一种基于VRML－JAVA的虚拟三维模型手动装配方法

具体实施方式

下面对照附图并结合手压阀的具体手动装配对本发明作进一步的说明。这种手压阀需要手动装配的零件共有15个，按照装配顺序是弹簧座、弹簧、阀杆、填料、填料压盖、压盖螺母、托架、螺钉1、销钉1、螺钉2、销钉2、套筒、小轴、开口销和手柄。下面以其中的填料、填料压盖和压盖螺母为例，具体说明虚拟三维模型手动装配。

如图1所示的一种手压阀的虚拟三维模型手动装配方法，步骤如下：

1)建立手压阀零件3D模型及其渲染模型。

根据手压阀的实际尺寸，建立手压阀各个零件的3D模型及其装配模型，图3～5分别是填料、填料压盖和压盖螺母的3D模型；然后进行UVW纹理坐标展开，利用烘焙技术形成如图6的压盖螺母的带有纹理和光照的渲染图片，再将零件内外部贴图融合在所述图片上，实现零件内外部纹理光照同时贴图成如图7的带有纹理的压盖螺母，以增强零件模型的真实感；

2)定义VRML装配模型

利用VRML自带外部接口实现手压阀纹理3D模型转换成VRML格式模型，同时将手压阀光照纹理贴图图片和手压阀零件3D模型放在一个文件夹里；

3)确定手压阀手动装配零件及零件个数

通过具体零部件实际个数确定手压阀手动装配零件个数为如下15个：a弹簧座；b弹簧；c阀杆；d填料；e填料压盖；f压盖螺母；g托架；h螺钉1；i销钉1；j螺钉2；k销钉2；l套筒；m小轴；n开口销；o手柄；

4)确定手压阀手动装配15个零件的装配顺序

根据拆卸法和具体零部件结合分析确定手压阀的装配顺序如下：a→b→c→d→e→f→g→h→i→j→k→l→m→n→o，关键代码如下：

//定义一个标记点，赋予flag一个当前值0

int flag＝0；

//定义零件装配顺序，建立顺序错误信息提示

public void int()

{this.add(a1)；

 this.add(b2)；

 this.add(promt1，null)}

 this.add(promt2，null)}

prompt1.setText(″错误！装配顺序出错！请先完成前面的装配步骤！″)

5)选择装配顺序正确的零件

如果选择零件的装配顺序正确，进入下一步骤；如果选择零件的装配顺序不正确，则重新选择零件；如进行e填料压盖零件装配时，图8为装配顺序正确选择填料压盖的提示实时显示。装配顺序正确，进入下一步骤装配；而图9为装配顺序错误选择压盖螺母的提示实时显示。装配顺序错误，则重新选择零件；

6)动态调用零件节点

利用JAVA和VRML的EAI接口getNode()、getEventIn()函数，动态调用手压阀各零件节点，并动态加入造型节点和控制节点间的路由，其中压盖螺母动态添加的关键代码如下：

//声明压盖螺母浏览方法

browser＝Browser.getBrowser(this)；

//定义浏览的实例parentFrame来找到VRML文件中parentNode节点的位置，以存放调用的压盖螺母模型

parentFrame＝browser.getNode(″parentNode″)；

partsFrame＝browser.getNode(″parts″)；

addEvent＝(EventInMFNode)parentFrame.getEventIn(″addChildren″)；

//调用压盖螺母VRML模型

vrmlcode6＝″Inline{url\″yglm.wrl\″}″；

tj＝browser.createVrmlFromString(vrmlcode6)；

Plane6＝browser.createVrmlFromString(″DEF myPlane6 PlaneSensor{″+″offset 0-8 0″+″maxPosition 0 0 0″+″minPosition 0-8 0}″)；

//定义压盖螺母Transform节点用于存放零件

Trans6＝browser.createVrmlFromString(vrmlcode)；

vrmlcode＝″DEF yglmTrans Transform{translation 0-8 0}″；

//给压盖螺母模型及其PlaneSensor节点动态添加路由

Browser.addRoute(Plane6，”translation_changed”，Trans6，”translation”)；

7)确定零件手动移动干涉范围

根据手压阀各零件尺寸、结构确定手压阀各零件手动移动干涉长方体包围框范围，确定长方体对角点坐标(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)，其中填料的手动移动范围是根据其实际尺寸确定长方体对角点坐标，其关键代码如下：

