【精選】基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)使用說明書精心總結(jié)

1、第一章系統(tǒng)概述1.1系統(tǒng)介紹“基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)”是基于客戶/服務(wù)器模式，其中服務(wù)器提供VRML文件及支持資源客戶通過網(wǎng)絡(luò)下載希望訪問的文件，并通過本地平 臺上的VRML瀏覽器交互式訪問該文件描述的虛擬境界。因為瀏覽器是本地平臺提供的，從而實現(xiàn)了和硬件平臺的無關(guān)性。VRM象HTML-樣，是一種ASCII碼描述語言，它是一套告訴瀏覽器如何創(chuàng)建一個三維世界并在其中航行的指令，這 些指令由再現(xiàn)器解釋執(zhí)行，再現(xiàn)器是一個內(nèi)置于瀏覽器中或外部的程序。由于VRMI是一個三維造型和渲染的圖形描述性語言， 復(fù)雜的3D術(shù)語轉(zhuǎn)換為動態(tài)虛擬 世界是高速的硬件和瀏覽器，又由于其交互性強和跨平臺性，使虛擬現(xiàn)實

2、在In ternet上有著廣泛的應(yīng)用，例如遠程教育、商業(yè)宣傳等等。為此本公司研發(fā)出“基于VRM的虛擬模型軟件”，從用戶的角度來說，基本上是HTML加上第三維，但從開發(fā)者角度來說，VRML環(huán)境的產(chǎn)生提供了一套完 全的新標準，新過程以及新的 Web技術(shù)。交叉平臺和瀏覽器的兼容性是首先要 解決的問題。設(shè)計之前，必須明確指定目標平臺（PC Mac、SGI的新O2等等），CPU速度、可以運行的帶寬以及最適合使用的 VRM瀏覽器。1.2系統(tǒng)功能概述1.建?！盎谔摂M現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)”的建造概念和其他工程建模概念相 似，必須解決交流的問題，畫出草圖并研究材質(zhì)的處理，生成模型、空間、化身, 但必須考慮一

3、些技術(shù)的限制，如，考慮到目標平臺，決定在 VRML文件中放入多把相應(yīng)少多邊圖形；預(yù)先考慮到基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)執(zhí)行的動作, 的目標歸類，用于設(shè)定三維物體之間的相互聯(lián)系， 建模與動畫相互配合，如果歸 類正確合適，就會縮小生成動畫效果之后文件的體積。 虛擬現(xiàn)實的設(shè)計中必須考 慮加入重力和碰撞的效果，以使虛擬現(xiàn)實的場景和生活中的相似。生活不會辜負努力的人建模者需要生成代理幾何模塊（一系列的調(diào)用指令），其作用在于是瀏覽器 在虛擬現(xiàn)實場景中只需監(jiān)測一個很小的子目標， 而無須計算虛擬場景中所有目標的重力和碰撞效果，最大限度的減少瀏覽器的工作量，并改善VRML勺演示效果。VRMI文件對自由曲面描述

4、方式一直是基于 polygon，文件中描述了曲面上各個點 在場景中的位置，故而文件中產(chǎn)生了大量的數(shù)字，致使文件體積龐大，NURBS是一種在3D模型空間中，用曲線和曲面表示物體輪廓和形狀的方法，簡化了對復(fù)雜曲面的描述，“基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)”的擴展標準里已經(jīng)加入了 NURBS勺描述語句，使得三維模型文件變得很小，另外，VRML文件格式支持Zip壓縮，也使模型文件體積進一步縮小，減少對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求，卻不影響瀏覽效果。2.生成行為并設(shè)定功能“基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)”的交互性很強，用戶可以通過化身（用戶在虛擬空間的代表）與其他的用戶化身“面對面”交流和溝通，真正實現(xiàn)WWW上的多人環(huán)

5、境，而它的實現(xiàn)需要編制復(fù)雜的行為。VRML制作的內(nèi)容應(yīng)當能在所有的瀏覽器上運行。一種方法是使用動畫，動畫可以使VRML#界更加逼真，許多制作程序都需要用大量的時間檢測節(jié)點來驅(qū)動動畫，但同時也占用大量的CPU工作時間，減少時間檢測節(jié)點的數(shù)量并在其不執(zhí)行實時工作時關(guān)閉是提高文件運行性能的通用方法。另一種方法是通過語言編制復(fù)雜的行為，VRML“基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)”互動性很強，除了包括內(nèi)部的屬性，更支持Java、ECMAScript （JavaScript ）、VRMLScript，甚至 CGI 等的接口，以便建立真 3D虛擬社區(qū)。3.其他功能特點:文件管理功能文件編輯功能具有預(yù)覽功能方便

