟实体被导入EON时, 都是由Frame节点和其它节点构成, 其中Frame节点用于记录该虚拟实体的相对坐标数据。Frame节点相当于一个坐标系, 它的原点在它所标定的虚拟实体的中心处, 其对称轴方向沿虚拟实体的对称轴方向。

图2是Frame节点的属性对话框, 其中X, Y, Z是此Frame节点坐标系的原点在其上一级Frame节点坐标系中的位置坐标并用 (XYZ) T表示, 用来定义虚拟实体坐标系原点的位置;Heading定义了此Frame节点坐标系绕其上一级Frame节点坐标系的X轴逆时针旋转的角度, 同理Pitch, Roll是绕Y, Z旋转的角度, 用 (HPR) T表示旋转向量, 它定义了虚拟实体的旋转角度;Scale记录了此Frame节点坐标系的坐标轴相对其上一级Frame节点坐标轴的放缩比例, 用放缩因子 (lxlylz) T表示, 它决定着虚拟实体的放大或缩小。由此在高速啤酒贴标机中要获取身标、背标和瓶的运动坐标数据即可以转化为获取标定标记的Frame节点中的坐标数据。在上一步已经按运动轨迹顺序排列了标记的名称, 这里只需依次获取Frame节点中的坐标数据即可, 于是便确定了身标、背标和瓶的运动坐标数据。

2.2 平滑曲线的拟合算法

假设存在端点P1, P4和控制点P2, P3以及端点处的切向量R1, R2且当R1=3 (P2-P1) 和R2=3 (P4-P3) 使曲线平滑。规定曲线段必须通过两个端点P1, P4, 但可以不通过两个控制点P2, P3, 形成四个条件, 求解三次多项式的系数。定义曲线段Q (θ) =[x (θ) y (θ) z (θ) ]T的三次多项式:

经过推导可得:

2.3 创建运动仿真

在EON中要实现虚拟实体的运动, 具体设计步骤如下: (1) 在Scene中找出需要运动的虚拟实体节点; (2) 利用带有时间传感器的节点设计运动过程的触发事件; (3) 利用script节点和运动节点控制虚拟实体的运动轨迹; (4) 创建路由。

3. 贴标机的运动仿真

在Solidworks中建立的高速啤酒贴标机模型。前标, 后标、瓶, 托瓶转塔、出瓶星轮和进瓶星轮的混合运动的实现。

4. 结论

基于EON可以真实的再现高速贴标机的复杂运动过程和规律。随着计算机软件和硬件的不断发展, 虚拟现实技术的应用已经使建筑设计和娱乐等诸多领域有很迅速的发展, 因此未来虚拟现实技术将会得到更广泛的应用广。

摘要：本文对高速啤酒贴标机的运动仿真进行了研究, 利用EON Studio为开发平台, 实现了高速啤酒贴标机的运动仿真。

关键词：虚拟现实技术,EON

参考文献

[1]王忆源, 陈福民.虚拟现实中一种基于运动混合的实时同步算法.计算机应用.2005, 25 (8) :1951-1953.

[2]EON Reference Guide, EON Reality, Inc.2001.

EONStudio 篇2

1 虚拟现实技术

虚拟现实技术是运用计算机技术对现实世界进行全面的仿真,人们通过立体眼睛和数据手套等一系列传感辅助设备实现与计算机虚拟环境的交互,使用户得到与现实一样的感觉[2]。目前,虚拟现实在我国医学、军事、金融、工程等许多领域都有很重要的应用。鉴于目前传感辅助设备的昂贵,人们采用键盘和鼠标作为传感器来实现与计算机的交互,同样能达到部分效果。虚拟现实有三个基本特征:沉浸性,交互性,多感知性。

Eon Studio是一个制作交互式图形化虚拟环境的工具[3]。使用者在EON的3D环境中,通过浏览器与显示的图形化模型产生的交互,都会实时地反映在虚拟环境中。如鼠标及键盘等标准的配备,或者用数据手套等虚拟实境设备,即可与虚拟环境中的实体产生互动行为。透过附加的模组,Eon的能力更可以进一步的增强。

