交互式3D技术在交互式电子技术手册中的应用研究
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支持。
IETM研究对象是CALS中所定义的产品
技术数据部分,包括产品保障数据和产品定
义数据。IETM数据不同于一般的计算机文
件或多媒体数据库,而是把一套文档或手册
的信息数据划分成许多信息对象,将其作为
基本信息单元存储在数据库中,相互关联的
信息数据按照一定的结构存储。存储时按照
有关技术标准规定的通用格式,不依赖于某
种特定的软件产品。读者阅读时,信息数据
可以以文字、表格、图像、图纸、视频、
动画等多种形式表现,用户可以与计算机交
互,信息数据相互参引,具有多种查询和导
航功能,显示样式遵循统一标准。
按照交互式电子技术手册内容存储的体系
结构、数据格式、显示方式和功能,国际
上通常将IETM分成5级。
第一级—电子索引页图形IETM,特点:
采用翻页方式,对页加注索引;整页显示;BMP
格式;简单ZOOM;有限个热点链接。第二级
—滚动显示电子文档IETM,特点:采用滚动
窗口显示;可超级链接到其他文本或图形;可
按关键词查询,在线索引,具有热和交叉参引;
数据采用文本—ASCⅡ码、任何浏览器支持
格式及SGML标准。第三级—线性结构化
IETM,特点:线性结构;显示基本信息对象;
较小滚动区;文本和图形分开显示;非数据库
结构,常包含冗余数据。第四级—层次结构
IETM,特点:由数据库管理系统管理;对话
框驱动交互;符合MIL-PRF-87268和MIL-
PRF-87269标准规定。第五级—综合数据库
IETM,特点:由第四级IETM与专家系统、人
工智能、自动诊断以及故障隔离等综合而成。
在五个级别中,第一级是最基本、最简单
的,而第五级是最先进的,目前,美军大多数装
备均采用比较先进的第四级IETM。
交互式3D技术在交互式
电子技术手册中的应用研究
李艳1.2 吕川1
1.北京航空航天大学可靠性工程研究所 100083
2.防化指挥工程学院 102205
前言
随着部队装备保障信息化建设的深入,
交互式电子技术手册 (IETM—Interactive
Electronic Technical Manual)的使用能大
大提高武器装备的可用性和维修保障效率,
还可以对操作和维修人员进行实时培训或准实
时培训,对装备研制、训练、维修、管理
以及后勤保障等工作都产生了积极的推动作
用。在IETM中应用交互式3D技术可以提高
IETM的效用,提高武器装备的保障、维修
以及训练的质量,节省经费,产生军事和经
济的双重效益。
1 IETM技术概况
IETM是一种用于诊断和维护武器装备的
信息包,它包含了与产品的使用和维修相关
的各种信息,对提供给最终用户的交互式屏
幕显示结果进行了优化组合和格式化。它可
由承包商制作完成后提供给政府,也可由政
府自己创作,它以数字格式存储于合适的媒
体,能够使武器装备的使用和维修人员在任
何需要的时间、场所和地点获得充分的信息
2 交互式3D技术在IETM中的应用
2.1 在IETM中使用交互式3D技术的优
势和可行性
目前IETM对武器装备的系统以及零、
部件的技术信息的描述基本采用文本与二维图
片相结合的方式,对缺乏技能和经验的人员
及时获取信息有一定障碍。交互式3D技术的
表现形式对物体的描述逼真、可视、直观,
在传达物体的基本结构和空间信息方面显示出
其优越性。交互式3D技术的互动性高,使
用人员可以在3D互动视野中通过鼠标和键盘
操作与所观察的物体交互式操作。将交互式
3D技术应用于IETM中,有利于IETM的使
用人员获得和掌握信息,在系统、零、部
件的技术信息描述以及维护保养的技术支持和
故障诊断的技术支持方面都会有很大帮助。
而且交互式3D技术的使用能大大增强IETM
