起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)可視化CAD軟件開(kāi)發(fā)方法

2013-05-25 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

隨著各種先進(jìn)計(jì)算技術(shù)以及計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,人們需要對(duì)科研和生產(chǎn)中信息源產(chǎn)生的大規(guī)模數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析和解釋,對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理解和判斷.大量信息因人們無(wú)法理解或來(lái)不及理解而擱置或消失,從而阻礙了科學(xué)研究和工程技術(shù)的進(jìn)展,影響了科學(xué)發(fā)現(xiàn)和工程討一算的交流.可視化技術(shù)因此應(yīng)運(yùn)而生一可視化是一種特殊的計(jì)算方法,它把數(shù)字符號(hào)轉(zhuǎn)換為幾何圖像或圖形,使研究者能夠觀察它們的模擬和計(jì)算過(guò)程,并進(jìn)行交互控制.科學(xué)計(jì)算可視化為人們提供一種發(fā)現(xiàn)不可見(jiàn)信息的方法,豐富了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程,給予人類(lèi)深刻與意想不到的洞察力,從而使科學(xué)家們的研究方式發(fā)生了根本變化.
起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要工程技術(shù)人員手工計(jì)算,工作量大,設(shè)計(jì)效率低,常常需要做重復(fù)性的工作,并且易出錯(cuò),起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)編程設(shè)計(jì)因用戶(hù)通常看不到設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程,一般也不能對(duì)其進(jìn)行人工干預(yù),用戶(hù)所能看到的只能是數(shù)值計(jì)算結(jié)果,所以很不直觀.而且這種結(jié)果通常是唯一的,既不能調(diào)整,也不能改變.當(dāng)計(jì)算結(jié)果不符合某些標(biāo)準(zhǔn)或特殊要求時(shí),工程技術(shù)人員往往要重新計(jì)算,費(fèi)時(shí)費(fèi)力.因此,采用可視化設(shè)計(jì)方法和技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳統(tǒng)編程設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)提升,以生產(chǎn)出質(zhì)高價(jià)廉、輕巧美觀的起重起升機(jī)構(gòu),縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期,降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)創(chuàng)新能力.基于此,本文以通用橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)為對(duì)象,進(jìn)行起升機(jī)構(gòu)的可視化設(shè)計(jì).

1.關(guān)鍵技術(shù)

1 .1數(shù)據(jù)可視化(data visualization)技術(shù)

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù),將數(shù)據(jù)及其規(guī)律以圖形或圖像方式在屏幕上顯示出來(lái),并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù).它涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)及人機(jī)交互技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域.在科學(xué)計(jì)算可視化(visualization in scientific computing)中,科學(xué)家們不僅需要通過(guò)圖形圖像來(lái)分析由計(jì)算機(jī)算出的數(shù)據(jù),而且需要了解在計(jì)算過(guò)程中數(shù)據(jù)的變化.
可視化的實(shí)現(xiàn),無(wú)論在科學(xué)上、工程上還是在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上或社會(huì)效益上都具有重大的意義,表現(xiàn)在①大大加深了人類(lèi)對(duì)數(shù)據(jù)的理解和利用.它能使人們觀察到在傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算或工程設(shè)計(jì)中難以觀察到的現(xiàn)象和規(guī)律.②大大加快了數(shù)據(jù)的處理速度,使龐大的數(shù)據(jù)得到有效的利用.③大大加強(qiáng)了工程設(shè)計(jì)的直觀性,大大減少了工程設(shè)計(jì)的試驗(yàn)費(fèi)用.④人們不僅能得到計(jì)算結(jié)果,而且能知道在計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)生了什么變化,并可改變參數(shù),觀察其影響,對(duì)計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)和控制.
可視化過(guò)程與計(jì)算過(guò)程同時(shí)進(jìn)行,隨著計(jì)算的進(jìn)行,計(jì)算的中間結(jié)果和最終結(jié)果可以及時(shí)地顯示.因而,為便于查錯(cuò)和實(shí)時(shí)監(jiān)視,具有一定的交互性,對(duì)計(jì)算中的錯(cuò)誤也可及早發(fā)現(xiàn),一旦出現(xiàn)異常可以終止計(jì)算過(guò)程.用戶(hù)使用效率高、等待時(shí)間少.數(shù)據(jù)計(jì)算與可視化并發(fā)進(jìn)行,通過(guò)修改計(jì)算過(guò)程中的參數(shù),可直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和引導(dǎo),計(jì)算與可視化全過(guò)程是充分交互的.