2 虚拟产品的开发

2.1 虚拟产品模型的建立

在Eon Studio中建立原始模型不太方便,这是因为该软件的侧重点在交互方面,而不是建模,一般都采用专用建模工具(如Solidworks、3Dmax、Pro/E等)来建立三维模型,然后转换到Eon Studio虚拟环境(VE,Virtual Environment)中实现对虚拟产品的快速建模[4]。产品的三维模型分为静态和动态模型,我们将虚拟环境中是静止的对象称为静态模型,将虚拟环境中是可以运动的对象称为动态模型,在仿真环境下动态模型需要由动态零件组装后再装配上去。建立虚拟产品模型的步骤如下:1)利用建模工具进行建模;2)直接将该文件导入到Eon Studio虚拟环境中。

2.2 人机交互的实现

虚拟产品的人机交互是通过传感器、事件驱动和路由(Route)机制来实现的[5]。在虚拟环境中,传感器是响应外部事件的一个节点,接受外部传送的事件;事件是两个域之间传递的数据信息,主要有事件入(EventIn)和事件出(EventOut)两种状态,事件入是指其它发送节点产生的信息来改变接收节点的状态,而事件出是指节点本身的状态发生了改变而输出信息的一种状态。事件讯号会改变收送区域的值、外部的情形、功能节点间的互动。其原理如图1。

虚拟环境中的路由是指定节点间域(field)与域进行一种连接的连接器,主要用来连接节点,定义事件的发送与接收方式,是节点与节点之间的一种特定的关联。当用户发送命令后,节点接收用户所发的指令,由路由把相关的信息发送出去,通过事件驱动进行节点之间的相互传递,最终实现人机交互。图2是虚拟环境下高速贴标机的部分路由机制。

以ClickSensor节点为例来说明人机交互的过程,ClickSensor节点是EonStudio中的鼠标点击传感器,它可以在一个局部坐标系中用来让节点接收鼠标传感器点击物体时的动作(事件),并将点击的动作通过路由机制传给其它节点,进而产生相应的操作。

2.3 运动的控制

在EON Studio中,有关运动的节点比较多,有运动节点(Motion node)、路径节点(Path node)、放置节点(Place node)、旋转节点(Rotate node)、自转节点(Spin node)等等[6]。运动节点主要是移动物体,在该节点中可以控制父系节点下所有物体的动作。路径节点可以移动或旋转父系节点的坐标位置,这些位置根据设定的目标位置和方向的参数来确定。放置节点是将物体目前的位置或方向移动到一个新的位置或方向。旋转节点主要使父系下的所有模型物体转动。自转节点使其父系节点下的模型物体可以依照设定的旋转半径距离、速度以及高度环绕Z轴进行旋转。当然,还有其它的节点,例如导弹节点(Missile node)等等,在这里就不一一说明了。

2.4 与多媒体的链接

在虚拟环境中,与多媒体的链接也是很重要的方面,因为要实现用户在虚拟环境下看视频或听声音等就象自然界中的声音一样,例如物体碰撞的声音、刮风下雨的声音、在房间里看电视等等。

在Eon Studio中,立体声的播放是通过DirectSound节点和Sound节点来实现的[6],DirectSound节点可以播放WAVE格式的声音文件,有2D和3D两种音效,可以根据世界坐标系统的坐标数值制作产生出远近的立体声效果,但需要注意的是虚拟环境中的声音比例需要与真实环境的距离比例一致。Sound节点还可以播放Midi格式的音频文件

视频的播放通过MultimedisStream节点来实现的,该节点可以播放所有ActiveMovie支持的多媒体文件通过属性的设置可以控制仅播放声音或仅播放视频,还可以调整声音的大小,功能十分强大。

3 虚拟产品的发布

在科学技术飞速发展的今天,网络成了人们交流的平台,该软件是基于网络环境的,专门开发了一个发布精灵,通过模板设置一些参数,远程调用Eon公司开发的JavaScript脚本函数,能实现产品的快速发布,通过HTML网页达到人们网上交流的目的。当然浏览虚拟产品需要安装Eon公司的免费浏览器。