在装备维修和保障培训方面的功能。
目前在IETM中使用交互式3D技术是可
行的。①现有的数据资源满足要求。随着产品
数字化的发展,目前我军武器装备中使用的零
部件有很大部分产品的设计CAD数据是以3D
的形式输出的。②目前已有许多交互式3D创
作工具可以使用。如VRML、Cult3D、
Viewpoint,、Virtools、EON reality等,
这些工具可以将原始的3D模型经过加工,转
化和编辑后成为交互式3D文件,并在单机或
网络发布。③目前的硬件平台(CPU、GPU)
可以支持交互式3D技术。④目前的软件平台
(MS Office、 Browser、XML Standards、PDF、
IETM创作软件)满足要求。用于IETM的交
互式3D制作需要经过如下步骤:3D模型的制
作→3D模型的加工→3D模型的格式转换→给
3D模型加入交互功能和控制模块并输出为
IETM可用的文件格式→使用IETM制作工具
将输出的文件嵌入IETM中。
2.2 Cult3D技术用于IETM
通过对目前常用的几种交互式3D技术的
比较,本文采用Cult3D技术应用于IETM,
并用实例给予说明和验证。
2.2.1 cult3d技术介绍
Cult3D 是全新的网络3D 技术、一个
跨平台的3D 引擎,它可以在网页上建立交
互的3D 对象,可以使用鼠标或键盘在网页
上控制用Cult3D制作的三维物体,可以旋转、
缩放,还可以用鼠标捕捉事件完成更加复杂的
动作,体现真实的物体属性。Cult3D 是一个基
于JAVA 的网络软件,利用JAVA 程序可以
增强仿真结果的交互性,因此使用该软件的开
发效率较高,同时Cult3D 是一种有力的3D
渲染技术,它先进的压缩技术支持多重阴影效
图3 使用Cult3D Designer进行制作
图2 使用3DMAX处理并导出三维模型
图1 Cult3D的工作流程
果、贴图和双线性滤镜,并减小了生成文件的
大小。这使得Internet 用户可以迅速看见并
作用于显示效果良好的、高质量的仿真物体,
Cult3D的工作流程如图2所示。
2.2.2 Cult3D技术应用于第四级IETM实
例:
本文以装备中常用的机械部件:球阀为
实例,来展现Cult3D技术应用于第四级
IETM。
2.2.2.1 三维模型的建立和转换
由于Cult3D软件本身没有三维建模功
能,因此需选择其他的三维软件(如:Pro/
E、CATIA、AUTOACD等)来建立部件
的三维实体模型,本实例采用CATIA建立球
阀的三维实体模型。由于Cult3D支持
3DMAX和MAYA创作的三维模型,可以通
过安装插件将3DMAX和MAYA创作的三维
模型输出成Cult3D的C3D格式,将CATIA
创作的三维模型导入3D MAX进行加工和数
据转换。图2所示为三维模型在3DMAX中
处理并导出。
2.2.2.2 使用Cult3D Designer对三维进
行交互功能制作
在Cult3D Designer中为球阀三维模型加
入交互功能与控制模块。如图3所示。经过
制作,用户可以通过操作鼠标对模型进行缩
放、旋转、平移等基本操作,当用户用光
标捕捉球阀的不同零件时,能出现该零件的
名称、规格等文字提示。用户还可以通过操
作键盘和鼠标来隐藏球阀的阀体等部件,从
而观看球阀的内部结构。通过操作鼠标用户
在交互的3D环境中完成对球阀的分解和结合
过程。制作完成后可将文件保存为*.C3P格
式,便于以后修改,也可输出成为*.CO文
件。本实例将生成的.CO文件嵌入到HTML
文件中便于在IETM中使用。
2.2.2.3 将输出的Cult3D文件用于第四级
IETM
第四级的IETM采用数据库管理,其数
据模型结构如图4所示:特定内容层的每类信息
图4 第四级IETM的数据模型结构