6、快捷的材質(zhì)編輯功能方便下載VRMLS源1.3技術(shù)環(huán)境1.硬件環(huán)境CPU P4 3.0 G 以上;內(nèi)存：1GB以上;硬盤：硬盤80G2.軟件環(huán)境數(shù)據(jù)庫：Oracle 10g XE 。應(yīng)用服務(wù)器：Tomcat 5.5應(yīng)用服務(wù)器軟件。JDK版本：JDK1.4操作系統(tǒng)：Win dows XPIE瀏覽器為6.0以上第二章系統(tǒng)功能說明2.1登錄界面如下圖2-1所示，雙擊“基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)” 的快捷方式, 啟動程序。r1圖2-1快捷方式進入登錄窗體，如下圖2-2所示。i=l=i盒T三屮-*亠,I確定圖2-2登錄窗口輸入相關(guān)的用戶，及密碼和驗證碼后，點擊確定按鈕，即可進入系統(tǒng)主界 面。其中用戶為

7、用戶姓名 全拼，初始密碼為六個一，建議用戶登錄后修改自己 的密碼。進入虛擬模型軟件主界面。如圖 2-3所示。2.2系統(tǒng)功能介紹輸入正確的用戶名和密碼之后，并單擊“開始”“高級仿真”命令,出現(xiàn)狀況如下圖2-3所示的仿真界面。幟百選g過詬盟冋（SssF sanzhoudachi prtillJjJift有可用的預(yù)覽圖2-3基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)主界面右擊仿真導(dǎo)航器的DACHILUNmodell.prt,選擇“新建仿真”，如下圖2-4所示,單擊確定，出現(xiàn)下圖2-5所示；再單擊確定。uHiG新建fem和仿克 阪g|幾何碰頂.I確定I取消mn.iliwadAdKi_aijil. lim saii

8、ih阿日nthi.fenl. few sanzLDii(lachL_fanl_i. prt致認語言：或解 S :問 tHkSTEAH分析類型：曲真名：FEN名稱:理牝郃件吝： 塑與刮件知凰甸運理率就部件_ -nibrchT要便用湘曲同便用斯禪廠-選擇萍a無傳空構(gòu) 冋描述；r【 /圖2-4新建模型建JBS方棗需稱；ssasD)(hi iasteahH分析類型結(jié)構(gòu)JSS力案類型sisiAHC 101 -單約束易目動即建歩驟站子工SE STATIC 101單約吏v|仿真左甘fiSA畏(o)II圖2-5創(chuàng)建解算方案將齒輪設(shè)為顯示部件，單擊“材料屬性”，選材如圖2-6所示:過號3VHRA5ffl5捋ll

9、iairarviDIWfLECiMHALMET吐isDunpicISlrDpiC輜科|IQ|mii IIBMMLtpUn 南已Bi刪tJimaSted-RoledMETALliPtnjpc庫翩I4|1同 gUlFE 巧 li0建甘闿AII甜融 EJ1“、 h圖2-7指派材料界面單擊“ 3D四面體網(wǎng)格”對齒輪進行網(wǎng)格劃分，如下圖;單擊確定后，即可顯示網(wǎng)格。如圖2-8所示。wHBFMaMBi蹇iVtrMe劃并的對_1 ATjTt兇 crfixLti)卜Ia卑元式小10 1m蕓a自由映附網(wǎng)格劃曲円戰(zhàn)呈逢琪1 A中平點方隼痕會7丈雅可比單在WAAS于曲面酹的尺寸丞化Q卑元毎稅曾長il軍niW-I l-

10、M513. mmi.zJ圖2-8 3D四面體網(wǎng)格右擊 仿真導(dǎo) 航器的 DACHILUNmodel1_fem1.fem顯示仿真-DACHILUNmodel1_sim1.sim，如圖 2-9 所示。卸grifeFHiwdiW* QSnjhoudachiJenilj.prT (*舅 m Polygon CeonelrP 3由3D匚創(chuàng)和吧2J右擊“ Constraints ”，選擇:舉P訐恵募疥莖.* *富詩家g曾督菩蓬遙*YC圖2-9顯示仿真模型“固定約束”，步驟如圖2-10所示:釣囲9R劉）1%fel辭V星刃Ay選按!嫌Q）fflVF片若稱srefi刃町單甜！-lTL;*ft直立件tiss蠱*a百