通过精灵发布的产品不能很好地集成到自己所做的HTML网页中,要将Eon Studio开发的产品嵌入到自己编制的网页中还需要自己手动进行修改,用户可以通过浏览网页浏览到虚拟产品并能够进行交互操作。下面就是将虚拟产品通过Java Script语言嵌入到HTML的部分程序:

按住左键拖动可以旋转观看模型 按住右键拖动可以远近观看模型

其中eon_functions.js、eonx_variables.js、eon_functions.vbs就是EON公司分别用JavaScript和VbScript编写的脚本函数和变量,通过调用这些函数与变量能达到与HTML很好链接的要求。

浏览的结果如图3所示。

4 结束语

用Eon Studio开发的虚拟产品文件小,浏览器可以在因特网上进行免费下载得到,非常适合在网络上传播,同时用户可以实时的改变角度进行浏览,通过网络还能实时进行交互,效果相当显著。还可以利用人机交互功能给客户提供产品实体的服务,从客户的反馈信息中按照用户的需要改进产品,缩短产品开发周期,满足用户的要求,同时,用户可以通过网络远程学习高速贴标机的操作,达到远程培训的效果。

参考文献

[1]侯悦民,季林红.产品虚拟设计试验台及应用[J].机械设计与制造,2008(7):28-30.

[2]申蔚,曾文琪.虚拟现实技术[M].北京:清华大学出版社,2009.

[3]宁常鑫,王熙,刘桂阳.基于Eon Studio的农业机械运动仿真应用研究[J].农业网络信息,2009(10):37-38,45.

[4]邹湘军.虚拟环境下基于知识融合的机械产品建模与设计研究[D].广东工业大学博士论文,2005.

[5]Gu Bangjun,Zou Xiangjun,Zhou Yanqiong,Luo Lufeng.Virtual Manipulation of Eon Studio-based for High Speed Label Machine[J].JOUR NAL OF COMPUTATIONAL INFORMATION,2006(2):639-644.

EONStudio 篇3

近年来随着CAD/CAM、数控以及特种加工技术的快速发展, 模具作为一个新兴的行业, 获得了迅猛发展。具有高科技含量和高附加值的现代三维模具技术已经广泛应用于模具设计和生产中。模具技术已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志, 决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。掌握模具零部件的设计、计算方法、模具结构特点及设计程序等对学生今后在专业领域的深造起着重要作用。但是目前的模具教学大多都是采用传统的黑板授课, 缺乏实验环节。由于模具装备种类繁多, 范围广泛, 形状复杂, 涉及大量空间曲面的研究, 从设计到加工乃至装配的各个环节如果没有较为直观、先进的教学手段, 很难取得好的教学效果。另一方面, 鉴于模具种类的多样性、时变性, 这一问题不可能通过购置或制作一批模具实物作为实验手段予以解决。

虚拟模具拆装是基于虚拟现实技术的模具结构认知与拆装, 在模具的操作培训及维护方面具有独特的作用。本文基于EON Studio开发了一套模具虚拟拆装系统, 并从模型库构建、模型导入等多个方面对开发过程进行了详细阐述。

1 虚拟现实平台简介

虚拟现实是运用计算机对现实世界进行全方位的仿真模拟, 并通过立体眼睛和数据手套等一系列传感辅助设备实现与计算机虚拟环境的交互, 使用户得到与现实一样的感觉。目前, 虚拟现实在我国医学、军事、农业和工程等许多领域都有很重要的应用。鉴于目前传感辅助设备的昂贵, 人们采用键盘和鼠标作为传感器来实现与计算机的交互, 同样能达到部分效果。Eon是窗口V R的开发工具, 是一个完全基于G U I的设计工具, 能够开发出具有虚拟现实场景漫游及产品展示的真实的3D多媒体应用程序, 主要应用于CAD、CAM和建筑设计等领域, 利用它建立的三维虚拟环境可以在Internet上实现交互式控制及漫游。

