基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)使用說明書

1、 基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)使用說明書第一章 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)”是基于客戶服務器模式,其中服務器提供VRML文件及支持資源客戶通過網絡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性。VRML象HTML一樣，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)器是一個內置于瀏覽器中或外部的程序。由于VRML是一個三維造型和渲染的圖形描述性語言，復雜的3D術語轉換為動態(tài)虛擬世界是高速的硬件和瀏覽器

2、，又由于其交互性強和跨平臺性，使虛擬現(xiàn)實在Internet上有著廣泛的應用，例如遠程教育、商業(yè)宣傳等等。為此本公司研發(fā)出“基于VRML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)境的產生提供了一套完全的新標準，新過程以及新的Web 技術。交叉平臺和瀏覽器的兼容性是首先要解決的問題。設計之前，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VRML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的處

3、理，生成模型、空間、化身，但必須考慮一些技術的限制，如，考慮到目標平臺，決定在VRML文件中放入多少多邊圖形；預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，把相應的目標歸類，用于設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。建模者需要生成代理幾何模塊（一系列的調用指令），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的演示效果。 VRML文件對自由曲面

4、描述方式一直是基于polygon，文件中描述了曲面上各個點在場景中的位置，故而文件中產生了大量的數字，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)”的擴展標準里已經加入了NURBS的描述語句，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，減少對網絡帶寬的要求，卻不影響瀏覽效果。2.生成行為并設定功能“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

5、環(huán)境，而它的實現(xiàn)需要編制復雜的行為。VRML制作的內容應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世界更加逼真，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)點的數量并在其不執(zhí)行實時工作時關閉是提高VRML文件運行性能的通用方法。另一種方法是通過語言編制復雜的行為， “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：(1) 文件管理功能(2) 文件編輯功能(

6、3) 具有預覽功能(4) 方便快捷的材質編輯功能(5) 方便下載VRML資源 1.3 技術環(huán)境1. 硬件環(huán)境n CPU：P4 3.0 G以上；n 內存：1GB以上；n 硬盤：硬盤80G；2. 軟件環(huán)境n 數據庫： Oracle 10g XE。n 應用服務器：Tomcat 5.5應用服務器軟件。n JDK版本：JDK1.4n 操作系統(tǒng)： Windows XP n IE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。圖2-1 快捷方式進入登錄窗體，如下圖2-2所示。圖 2-2 登錄窗口輸入相關的用戶，及密碼和驗證碼

7、后，點擊確定按鈕，即可進入系統(tǒng)主界面。其中用戶為用戶姓名 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。圖2-3 基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)主界面右擊仿真導航器的DACHILUNmodel1.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。圖2-4 新建模型圖2-5 創(chuàng)建解算方案將齒輪設為顯示部件，單擊“材料屬性”，選材如圖2-6所示：圖2-7 指派材料界面單擊“3D四面體網格”對齒輪進行

8、網格劃分，如下圖；單擊確定后，即可顯示網格。如圖2-8所示。圖2-8 3D四面體網格右擊仿真導航器的DACHILUNmodel1_fem1.fem，選擇“顯示仿真-DACHILUNmodel1_sim1.sim”，如圖2-9所示。圖2-9 顯示仿真模型右擊“Constraints”，選擇“固定約束”，步驟如圖2-10所示： 圖2-10 固定約束右擊“l(fā)oads”,選擇“力”，輸入數據，并選擇受力的齒面，如圖；單擊“確定”后，如圖2-11所示： 圖2-11矢量校準圖2-12 求解界面單擊“解算”，如圖，并確定，知道出現(xiàn)如下圖：并關閉上面3個圖框。如圖2-13所示。圖2-13 解算界面選擇“后處理

9、導航器”中的“位移-節(jié)點的”、“旋轉-節(jié)點的”、“應力-基本的”、“應力-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。圖2-14 模型處理有限元分析圖2-15 模型處理有限元分析圖2-16 壓力單元節(jié)點分析進入運動仿真模塊，新建仿真，隱藏無關組件,，如下圖2-17所示：圖2-17 運動仿真單擊【連桿】，創(chuàng)建如下固定連桿:圖2-18 固定連接桿模型單擊【連桿】，創(chuàng)建以下非固定連桿：如圖2-19所示。圖2-19 連桿模型單擊【運動副】，選擇旋轉副，創(chuàng)建如下運動副：圖2-20 旋轉副界面單擊【齒輪】，創(chuàng)建兩個齒輪副：圖2-21所示。圖2-21 齒輪副配置界面確定輸入端

10、軸的初速度，如下圖2-22所示：圖2-22 輸入端軸的初速度設定進行解算方案，如下圖：圖2-23 預算方案進行求解，單擊【動畫】，觀察齒輪運動狀況如下圖2-24所示：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WWW的人都知道，受HTML的限制，網頁只能是平面的結構，就算 JAVA語言能夠為網頁增色不少， 但也僅僅停留在平面設計階段，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VRML應運而生。尤其是VRML 2.0標準，被稱為第二代Web語言，它改變了WWW上單調、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

11、而改變。 VRML創(chuàng)造的是一個可進入、可參與的世界。你可以在計算機網絡上看到一幅幅生動、逼真的三維立體世界，你可以在里面自由的遨游；你可以將網絡上流行的MUD游戲轉換為立體圖形世界； 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-world/x-vrml，它的表現(xiàn)與操作系統(tǒng)平臺無關。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

12、格式，并可鏈接到一般的WWW頁。VRML1.0的立體鏈接，即構成了VRML的世界。 可以看出，用VRML1.0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的產生也就是不可避免的。VRML1.0只能創(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、行走、滾動、改變顏色和大小。 比較起來，VRML2.0比VRML1.0有了長

13、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。 基于虛擬現(xiàn)實的管道供水仿真系統(tǒng)在實際應用中比較廣泛，但是有一些特別的注意事項值得我們注意。人機界面的設計過程注意事項： 1 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設計模型主要是考慮軟件的數據結構、總體結構和過程性描述，界面設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，才能設計出有效的用戶界面；根據終端用戶對未來系統(tǒng)的假想(簡稱系統(tǒng)假想)設計用戶模型，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；

14、建立用戶模型時要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息，系統(tǒng)映象必須準確地反映系統(tǒng)的語法和語義信息。總之，只有了解用戶、了解任務才能設計出好的人機界面。2確定為完成此系統(tǒng)功能人和計算機應分別完成的任務任務分析有兩種途徑。一種是從實際出發(fā)，通過對原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機界面上執(zhí)行的一組類似的任務；另一種是通過研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說明，導出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調的用戶任務。逐步求精和面向對象分析等技術同樣適用于任務分析。逐步求精技術可把任務不斷劃分為子任務，直至對每個任務的要求都十分清楚；而采用面向對象分析技術可識別出與應用有關的所有客觀的對象以及與對象關聯(lián)的動作。3 考慮界面設計中的典型問題設計任何一個機界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應時間、用戶求助機制、錯誤信息處理和命令方式四個方面。系統(tǒng)響應時間過長是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨最多的問題，除了響應時間的絕對長短外，用戶對不同命令在響應時間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導致用戶求