基于Web技术农机零部件三维建模网络数据库系统

基于Web技术农机零部件三维建模网络数据库系统
张华丽，刘彩红
(漯河食品职业学院信息工程系，河南漯河462377)
摘要：为了提高农机零部件设计的可视化和交互性，将虚拟现实语言VRML、J ovv程序设计语言引入到了零部件设计虚拟展示系统中，设计了基于Wed的农机零部件三维网络数据库系统。

系统可以将零部件的三维建模、虚拟装配、设计校核和加工仿真等过程及参数设计到数据库中，方便用户查阅，也可以在Wed浏览器用户端浏览。

以拖拉机的装配和校核为例，对系统进行了验证，结果表明：采用基于Wed技术的农机零部件三维建模网络数据库系统可以成功实现农机装配的展示，还可以对装配的干涉情况及机械强度情况进行校核，从而提高了零部件的设计优化效果。

关键词：Wed技术；三维建模；网络数据库；Jove技术；农机部件
中图分类号：S220.3；TP391.7文献标识码：A 0引言
近几年，基于WeU3D的网络化虚拟现实技术有了长足发展和进步，出现了2种以上用于网络的虚拟现实平台制作软件,在渲染的速度、图像品质、造型技术、交互性及数据的压缩与优化上，有了较大的进步。

在农机设计过程中，虽然零部件的建模、虚拟装配和加工仿真都可以通过软件来实现，但想要把过程以三维模型可视化的形式展示出来还很困难，影响了设计过程设计师之间的交流和交互。

如果将网络数据库系统引入到农机设计制造过程的三维可视化展示上，将设计制造过程和设计结果通过Wed浏览器端展示给设计人员和客户，将会有效提高零部件的设计和优化效率。

1农机三维建模和可视化数据库系统
可视化设计制造技术是一种新型的机械设计制造技术，我国发展的较晚。

近年来随着计算机网络技术的不断发展，可视化设计制造技术得到了快速的发展。

为了实现设计制造过程的可视化,需要将三维建模、虚拟装配及加工过程仿真等过程的视频和参数等建立数据库系统,并可以支持远程端的数据查询和三维效果展示。

如图1所示,农机制造可视化数据库系统除了需
收稿日期：2017-06-10
基金项目：河南省高等学校重点科研计划项目(16B540021)
作者简介：张华丽(1981-),女，河南商水人，实验师,(E-mail) 822588677@。

文章编号：1003-188X(2021)07-0226-04
要设计三维工艺模型外，还需要对装配关系、制造工业和产品展示等属性进行设计,将这些属性都以可视化的形式展示出来。

对于设计过程中的校核问题，需要将参数和公式等进行保存，在使用时可以直接在Wed用户端进行数据的查询；对于三维建模、装配和加工仿真等，可以在远程端以三维可视化的形式展示出来,进而提高设计过程的视觉体验,提高设计效果。

图1农机制造可视化数据库系统
Fig.1Visuvl database system—r ag/cu—ural machine/manu—ctu/ng 2基于WeU3D虚拟技术零件设计网络数据库为了实现农机零部件的高效化和协同化设计，将
设计好的零部件上传到网络数据库，设计人员和客户都可以通过We—浏览器端对设计好的零部件进行浏览,不同的设计人员可以对零部件的修正提出优化意见,客户也可以对零部件设计的满意程度做出评价。

零部件设计完成后，可以通过虚拟装配软件对零件进行装配，然后做成视频传到网络数据库，We—浏览器客户端可以对零件的装配过程和仿真过程进行浏览，以检测零部件是否存在缺陷。

最后，将设计过程和设计工艺及一些校核准则上传到网络数据库,在零件设计时可直接调用，大大提高了零部件的设计效率。

为了实现零部件在浏览器端的虚拟展示，需要采用虚拟现实技术对零部件进行处理，然后上传到网络数据。

目前,主流的虚拟展示技术主要有3种，包括VRML技术、CO—D技术和Joo技术，且VRML技术和Java技术是最常用的。

0VRML技术。

VRML技术是虚拟现实建模语言的缩写形式，利用该技术可以在We—服务器上创建一个逼真的三维世界，将二维平面进行三维映射，从而提高农机零部件在网络数据库中的三维展示效果。