2 模具虚拟拆装系统开发

2.1 模具三维模型库的建立与输出

Solidworks是Windows原创的三维实体设计软件之一, 可十分方便地实现复杂三维零件实体的造型, 大型装配体的装配以及工程图的生成。因此选择通过Solidworks三维建模软件及其模具模块构建了3套塑料模具, 如图1所示分别为一模两出和一模四出塑料模具, 将近200个零件, 如图2所示分别为两套模具的爆炸视图。从Solidworks导入到Eon Studio中时, 先把Solidworks文件打开, 然后按照EonFileImportSolidworks模型这样的顺序导入。

由于成套模具的零件非常多, 在模具模型库中不易管理, 因此, 在导入后为了较好的实施后续虚拟拆装序列, 建立了相应的编码规则, 构建模具三维模型数据库。如图3所示模具三维模型编码树, 如图4所示模具虚拟拆装序列执行图。

2.2 人机交互的实现

人机交互是指用户对现实平台中的物体执行操作并从虚拟环境中得到相应的反馈, 它是构成虚拟拆装的关键技术。

本文开发的系统中, 在虚拟环境下人与装配元件之间的交互行为是通过系统中设置的传感器 (如Mouse Sensor、Key Board Sensor等) 触发、事件驱动和路由机制来实现。事件驱动是指两个节点之间传递数据信息的过程, 路由机制定义的是节点之间的连接方式及事件的发送与接收方式, 表达的是节点与节点之间魔种特定的关联关系。模具拆卸的人机交互设计如图5所示。

2.3 运动控制

在虚拟环境中, 部件的运动控制也是通过移动坐标X、Y、Z和角度坐标H、P、R来实现, 运动设置窗口如图6所示。

Eon Studio中常用的运动控制节点有Place、Rotate、Motion等。Place节点可以实现对部件的全方位运动控制, 所以本系统中主要采用了Place节点。

2.4 运动部件碰撞检测

模具在进行虚拟拆装时, 为了避免各个部件产生接触碰撞, 需要进行碰撞检测。解决碰撞问题的办法就是使碰撞检测节点Collision功能有效, 即选定Enabled有效功能。碰撞功能设置窗口如图7所示。

2.5 通过Visual Basic6.0进行开发, 实现模具各模

块的集成

3 结论

基于Solidworks软件进行了模具的三维建模, 利用Eon Studio软件实现了模具的虚拟拆装, 并通过Visual Basic6.0软件进行开发, 实现了模块集成, 建立了模具虚拟拆装系统。该系统的实现为设计的更改和优化提供了制造依据, 也为实验教学提供了分析工具和辅助手段。在一定程度上实现了模具立体化教学, 为学生自主学习能力的开发提供了理论平台。

摘要：在Eon Studio虚拟现实平台下开发了一套模具的虚拟拆装操作仿真系统。利用Solidworks软件创建了模具的三维实体, 将模型导入Eon Studio虚拟环境中。运用传感器节点、事件驱动和路由机制等实现人机交互功能。利用Place节点实现模具零部件的虚拟运动控制, 并利用Collision节点进行运动碰撞检测。最后基于Visual Basic6.0软件进行了模块集成, 完成了整个系统的开发。

关键词：Eon Studio,虚拟现实,虚拟拆装操作仿真系统,Solidworks,Visual Basic6.0

参考文献

[1]王岚.虚拟现实EONStudio应用教程[M].天津:南开大学出版社, 2007.

EONStudio 篇4

康明斯系列柴油机广泛应用于军用机械装备,如GJW111型挖掘机、GJT112型推土机、GJZ112型装载机,尤其是M11-C225柴油机,具有质量轻、功率大、油耗低等特点,深受部队欢迎。但由于该柴油机技术含量高、机械结构复杂、技术保障难度大,长期以来,其维修训练和保养都是在结合实际机械的基础上运用实物拆装、录像、挂图、三维动画等常见辅助手段进行。这种训练模式消耗大、拆装难度大、训练范围受限,训练成本高,特别是难以满足现场维修训练要求,严重制约了发动机维修保障能力的及时形成和维持。

