VRML和JAVA的结合及其在联轴器设计中的应用

1、基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475007山东省自然科学基金资助项目(Y 2003F01!V R M L 和JA V A 的结合及其在联轴器设计中的应用张姗姗,常德功(青岛科技大学机械工程学院,山东青岛2660611前言V R M L 即虚拟现实造型语言,是一种与I nt er net 结合用来描述三维交互虚拟世界的程序语言,可应用于创建虚拟现实的对象、场景和展示模型等。但是V R M L 本身与用户进行交互的能力有限,它需要与其它语言结合才能实现三维场景和用户交互的要求。Java 语言提供了这种可能性。V R M L 能够构造网点所必须的三维结构模块,Java 则使三维场景具备交互

2、能力,更加生动,更加丰富多彩。本文主要论述了V R M L 与Java 利用Scr i pt 节点的交互方式以及进行参数化设计的应用。2V R M L 和JA V A 2.1V R M L 的产生及特点V R M L 由M ar k Pesce 和Tony Par si 提出设想,正式诞生于1994年日内瓦举行的第一届万维网会议上。在SG I 公司的大力支持下,1994年10月V R M L 1.0规范正式出台。与此同时,SG I 公司也组织人员开发了V R M L 的通用语法分析器,它主要用来将V R M L 文件从可读的文本格式转换成一种浏览器理解的格式。1996年8月V R M L 2.

3、0规范正式出台,此后V R M L 得到了广泛的应用。V R M L 具有如下特点:(1语句结构化、层次化,可灵活高效地创建三维模型。(2文件占有的存储空间小,大的场景被分解为许多单个的小文件,只在使用时实时去取,并且V R M L 生成的图形元素可被重复使用,适合于在计算机网络上进行传播。(3有平台独立性,对各种机器有统一的运行机制,适合在I nt er net 上进行信息交互。(4V R M L 为JavaScr i pt 、Java 等语言提供了调用的接口,易扩展。2.2JA V A 的产生及特点Java 语言最初由Sun M i cr osyst em s 公司的Jam esG osl

4、 i ng 在1991年设计,用于嵌入电子产品,以创建智能化电子设备。1994年,Sun 公司推出了H ot -Java 浏览器,支持从服务器下载动态的A PPLE T 到本地执行。Java 和H ot Java 成为I nt er net 界的最热门的技术。Java 语言是简单的、面向对象的、分布式的、解释的、健壮的、安全的、结构中立的、可移植的、多线程的、高性能的、动态的语言。Java 语言最重要的特性是面向对象和结构中立。也是其它特点的基础。3JA V A 程序与V R M L 场景间的结合在V R M L 中不能显示场景行为改变时决策的逻辑,因为它没有节点支持这种逻辑,场景就被限制在先

5、前定义的节点路线上,沿先前的路线来传递先前的事件。所以我们的控制场景事件的程序,也只能在场景的外部,V R M L 为我们提供了一个与场景外的程序相结合的节点Scr i pt 。利用Scr i pt 节点,V R M L 场景就可以利用Java 、JavaScr i pt 或V R M LScr i pt 等外部语言编写的程序来实现复杂的控制功能。Java 对V R M L 的所有支持都通过附加的封装类(V R M L 插件的安装程序自动将这些vr m l 类安装到指定目录,如C osm o W or l ds 的路径为:C osm oPl ayer npcos-m op211.zi p 实现

6、。通过这些类Java 程序就能够访问V R M L 场景,接受和发送事件。根据访问方式的不同,又可分为Java 脚本创作接口(JSA I 和外部创作接口(E A I。3.1通过JSA I 脚本创作接口访问V R M L 场景JSA I (Java Scr i pt A ut hor i ng I nt er f ace 是采用基于事件的处理方式,使用事件机制和路由,即利用Scr i pt 节点实现V R M L 与Java 的交互,被控制的V R M L 场景中必须定义Scr i pt 节点,定义如下:109机械工程师2006年第6期摘要:介绍了VR M L 、JA VA 的产生及特点,阐述了

7、如何通过Scr i pt 节点使用JSA I 脚本和外部编程接口EA I 来实现VR M L 场景与外部世界的交互技术和实现方法,并利用该原理建立了三叉杆等角速万向联轴器的参数设计系统。关键词:VR M L ;JA VA ;Scr i pt 节点;参数设计;联轴器中图分类号:TH 133文献标识码:A文章编号: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 制造业信息化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制造业信息化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#定义Scr i pt节点ur lexposedFi el dM FSt r i ng#指定一个要执行脚本的U R L或者脚本文本自身#定义在ur l域中显示的脚本程序与场景之间的接

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#定义变量接口域event I n event TypeN am e event N am e#定义事件输入接口event O utevent TypeN am e event N am e#定义事件输出接口通过event I n将事件传至脚本程序中,在Scr i pt节点中的脚本中调用相应的Java类进行处理,通过event O ut 将结果送回到V R M L场景以实现动画或交互,流程如图1所示。当脚本程序成功加载之后,浏览器就会自动调用该程序中的i ni t i

12、al i ze(方法,获取相关的域对象、入事件对象和出事件对象的引用等初始化的工作。通过Java中Scr i pt类的方法访问V R M L中Scr i pt节点的域、事件输入、事件输出。通过get Fi el d(St r i ng f i el dN am e返回名为f i el dN am e的节点域,通过get E vent I n(St r i ng event I n-N am e返回名为event I nN am e的入事件,通过get E vent O ut (St r i ng event O ut N am e返回一个名为event O ut N am e的事件输出。把得到