//(x1，y1，z1)＝(-18，0，0)，(x2，y2，z2)＝(-22，0，0)

Plane1＝browser.createVrmlFromString(″DEF myPlane1 PlaneSensor{″+″offset-18 0 0″+″maxPosition-18 0 0″+″minPosition-22 0 0}″)；

8)在VRML场景中三维方向手动移动零件

在VRML场景中利用平面传感器planesensor{}实现三维方向手动移动零件，包括以下子步骤：

8·1由VRML的平面传感器节点实现X、Y轴手动移动压盖螺母零件；

8·2实现在z轴方向手动移动压盖螺母零件，需将零件节点和平面传感器节点绕X轴旋转90°，其中关键代码如下：

DEF plane_z Transform{}

//用于存放压盖螺母

Children[DEF parts Transform{}]；

//将plane_z的子坐标系旋转90°，包含压盖螺母的PlaneSensor传感器以及其零件节点在内。

Rotation{1 0 0 1.571}；

9)监听零件当前位置状态

利用JAVA的监听函数EventOutObserve()、callback()监听零件当前位置状态，反馈到控制平台，图10是填料压盖手动移动时的坐标实时显示，其关键代码如下：

//定义填料压盖监听函数

myObserver5myOB5＝new myObserver5()；

myOB5.init(browser，Trans6[0]，prompt8)；

Trans6[0].getEventOut(″translation″).advise    ((EventOutObserver)myOB5，(Object)prompt2)；

//定义对Trans6节点的监听方法

Trans6[0].getEventOut(″translation″).advise    ((EventOutObserver)myOB，(Object)prompt6)；

//监听填料压盖

server5implements EventOutObserver

{EventInSFVec3f trans；

float[]tmpTrans；

Node_myTrans；

DecimalFormat DFormat；

Label showInfo；

public void init(Browser browser，Node myTrans，Label lbl)

{_myTrans＝myTrans；

//数值格式化

DFormat＝new DecimalFormat(″##0.#″)；

showInfo＝lbl；}

public void callback(EventOut who，double when，Obj ect which){

//定义tmp的数值类型并声明调用方法

Float tmp[]＝((EventOutSFVec3f)

(_myTrans.getEventOut(″translation″))).getValue()；

//通过对填料压盖translation节点的监听，获取tmp数组的数组以实时显示零件的当前坐标

((Label)which).setText(″物体坐标：(″+DFormat.format(tmp[1])+″，″+DFormat.format(tmp[0])+″，″+DFormat.format(tmp[2])+″)″)；

10)确定零件装配位置正确

当手压阀零件移动到指定正确位置，包括零件间的面面配合位置、轴孔配合位置、面面平齐位置后，反馈装配正确信息，同时消除零件节点和控制节点的路由，关键代码如下：

//通过压盖螺母的当前坐标判断压盖螺母是否装配正确

if(tmp[0]＝＝0&&tmp[1]＝＝0&&tmp[2]＝＝0)

{showInfo.setText(″压盖螺母装配正确″)；

b6.setBackground(Color2)；

//当压盖螺母装配正确时，赋予flag一个当前值+1的数值，使下一步装配得以进行

flag＝6；

//删除当前压盖螺母PlaneSensor的路由，使压盖螺母固定在装配正确的位置上

browser.deleteRoute

(Plane5[0]，″translation_changed″，Trans6[0]，″translation″)；

delEvent.setValue(ft1)；

addEvent.setValue(ft2)；

11)完成所有零件装配

当手动正确装配零件个数达到步骤3)确定的零件个数15时，反馈装配操作完成信息，关键代码如下：

if(dlag＝n)，其中n是步骤3)确定的零件个数；

{prompt1.setText(″装配已全部完成！″)}。

以上内容是结合具体的实例实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的保护范围。