2)Java技术。

Java软件是较为成熟的3D建模软件,可以创建农机零部件的三维实体情景和空间展示情景，且Java软件和We—浏览器的兼容性很好，其开放的产品无需插件便可以在We—浏览器上浏览。

为了实现农机We—网络数据库的创建，首先通过三维建模软件对模型进行创建,然后对零部件进行装配,最后通过加工仿真形成初步的产品，这一过程可以上传网络数据库。

网络数据库的基本框架如图2所示。

数据库服务器
图2WeP3D网络数据库系统
Fig.2WeP3D network database system
采用Web3D网络数据库系统可以大大地提高零部件的设计效率和交互性。

Web3网络数据库系统主要由5部分组成，包括零部件三维建模和仿真端、数 据库端、管理端、网络端和用户Web浏览器访问端。

在零部件的三维建模和仿真端建立好模型并仿真后,可以将建模结果、建模过程、加工工艺流程等输入到数据库服务器，通过Interxc)网络传送到远程的Web 浏览器端。

管理端主要负责数据库的管理和维护，负责用户名的创建、管理和维护，以校核系统为例，将农机变速箱的校核过程上传到数据库。

校核过程和数据的保存可以采用MySQL数据库，假设齿轮的载荷系数为i,材料弹性系数为N，小齿轮的疲劳强度极限为"H oi,大齿轮的疲劳强度极限为^H1p2,在碰撞接触时，大齿轮接触疲劳寿命系数为K hn0,小齿轮接触疲劳寿命系数为K hn2,安全系数为
S h，则可以得到
K HN："HUml
["h]1二S h()
HN9<T Hlim2
["h]2二s H(2)假设齿轮的单元应力为仏和2，于是单元应变可以写成
j-[S XX S YY7xy](3)其中
du d2do du
J X二兀帚，Y厂兀
+帚(4)假定是各向同性的线弹性材料，对于平面应力状态有
"二％(5)其中
■1口0-
00S
L2」
其中，E和"为材料的弹性常数,E为杨氏模量; "为泊松比。

将校核数据和公式引入到数据库系统后,当输入农机变速箱的参数时,便可以得到校核的结果其流程如图3所示。

以农机变速箱体校核过程为例,当需要对零部件进行校核时,首先登录数据系统,找到零部件设计工艺校核功能界面,输入零部件的各项参数后,便可以得到校核结果。

完成校核后还可以对加工工艺的路线进行查找,方便农机变速箱体的加工工艺设计,在设计过程中,还可以查找类似的加工工艺,参考设计过程。

图3农机零部件数据库系统校核过程
Fig.3The cheching process of av/chltural machine/parts database system 3农机三维装配网络数据库系统
在农机三维装配网络数据库系统设计时，主要应用了数据库技术和Jaw技术，采用MySQL数据库可以使农机的建模、装配和加工仿真过程数据方便地查询，采用Jaw技术可以使创建的模型、装配过程和仿真以三维可视化的形式展示出来，对于提高零部件的设计效率和设计效果，实现农机零部件的协同化设计具有重要作用。

如图4所示，基于Wed的三维建模网络数据库系统主要具有6部分的功能,包括三维建模、零件装配、加工虚拟仿真和产品展示等。

三维建模可以米用常用的SoC/Words和UG等建模软件，零件的装配和虚拟加工均可以采用UG软件。

软件建模、虚拟装配和仿真加工完成后,可以将步骤进行录制,参数进行保存,然后上传到数据库；在远程的浏览器端可以对这些视频和数据进行查看和浏览,有效提高了零部件设计过程的三维展示效果。

图4基于Wed的三维建模网络数据库系统
Fig.4 Three-dioensionol modeling network database system based on Wed
如图5所示,利用软件虚拟仿真可以实现零部件的装配和检查，在远程Wed用户端可以对装配过程的视频和装配结果进行查看，以对设计的农机零部件进行优化。

