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基於Java3D的交互式虛擬包裝機教學平台

發布時間:2020-08-18 10:10:23 |來源:網絡轉載

0前言
近些年,機械類專業課程內容課堂教學已開始普遍釆用多媒體計算機輔助的方式,並獲得了一定的成果。現階段開發設計的多媒體計算機輔助課件大部分全是根據開發人員本身的教學經驗和感受開展設計方案的,大多數的K8凯发大酒店天生赢家軟件全是幻燈片製作的,添加的照片、圖象占多數,欠缺層次感,對課堂教學而言,並不可以多方位刺激性學員的感觀;也是有一些零部件及組織 的三維圖,並添加了動漫,實際效果要比單純性的圖形圖片好,但能夠完成優良的健身運動模擬仿真及互動作用的K8凯发大酒店天生赢家軟件卻非常少看到⑴。除此之外,除老師講課用教學課件外,輔助設計仿真模擬實驗、易用性仿真模擬實驗及學員通過自學用教學課件的開發設計還非常少,多媒體計算機輔助課堂教學的方式優點還遠沒有充分運用。文中以Java3D技術性為基本,開發設計了製袋式包裝機課堂教學模擬仿真服務平台,在設計方案中不但能夠演示全自動包裝機的工作中情景,並添加了虛擬安裝作用和設備設置作用以更好的考慮包裝設備教學環節中的必須,充足了充分發揮信息化教學的優點。
1Java3D語言的優點
Java3D是互動式三維圖型運用程序編寫插口(API)。它包括了完成三維互動真實感圖形的基礎類和插口⑵,是根據OpenGL等最底層的API,它另外融合了Java語言的互聯網作用,可以非常好的處理互聯網、混合開發自然環境的三維可視化等難題。非常是針對一些高級運用,如完成測算全過程的三維可視化,繁雜的互動作用等,Java3D具備其他手機軟件沒法對比的工作能力。
Java3D在開發設計虛擬現實技術程序運行時具備以下好多個優勢:
(1)做為Java語言的拓展,Java3D適合開發設計在網上的數據可視化程序運行。
(2)Java3D出示了高層住宅的麵向對象編程的三維圖型敘述方式 。
(3)Java3D應用己有硬件加速器技術完成了速率的最優控製。
(4)Java3D適用很多種在虛擬現實技術中應用的外界設  
2根據Java3D的互動式虛擬教學平台的設計方案
服務平台的設計理念是采用Java3D做為開發環境,選用架構式構造開發設計包裝設備課堂教學模擬仿真平台軟件。以'製作包裝袋成一填充——全自動封口機為例子,根據對目前設備開展科學研究,對其構造和健身運動開展剖析,對其關鍵構件
Pro/E模型,完成在頁麵上開展互動式地顯示信息三維健身運動全過程,完成全自動包裝機的課堂教學演示。’
幾何圖形模型與調用
Java3D中的三維建模方式 分內部建立與外界啟用兩類。因為包裝設備是非常複雜的形體,假如立即在Java3D中開展模型有很多缺點:1.程序流程過度巨大,並且非常容易錯誤;2.程序流程的維護保養和改動過度繁雜。因此,文中選用啟用VRMI2.0文件格式的三維圖形文件搭建包裝設備。現階段很多三維設計手機軟件都能夠轉化成VRML文件格式的文檔,如Pro/ENGINEER,Solidworks等,經考慮到創作者采用Pro/ENGINEER為繪圖軟件開發,對模擬仿真係統軟件開展幾何圖形模型。建成的全自動包裝機三維模型如圖所示1所顯示:
啟用VRMI2.0文件格式時,能夠編2個程序流程,一個源程序,一個專業用於啟用VRML2.0文件格式的vrmlloader.javaovrmlloader.java做為啟用VRML圖形文件的獨立文檔,那樣主文檔的撰寫就非常簡單,從而能夠將源程序的關鍵放到對形體的動畫解決等層麵,另外,啟用VRML圖形文件的一部分能夠被其他程序流程多次重複使用。必須留意的是被啟用的VRML文檔要放到當前目錄下,才會被Java3D鑒別。
最後全自動包裝機實體模型導到情景中如下圖所顯示:

