基于eDrawings的三维虚拟可移动实验室研究与实现

2019-02-15丘恩华郭海峰吕毅松欧泽波万晟

科技与创新 2019年1期

丘恩华，郭海峰，吕毅松，欧泽波，万晟

丘恩华，郭海峰，吕毅松，欧泽波，万晟

（南方电网调峰调频发电有限公司，广东广州 510630）

提出用三维软件开发环境建立机械零件的三维实体模型，利用3D动画查看与测量软件eDrawings for iOS，建设了三维交互式可移动虚拟实验室系统，并描述了其实现步骤和体系结构，最后集合实例阐述了三维虚拟可移动实验室研究与实现的关键技术。

三维虚拟；模型匹配；素材；移动设备

1 虚拟实验室简介

虚拟实验室的实质是一个网络平台，通过这一平台，可以进行一系列的实验教学、技术交流和协调研发等活动。其主要的方法和形式是利用虚拟现实以及仿真技术，展开科学研究和工程设计。目前，虚拟实验室已经成为研究设计的新手段，并且与理论、实验相得益彰，共同发挥着作用。

整体来讲，如果对虚拟实验室进行定义，可以围绕以下两方面的内容进行：①通过虚拟现实技术，利用计算机系统创设虚拟的实验环境，但是这种实验环境极其逼真，实验者在这种环境下的感受与真实环境毫无二致，可以很好地完成预定的实验内容和任务，有时候甚至会取得比真实的实验环境更好的实验效果。②打造一个交互的环境，这种实验场所主要依赖相关的模拟程序和实验参数，用户可以通过建立新的实验单元，在实验场所中增添新的物体，进而丰富实验内容。总而言之，这两方面的内容虽然侧重点和研究方向迥然不同，但还是可以找到其中的联系和共同点，那就是虚拟实验室相当于一个无墙实验室。实验人员可以使用计算机进行远程控制，并且不受时间和空间的限制，能够及时完成虚拟实验的相关操作，获得数据和资源，还可以进行指导和互动。

2 阐述eDrawings的特点及代表

eDrawings是非常实用且性能突出的CAD文件的查看工具，在设计之初，eDrawings的定位就十分清晰，就是用来实现设计交流和沟通的工具，方便用户在没有安装其他CAD软件的情况下，直接打开文件，而且支持多种格式。另外用户还可以分享这些文件，或者是直接查看那些经过压缩处理的文件，尤其是AutoCAD、UG以及Inventor等发布的一些高度压缩的3D文件，通过eDrawings浏览器可以实现无障碍查看。eDrawings的典型代表是eDrawings for iOS，它适用在iPad、iPhone等使用iOS系统的移动设备上检查本地的eDrawings®文件、DraftSight®文件、SolidWorks®零件、装配体和工程图文件，通过多触控手势轻易理解2D和3D设计的区别。

eDrawings for iOS具有以下优点：①可以在空间内旋转、缩小、放大以及前后平移三维模型；②可以将涉及的详细信息在必要时隐藏，避免重要信息泄露；③可以动态地查看三维模型的横截面XY，YZ或ZX方向，从两侧轻松地在屏幕上方便地运用滑块拖动来截取相交平面；④可以在三维模型上轻松地选择面、边、顶点、孔的过滤器来测量距离；⑤还可以在图纸上创建标记，包括文字说明，符号，尺寸，横截面视图，照片，摄像头快照，然后与其他人共享标记的eDrawings文件，进行更多的互动交流。

3 三维虚拟可移动实验室实现步骤和体系结构

3.1 三维虚拟可移动实验室实现步骤

通常情况下，要想实现三维虚拟可移动实验室，需要在以下几方面做好开发工作：①收集素材。素材包括机械产品的原始平面图纸、数据、文字、照片等，素材是进行系统开发的基础。②建立三维模型。这一环节的重要性毋庸置疑，它直接决定着三维虚拟可移动实验室实现的效果。如今可以匹配eDrawings的三维建模软件有很多类型，如SolidWorks，AutoCAD，CATIA，UG，Inventor，Pro／ENGINEER。③模型装配。模型装配主要是完成机械产品的整体性，在这一步骤还需完成对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。④作品发布。采用以上建模工作开发的三维作品，作品开发完成后可以很方便地导出*.eprt，*.easm，*.sldprt，*.sldasm，*.stl.*.*.prt，*.asm，*.asm，等格式文件，这些文件格式都可以在eDrawings中打开并浏览使用。