通过软件装配仿真干涉检查后发现，图5（a）、（b）、（c）处均没有零部件干涉现象。

此外，软件还可以展示整个装配体的效果，如图2所示。

(c)
图5三维干涉检查
Fig.3Three-dioensionol inteCe/met/
图2总装效果展示
Fig.6The di s pivs of assembly ebecl
除了对装配体的干涉进行检查外，还可以展示整个装配体装配后的效果，特别是对农机变速箱体、农机底盘等的整体设计。

以干涉检查和机械校核为例对数据库系统的功能进行了检验，得到了如表1所示的结果。

表1干涉现象和校核结果
Table1InteCerenco pheuomeuod and qualification 检测装配体零部件是否存在干涉机械强度校核是否合格装配体1否是
装配体2是是
装配体3是是
续表0
检测装配体零部件是否存在干涉机械强度校核是否合格装配体4否是
装配体5否否
装配体6否是
利用农机零部件三维建模网络数据库系统对装配的干涉情况进行了检验,得到了零部件之间是否存在干涉现象的检测结果;对机械疲劳强度校核进行了检验，结果表明，采用数据库系统可以成功地实现强度检验。

4结论
为了提高农机零部件设计制造的数字化和可视化水平，将Wed技术和Java技术引入到了零部件的设计过程中，并创建了基于Wed技术的三维建模网络数据库系统。

为了验证系统的可行性，以农机零部件的虚拟装配和校核为例，对数据库系统的功能进行了验证。

检验结果表明：采用数据库系统可以成功地对装配体进行展示，还可以有效地对零部件的机械强度进行校核,这对提高农机零部件的设计效率具有重要的意义。

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Design of Agricultorei UAV Remote Monitoring System Based on
DER Communicktion Tecknology
Lin Lipqin
(Chongqing Collepe of Financo and Economics,Chongqing496162,China)
Abstrect:Aiming at the p/dlem of nnstable data transfer to the nnmanned oe/al veUicle(UAV),the remote moniOring system of av/cu—nral UAV based on DER communication technolovs was stuUmd.The/mote monim/ng system of UAV was constituted of three modu-e:nnmanned oe/al vedicle(UAV),DER g/d-connected monFo/ng communication sys­tem and g/nnd monito/ng system.The moniOring platUcn of UAV was U_i/neU and the UAV troch was planned by glodal paCicle p/perty algorithm.They conlk eosuro the remote monFo/ng system monitor the—ight status of UAV.The tests of data transmission and/nte planning of UAV remote monio/ng system were done.The test results show that the monim/ng system conlk achieve the transmission of data and vi/ev,and achieve the mnte planning.
Key wores:DER communication Uchnolovy;avCcultural nnmanned ve/al vedicle;remote monim/ng system；gloPal paCicle p/perty algorithm；data transmission;/nte planning
(上接第229页)
Abstrect ID:1003-188X(2021)07-0226-EA
Three-dimeesionai Modeling Network Database System of
Agricultorei Machinery Parts Based on Web Tecknology
Zhaug Huaii,Lin Caidoug
(DepaCueot of In—unation Engineering,Luode VocaUonal Collepe of Food,Luode426320,China) AbsiecO:In order to improve the visualization and interoction of avCcultural machine/paCs desi/n,it int/Puced the W o up reality langnaga VRML and J xw p/vramming—oigudga into the i—up display system of paCs desi/n.And it Uv-si/neU the three-dimensional network database system of avCcu—nral machinerv paCs based on Wed.The system can Uv-si/n the process of paCs'"threa-dimensional modeling,W—up assemb-s,desi/n chvching,processing simulation and pa­rameters into the database—r usaCs conveoieoco and browsing on the user side of Wed b/wser.FinPly,the tractor os-semb-s and ve/Fcation are taben os on example to w/f-the system.The test results show that it can successful-s display the assembly of av/cu—nral machine/in the—cn of the three-dimensional modeling network database system of dg/cu—tural machine/paCs based on Wed technolovs.In order to improve the desi/n optimization ebect of the ppts,F checheU the inteCereoco and mechanical strength of the assemb-s.
Key words:Web technolovs;three-dimensional modeling；network database;java Uchnolovy;av/cu—nral machine/ components。