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发动机虚拟拆装仿真软件开发-发动机虚拟拆装vr实训室建设

发布时间:2023-07-10

编辑人:灵图互动

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发动机虚拟拆装仿真软件通过虚拟现实开发软件Unity 3D与三维建模软件相结合,构建一个逼真的三维虚拟拆装仿真系统,在虚拟环境中可为用户展示发动机的内部构造、独特功能及发动机的拆装过程,同时利用其虚拟演示及实操功能可帮助用户掌握多项发动机训练工作。

1. 发动机虚拟拆装软件的系统架构

发动机虚拟拆装仿真软件的系统架构包含元数据模型、数据库、Unity 3D服务、应用层及表现层等。

1.1 数据库与元数据模型

Unity 3D平台中的设备可通过将文件集合的方式存储关键性数据,并建立相应数据库,在该平台内数据库可主要分成业务数据库与场景数据库。业务数据库内的元数据多为发动机内部零件拆装的实际顺序;而场景数据库内的元数据主要有各类声音、材质与3D建模等。

1.2 Unity 3D服务

Unity 3D服务代表着系统内部的运行逻辑,主要囊括了动作触发、声音控制、相机控制与模型整体的缩小放大移动等。用户若要应用该界面中的某项功能,则只需在其对应的界面上按下按钮即可。

1.3 应用层及表现层

应用层用于能清晰地显示出系统中的业务逻辑,通过Unity 3D平台可对发动机进行虚拟拆装,在开展此项工作的过程中操作数据信息会显示在表现层。而表现层内主要展现了模型特效、用户声音与用户界面等。

发动机虚拟拆装软件的系统架构

2. 发动机虚拟拆装软件的开发

2.1 建模

一台发动机由机架、机座、气缸体、凸轮轴、气缸盖、气缸套与活塞组件等诸多零件构成。在对发动机建模时可采用分层建模法来展现发动机的内部系统,根据不同功能具体可将发动机内部系统分成五层,分别是冷却系统、润滑系统、燃油供給系统、点火系统与起动系统,在每一层都要将同一时间会拆装的零件组合起来,以便于后期的制作与模型的美观,例如,在拆装螺钉的过程中,可将盖体相同的螺钉进行拼接,在统一命名后应立即保存。

2.2 界面按钮设计

在设计发动机虚拟拆装仿真系统的界面前,试验人员需开展界面按钮的设计工作,具体开发流程如下:第一步,创设一个全新的脚本程序,将其命名为MainMmenu,并建立相应函数,如OnGUI;第二步,在全新的脚本内加入myGUI变量;第三步,在GUI函数中的下一行设置一个控制按钮,即Button,把控制按钮的实际解释放到if语句内,在系统开始运行时按下该按钮,而if语句要返回到上一行,if的代码需被执行;第四步,运用GUI.Font与GUI.Background两个控制调整按钮适时更换字体颜色与界面的初始背景,并借助按钮退出该系统。

2.3 三维视景的实现

为更好的实现三维视景,试验人员借助Unity 3D平台中的属性窗口常设全新的Layer,并为其取一个对应的程序名,如“enginedisplay”,而其对应的属性窗口也要更改为相同的程序名称,即“enginedisplay”。同时,试验人员还要再设立一个Camera,并将其内部属性中的Clear Flags更换我Depth only,再将Depth设定为相应的数字1。对于系统内部的Culling Mask可将其更改为“enginedisplay”,在Camera的主菜单中删除“enginedisplay”,适时调整摄像机的内部属性,改变发动机的内部模型,则三维视景即可在UI界面中出现,为增强其舒适度,试验人员可适当调整其大小与位置,从而使发动机内部构造的显示更为清晰,保证三维效果。

2.4 发动机的拆装设计

在进行发动机虚拟拆装设计的过程中应依照产品设计的精度特性、形状特性,运用三维模型将产品的装配过程展现出来,并利用用户交互法来控制与模拟产品的装配。发动机虚拟拆装软件运用Unity 3D平台,试验人员可将搭配好的拆装顺序导入数据库,并借助C#脚本严格控制发动机内部各项零件的运动,利用三维模型将真实拆装过程展现出来。

2.4.1 展现拆装动画功能

在完成发动机的拆装设计后,试验人员可查看其内部的动画功能,该功能主要借助Unity 3D平台中的Tween功能,在该功能的带动下其包含多类动画类型,如大小、透明度、高度、宽度、位置与颜色等。利用Tween功能还可实现发动机零件运动,试验人员要在脚本中设定其运动过程中的前后位置坐标,继而可将零件整体的运动轨迹展现出来。为使拆装效果更加真实,在发动机零件的模拟运动中还需在其运动轨迹上设定重力加速度,在完成脚本的调整后其运动轨迹可呈现消失状态,在该阶段发动机零件拆装过程的动画也能借助该界面展现出来,在此过程中,试验人员应不断调整三维模型的内部参数,从而使数据信息更为准确,模拟效果更加真实。

2.4.2 实现人机交互

在控制人机交互的过程中,试验人员也需不断控制发动机零件的拆装工作,借助UI界面内的Button按钮开展控制工作,每一个按钮都只能控制对应的零件的分解与拆卸。同时,借助Unity 3D平台中的OnClick函数能高效控制动画脚本的执行力度,而拆装系统的展示可利用触屏显示器,操作人员在进行发动机的控制与拆装时可采用对应的按钮来完成。

发动机虚拟拆装软件的开发

2.4.3 展示有序拆装功能

为显示拆装功能的有序性,试验人员可将发动机内部的各个零件名称纳入Unity 3D平台中,一般来讲,若想组成一套完整的、性能优质的发动机,其内部零件的组成顺序十分重要且关键,只有正确组合才能保证该发动机的正常工作。在拆装发动机内部零部件的过程中不但步骤复杂、工序良多,还要保证顺序的正确,因此,给操作人员带来了极大的难度,但若能运用三维动画模式将整套过程演绎出来,将极大缩减拆装,也提升了拆装工作的精准度。在进行试验前,试验人员需将正确的拆装顺序与各项零部件名称录入三维模型中的数据库,并适时导入Unity 3D平台,由于每个发动机零件都会在数据库中带有独特的ID,利用C#脚本编码将其内部数据处理成数组形式并及时读取其发动机零件的内部ID,在将该模型进行变色处理后,需立即点击相应按钮开展零部件拆装工作,而该模型颜色变化的顺序也要与零部件拆装顺序相同。在进行多次拆分试验后,可得出发动机曲柄连杆的拆分顺序为曲轴、活塞组与连杆组,而针对活塞组,其正确的拆分顺序为卡环、活塞、活塞销、气环与油环;而连杆组,其正确的拆分顺序为衬套、螺栓、连杆与连杆轴瓦,在完成相应设置后,其拆装动画可在显示屏中展示出来,为使其拆分动作与过程更加形象、逼真,试验人员可适当变换颜色与大小,从而提升发动机拆装工作的整体效率。

发动机拆装vr虚拟实训建设

发动机虚拟拆装仿真软件通过将Unity 3D平台与虚拟仿真技术相结合,不仅能使拆装工作的步骤变得更为清晰,还可有效提升拆装工作效率。

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