田 振 ，蔣 歡 ，譚曉丹 ，陳 麗

（1.河北科技大學機械工程學院，河北 石家莊 050000；2.邢臺職業(yè)技術學院，河北 邢臺054000）

貨車驅(qū)動橋虛擬裝配系統(tǒng)使用了Autodesk出品的3DMAX軟件進行模型的構(gòu)建、渲染及面片處理等，使用法國達索公司出品的Virtools軟件進行系統(tǒng)的腳本設計和裝配系統(tǒng)搭建。3DMAX是世界上應用廣泛的三維建模、渲染工具，并且廣泛應用于游戲開發(fā)、角色動畫以及設計行業(yè)等領域，但是其在機械建模方面應用不多，多是用于機械模型的優(yōu)化渲染和格式轉(zhuǎn)換，很少在其軟件本身進行建模[1]。本次研究的內(nèi)容就是探索運用MAX軟件對驅(qū)動橋進行建模，并且發(fā)現(xiàn)和解決在建模過程中遇到的問題，本文對其一部分進行了詳細闡述。Virtool行為模塊眾多，可實現(xiàn)的功能也很豐富，但是在平臺搭建之處的規(guī)劃和搭建過程中找到合適的符合行為要求的模塊難度很大，并且伴隨著其具體模塊的正確使用方法的不明確，給搭建工作帶來的難度也很大[2-4]。本次對其中裝配講解文字的實現(xiàn)過程做了詳細的講解。

1 結(jié)構(gòu)設計

貨車驅(qū)動橋虛擬裝配系統(tǒng)開發(fā)共分為四部份，即三維建模、模型渲染、模型導出和虛擬裝配系統(tǒng)搭建，如圖1所示。系統(tǒng)搭建涉及到總體裝配方案設計、BB功能模塊的選取、BB模塊正確的使用方法和協(xié)調(diào)搭配等，按照貨車驅(qū)動橋?qū)嶋H的裝配過程，設計了虛擬系統(tǒng)的搭建流程，具體流程如圖2所示。

圖1 設計流程圖

圖2 平臺搭建流程

利用3DMAX完成零件的建模、減面、渲染、模型導出和導入Virtools等工作。使用Virtools進行了腳本編輯，以精簡的原則進行了搭建，本次貨車驅(qū)動橋虛擬裝配系統(tǒng)共分為兩個腳本：界面、零件裝配，零件裝配部分共分為8個單元，如圖2所示。每個單元完成一部分零件的裝配，并且配有文字解說，鍵位交互等特征。

2 核心技術

2.1 關于3DMAX用布爾求差集經(jīng)常出現(xiàn)空心的問題

在運用布爾或者超級布爾對車削體進行求差時會出現(xiàn)空心現(xiàn)象，形成不封閉模型，大多數(shù)情況下成型后是否封閉是不易觀察的，對后期處理造成很大麻煩。

經(jīng)過探索后發(fā)現(xiàn)，如果形成的車削體是封閉的，兩個模型求差之后也會是封閉模型，反之則不封閉，進而出現(xiàn)上述問題。因此保證模型車削后閉合是解決問題的關鍵。

通過多次實踐后得出結(jié)論：樣條線編輯階段和車削軸的調(diào)整是保證車削體閉合的關鍵所在。對于樣條線來說，一共有三種樣條線的車削類型，即非封閉式線條、封閉式線條和拼湊型封閉線條三種。

針對第一種類型，如圖3（a）。拿車削形成圓柱體來說，要求的是樣條線沿X軸旋轉(zhuǎn)，但如果車削的軸沒有調(diào)整好，布爾運算后的模型如3（b）所示，顯然如上面所說沒有形成標準的閉合體，不符合建模要求。解決辦法就是在于調(diào)整好非封閉式線段的兩個末端端點對齊，一定保證好在Z軸和Y軸坐標相同（相應軸坐標相同隨模型要求改變）；第二點在于車削的軸要與兩個點的連線在同一條直線上，車削后焊接內(nèi)核，最后形成一個封閉式的車削模型。

圖3 非封閉型

針對第二種類型，已經(jīng)構(gòu)成閉合線的來說，拿車削成環(huán)形為例。只要把車削軸調(diào)整到合適的位置，符合建模尺寸標準即可，后期布爾運算求差后不會出現(xiàn)空心現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 封閉環(huán)型

針對第三種類型，是屬于多個線段拼湊的封閉線。因為針對不同特點的零件模型有不同的建模方法，有時就是需要多個不同特征的線段之間通過端點來連接進行車削。此時在線條之間的連接處理不妥當?shù)脑?，同樣也會出現(xiàn)求差后不封閉的現(xiàn)象。

如圖5所示，編輯產(chǎn)生兩條線，隨后通過捕捉使兩條線的兩個端點重合，再運用附加命令再布爾運算，同樣會出現(xiàn)空心現(xiàn)象。其實兩條線之間雖然附加成一個操作對象，但是點與點之間還沒有連接在一起，是完全獨立的兩個點，整個線屬于不閉合線條。

圖5 拼湊不封閉型

遇到這種需要連接兩個端點的情況，可以通過焊接與連接命令達到兩點真正連接的效果。第一種解決方法是先附加兩條線再調(diào)節(jié)端點位置，設置好焊接點距離范圍，點擊焊接后兩個頂點會自動移動到兩點之間的中點，完成兩點的焊接工作。另外一種方法就是連接命令，操作方式是通過鼠標按住頂點不放進行新線生成完成兩點連接。這種方法和焊接相比較有明顯的不足，因為它不是對現(xiàn)有頂點進行移位，而是產(chǎn)生新的線條進行連接，對模型整體尺寸精確性有很大影響。

2.2 腳本創(chuàng)建

（1）創(chuàng)建的腳本如圖6所示，腳本有兩個：封面設定、零件裝配。其中裝配分為八個步驟，共計八個單元，每個單元之間通過鍵位開關來控制。

圖6 腳本展示

（2）文字插入。文字插入界面就是【Text Display】與【Identity】的配合使用。第一個行為模塊如圖7（a），屬于文本展示的模塊；【Identity】是屬于一種賦值模塊，能夠賦予很多種類的參數(shù)，其特性符合要求，如圖7（b）。在每個單元的開頭處插入賦值模塊，再通過文本展示模塊接口快捷方式進行八個單元的連接，進而完成文字插入。

圖7 模塊展示

3 結(jié)束語

開發(fā)的虛擬裝配系統(tǒng)如圖8所示，本次設計了一款較為簡單的封面，設置而一個“開始安裝”按鈕。主體裝配部分：每一步都有裝配信息詳解和操作指導，簡單易操作。

（續(xù)下圖）

（接上圖）

圖8 系統(tǒng)展示

本文中開發(fā)的貨車驅(qū)動橋虛擬裝配系統(tǒng)具有鍵位與鼠標交互、過程講解和裝配重組等功能。解決了關于3DMAX用布爾求差集經(jīng)常出現(xiàn)空心的問題。為后續(xù)開發(fā)其他虛擬裝配系統(tǒng)提供了一種方法。