VRML和JAVA的結(jié)合及其在聯(lián)軸器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50475007山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(Y 2003F01!V R M L 和JA V A 的結(jié)合及其在聯(lián)軸器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用張姍姍,常德功(青島科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,山東青島2660611前言V R M L 即虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言,是一種與I nt er net 結(jié)合用來(lái)描述三維交互虛擬世界的程序語(yǔ)言,可應(yīng)用于創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)的對(duì)象、場(chǎng)景和展示模型等。但是V R M L 本身與用戶進(jìn)行交互的能力有限,它需要與其它語(yǔ)言結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景和用戶交互的要求。Java 語(yǔ)言提供了這種可能性。V R M L 能夠構(gòu)造網(wǎng)點(diǎn)所必須的三維結(jié)構(gòu)模塊,Java 則使三維場(chǎng)景具備交互

2、能力,更加生動(dòng),更加豐富多彩。本文主要論述了V R M L 與Java 利用Scr i pt 節(jié)點(diǎn)的交互方式以及進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用。2V R M L 和JA V A 2.1V R M L 的產(chǎn)生及特點(diǎn)V R M L 由M ar k Pesce 和Tony Par si 提出設(shè)想,正式誕生于1994年日內(nèi)瓦舉行的第一屆萬(wàn)維網(wǎng)會(huì)議上。在SG I 公司的大力支持下,1994年10月V R M L 1.0規(guī)范正式出臺(tái)。與此同時(shí),SG I 公司也組織人員開(kāi)發(fā)了V R M L 的通用語(yǔ)法分析器,它主要用來(lái)將V R M L 文件從可讀的文本格式轉(zhuǎn)換成一種瀏覽器理解的格式。1996年8月V R M L 2.

3、0規(guī)范正式出臺(tái),此后V R M L 得到了廣泛的應(yīng)用。V R M L 具有如下特點(diǎn):(1語(yǔ)句結(jié)構(gòu)化、層次化,可靈活高效地創(chuàng)建三維模型。(2文件占有的存儲(chǔ)空間小,大的場(chǎng)景被分解為許多單個(gè)的小文件,只在使用時(shí)實(shí)時(shí)去取,并且V R M L 生成的圖形元素可被重復(fù)使用,適合于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳播。(3有平臺(tái)獨(dú)立性,對(duì)各種機(jī)器有統(tǒng)一的運(yùn)行機(jī)制,適合在I nt er net 上進(jìn)行信息交互。(4V R M L 為JavaScr i pt 、Java 等語(yǔ)言提供了調(diào)用的接口,易擴(kuò)展。2.2JA V A 的產(chǎn)生及特點(diǎn)Java 語(yǔ)言最初由Sun M i cr osyst em s 公司的Jam esG osl

4、 i ng 在1991年設(shè)計(jì),用于嵌入電子產(chǎn)品,以創(chuàng)建智能化電子設(shè)備。1994年,Sun 公司推出了H ot -Java 瀏覽器,支持從服務(wù)器下載動(dòng)態(tài)的A PPLE T 到本地執(zhí)行。Java 和H ot Java 成為I nt er net 界的最熱門(mén)的技術(shù)。Java 語(yǔ)言是簡(jiǎn)單的、面向?qū)ο蟮?、分布式的、解釋的、健壯的、安全的、結(jié)構(gòu)中立的、可移植的、多線程的、高性能的、動(dòng)態(tài)的語(yǔ)言。Java 語(yǔ)言最重要的特性是面向?qū)ο蠛徒Y(jié)構(gòu)中立。也是其它特點(diǎn)的基礎(chǔ)。3JA V A 程序與V R M L 場(chǎng)景間的結(jié)合在V R M L 中不能顯示場(chǎng)景行為改變時(shí)決策的邏輯,因?yàn)樗鼪](méi)有節(jié)點(diǎn)支持這種邏輯,場(chǎng)景就被限制在先

5、前定義的節(jié)點(diǎn)路線上,沿先前的路線來(lái)傳遞先前的事件。所以我們的控制場(chǎng)景事件的程序,也只能在場(chǎng)景的外部,V R M L 為我們提供了一個(gè)與場(chǎng)景外的程序相結(jié)合的節(jié)點(diǎn)Scr i pt 。利用Scr i pt 節(jié)點(diǎn),V R M L 場(chǎng)景就可以利用Java 、JavaScr i pt 或V R M LScr i pt 等外部語(yǔ)言編寫(xiě)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。Java 對(duì)V R M L 的所有支持都通過(guò)附加的封裝類(V R M L 插件的安裝程序自動(dòng)將這些vr m l 類安裝到指定目錄,如C osm o W or l ds 的路徑為:C osm oPl ayer npcos-m op211.zi p 實(shí)現(xiàn)