11、可用的也覽右擊“l(fā)oads ” ,選擇“力”后，如圖2-11所示:自淮畀去呈gBEi圖2-10固定約束,輸入數(shù)據(jù)，并選擇受力的齒面，如圖；單擊“確定”fe口3re+ _憐肆ft:帕H名ftIaiixtM11融V融赫|a匸（1）iIa力1魁盂w|50If調(diào)朋A/版理0）I.N創(chuàng)rirrwnB,8 jMaamr圖2-11矢量校準FlW I H 01:an:rinti硏 FhipdGIb ffis站絢單擊“解算”，如圖,2-13所示。礙* anrhoud 航 hlilmlBSoiutiflrl 14 靜程曲fc如，節(jié)點的 靱fc應(yīng)力-S左的 d fc M -單無節(jié)點 甘右臣非用力-節(jié)點的 由&反作用

12、力矩節(jié)砸 Imponed EbuIteHlViewponj- Fringe Plat、學(xué) Templalw、c 、竄iC圖2-12求解界面并確定，知道出現(xiàn)如下圖：并關(guān)閉上面qnzhciLj(riC：E i_5 irH 7G ft審W：tmnn i, rrm i匚口 - rm. EDDescrMASE 滬 V Ut-ZJ-選擇“后處理導(dǎo)航器”中的m : a.cflai-MC, ed : z.toe ods. ” B 5 B EmSCnjcCurAl. StSTATIC 101 - Singk Cflft&Traint鑿3個圖框。如圖匸;ME DCS255e-DC4OAe-Q0&153-0051?

13、B5-DWDZIfr-DW52上濟2弓制bflfFOO扣 002-13解算界面Vi2-節(jié)點的”、“旋轉(zhuǎn)節(jié)點的”、“應(yīng)力-基本的”、“應(yīng)力-單元節(jié)點”分別出現(xiàn)下圖（從上到下），完成齒輪的有限元分析。如圖2-14所示。Name慮 5anzhoudMhii_5iFi t 曙劃 Sortition 陥 i Ji 住I DSCPMX Ngnilsmiftcx/cicich I _ 5 I m J rmn i, rrrri i ED cm. inEU 5 C rDOOfrOaO, ED LE - rm* s1 E l “覽I- 沙：!.- h*Tl T. t W*,cri“U /f-1 .tii .7 J

14、*-”0,Mc-hKiOD-OODeOODl+OTMMO*-p-i -1 - r. r： z IZ.I 飛_- rv 匚.口 XT- 二 :二燦玄.ckoogmo_少工；艮乜門吃 :寸 # -“;訐“ -F；=i I.廠 r”；-、*圖2-14模型處理有限元分析D&icrNX N.Viganz_5 i mJ T Sq I ut i pr? | R*5U ! t mm dJ -: m :1，rrrn s G-lr VOA uitHg5.a76eD07, ED : DcaL _J圖 2-153,475e-OO?6.3c0e-0035-37-0072,萌訶茁I吩IED ： EC ECU7.65057

15、-Oj2a00?00?ex37Be00?5.7S7&5,100fr00?00?4川駁LOW3曲&廠00?OOZgo?QO?，盤圖2-16壓力單元節(jié)點分析進入運動仿真模塊，新建仿真，隱藏?zé)o關(guān)組件,，如下圖2-17所示:1亍對象已】名稱晶 xiiangsuo歲 motion.!9圖2-17運動仿真單擊【連桿】，創(chuàng)建如下固定連桿：b Ln 觀 JKI 連軒對SA選揮對掠質(zhì)墨屋性選頂A盛呈和性冋V初始琶動速度V初始轉(zhuǎn)動謹度V設(shè)置A(LQ04f確定1 I應(yīng)用1r腳肖1rj固定連桿名稱A巒I圖 2-19連桿模型單擊【運動副】，選擇旋轉(zhuǎn)副，創(chuàng)建如下運動副:定蟲1甲按I!駕駛員I爐旋藉亙JW操柞A類型-/逸揮

