水轮发电机组检修的计算机仿真系统开发(2)

2.5 动态装配仿真的实现方法

为了便于清楚地观察装配体结构及装配顺序,需要增加与虚

拟世界的交互功能.基于虚拟现实技术实现动画的流程如图4,其

中,零件之间的层次结构由整个VRML文件的坐标树即可确定.

由于父坐标系的运动会影响到子坐标系的运动,而子坐标系则不

会影响到父坐标系,所以,做动画前确定场景中造型之间的层次

结构是很重要的.本系统中,将整个机组分为发电机和水轮机2

部分,其主要零部件父子关系(表1)按各级子装配关系确定.

在本系统中,采用了VRML中的TimeSensor(时间传感器)节

点、OrientationInterpolator(方向插入器)节点和PositionInterpolator

(位置插入器)节点以及Route(路由语句)实现动态装配仿真过

程.VRML与Java或JavaScript结合,可以使场景实现复杂的三维

动画,并具有很强的交互性[7].系统中利用Java编程处理鼠标点

击事件,使用户进入装配场景后,在任意位置点击鼠标,动态装配

过程即呈现在窗口中.

图5和图6展示了轴瓦的动态装配过程.图7是水轮机轴承图4 基于虚拟现实的动态仿真流程Fig.4 FlowchartofdynamicsimulationbasedonVR

部分零件的爆炸图,装配是按照从下到上的顺序进行的,装配后的情况如图8所示.

图5 轴瓦与轴承合金装配前

Fig.5 Bearingpadandbasebeforeassembly 图6 轴瓦装配后 Fig.6 Bearingpadafterassembly

238西 南 交 通 大 学 学 报第39卷

图7 水轮机轴承部分零件的爆炸图

Fig.7 Explosiondiagramofhydroturbine sbearing图8 水轮机轴承装配Fig.8 Hydroturbine sbearingafterassembly

3 结束语

水轮发电机组检修仿真系统的开发,涉及到流体机械、水力发电工程、计算机数字化建模与仿真、虚拟现实技术等多学科技术的综合应用.将虚拟现实技术引入水轮发电机组检修仿真系统,在计算机上建立虚拟水轮发电机组的三维数字化模型,实现了在虚拟环境中展示机组的内部结构、零部件的空间位置与形态,以及整个动态装配过程,实现了在计算机上全面模拟在实际中不易了解和掌握的内部结构和装配过程.该系统已成功地用于单机容量为175MW的某大型水力发电厂的检修培训.使用结果表明,它不仅可以用于水轮发电机组的检修培训,而且可以用于辅助制定机组的检修方案.利用该系统可以制定出合理、高效的检修方案和工艺,大大缩短检修周期.本系统开发的思想和方法,可以推广应用到其他机械行业. 本项目得到西华大学科技基金资助(No.0224907),开发过程中得到四川省电力试验研究院和宝珠寺电厂的支持,在此一并致谢!

参考文献:

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