虚拟维修训练系统是利用虚拟现实技术创建装备维修训练的虚拟环境,使受训人员能够沉浸到计算机生成的环境中,并通过对虚拟装备进行的装配和拆卸作业,了解和掌握新装备的维修技术和技能,从而达到在实装上进行维修训练的效果[2]。EON Studio是一款基于web3d技术,用来研发和制作交互式3D多媒体应用程序的全新可视化软件开发工具。它使用图形化的用户接口,采用面向对象的封装技术,将各个功能控制模块封装在一种可视“节点(node)”中。通过对节点参数的自定义,可以将各种多媒体资源整合其中,通过调节节点之间的逻辑关系,可以实现虚拟环境中模型对象的行为特征描述以及人与虚拟环境之间的操作和反馈,创造出良好的交互。因此,运用EON Studio虚拟现实平台开发发动机的虚拟维修训练系统,可以为发动机的技术保障提供逼真、现代化、经济实用的训练手段,用最低的消耗实现最佳的训练效果。

1系统的总体规划

系统的开发基于Windows操作系统,运用AutoCAD2009及3ds max8.0进行三维建模,在EON Studio开发平台中设计虚拟维修训练程序,应用面向对象技术,使得三维仿真场景形象、清晰、逼真;采用Delphi7.0搭建系统框架界面,在系统框架界面中嵌套EONX控件,这样就可以在没有安装EON Studio软件的情况下使用EON虚拟程序;运用Access数据库软件建立柴油机零配件三维模型数据库、实现对零配件的三维动态演示、零件名称、图号、数量、技术数据、说明等内容,保证软件的高效运行及数据的可靠方便的管理。

柴油机维修训练系统的运行由硬件和软件共同支持,硬件包括人机交互设备、呈现设备、仿真环境模拟装置。软件支撑包括Windows操作系统平台、柴油机零配件三维模型数据库等、知识库、数据库管理系统、应用软件等。柴油机虚拟维修训练系统总体框架如图1所示。柴油机虚拟维修训练系统的主要组成有:

a) 虚拟漫游及多视角观测。整机虚拟漫游,即受训人员通过硬件设备以一定的路径和视角观察柴油机的整体构成。主要部件多视角观测,即选取柴油机主要零配件和机构为观测对象,从多个角度以多种方式进行观测,观测过程中可伴随语音、文字等形式的介绍。

b) 基本信息查询。通过Delphi7.0软件实现对数据库信息的管理,可以让受训人员可以直接通过系统操作界面查询到关于该型号柴油机的基本资料,比如M11柴油机的性能、零配件的相关信息和数据、零配件结构的三维动态呈现等。

c) 工作原理演示。受训人员通过操纵人机交互设备进行启动和关闭虚拟柴油机的操作,在操作过程中,可以将视角转换到两大机构或四大系统等部位,采用消隐、剖分等效果进行动态演示,让受训人员对内部组成和工作原理有一个直观形象的理解。

d) 虚拟拆装训练。在实施虚拟拆装前可进行操作说明,让受训人员迅速的进入训练状态;在操作过程中可伴随拆卸和装配错误提示、模型复位、零部件常见故障说明、故障分析以及故障排除方法提示等,通过拆装训练让受训者更加细致地了解柴油机的内部构造,熟悉各部件约束关系及拆装顺序。

e) 故障诊断与维修保养训练。以三维动画或录像的方式演示柴油机的常见故障,在虚拟环境中设计检查、调整、更换、紧固、清洗等操作,用文字或语音对操作工艺流程、要求、方法进行介绍,使受训人员在参与维修保养的过程中增强业务水平。

f) 训练效果评价。在受训人员进行虚拟拆装、故障诊断、维修保养等训练时,如果出现错误操作,系统会及时警告并进行文字提示或者限制操作进一步进行。

2三维模型的建立与优化

模型建立的好坏将直接影响整个虚拟现实系统的品质。柴油机结构复杂,必须采用总体线型建模的方法,首先将图样从AutoCAD中输出至3d max中,这样在输入平面图形后,采用布尔运算,生成一个简单的三维模型,对模型的点、边、面、多边形进行编辑,完成模型的建立。最后,对三维实体进行渲染、着色,美观、完整的实体模型才算完成。柴油机三维实体模型如图2所示。为了给模拟训练增加真实感,需要给虚拟模型加入场景。运用相关虚拟现实技术,为装配设计、规划和分析构建一个良好的虚拟装配环境,这个环境具有很强的可交互性和可感知性,从而使人的创造性和主动性得以更好的发挥。虚拟场景的优化如图3所示。