16、商（1）p獵走原點a）匚曠猖走方ffi UJ反向辟方位咬合連桿LflJU斗II7UV1 匸 W.屮AEft6AeVL確定應(yīng)用I取消1圖 2-20旋轉(zhuǎn)副界面單擊【齒輪】，創(chuàng)建兩個齒輪副：圖2-21所示。4 R m -rancpnttq-n-VRixHm片1*說擇運動刖Ct）二節(jié)K動割A(yù)，:選擇運動訓(xùn)C1）SMAA|換融玉（5）設(shè)SA出率L. l04)ia示出創(chuàng)L.OOOOl呂臨A qJOOG確定JIf 用Ij圖2-21齒輪副配置界面確定輸入端軸的初速度，如下圖2-22所示:THMaai!厚廉苗駛員進行解算方案，如下圖:sa方案選3S解坦方秦類型I儷糞型I|通過& “確定F進疔解重力y扌旨定方向C

17、1)反向S力當數(shù)設(shè)g求3壟貌f圖2-22輸入端軸的初速度設(shè)定A憚黯蹴 冋I運動學(xué)/動力學(xué)同 弭.mopiAbFEW06 65W(Sflluti sn_6AV確定2 i應(yīng)用11取消I0Eo2L,1 A I n-artc nr圖2-23預(yù)算方案進行求解，單擊【動畫】，觀察齒輪運動狀況如下圖2-24所示:bIEaJ滑動模式.00-Q-38.00II hllYl區(qū)F底冋降動畫延時0-播血模式1OM冒=ad a1極I駆幣圖2-24動畫界面9、建立圖表如下圖2-25所示圖2-25虛擬模型動態(tài)圖第三章注意事項熟悉WW的人都知道，受HTM的限制，網(wǎng)頁只能是平面的結(jié)構(gòu)，就算JAVA 語言能夠為網(wǎng)頁增色不少， 但

18、也僅僅停留在平面設(shè)計階段，而且實現(xiàn)環(huán)境與瀏 覽者的動態(tài)交互是非常繁瑣的。于是 VRM應(yīng)運而生。尤其是VRM20標準，被稱為第二代Web語言，它改變了 WWW單調(diào)、交互性差的弱點，將人的行為作為瀏覽的主題，所有的表現(xiàn)都隨操作者行為的改變而改變。VRML創(chuàng)造的是一個可進入、可參與的世界。你可以在計算機網(wǎng)絡(luò)上看到一幅幅生動、逼真的三維立體 世界，你可以在里面自由的遨游；你可以將網(wǎng)絡(luò)上流行的MUD游戲轉(zhuǎn)換為立體圖 形世界；你可以將你公司的主頁改編成三維主頁，讓瀏覽者領(lǐng)略到你公司的實 貌，而不僅僅是簡單的文本、表格. VRML是一種國際標準，其規(guī)范由國際標準化組織(ISO)定義，MIME類型為x-wor

19、ld/x-vrmi，它的表現(xiàn)與操作系統(tǒng)平臺無關(guān)。VRML1.0只能創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物，你可以在它們之間移動，來測覽三維 世界。VRML1.0是基于SGI公司的OpenInventor的文件格式，也是它的一個子 集，是一種流行的3D圖形的格式，并可鏈接到一般的 WW頁。VRML1.0的立體鏈接，即構(gòu)成了 VRML勺世界?？梢钥闯觯肰RML1.0很容易做出三維物體，這也正是VRML1.0的基本目的所在。另外，有些廠家將VRML1.0進行了擴展，使其可以實現(xiàn)一些動畫功能和交互性，但只能在Live3D的環(huán)境下運行。由于VRML1.0 的種種限制，VRML2.0的產(chǎn)生也就是不可避免的。VRML1.0只

20、能創(chuàng)建靜態(tài)的3D 景物。因此雖然能用 WML1.0來建立用戶的虛擬代表，它們卻不能做其他任何事情。但是，VRML2.0能夠改變這一點，它增加了行為，可以讓物體旋轉(zhuǎn)、行走、滾動、改變顏色和大小。比較起來，VRML2.0比VRML1.0有了長足的進步，其 巨大的改變，正如當年Microsoft公司的Window95比之Windows3.0的進步?；谔摂M現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)在實際應(yīng)用中比較廣泛，但是有一些特別的注意事項值得我們注意。人機界面的設(shè)計過程注意事項：1創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)計模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)和過程性描述，界面設(shè)計一般只作為附屬品，只有對用戶的情況(包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個性、種族背景等 ）有所了解，才能設(shè)計出有效的用戶界面；根據(jù)終端用戶對未來系統(tǒng)的假想（簡稱系統(tǒng)假想）設(shè)計用戶模型，最終使 之與系統(tǒng)實現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象（系統(tǒng)的外部特征）相吻合，用戶才能對系統(tǒng)感到 滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時要充分考慮系