通过UGNX与VRML数据交换的虎钳装配研究

　　VRML 是 Internet 上基于 WWW 的虚拟现实建模语言，被称为第二代网络语言，用来描述三维物体及其运动行为，具有三维性、交互性、分布式集成性和逼真性等特点[1-5]，随着网络技术和计算机硬件设施的飞速发展，虚拟现实技术将成为网络多媒体发展的主流技术，广泛应用于军事、建筑、娱乐、教育和工业产品制造等方面[6-8]。利用虚拟现实技术创建装配环境，人与环境互相交流，可以模拟真实的装配过程，通过信息反馈，还可以从中获得有关装配的一些启示，从而熟悉整台设备结构以及装配关系。

　　虚拟现实应用于装配设计，不同于影视作品

　　虚拟现实，它的建模要求严格的尺寸、形状和装配关系。VRML 也可以构建对象的三维模型。但是，通过VRML 对工业产品进行建模往往是费力不讨好，很难达到满意效果。因此，为了将工业产品更好地应用在虚拟现实世界中，有必要研究工业产品虚拟现实的实现手段。UG NX 软件是融合了 CAD/CAE/CAM 一体化的高端软件，为机械设计、模具设计以及电路设计提供一整套的设计、分析和制造方案，包括特征造型、曲面造型、实体造型在内的多种造型方法，同时提供了自顶向下和自底向上的装配设计方法。UG NX 软件提供了 VRML 软件的接口。

　　因此，首先可以通过 UG NX 完成工业产品造型和装配的静态模型，然后利用 VRML 语言，完成动态装配、零件信息的提取和观察视角的变化。本文以虎钳为例说明上述过程和技巧。

　　1 虎钳装配体静态模型的建立

　　虎钳静态装配模型在 UG NX 软件中完成。首先，在 UG NX 软件中逐个建立零件虎钳模型，包括底座、固定钳口板、活动钳口、活动钳口板、方口螺母、螺杆、螺钉、螺母和沉头螺钉等。然后，将所有零件按照组件装配，最后装配成完整的虎钳体，如图 1 所示。

　　接下来，将 UG NX 的 prt 格式的文件导出为VRML V2.0 版的 wrl 格式文件，然后在 VRML文件编辑器 VrmlPad 中读入 wrl 文件(其中VrmlPad 软件可以从 http://www.86vr.com 上下载)，再对此对象进行场景渲染或者动画制作等。但是，对于比较复杂的装配文件，如果将装配的prt 文件作为整体导出为 wrl 格式，会导致在虚拟现实编辑软件中文件过大，带来对组件和零件的操作不方便等一系列麻烦。一般的处理方法是：在 UG NX 软件中的装配状态下，每次导出一个零件，其余零件隐藏掉，这样重复操作至导出每一个零件;然后建立一个新的 wrl 格式文件，利用 inline 命令将所有零件的 wrl 文件联系起来。此时，不用做调整，就可以保证各个零件的相对位置的正确性，图 2 为 inline 命令和转换后虎钳装配体的虚拟现实文件，文中采用的 VRML 浏览 器 为Cortona Control ， 其 特 点 是 应 用 于Windows 操作系统，操作简单，渲染效果比较好。