基于Cult 3D和Java的水輪機接力器的虛擬裝配

摘 要：本文以蝸流式水輪機接力器為例，通過對接力器交互性拆卸和裝配過程的分析，構建了接力器拆裝過程模型、接力器各零件的三維實體幾何模型和行為模型，利用Cult3D技術實現接力器交互性拆卸和裝配的功能。

關鍵詞：蝸流式水輪機接力器；虛擬拆裝；Cult3D技術

引言

虛擬現實（Virtual Reality）是利用計算機技術和多媒體技術等在計算機上營造一個仿真的現實空間環境，用戶可對該環境中的對象進行觀看、操作和控制，使用戶產生身臨其境的融入感和參與感。

隨著科技的進步虛擬現實技術的應用越來越廣泛，尤其在機械行業。較于傳統設計方法的優越性也顯現出來，虛擬設計系統基本上不消耗資源和能量，也不生產實際產品，而是產品的設計、開發與加工過程在計算機上的本質實現，即完成產品的數字化過程。與傳統的設計和制造相比較，它具有高度集成、快速成型、分布合作等特征。

Cult 3D是一個跨平臺的3D引擎。它可以在網頁上建立交互的3D對象，可以使用鍵盤或鼠標對三維物體進行旋轉，縮放，平移，體現真實的物體屬性。對于窄帶網的應用，Cult 3D展示產品最好的解決方案之一，Cult 3D的文件量非常小（20K-200K），卻有近乎完美的三維質感表現。對于一般的瀏覽器只需安裝一個插件，即可即時瀏覽。另外Cult 3D與JAVA相結合可增加仿真結果的交互性，更具有研究價值。

水輪機是現實中比較常用的機械部件，故本文以典型零部件蝸流式水輪機的接力器為例，通過對接力器交互性拆卸和裝配過程的分析，構建了接力器拆裝過程模型、接力器各零件的三維實體幾何模型和行為模型，利用Cult 3D技術及其html編程實現接力器交互性拆卸和裝配的功能。

1 模型的建立與轉換

本文采用PTC公司設計的PRO/E4.0進行建模，完成水輪機的零件模型和裝配實體。組件保存成*.wrl格式的文件。經3dmax進行轉化，并保存成.c3d格式的文件。在3dmax里可以對模型進行簡單的優化，如刪除攝像機，刪除沒有用的虛擬體，放大倍數等。

2 水輪機的虛擬裝配

在3dmax里對模型進行修飾后，添加必要的控制板模型，為了方便后續的裝配過程，然后保存。在3dmax中整體的模型如圖1所示：

然后在Cult 3D中進行編寫程序，由于它是個完全拖放式的軟件，因此從Scene Graph窗口選中要操作的對象，拖入到事件窗口；然后在動作窗口中選擇要實現的動作，把它也拖放到事件窗口中；在事件窗口中選擇要觸發的物體….依次完成整個裝配的規劃以及動作的實現。

在本文中JAVA與Cult 3D結合，是以改變控制板的顏色為例做的一個程序。在JAVA中編寫一個可以改變顏色的程序，運行成功，然后在Cult 3D中直接加載.class。

通過上述步驟的操作，我們就可以實現對接力器的拆裝控制。如圖2所示：

然后發布成.co文件這樣就可以在網頁中觀看到仿真的虛擬裝配的結果了。這樣生成的.co文件小，占的內存少，可以很方便的使用。

3 注意事項

（1）經3dmax進行轉化時必須安裝相對應的Cult 3D export for 3dmax插件；

（2）JAVA與Cult 3D結合的程序，想要看效果只能在網頁中看，在Cult 3D的演示窗口是看不到的；并且需要安裝相應的JAVA程序；

（3）JAVA與Cult 3D結合的程序在網頁中查看效果時，需要安裝IE瀏覽器。

參考文獻

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作者簡介：李艷嬌，（1986- ），女（漢），河北邯鄲人，河北工程大學機電學院在讀研究生，研究方向計算機仿真與虛擬現實技術。