6、。通過(guò)這些類Java 程序就能夠訪問(wèn)V R M L 場(chǎng)景,接受和發(fā)送事件。根據(jù)訪問(wèn)方式的不同,又可分為Java 腳本創(chuàng)作接口(JSA I 和外部創(chuàng)作接口(E A I。3.1通過(guò)JSA I 腳本創(chuàng)作接口訪問(wèn)V R M L 場(chǎng)景JSA I (Java Scr i pt A ut hor i ng I nt er f ace 是采用基于事件的處理方式,使用事件機(jī)制和路由,即利用Scr i pt 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)V R M L 與Java 的交互,被控制的V R M L 場(chǎng)景中必須定義Scr i pt 節(jié)點(diǎn),定義如下:109機(jī)械工程師2006年第6期摘要:介紹了VR M L 、JA VA 的產(chǎn)生及特點(diǎn),闡述了

7、如何通過(guò)Scr i pt 節(jié)點(diǎn)使用JSA I 腳本和外部編程接口EA I 來(lái)實(shí)現(xiàn)VR M L 場(chǎng)景與外部世界的交互技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法,并利用該原理建立了三叉桿等角速萬(wàn)向聯(lián)軸器的參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:VR M L ;JA VA ;Scr i pt 節(jié)點(diǎn);參數(shù)設(shè)計(jì);聯(lián)軸器中圖分類號(hào):TH 133文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002-2333(200606-0109-03Int eract i on of V R M L and JA V A and It s A ppl i cat i on i n t he C oupl i ng D esi gn Syst emZ H A N G Shan-shan

8、,C H A N G D e-gong(D ep.ofM echani calEngi neer i ng,Q i ngdao U ni ver s i t y ofSci ence and Technol ogy,Q i ndao 266061,Chi na A bst ract :Thi s ar t i cl e i nt r oduces t he devel opm ent and t he char act er s of V R M L and JA V A ,expounds t he i nt er act i on bet ween V R M L and t he out

9、 si de t hr ough t he Scr i pt node and t he how t o r eal i ze i t ,whi ch used by JSA I scr i pt and EA I ext er nali nt er f ace,set s up a par am et er desi gn syst em oft he t hr ee-f or k const antvel oci t y uni ver salj oi ntby t hi s pr i nci pl e.K ey w ords :V R M L ;JA V A ;scr iptnode ;

10、par am et r i c desi gn ;t hr ee-f or k node 制造業(yè)信息化M a n u f a ct u ri n g I n f o rm a t i o n a l i za t i o n制造業(yè)信息化M a n u f a ct u ri n g I n f o rm a t i o n a l i za t i o nD E F Scr i pt N am e Scr i pt#定義Scr i pt節(jié)點(diǎn)ur lexposedFi el dM FSt r i ng#指定一個(gè)要執(zhí)行腳本的U R L或者腳本文本自身#定義在ur l域中顯示的腳本程序與場(chǎng)景之間的接

11、口f i el d f i el dTypeN am e f i el dN am e i ni t i al V al ue#定義變量接口域event I n event TypeN am e event N am e#定義事件輸入接口event O utevent TypeN am e event N am e#定義事件輸出接口通過(guò)event I n將事件傳至腳本程序中,在Scr i pt節(jié)點(diǎn)中的腳本中調(diào)用相應(yīng)的Java類進(jìn)行處理,通過(guò)event O ut 將結(jié)果送回到V R M L場(chǎng)景以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)或交互,流程如圖1所示。當(dāng)腳本程序成功加載之后,瀏覽器就會(huì)自動(dòng)調(diào)用該程序中的i ni t i

12、al i ze(方法,獲取相關(guān)的域?qū)ο?、入事件?duì)象和出事件對(duì)象的引用等初始化的工作。通過(guò)Java中Scr i pt類的方法訪問(wèn)V R M L中Scr i pt節(jié)點(diǎn)的域、事件輸入、事件輸出。通過(guò)get Fi el d(St r i ng f i el dN am e返回名為f i el dN am e的節(jié)點(diǎn)域,通過(guò)get E vent I n(St r i ng event I n-N am e返回名為event I nN am e的入事件,通過(guò)get E vent O ut (St r i ng event O ut N am e返回一個(gè)名為event O ut N am e的事件輸出。把得到