1 .2數(shù)據(jù)庫(kù)讀取技術(shù)

在起重機(jī)CAD軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中,對(duì)于相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用了數(shù)據(jù)庫(kù)讀取技術(shù).使用數(shù)據(jù)庫(kù)讀取技術(shù)可以自由、準(zhǔn)確、高效地完成查詢(xún)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等功能.數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象是訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要方法之一,常見(jiàn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象有數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象(DAO)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對(duì)象(RDO)、直接連接到數(shù)據(jù)庫(kù)(ODBC)、通向不同數(shù)據(jù)源的低級(jí)應(yīng)用程序接口(OLEDB)ActiveX數(shù)據(jù)對(duì)象(ADO) .
本論文采用ADO方式讀取數(shù)據(jù)庫(kù).ADO是基于ActiveX控件技術(shù)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象,它通過(guò)OLE DB數(shù)據(jù)提供的程序來(lái)獲取數(shù)據(jù),所以它繼承了OLE DB,的高速性,同時(shí)ADO也簡(jiǎn)化了OLEDB的操作,OLE DB的程序中使用了大量的COM接口,而ADO封裝了這些COM接口,所以ADO是一種高層的數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù).

1.3 COM接口技術(shù)

COM是微軟提出的一種規(guī)范和實(shí)現(xiàn),它是跨語(yǔ)言的組件對(duì)象模型COM已成為微軟軟件技術(shù)的基礎(chǔ),在Windows操作系統(tǒng)本身和Office應(yīng)用程序中都廣泛采用了COM接口技術(shù),而且在這些系統(tǒng)中還提供了它們的COM組件對(duì)象以使開(kāi)發(fā)者能夠集成它們.COM接口技術(shù)是繼模塊化、結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蠹夹g(shù)之后發(fā)展起來(lái)的又一新的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)值得強(qiáng)調(diào)的是COM接口技術(shù)與面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言不同,它采用的是一種二進(jìn)制代碼級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),而不是原代碼級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),這使得軟件復(fù)用不再僅限于一種編程語(yǔ)言或一個(gè)操作系統(tǒng).

1.4參數(shù)化生成計(jì)算說(shuō)明書(shū)

本文提出了一種使用COM接口技術(shù)的方法來(lái)操作Word文檔,自動(dòng)生成計(jì)算說(shuō)明書(shū)的方案該方案通過(guò)Microsoft提供的(;OM接口可以定制出圖文并茂的計(jì)算說(shuō)明書(shū),編程簡(jiǎn)單靈活,結(jié)構(gòu)化能力強(qiáng),文件形式較為簡(jiǎn)單.其優(yōu)點(diǎn)為:①可以使計(jì)算說(shuō)明書(shū)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化,②可以使計(jì)算說(shuō)明書(shū)實(shí)現(xiàn)圖文并茂.③縮短了計(jì)算說(shuō)明書(shū)編制的周期,節(jié)約了設(shè)計(jì)成本.④減少了手工輸人數(shù)據(jù)容易出錯(cuò)的可能性.⑤提高工作效率,加快了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

2在起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)CAD系統(tǒng)中的應(yīng)用

起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成.本論文設(shè)計(jì)內(nèi)容如圖1所示.起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算是在給定了設(shè)計(jì)參數(shù),并將布置方案確定后進(jìn)行的.具體的設(shè)計(jì)案如圖2所示,通過(guò)計(jì)算選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)零部件(如電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、聯(lián)軸器與鋼繩等),對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)部件還須作進(jìn)一步的強(qiáng)度與剛度等計(jì)算.同時(shí)規(guī)劃起升機(jī)構(gòu)各模塊尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù),確定主動(dòng)參數(shù)和驅(qū)動(dòng)參數(shù).將計(jì)算及校核結(jié)果輸出到對(duì)話(huà)框界面上,計(jì)算進(jìn)程和結(jié)果對(duì)用戶(hù)完全透明.
起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中,應(yīng)保證有友好的人機(jī)交互界面,從而增加工程設(shè)計(jì)的吸引力.人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)有良好的視覺(jué)效果、信息反饋及容錯(cuò)性.
參數(shù)及設(shè)計(jì)指標(biāo)集成在一個(gè)界面上,如圖3所示.用戶(hù)可以改變起重量、起升高度、工作級(jí)別、起升速度、鋼絲繩直徑、標(biāo)準(zhǔn)滑輪直徑及電動(dòng)機(jī)極數(shù)這幾個(gè)參數(shù),這些參數(shù)的改變所引起的設(shè)計(jì)指標(biāo)的變化能夠?qū)崟r(shí)地反映在屏幕上(不用點(diǎn)確定).如果用戶(hù)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果滿(mǎn)意,點(diǎn)下確定鍵,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)用Word,輸出計(jì)算說(shuō)明書(shū).這樣設(shè)計(jì)人員就能輕松地塑造自己中意的起重機(jī)起升機(jī)構(gòu).

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3可視化設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)及結(jié)論

理論模型是可視化的核心,感知性是可視化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),并行處理與分布處理是可視化系統(tǒng)的需要,系統(tǒng)的軟、硬件是可視化實(shí)現(xiàn)的手段,標(biāo)準(zhǔn)化是可視化發(fā)展的必然趨勢(shì).
本文利用可視化的思想,結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)及COM接口技術(shù),實(shí)現(xiàn)了商品化CAD軟件下開(kāi)發(fā)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)CAD軟件的方法.通過(guò)利用VC以及Word2000軟件提供的COM接口,在其基礎(chǔ)上完成了起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,大大提高了起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率,縮短了開(kāi)發(fā)周期.

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