基于虚拟装配技术的油库设备示教研究
本文作者(陈家照,廖海涛),请您在阅读本文时尊重作者版权。
摘要:该文采用虚拟装配技术进行油库关键设备的虚拟展示,应用Inventor软件建立设备三维模型,在Deep Exploration软件中对设备的结构、工作原理和操作使用方式进行仿真,对油库工作人员的教学培训有一定的实际意义。
关键词:虚拟装配技术;三维模型;油库设备Research on Revelation and Teaching of Equipments Used in Gas Station Based on Virtual Assembly Technique
CHEN Jia-zhao, LIAO Hai-tao
(The Second Artillery Engineering College, Xi'an 710025, China)
Abstract: The paper applies virtual assembly technique in virtual revelation of pivotal equipments used in gas station.It establishes three-dimensional models of the equipments by Inventor,and uses Deep Exploration to simulate the configuration,work principle and how to operate them.This research has some actual value in teaching and training workers in gas station.
Key words: virtual assembly technique; three-dimensional model; equipments used in gas station
油库是油料进行接卸、储存和供应的重要基地,由于油料具有易燃爆、易挥发、易渗漏、易聚集静电荷等特性,给油库的安全工作带来较大的困难[2]。油库设备的正确使用是油库安全工作的重要内容,油库设备的示教可以使工作人员更好地了解设备的结构、原理和工作过程,进而能够正确地使用设备,保证油库安全。
虚拟装配技术是虚拟现实技术发展到一定阶段的产物,它具有虚拟现实技术的沉浸性、虚拟性和交互性的特点[3],可以在虚拟场景中对物体进行多种方式的观察,对产品的零件进行虚拟拆分和运动的仿真。基于这些特点,本文采用虚装配技术对油库设备的虚拟示教进行研究,通过这些灵活的处理方式,从而更好地展现设备的外形、结构、工作原理和操作方式等。
1 油库工作情况介绍
油库日常工作中涉及到对油料的收发和储存,尽管油库各式各样,但其工作过程大致相似,如图1所示是某油库工作示意图。车辆把油料运至栈桥,通过油泵把油料经管道送至储油罐进行存储;当需供应油料时,再通过油泵把油料从油罐送至栈桥处,由鹤管控制把油料提供给来加油的车辆。从图中可以看出,阀门、油泵等是油库设备中的重要部分,也是日常工作常常要操作的设备,本文选择这些设备为研究对象,对油库设备的虚拟示教进行研究。
2 油库设备虚拟示教
2.1 建立设备三维模型
本文采用Autodesk公司的Inventor软件建立油库设备的三维模型。Inventor软件是一款中型CAD设计软件,它的设计方式是基于特征进行参数化的实体造型,它将三维设计运用到实际设计工作中,设计更为直观,而且可以通过对设备动作情况的模拟,检查设备之间的干涉情况,从而更好地考虑机械加工、装配等工艺,使产品的设计更加合理、精准[4]。进行三维建模,Inventor软件较为方便、直观、精确。
文章在Inventor软件草图环境中,画出油库设备相关草图,并在此基础上对草图进行一系列的旋转、拉伸、打孔等特征操作,得出设备零件模型,然后在部件环境中,对所建立的零件模型进行装配,从而得到设备的三维模型,至此完成建模工作。如图2所示是某立式油泵的三维模型。依此方法在Inventor软件中完成其它油库设备的三维建模工作。
2.2设备的结构展示
对于所建立好的设备模型,本文将其导入Deep Exploration软件中,通过剖切、旋转、透明化、视角与视距变化等操作,对设备的结构进行展示。Deep Exploration 软件是一款功能强大的3D文件转换软件,也可以基于其功能对模型进行三维观察和交互操作。本文采用该软件实现油库设备虚拟观察和相关操作的演示,从而达到虚拟示教的效果。
利用软件功能,可以对模型进行各种方式的观察,获得设备各种状态下的信息,更好的掌握设备相关知识。如图3所示,通过调整视距和视角的变化,可以对设备进行放大、缩小、旋转, 从而对设备的整体概貌、局部细节和其它视角观察情况进行把握,而且通过设置放大镜,对某些关键部位进行放大,在一个视图中就可以获得所关注的相关设备信息。
如图4所示,通过选择剖面对设备进行剖切,可以观察零件的内部情况,了解零件内部的结构信息。通过选择剖面位置、选择性的剖切等处理方式,可以对所感兴趣的位置和零件进行剖切,从而对其工作时在设备内部的状态和与其它零件的关系进行研究,获得实物观察所达不到的效果。
如图5所示,透明化处理也是对设备内部情况进行观察的一种方式,对外层零件进行透明化处理,从而可以清楚的看到所关注的某些内部零件的结构和运动情况。
2.3 油库设备拆装仿真
油库设备的日常使用维护,经常会涉及到设备的拆装,这样也可以让工作人员更深入地了解设备,观察其组成、结构和零件的相互关系。本文采用虚拟装配技术对设备的拆装情况进行仿真。设备的虚拟拆装,也可以使工作人员在虚拟环境中的进行设备拆装学习,为实际拆装提供一定的参考。
在Deep Exploration软件环境中,可以对设备的各个零件进行移动、旋转等操作,选择合适的方向和位置使零件分离,得到零件拆分后的效果图,通过把零件每步的拆分情况制作成动画,可以得到了整个设备的拆分演示动画。装配过程的演示只需要逆向播放动画即可完成。如图6所示是球阀的拆装演示图。