13、的對(duì)象應(yīng)用轉(zhuǎn)換成合適的子類類型,然后調(diào)用該子類中的方法進(jìn)行操作,控制V R M L場(chǎng)景。例如: publ i c voi d i ni t i al i ze(N ode t f=(N ode(SFN odeget Fi el d("t hr eeFor k".get V al ue(;/調(diào)用t hr eeFor k節(jié)點(diǎn)w hi chC hoi ce=(SFI nt32t f.get E xposedFi el d("w hi chC hoi ce"/獲取t f節(jié)點(diǎn)中w hi chC hoi ce外露域Fr am e2f2=new Fr am e2(;/

14、加入控制面板Fr am e2pr i vat e voi d set V al ue(i nts/進(jìn)行處理計(jì)算并給外露域賦值3.2通過(guò)外部編程接口E A I訪問(wèn)外部編程接口E A I(E xt er nalA ut hor i ng I nt er f ace主要目的是增強(qiáng)V R M L場(chǎng)景與外部環(huán)境通信聯(lián)系和融合能力,它使得一個(gè)外部程序使用V R M L的事件類型可以訪問(wèn)和控制V R M L的場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)。這里的外部程序主要是指和V R M L虛擬場(chǎng)景嵌在同一個(gè)H TM L網(wǎng)頁(yè)中的Java A ppl et程序。E A I流程如圖2所示。 E A I在Java A ppl et與V R M L場(chǎng)

15、景進(jìn)行通訊時(shí),首先需要獲取B r ow ser類的實(shí)例,通過(guò)調(diào)用封裝在vr m l. ext er nal包中的B r ow ser類的靜態(tài)方法get B r ow ser(來(lái)實(shí)現(xiàn),在Java A ppl et中建立B r ow ser對(duì)象后即標(biāo)識(shí)了一個(gè)V R M L場(chǎng)景。B r ow ser類包含獲取當(dāng)前瀏覽器環(huán)境信息的各種方法,還包含有g(shù)et N ode(方法。通過(guò)get N ode(方法直接獲得V R M L場(chǎng)景中使用D E F關(guān)鍵字定義的節(jié)點(diǎn)對(duì)象。類似JSA I訪問(wèn)方式,調(diào)用get E vent O ut(、get E vent I n(方法獲得訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)的入事件、出事件的引用。在E A

16、 I中每當(dāng)一個(gè)新的event O ut產(chǎn)生的時(shí)候, A ppl et便會(huì)自動(dòng)得到通知,不像JSA I那樣通過(guò)在V R M L 場(chǎng)景中建立路由實(shí)現(xiàn),針對(duì)這個(gè)問(wèn)題E A I提供了一種監(jiān)聽(tīng)evenyO ut機(jī)制,體現(xiàn)在接口類E vent O ut O bser ver和類E vent O ut的advi se(方法上。例如監(jiān)聽(tīng)t hr eeFor k節(jié)點(diǎn)的出事件“t r ansl at i on_changed”,publ i c voi d i ni t(t hr eeFor k.get E vent O ut("t r ansl at i on_changed".advi s

17、e(t hi s, nul l;publ i c voi d cal l back(E vent O ut event,doubl e t i m est am p, O bj ectdat aE vent O ut SFV ec3ft r ans=(E vent O ut SFV ec3fevent;f l oatr esul t=t r ans.get V al ue(;4應(yīng)用萬(wàn)向聯(lián)軸器作為一種最常使用的傳動(dòng)裝置,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金礦山、交通運(yùn)輸、工程機(jī)械、航天航空、船舶機(jī)械、輕工紡織等眾多行業(yè)。三叉桿式萬(wàn)向聯(lián)軸器是一種非定心式萬(wàn)向聯(lián)軸器,它可以實(shí)現(xiàn)被連接兩軸的準(zhǔn)等角速傳動(dòng),而且結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)

18、單,目前這種聯(lián)軸器已在部分工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。圖3是利用Java和V R M L設(shè)計(jì)的三叉桿等角速萬(wàn)向聯(lián)軸器的參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中三叉桿的設(shè)計(jì),利用V R M L 建立零部件的場(chǎng)景造型,根據(jù)輸入窗口的原始參數(shù)進(jìn)行聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過(guò)窗口中的“三維實(shí)體”按鍵進(jìn)行三叉桿的實(shí)體觀察,利用JA V A進(jìn)行計(jì)算及控制場(chǎng)景的變換。在每個(gè)零部件的造型中都設(shè)置了一個(gè)TouchSensor 節(jié)點(diǎn),當(dāng)尺寸改變時(shí)就觸發(fā)Scr i pt節(jié)點(diǎn)的event I n事件,然后Scr i pt節(jié)點(diǎn)調(diào)用控制程序進(jìn)行造型的轉(zhuǎn)換。110機(jī)械工程師2006年第6期!U G 環(huán)境中汽輪機(jī)葉片汽道建模方法付貴言(哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司,黑龍江

