基于Virtools的三维液压元件网络拆装展示系统研究

　　1 系统总体设计流程

　　由于Virtools本身没有建模功能,所以首先要由其他建模工具软件构建液压元件的三维模型,一般可以用3dmax或Maya制作三维模型,赋予各零件材质属性并对模型进行优化,接着在Virtools中对模型进行运动控制处理,完成各种交互动画和场景的设计,然后以IE浏览器支持的.vmo格式导出,最后使用网页制作软件如Dreamweaver将其整合后以网页形式发布到互联网上,整个设计流程如图1所示。在上述2种建模软件中采用的是3dmax,至于其他一些建模软件如ProPE和SolidWorks等,首先要将模型存为.wrl或者.stl格式,然后再导入到3dsmax中进行进一步地编辑,最后转换成Virtools可接受的.nmo格式。由于经过了数次格式转换,使在Virtools中得到的元件模型失真比较严重,因此不宜采用。

　　动力元件、控制元件和执行元件构成了液压元件的主体,以这3类液压元件中的典型元件为对象,构建了包含常规液压泵、多种控制调节阀、各类活塞缸和柱塞缸以及液压马达在内的三维液压元件拆装展示系统,操作者打开网页和点击对应链接项,即可调出每种液压元件的操作界面,利用键盘交互操作功能,动态观察该液压元件的拆卸和装配过程。

　　2 模型的建立与优化

　　在对液压元件进行建模前,首先要对所选元件的结构进行解析,在保留液压元件的主要组成零件基本形状特征和材质特征的前提下,对模型要进行合理简化。在Virtools中一般采用三角面片对模型进行表达,这种方式在模型显示和碰撞检查方面具有处理简单、计算量小的优点,在制作模型的过程中,应该注意空间曲面对三角面片数的影响,对一些次要零件的表面结构进行合理地简化处理,例如在建模中尽量减少曲面建模。在必须进行曲面建模时,可以适当降低细分精度,以不影响视觉效果为宜。在3dsmax软件中利用Optimize和MultiRes两个工具可以进行面片数地精简。此外,对于液压元件中用到的螺钉等联接件尽量采用统一规格的标准件,以减少装配模型中的零件种类。

　　在3dsmax中,物体的材质一般由表面色、反射色、高光色、高光强度、反光度、透明度、折射率和一系列的纹理特性组成,调整这些参数就可以得到相应的材质,液压元件主要组成零件的材质为金属。为了使模型展示的效果更加清晰,可以赋予相邻的零件以不同的颜色,使模型上不同部分的颜色对比强烈。虽然液压元件中各零件之间的联接关系可以通过元件的动态拆装过程来予以表达,但如果要对一些复杂零件的内部结构进行更深入的了解,还需对拆分后的零件产生透视效果。在对零件的材质进行处理时,对于结构复杂零件,可以在材质编辑器中调整其不透明度属性值为50左右,以使此类零件呈现半透明的状态,从而有效地表达零件内部的孔道和沟槽等隐蔽结构,也使模型即使处于装配位置时也能反映出其内部零件联接情况。3dsmax中得到的优化模型输出为.nmo格式文件后经Virtools导入再进行下一步处理。经过上述处理后在Virtools得到的先导式溢流阀模型视图,不但阀的组成结构清晰可见,而且配合键盘漫游命令,还可直观地了解阀体及阀座等零件的内部详细结构。