一种基于互联网网页的虚拟仿真系统的制作方法

本发明涉及机床操作仿真技术领域，尤其是涉及一种基于互联网网页的虚拟仿真系统。

背景技术：

现有的操作仿真系统主要是cs架构，基于windows等操作系统使用，在教学过程中必须配备对应的平台，安装相应的软件，学校的设备平台多样性较强，而配置千差万别，使得仿真系统的平台适应性不强；而传统在线教学主要只能实现ppt和视频等资源的在线使用，而无法解决虚拟仿真在线使用的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少克服上述一种技术不足，提出一种基于互联网网页的虚拟仿真系统。

本发明提供一种基于互联网网页的虚拟仿真系统，包括信息显示模块、场景漫游模块、机床设备操作模块和测量验证模块；

所述信息显示模块，用于显示机床的整体图像、局部图像、机床设备的信息及机床操作信息；

所述场景漫游模块，用于创建三维工厂场景，进行烘焙操作，并创建一个场景相机，将当前工厂画面实时渲染到所述场景相机，通过改变所述场景相机的位置和角度来改变主界面呈现的视角；

所述机床设备操作模块，用于实现对机床的仿真操作；所述测量验证模块，用于对经机床仿真操作后的工件进行测量。

进一步地，所述信息显示模块包括主场景显示单元，所述主场景显示单元用于显示机床的整体图像，具体包括，通过创建主相机，设置相机显示图层，将当前机床画面实时渲染至所述主相机，以显示机床的整体图像。

进一步地，所述信息显示模块还包括局部视图显示单元，所述局部视图显示单元用于显示机床的局部图像，具体包括，通过创建局部相机，对准需要操作的局部部件，设置局部相机的显示图层，将当前局部部件画面实时渲染至所述局部相机，以显示机床的局部图像。

进一步地，所述信息显示模块还包括设备信息显示单元，所述设备显示单元用于显示机床设备的信息，具体包括，通过创建指引线，连接不同设备模型，并创建设备信息脚本，通过ui图层显示机床设备信息。

进一步地，所述信息显示模块还包括操作信息显示模块，所述操作信息显示模块用于显示机床操作信息，具体包括，通过创建显示图层，设定显示窗口大小，然后绘制需要显示的刻度贴图，设定贴图中的刻度与对应的拖板手柄操作关系，当操作手柄时，刻度同时步进行移动，使操作的移动距离与真实操作时的刻度进行转换。

进一步地，所述测量验证模块对经机床仿真操作后的工件进行测量，具体包括，将固定尺卡爪与所述工件接触，控制游标尺移动，使游标尺的卡爪与所述工件表面接触，通过游标卡尺得到的此时刻度显示，即为所述工件的尺寸。

进一步地，所述机床设备操作模块还包括机床运动单元，用于通过将实际机床中可运动的部件拆分为运动组件，给各运动组件添加相应的运动路径和状态，创建一个控制器，利用所述控制器获取机床的各运动组件；所述控制器用于接收用户的操作输入，并转换为机床的运动。

进一步地，所述机床设备操作模块还包括工艺编制单元和毛坯设置单元，所述工艺编制单元用于针对工件图纸设置工艺参数流程，创建ui表单，在所述ui表单中设置转速、刀具、进给、设备参数，所述毛坯设置单元用于设置毛坯的尺寸、材质和装夹方式，并设置材料球，将材料球的属性赋予毛坯。

进一步地，所述机床设备操作模块还包括刀具设置单元，所述刀具设置单元，用于创建不同类型的刀具模型，给每个刀具模型一个单独的刀具id，将每个刀具模型设定为预制体，创建一个刀具选择控制器，通过ui获取用户选择的的刀具id，以调取对应的刀具模型，并将刀具模型生成位置设定到刀架所在的位置。

进一步地，所述机床设备操作模块还包括切削仿真单元，所述切削仿真单元通过控制大拖板、中拖板或小拖板的操作手柄来移动刀具的位置，使刀具与毛坯充分接触，按刻度显示移动刀具的切削路径。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过所述信息显示模块显示机床的整体图像、局部图像、机床设备的信息及机床操作信息；所述场景漫游模块创建三维工厂场景，进行烘焙操作，并创建一个场景相机，将当前工厂画面实时渲染到所述场景相机，通过改变所述场景相机的位置和角度来改变主界面呈现的视角；所述机床设备操作模块实现对机床的仿真操作；所述测量验证模块对经机床仿真操作后的工件进行测量；以互联网网页的形式实现了平台适应性更强的机床操作虚拟仿真。

附图说明

图1是本发明实施例所述的基于互联网网页的虚拟仿真系统的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的场景漫游的页面示意图；

图3是本发明实施例所述的机床的局部图像；

图4是本发明实施例所述的尺寸测量的界面示意图；

图5是本发明实施例所述的所述工艺编制的界面示意图；

图6是本发明实施例所述的毛坯设置的界面示意图；

图7是本分明实施例所述的图纸读识的界面示意图；

图8是本分明实施例所述的刀具设置的界面示意图；

图9是本发明实施例所述的钳工仿真操作场景的界面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种基于互联网网页的虚拟仿真系统，包括信息显示模块、场景漫游模块、机床设备操作模块和测量验证模块；