3关键技术分析

3.1人机交互功能的实现

人机交互是指受训人员对虚拟现实平台中的物体执行操作并从虚拟环境中得到相应的反馈,一直是构成虚拟训练系统的关键技术。柴油机虚拟维修训练系统为桌面式虚拟训练系统,用户可以通过对硬件设备操纵的实现虚拟训练的某些过程,比如漫游及多视角观测、拆装训练、维修保养、材质及场景变换等。

在本文所开发的系统中,虚拟环境下人与装配元件的行为交互、装配元件之间的交互及其状态和属性均是通过传感器触发、事件驱动和路由(route)机制实现的[3]。通过系统中设置的传感器节点(如mousesensor ,keyboardsensor,boxsensor,timesensor等)接收用户指令,然后由路由把相关的数据信息发送出,以实现交互。路由用于连接节点,定义事件(event)的发送与接收方式,它体现了节点与节点之间的一种特定的关联。事件驱动过程的人事件(eventln)是由其他节点产生的数据信息来改变接收节点的状态;出事件(eventout)是由于一些节点状态发生了改变而输出数据信息。

以柴油机拆装训练中的方法为例,其实现步骤如下:1)将鼠标传感器(mousesensor)节点和DragDrop节点放置在工具模型的frame节点目录下;2)将MouseSensor节点输出域中的nCurorPosition项(输出鼠标位置)连接到DragDrop节点输入域中,接收由鼠标传感器传来的指令信息;3)按住鼠标右键拖动维修工具,到达指定区域后工具高亮显示;4)松开鼠标,工具即进入工作状态,自动对部件进行拆装操作。

3.2整机漫游及多视角观测

a) 预设路线动画展示

本系统每个漫游场景提供1～2个自动预设漫游路径,触发按键在UI界面中。此类动画是通过在3d max中预设活动相机运动路线,录制漫游过程,生成并输出动画,使用UI界面按键进行触发的展示漫游动画场景的。在预设漫游过程中可以通过在模型的frame节点下加入提示节点(tooltip),这样受训者在观察过程中,将鼠标停留在该模型的任意观察部位,系统将通过文字形式对其进行介绍,加深用户对发动机各个部件功能的理解。

b) 实时交互漫游

利用鼠标和键盘的配合操作来实现。用户可以在3D场景中以第一人称视角来自由的漫游,这样可以直观形象地获取机械各部件信息,达到快速熟悉整机和主要零部件结构的目的。在这里主要是运用对象导航原型模块(objectnav),可使受训人员单纯利用鼠标对柴油机各个部件进行放大、缩小、旋转、平移等操作,达到对各部件工作情况进行熟悉的目的;在模型的frame节点下加入提示节点(tooltip),这样受训人员在观察过程中,将鼠标停留在虚拟模型的任意零部件,系统将通过文字形式对其进行简要介绍,加深用户对柴油机各个部件功能的理解。实时交互漫游路由图如图4所示。

3.3虚拟拆装模块设计

虚拟拆装模块设计是整个虚拟仿真过程的重要环节,由于M11柴油机各部分零部件繁多,运用文字节点(text box node)在模拟界面加入文字方块,为受训者提供必要的拆装说明,使其能快速进入训练状态。为防止零部件过多而造成拆装顺序混乱,还应根据拆装特征将零件分类,零件类型不同,在拆装序列中的顺序也将不同。

本系统的设计以拆卸法为基本装配规划方法,通过人机交互的方式对装配体的组成零部件进行装配序列与路径的调整。通过装配体拆卸运动的实时运动仿真与实时干涉检验等手段,验证上述装配序列与路径的可行性与合理性,并保存到各自的Place节点中,其中每一部分零件的主体过程如图5所示。

