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基于SolidWorksVRML的虚拟仿真自动充电器

发布时间:2022-08-19 19:05:35 来源:宝达五金网

基于SolidWorks-VRML的虚拟仿真

基于SolidWorks-VRML的虚拟仿真 2012年09月04日 近年来,随着机械制造业的蓬勃发展,许多优秀的CAD软件不断涌现,市场对专业软件的要求也越来越高。SolidWorks是一叙优秀的三维设计软件,具有强人的3D建模、零件装配和运动仿真等功能,由于它的界面友好,操作简单,易学易用,而且可安装各种丰富的插件以及进行软件二次开发,因此它受到广大用户尤其是新用户的青眯,已在机械、电子、等行业得到广泛应用。 在产品的设计研究阶段,人们通常使用虚拟的三维模型来形象直观地演示运动过程。三维动画演示是设计者提供思想交流最有效的途径之一,能在短时间内将设计人员的思想意图传递给生产者以及顾客,熟悉产品的结构和装配过程。但利用SolidWorks软件进行仿真,主要通过现场交流,无法嵌入网页与浏览者进行动态交互,而且仿真文件较大,不利于网络传输。因此,为了将产品形象直观的通过刚络展现出来,有必要研究产品的其它仿真方法。 VRML(Virtual Reality Modeling Language)即虚拟现实建模语音。,用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界场景,具有沉浸性、交互性、想象性等特点。由于受HTML的限制,网页一直一是平面结构,VRML的产生为网页增色不少,而且实现了环境与浏览者的动态交互。另外,SolidWorks对VRML有良好的支持,在数拼建立和转换时显得格外方便,因此,通过SolidWorks完成零件的三维建模和装配,可进行虚拟仿真;也可将在SolidWorks建好的产品模型进行格式转换,利用VRML进行仿真。本文以虎钳为例,介绍了上述两种方法。1、基于SolidWorks的虚拟仿真 基于SolidWorks的虚拟仿真也括零件的建模和装配以及运动仿真的内容。(1)建模与装配 要实现虚拟动画,前先要进行零件的三维建模。三维建模的过程一般采取先主后次、先简单后复杂、先拉伸后切除的原则逐个完成。虎钳的主要的零件有底座、同定钳口、活动钳口、螺杆、螺母、螺钉、垫圈、环、销钉等。在SolidWorks2009中,虎钳的各部分零件模型都较容易建立。 在建好各零部件模型之后,将所有零件按照配合关系的顺序进行装配,建立各零部件之间的约束关系,最后形成完整的装配体,如图1所示。在SolidWorks2009中,用户可以对整个装配体或在装配体中选定的零部件之间进行静态的干涉检查,也可以在使用“整动零部件”或“旋转零部件”命令对装配体进行动态的干涉检查,防止出现设计的缺陷。出现干涉现象时可根拼相庶的提示进行调整或修改,直到满意为止。

虎钳装配体(图1)

(2)运动仿真 为了简单描述虎钳各零部件之间的相对位置及装配顺序,将其各部分零件在三维空间里按照一定的顺序组装成一个整体或拆装,生成爆炸动画。这需要先完成爆炸视图,在SolidWorks2009的“装配体”快捷于具栏中,点击“爆炸视图”, 选择单个或者多个零部件,按其给出的坐标系箭头方向整动至你想要的停放位置,便可生成爆炸视图,如图2所示,它直观地显示出虎钳的组成部分和数量及其相对位置。 此时单击屏幕左下加的“运动算例1”,打开“动画向导”,选择动画尖型为“爆炸”或“解除爆炸”,按照提示完成虎钳的组装或拆装动画。

虎钳爆炸视图(图2)

在虎钳中,螺杆的旋转运动转化为螺母的直线运动。在虎钳装配完成后,为了在装配体中实现螺旋传动,螺杆与螺母之间需要设定“螺旋”的配合关系,可在“配合”中的“机械配合”中的“螺旋”中设置此配合关系。点击屏幕左下加的“运动算例1”准备开始动画制作,选择“马达”,设置“旋转马达”并设置好转动方向,选择螺杆作为运动零部件,“螺母”作为相对运动零件,设置动画时间按下工具栏上的“计算“按钮,计算完毕后点击“播放”或“暂停”就可以观看动画效果了,也将动画保存为AVI格式影片,以备日后交流。2、基于VRML的虚拟仿真(1)数据转换 利用VRML也可通过造型节点实现三维立体模型的创建,世对于一个复杂的图形术说,这种方法十分费力,效果也不理想,因些,我们往往通过其它建模工具完成造型后,转换成VRML可识别的格式。SolidWorks2009软提供了VRML软件的接口,但 VRML的默认单位为m,为了保持单位的统一,性,需要修改SolidWorks 中的默认单位,可打开SolidWorks2009,选择“工具”中的“选项”,点击“文档属性”选项卡,选择“单位”,勾选“单位系统”中“MKS(米、公斤、秒)”。利用SolidWorks2009完成虎钳的造型及装配体后,将其“另存体”为wrl格式文件。但对于比较复杂的装配文件,如果将装配的sldasmt文件作为整体导出为wrl格式,会导致在虚拟现实编辑软件中文件过大,带来对组件和零件的操作不方便等麻烦,此时在装配体状态下只显示一个零件,其余隐藏,将其另存为该零件名称的wrl格式文件,重复操作至所有零件导出为止,在VrmlPad编辑器中,新建wrl格式文件,用内联函数inline命令将所有零件wrl文件联系起来,可保证零件的相对位置的正确性。利用Cortonaplayer浏览器预览述建立装配体模型,如图3所示。其中VRML的inline代码如下:

虎钳装配体模型(图3)

(2)运动仿真

VRML的动画效果的基本方法是:由时间传感器控制动画的时钟,包括动画开始的时间、停止的时间、循环的周期等参数,然后将时间控制的参数作为事件传送给各种插补器节点,插补器依据事先设计好的时间关键点和动画关键值,在浏览器渲染时形成连续变化的结果。虎钳的运动为螺杆的旋转和螺母带动活动钳身水平整动。为了捕述虎钳的运动过程,在YrmlPad场景中,将螺杆、环和销钉定义为同一节点Screw,将螺母、活动钳身、螺钉、钳口板等零件定义为同一节点Nut,利用时间传感器控制对象timel输出时间值,传递给Rotator朝向插补器使螺杆旋转,同时传递给Mover位置插补器使螺母和活动钳身的水平整动,螺母的整动速度通过螺杆的螺矩来计算,并通过路由(Route)把这两个节点联系在一起。图4为动态仿真效果图。编缉后的虎钳模型的的VRML代码如下:

虎钳动态仿真效果图(图4)

3、结论 以上两种方法均可实现虎钳的虚拟仿真,其中第一种方法操作简单,但只适合现场交流,而第二种方法建模复杂且需通过VRML软件和编程来进行,但其浏览方便,可嵌入网负播放。因此,可将这两种方法结合起来,利用SolidWorks三维建模和装配,再利用VRML进行虚拟仿真,即发挥出两者的优势,达到了仿真效果,同时又减少了工作量。

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