所述信息显示模块，用于显示机床的整体图像、局部图像、机床设备的信息及机床操作信息；

所述场景漫游模块，用于创建三维工厂场景，进行烘焙操作，并创建一个场景相机，将当前工厂画面实时渲染到所述场景相机，通过改变所述场景相机的位置和角度来改变主界面呈现的视角；

所述机床设备操作模块，用于实现对机床的仿真操作；所述测量验证模块，用于对经机床仿真操作后的工件进行测量。

需要说明的是，信息显示模块主要用于显示设备、操作按钮、流程功能菜单、操作的具体细节等；场景漫游模块支持机床操作的场景漫游，包括自动漫游模块和手动漫游模块；

场景漫游包含自动漫游和手动漫游，自动漫游需要预先设定好场景相机的贝塞尔曲线运动轨迹，使相机延着轨迹定速或变速运动，在自动漫游的脚本代码中设定好漫游的总体时间长度，再根据场景内容调整漫游路径，设定完成后添加一个自动漫游的ui按钮，挂载编译好的自动漫游方法，点击触发，该场景漫游方法进行执行；

手动漫游则需要获取键盘鼠标的输入，将场景相机设定为被控制者，通过键盘上的aswd按键控制场景相机的平移，通过鼠标控制场景相机的旋转，从而实现模拟第一人称手动漫游；其中，场景漫游的界面示意图，如图2所示，

机床设备操作模块通过模型和代码编程模拟实现设备的仿真操作，根据设备中不同部件进行区分，编写代码赋予其不同的运动模式，通过点击触发运动效果，需要特别制定运动的范畴和特殊状态下的功能关闭与启动；

优选的，所述信息显示模块包括主场景显示单元，所述主场景显示单元用于显示机床的整体图像，具体包括，通过创建主相机，设置相机显示图层，将当前机床画面实时渲染至所述主相机，以显示机床的整体图像。

具体实施时，将相机显示层设为1，调整相机的深度和宽度，对准机床(车床或铣床设备)模型，将当前画面实时渲染到相机，主相机显示的区域即为主场景，是本发明所述的系统操作的主要区域；

优选的，所述信息显示模块还包括局部视图显示单元，所述局部视图显示单元用于显示机床的局部图像，具体包括，通过创建局部相机，对准需要操作的局部部件，设置局部相机的显示图层，将当前局部部件画面实时渲染至所述局部相机，以显示机床的局部图像；

具体的，局部视图显示单元是为解决三维场景仿真在保持一个视角时不方便进行局部操作的问题，优化三维操作模式；局部视图显示单元增加了场景小相机，其主体是仿真场景本身，首先新创建局部相机，将相机对准需要操作的局部部件，如针对车床设备的机床开关、调速手柄、大拖板、中拖板、小拖板等，设置相机画面的显示大小为256*256，再设置相机的显示图层为2(原主相机图层为1)，保证局部相机在主相机(场景相机)之上显示；以此创建各局部视图，在进行主体设备操作的同时，能够对局部进行互动操作，从而控制车床的运行；此外在场景中创建ui，对应不同的局部相机，点击对局部视图进行开启和关闭，机床的局部图像，如图3所示，

优选的，所述信息显示模块还包括设备信息显示单元，所述设备显示单元用于显示机床设备的信息，具体包括，通过创建指引线，连接不同设备模型，并创建设备信息脚本，通过ui图层显示机床设备信息。

优选的，所述信息显示模块还包括操作信息显示模块，所述操作信息显示模块用于显示机床操作信息，具体包括，通过创建显示图层，设定显示窗口大小，绘制需要显示的刻度贴图，设定贴图中的刻度与对应的拖板手柄操作关系，当操作手柄时，刻度同时步进行移动，使操作的移动距离与真实操作时的刻度进行转换；

需要说明的是，操作信息显示模块，主要针对操作的细节进行模拟显示，包括拖动操作杆时在小窗口显示清晰的刻度等，具体的，新建一个显示图层，设定显示窗口大小，然后绘制需要显示的刻度贴图，设定贴图中的刻度与对应的拖板手柄操作关系，当操作手柄时刻度同时步进行移动，通过计算，使操作的移动距离与真实操作时的刻度进行转换，以实现操作的精细度与真实性。

优选的，所述测量验证模块对经机床仿真操作后的工件进行测量，具体包括，将固定尺卡爪与所述工件接触，控制游标尺移动，使游标尺的卡爪与所述工件表面接触，通过游标卡尺得到的此时刻度显示，即为所述工件的尺寸。

需要说明的是，上述测量验证模块主要是对切削完成工件进行测量等检验操作，针对不同类型的工件可选择相应的测量工具，其中主要的测量工具包括游标卡尺、千分尺和万能角度尺，测量可选择不同的视角便于操作，通过观察详细刻度可得到工件的精确尺寸，能够与图纸进行对比，尺寸测量的界面示意图，如图4所示，