19、哈爾濱1500401前言為提高汽輪機(jī)葉片生產(chǎn)效率,設(shè)計(jì)上多采用三維成型技術(shù),在生產(chǎn)時(shí),更多應(yīng)用數(shù)控機(jī)床,這就要求我們必須編制葉片數(shù)控加工程序。我們經(jīng)常使用的是U G 軟件,在U G 中編制數(shù)控加工程序首先要生成葉片汽道。U G 的建模命令很多,如何快速準(zhǔn)確的生成汽道,是很多U G 程序編制者需要掌握的。根據(jù)葉片汽道型線特點(diǎn),葉片型線分為數(shù)據(jù)點(diǎn)成型和圓弧線成型兩大類,在每類中又分為單型線等截面、單型線變截面、多型線變截面計(jì)2類6種?，F(xiàn)分別是介紹如下(假設(shè):X Y 面為汽道型線所在面,Z 軸為汽道高度方向。2數(shù)據(jù)點(diǎn)成型(1單型線等截面應(yīng)用拉伸命令進(jìn)行,選取汽道型線后拉伸到需要高度即可。(2變型線等

20、截面首先按型線圖要求,做出彎曲規(guī)律曲線(注意此條彎曲規(guī)律曲線要垂直汽道型線所在平面,然后將此彎曲規(guī)律曲線在X Y 平面上平行Z 軸復(fù)制兩條。這時(shí)應(yīng)用掃掠命令進(jìn)行,先依次選取上面生成的曲線為1、2、3引導(dǎo)線,再選取汽道型線為截面曲線,掃掠到需要高度即可。(3多型線變截面首先做出各檔截面型線,并將各檔截面置于相應(yīng)Z 軸高度上。這時(shí)應(yīng)用通過(guò)曲線命令進(jìn)行,注意選成鏈曲線時(shí)要從進(jìn)汽邊小圓相同位置處選取(或曲線相同位置處選取,使生成的各檔截面方向一致。當(dāng)所有截面選取后,在最后生成界面上選擇對(duì)齊方式,默認(rèn)公差為(0.0254,生成實(shí)體即可。3圓弧線成型(1圓弧線單型線等截面與點(diǎn)成型單型線等截面建模方法一致。

21、(2圓弧線單型線變截面與點(diǎn)成型單型線變截面建模方法一致。(3圓弧線多型線變截面首先做出各檔截面型線,并將各檔截面置于相應(yīng)Z 軸高度上。應(yīng)用合并命令將內(nèi)弧圓弧線依次選取合并成一條多項(xiàng)式曲線,再將背弧圓弧線依次選取合并成一條多項(xiàng)式曲線,各檔在相應(yīng)位置進(jìn)行內(nèi)背弧的合并,即合并后方向一致。注意進(jìn)出汽邊小圓圓弧線不要合并到內(nèi)背弧曲線中。然后應(yīng)用分割曲線命令將內(nèi)背弧曲線分割,選擇等分段中的按弧長(zhǎng)分割成段(具體段數(shù)按弦長(zhǎng)分成50-100段即可,各檔分的段數(shù)一定要一致。對(duì)圓弧線型線經(jīng)過(guò)上述整理后,可參照點(diǎn)成型多型線變截面建模方法進(jìn)行。上面所述的6種葉片汽道成型的基本方法在實(shí)際中可靈活運(yùn)用。(編輯明濤作者簡(jiǎn)介:付貴言(1976-,男,助理工程師,主要從事汽輪機(jī)葉片工藝編制、數(shù)控編程方面的工作。收稿日期:2006-01-05111機(jī)械工程師2006年第6期摘要:介紹了采用U G 生成汽輪機(jī)汽道時(shí)葉片汽道型線的特點(diǎn)和葉片型線分類,分別介紹了數(shù)據(jù)點(diǎn)成型和圓弧線成型的建模方法。關(guān)鍵詞:U G ;汽輪機(jī)葉片;汽道;數(shù)據(jù)點(diǎn)成型;圓弧線成型中圖分類號(hào):TK 263.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1002-2333(200606-011