13、的对象应用转换成合适的子类类型,然后调用该子类中的方法进行操作,控制V R M L场景。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(;/调用t hr eeFor k节点w hi chC hoi ce=(SFI nt32t f.get E xposedFi el d("w hi chC hoi ce"/获取t f节点中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/进行处理计算并给外露域赋值3.2通过外部编程接口E A I访问外部编程接口E A I(E xt er nalA ut hor i ng I nt er f ace主要目的是增强V R M L场景与外部环境通信联系和融合能力,它使得一个外部程序使用V R M L的事件类型可以访问和控制V R M L的场景节点。这里的外部程序主要是指和V R M L虚拟场景嵌在同一个H TM L网页中的Java A ppl et程序。E A I流程如图2所示。 E A I在Java A ppl et与V R M L场

15、景进行通讯时,首先需要获取B r ow ser类的实例,通过调用封装在vr m l. ext er nal包中的B r ow ser类的静态方法get B r ow ser(来实现,在Java A ppl et中建立B r ow ser对象后即标识了一个V R M L场景。B r ow ser类包含获取当前浏览器环境信息的各种方法,还包含有get N ode(方法。通过get N ode(方法直接获得V R M L场景中使用D E F关键字定义的节点对象。类似JSA I访问方式,调用get E vent O ut(、get E vent I n(方法获得访问节点的入事件、出事件的引用。在E A

16、 I中每当一个新的event O ut产生的时候, A ppl et便会自动得到通知,不像JSA I那样通过在V R M L 场景中建立路由实现,针对这个问题E A I提供了一种监听evenyO ut机制,体现在接口类E vent O ut O bser ver和类E vent O ut的advi se(方法上。例如监听t hr eeFor k节点的出事件“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应用万向联轴器作为一种最常使用的传动装置,已经广泛应用于冶金矿山、交通运输、工程机械、航天航空、船舶机械、轻工纺织等众多行业。三叉杆式万向联轴器是一种非定心式万向联轴器,它可以实现被连接两轴的准等角速传动,而且结构也较简

18、单,目前这种联轴器已在部分工业领域应用。图3是利用Java和V R M L设计的三叉杆等角速万向联轴器的参数设计系统中三叉杆的设计,利用V R M L 建立零部件的场景造型,根据输入窗口的原始参数进行联轴器的结构设计,通过窗口中的“三维实体”按键进行三叉杆的实体观察,利用JA V A进行计算及控制场景的变换。在每个零部件的造型中都设置了一个TouchSensor 节点,当尺寸改变时就触发Scr i pt节点的event I n事件,然后Scr i pt节点调用控制程序进行造型的转换。110机械工程师2006年第6期!U G 环境中汽轮机叶片汽道建模方法付贵言(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,黑龙江

19、哈尔滨1500401前言为提高汽轮机叶片生产效率,设计上多采用三维成型技术,在生产时,更多应用数控机床,这就要求我们必须编制叶片数控加工程序。我们经常使用的是U G 软件,在U G 中编制数控加工程序首先要生成叶片汽道。U G 的建模命令很多,如何快速准确的生成汽道,是很多U G 程序编制者需要掌握的。根据叶片汽道型线特点,叶片型线分为数据点成型和圆弧线成型两大类,在每类中又分为单型线等截面、单型线变截面、多型线变截面计2类6种。现分别是介绍如下(假设:X Y 面为汽道型线所在面,Z 轴为汽道高度方向。2数据点成型(1单型线等截面应用拉伸命令进行,选取汽道型线后拉伸到需要高度即可。(2变型线等

20、截面首先按型线图要求,做出弯曲规律曲线(注意此条弯曲规律曲线要垂直汽道型线所在平面,然后将此弯曲规律曲线在X Y 平面上平行Z 轴复制两条。这时应用扫掠命令进行,先依次选取上面生成的曲线为1、2、3引导线,再选取汽道型线为截面曲线,扫掠到需要高度即可。(3多型线变截面首先做出各档截面型线,并将各档截面置于相应Z 轴高度上。这时应用通过曲线命令进行,注意选成链曲线时要从进汽边小圆相同位置处选取(或曲线相同位置处选取,使生成的各档截面方向一致。当所有截面选取后,在最后生成界面上选择对齐方式,默认公差为(0.0254,生成实体即可。3圆弧线成型(1圆弧线单型线等截面与点成型单型线等截面建模方法一致。

21、(2圆弧线单型线变截面与点成型单型线变截面建模方法一致。(3圆弧线多型线变截面首先做出各档截面型线,并将各档截面置于相应Z 轴高度上。应用合并命令将内弧圆弧线依次选取合并成一条多项式曲线,再将背弧圆弧线依次选取合并成一条多项式曲线,各档在相应位置进行内背弧的合并,即合并后方向一致。注意进出汽边小圆圆弧线不要合并到内背弧曲线中。然后应用分割曲线命令将内背弧曲线分割,选择等分段中的按弧长分割成段(具体段数按弦长分成50-100段即可,各档分的段数一定要一致。对圆弧线型线经过上述整理后,可参照点成型多型线变截面建模方法进行。上面所述的6种叶片汽道成型的基本方法在实际中可灵活运用。(编辑明涛作者简介:付贵言(1976-,男,助理工程师,主要从事汽轮机叶片工艺编制、数控编程方面的工作。收稿日期:2006-01-05111机械工程师2006年第6期摘要:介绍了采用U G 生成汽轮机汽道时叶片汽道型线的特点和叶片型线分类,分别介绍了数据点成型和圆弧线成型的建模方法。关键词:U G ;汽轮机叶片;汽道;数据点成型;圆弧线成型中图分类号:TK 263.3文献标识码:B 文章编号:1002-2333(200606-011