然后将上一步规划好的拆卸序列与路径等拆卸参数进行逆过程而得到装配序列与路径,并运用Task节点控制拆装序列,只有该节点内任务全部完成之后,才能激活下一任务,有效地保证了拆装训练中的准确性。以曲柄连杆机构的拆卸过程为例,可将部分拆卸顺序进行固化以保证拆卸训练更加规范。比如:在连杆螺栓没有旋出的情况下,连杆组和曲轴不允许分离;在连杆组和曲轴没有达到指定位置时,连杆螺栓不允许旋入。最后在虚拟环境下反复进行模拟拆卸,根据拆卸的可行性,发现存在的问题,进行修改,不断完善系统。曲柄连杆机构拆卸训练如图6所示。

3.4碰撞检测技术设计

碰撞检测是构成虚拟现实系统的基本要素,也是虚拟维修训练系统的基本功能之一,它是指虚拟环境中当两个元件在即将或已经发生碰撞时自动进行报告并做出反应的一种机制。在虚拟程序开发过程中,使用碰撞功能节点(collisionobject)来侦测物体间是否发生碰撞行为,当节点侦测到物体与物体间碰撞时,发生碰撞行为的物体会停在碰撞时的位置,或只是节点侦测碰撞发生而物体会穿透物体继续移动,不会停止。例如轴瓦的装配应正确就位,瓦座必须以适当过盈装入瓦座才能保证两者均匀可靠地贴合,是轴瓦在瓦座中不松动、不振颤。具体方法设计如下:1)分别在轴瓦和瓦座的frame节点下放置一个CollisionObject节点;2)在右边的CollisionObject节点属性栏里“Enabled”选项打钩选中,当瓦座与轴瓦发生碰撞时物体会停止,碰撞节点被触发。碰撞检测节点设置如图7所示。

4系统的实现

虚拟维修系统仿真部分采用EON Studio软件进行设计开发,最后利用Delphi 7对开发程序进行整合。通过在Delphi中安装EONX插件,可以调用、控制EON仿真程序,增加了人机交互的深度,拓宽了人机交互的范围。系统设计过程中,让柴油机操作手来使用系统并进行评价,参考其意见,对系统进行改进,提高了虚拟训练系统的应用价值。在完成了相应的系统测试后,柴油机虚拟维修训练系统运行良好。系统功能界面如图8所示。

5结论

随着我国制造业信息化水平的不断提高,虚拟现实技术对解决机械投产后的使用、维修保障、功能演示等复杂问题十分有用,具有广泛的应用前景。为此,本文以M11柴油机为研究对象,利用虚拟现实技术开发的虚拟维修训练系统,克服了机械数量、维修费用、训练场地环境所带来的诸多不利因素,极大地减少了对该机械的维修研究与训练的投入成本,为新装备提供了现代化的、经济实用的维修保障训练手段,具有显著的社会与经济效益。

摘要：以M11柴油机为研究对象,分析了基于EON Studio开发虚拟维修训练系统的过程,研究了三维建模与优化、整机漫游与多视角观测、工作原理展示、虚拟拆装训练的设计和人机交互等内容。对柴油机的结构组成、工作原理及维修保养过程进行了系统的规划,使受训人员在逼真的虚拟环境下熟悉训练对象和训练任务,提高训练效果。

关键词：虚拟维修,EON Studio,柴油机,人机交互

参考文献

[1]刘航,王春水,等.基于视景仿真技术的某型装备虚拟操作训练系统[J].指挥控制与仿真,2007.

[2]郝建平.虚拟维修仿真理论与技术[M].北京:国防工业出版社,2008.

[3]潘鸿彬.虚拟环境下可高化互动装配技术研究[D].广州:广东工业大学,2006.

[4]王岚,刘怡,等.虚拟现实EON Studio应用教程[M].天津:南开大学出版社,2007.

[5]赵金才,王宪成,等.基于EON Studio5.0的装甲车辆发动机虚拟维修关键技术研究[J].装甲兵工程学院学报,2008.

[6]焦玉民,苏凡囤,等.基于EON的挖掘机虚拟训练系统[J].中国制造业信息化,2009.