测量验证模拟模拟测量环境，仿真检测工具的使用，对加工完成的虚拟工件进行测量，能够读取测量数据，比对图纸参数；

测量验证主要通过刚体碰撞实现，以游标卡尺为例，将游标卡尺模型分为固定尺和游标尺，固定尺卡爪和游标尺卡爪的坐标距离换算成长度尺寸，通过刻度显示出来；游标卡尺设定为可以在场景中整体移动，首先当固定尺卡爪与工件先接触，代码中设定好的触发条件开始执行，锁定游标卡尺的运动；再使用键盘控制游标尺的移动，游标尺的卡爪与工件表面接触，此时触发条件接触的一端卡爪不能再移动，通过游标卡尺此时的刻度显示，能读出相应的尺寸。

具体实施时，测量验证的部分代码，如下，

优选的，所述机床设备操作模块还包括机床运动单元，用于通过将实际机床中可运动的部件拆分为运动组件，给各运动组件添加相应的运动路径和状态，创建一个控制器，利用所述控制器获取机床的各运动组件；所述控制器用于接收用户的操作输入，并转换为机床的运动；

需要说明的是，机床设备操作模块则按照设备操作流程实现对机床的仿真操作；所述机床运动包括，机床开关的打开与关闭，冷却液的开闭，调速手柄调速，刀架换刀，主轴的开关，主轴转动，大拖板、中拖板、小拖板、尾座的运动；

具体实施时，机床运动部分代码，如下，

优选的，所述机床设备操作模块还包括工艺编制单元和毛坯设置单元，所述工艺编制单元用于针对工件图纸设置工艺参数流程，创建ui表单，在所述ui表单中设置转速、刀具、进给、设备参数，所述毛坯设置单元用于设置毛坯的尺寸、材质和装夹方式，并设置材料球，将材料球的属性赋予毛坯，所述工艺编制的界面示意图，如图5所示，毛坯设置的界面示意图，如图6所示，

具体的，所述工艺编制单元主要针对选择的工件图纸，图纸读识的界面示意图，如图7所示，然后，内置几种标准工艺参数流程，然后创建一个ui表单，在表单中设计转速、刀具、进给、设备等参数；添加输入框，设定每种参数的输入类型，可以输入相应数值和内容，输入完成并提交后，数据会与后台的几种标准流程数据进行对比，如有错误则反馈问题所在；

所述毛坯设置单元主要用于设置毛坯的尺寸、材质和装夹方式，毛坯的实现需要创建足够小的基本模型元素，将该基本元素设定为预制体，然后通过代码实现预制体的大量复制，从而实现特定尺寸的毛坯；此外需设置几种不同材质球，根据选择材质的不同再将材质球的属性赋予毛坯；

优选的，所述机床设备操作模块还包括刀具设置单元，所述刀具设置单元，用于创建不同类型的刀具模型，给每个刀具模型一个单独的刀具id，将每个刀具模型设定为预制体，创建一个刀具选择控制器，通过ui获取用户选择的的刀具id，以调取对应的刀具模型，并将刀具模型生成位置设定到刀架所在的位置；刀具设置的界面示意图，如图8所示；

优选的，所述机床设备操作模块还包括切削仿真单元，所述切削仿真单元通过控制大拖板、中拖板或小拖板的操作手柄来移动刀具的位置，使刀具与毛坯充分接触，按刻度显示移动刀具的切削路径；

具体的，所述切削仿真单元通过控制大拖板、中拖板及小拖板的操作手柄来移动刀具的位置，使刀具与毛坯充分接触，按精准的刻度显示精细化移动刀具的切削路径；针对不同的部位在中途可停止切削运动，进行换刀操作，整个切削过程完全模拟实际操作环境，能够即时显示切削效果；可通过增加场景相机的方式可以独立显示毛坯的和刀具的切削视图；

模拟真实切削的过程需预先把毛坯作为一个预制体，毛坯由数量较大的基本元素块组成，把刀具的刀尖作为可检测的刚体部件，这样作为一个集合体的毛坯在与刀具接触时，即时计算它们之间的接触量，去除相应的元素块，达到实际切削的效果。

具体实施时，切削过程的部分代码，如下，

钳工仿真操作场景的界面示意图，如图9所示。

本发明公开了一种基于互联网网页的虚拟仿真系统，通过所述信息显示模块显示机床的整体图像、局部图像、机床设备的信息及机床操作信息；所述场景漫游模块创建三维工厂场景，进行烘焙操作，并创建一个场景相机，将当前工厂画面实时渲染到所述场景相机，通过改变所述场景相机的位置和角度来改变主界面呈现的视角；所述机床设备操作模块实现对机床的仿真操作；所述测量验证模块对经机床仿真操作后的工件进行测量；以互联网网页的形式实现了平台适应性更强的机床操作虚拟仿真；

本发明通过三维实时渲染，以影像、图形图像等虚拟现实场景(全三维数字化)、模拟仿真设备为手段，逼真地实现机械加工作业场景，学生在电脑前就可以通过虚拟仿真系统，以三维互动的方式完成实操实训的过程，掌握岗位技能。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。