全自動包裝機實體模型導到情景中圖


動漫設計
動漫設計是全自動包裝機模擬仿真設計方案的具體內容,根據動漫演示全過程可以使學員充足掌握全自動包裝機的健身運動全過程。Java3D撰寫三維動畫,關鍵靠Interpolator1"1:內插器目標轉化成動漫,內插器目標和另一個時間操縱目標——Alpha目標融合在一起,能夠編寫出多種類型的三維動畫程序流程。
(1)勻速直線運動
全自動包裝機的健身運動構件中作勻速直線運動的較少,關鍵有包裝袋子的健身運動、外直發夾板及切割刀的張合運動等,做勻速直線運動關鍵必須考慮到的難題是健身運動行程安排和健身運動速率。勻速直線運動設計方案平麵圖如圖4所顯示。

導進情景中的全自動包裝機


圖3導進情景中的全自動包裝機

全自動包裝機勻速直線運動設計方案圖


圖4勻速直線運動設計方案
針對包裝袋子的健身運動,行程安排是固定不動的,速率必須與熱封器、切割刀和料倉內螺旋式的轉動速率緊密結合來設置,一旦有明確的值,能看做是恒定,因此勻速直線運動的方法釆用後一種的運動方式,能夠更為與具體健身運動狀況相一致。
(2)轉動健身運動
全自動包裝機的健身運動構件中作轉動健身運動的比較多,包含立式複合、橫坐標、凸輪軸、上下下擺臂、傳動齒輪、料倉中螺旋式等,做轉動健身運動時關鍵必須考慮到的難題是轉動視角、轉動軸和轉動速率。因而轉動健身運動是一個非常複雜的難題,尤其是轉動軸的明確,由於在三維空間中的轉動軸要比二維空間中的轉動軸繁雜得多,轉動健身運動平麵圖如圖所示5所顯示。

全自動包裝機轉動健身運動設計方案圖


圖5轉動健身運動設計方案
虛擬安裝全過程模擬仿真
安裝關聯是零件中間的相對位置和相互配合關聯的敘述,它體現零件中間的互相管束關聯。以便更強的相互配合課堂教學,全自動包裝機模擬仿真教學平台中添加了虛擬安裝的作用,以更強的讓學員掌握全自動包裝機的結構與安裝次序。
以熱封切組織 的虛擬安裝為例子,熱封切組織 中關鍵零部件有拉紙輪、L型熱封器、直發夾板、切割刀。在係統軟件中開展商品安裝全過程模擬仿真的流程以下:
明確自帶配的零件;
紀錄零件的位置信息與安裝次序;
測算零件的安裝運動軌跡轉化成零件安裝動漫;
將被安裝零件添加已安裝編碼序列。
選用所述算法設計及方式 完成了熱封切組織 的虛擬安裝,其安裝全過程截屏如圖所示6所顯示。

熱封切組織 cad零件圖


(d)安裝夾板(e)安裝切割刀
圖6熱封切組織 cad零件圖組
互動的完成全自動包裝機健身運動模擬仿真演試的目地是使學員真正的感受到包裝設備在具體工作中全過程中的健身運動狀況,規定從多角度,各個方麵見到全自動包裝機的健身運動演試,因而必須在演試全過程中添加人機交互。在Java3D中,與虛擬情景的互動是根據Behavior類來完成的⑸。它在Java3D中所敘述的是三d情景在程序執行時的個人行為。Behavior是一個抽象類,它界定了全部Behavior目標的公共性特性。Java3D中有一些預訂義的Behavior類的子類,這種子類為大家完成互動和動漫程序編寫出示了巨大的便捷。
3總結
文中提岀的根據Java3D的互動式虛擬教學平台的設計方法,將全自動包裝機模擬仿真課堂教學演試形象化、真實的演試出去,不但考慮了課堂教學演試的必須,實踐過程中小結的難題和工作經驗,能夠在別的機械專業商品模擬仿真的開發設計中獲得運用,為機械專業課堂教學的發展趨勢具有了積極主動的促進功效。


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