CN105138315A - 一种基于Visual Basic和EON Studio的虚拟装配系统 - Google Patents

Abstract

一种基于Visual？Basic和EON？Studio的虚拟装配系统，包括自动装配模块、手动装配模块、运动仿真模块、碰撞检测模块、装配序列规划模块，五个功能模块均集成在Visual？Basic集成开发工具中，Visual？Basic集成开发工具通过EonX控件与EON？Studio仿真平台建立联系，可通过鼠标和键盘实现人机交互，完成虚拟机械产品的手动装配过程，模拟机械产品的运动、工作过程，以及各个部件间的运动传递方式，并对模拟过程中零件发生碰撞做出碰撞响应，能够应用于企业机械产品装配环节的研发、员工培训以及机械类高校实践教学环节，减少了编程量的同时具有操作简单、制作成本低、人机交互性强的特点。

Description

一种基于Visual Basic和EON Studio的虚拟装配系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实及系统仿真技术领域，特别涉及一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统。

背景技术

装配是企业机械产品研发的重要环节之一，它占用了产品制造过程中大量的人力和物力。传统的装配方式是在所有的实物模型都生产出来后，再进行装配。然而这种装配方式存在很多的缺陷，例如零件尺寸不合适无法进行装配，装配顺序不合理导致再次装配，生产实物模型所用的材料价格昂贵，造成生产成本提高以及使产品生产周期延长等问题。

另外，许多机械类高校和企业在教学实践或员工培训的过程中，要求学生或员工对某一机械产品的结构、性能等全面地了解，这就需要对该机械产品进行反复地拆装训练，因此导致该产品零件磨损严重，尺寸达不到装配要求甚至报废。虚拟现实技术的产生为解决以上问题带来了新的契机。它采用以计算机技术为核心的现代科技生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境，用户能够借助鼠标、键盘或其他外部设备与虚拟世界中的物体进行交互，相互影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，能够应用于企业机械产品装配环节的研发、员工培训以及机械类高校实践教学环节，减少了编程量的同时，具有操作简单、制作成本低、人机交互性强的特点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，包括自动装配模块、手动装配模块、运动仿真模块、碰撞检测模块、装配序列规划模块，五个功能模块均集成在VisualBasic集成开发工具中，VisualBasic集成开发工具通过EonX控件与EONStudio仿真平台建立联系。

所述自动装配模块是基于VisualBasic的可视化界面编程实现的，具体方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为EonX控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用PopupMenu节点、Place节点以及2DText节点对虚拟三维模型的自动装配进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SetSimulationFile()和Start()，为“载入”、“停止”、“自动装配”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“调整观测角度”、“改变运动方式”字体的按钮控件设置响应事件，以实现包括载入EON文件、控制虚拟三维模型的运动方式、调整观测视角的功能。

所述手动装配模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为EonX控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Place节点、ClickSensor节点以及2DText节点对虚拟三维模型的手动装配进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SendEvent()和Start()，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“手动装配”、“视角变换”字体的按钮控件设置响应事件，以实现利用鼠标、键盘对虚拟三维模型进行手动装配以及改变手动装配时的观测视角的功能。

所述运动仿真模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Rotate节点、ClickSensor节点以及Motion节点对虚拟三维模型的运动仿真进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，从而使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“运动仿真”、“多窗口播放”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的运动仿真以及多窗口播放的功能。

所述碰撞检测模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Collision节点、ConvexCollision节点对虚拟三维模型的碰撞检测进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SetSimulationFile()和Start()，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“碰撞检测”、“碰撞响应”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的碰撞检测以及碰撞后的响应事件，碰撞发生时的碰撞响应可以通过两种方式实现，一种方式是通过VisualBasic脚本编程的方式来实现，另一种方式是通过Colors元件来实现两个零件碰撞时颜色发生变化。

所述装配序列规划模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，利用EONStudio中LogWindow属性中的日志过滤器将所显示的信息类型设置为Event(事件)，当模拟程序运行结束后，将当前日志视窗的信息存储为.txt文件，然后利用MicrosoftWord打开此文件，并且将其文本转换为表格的形式，按照这个表格的装配顺序来依次完成所有零件的装配；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数，为载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“装配序列规划”、“装配路径规划”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的装配序列规划以及找出最佳的装配路径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明以EONStudio为仿真平台，以VisualBasic为集成开发工具，通过EonX控件将二者联系起来，将EONStudio制作的文件集成在VisualBasic开发的应用程序中，与同类虚拟现实系统相比，极大地缩小了编程的数量，缩短了系统研发周期，具备较少编程经验的用户也可以轻松掌握。

2)本发明既可以应用于企业机械产品装配环节的研发，也可以应用于企业员工培训方面，还可以应用于机械类高校的实践教学环节等，应用范围广，可以有效地解决企业机械产品装配环节存在的问题。

3)本发明原理易于理解，实现过程较为简单，对用户没有太多专业知识的要求，易于掌握；而且，制作成本低廉，不需要昂贵的设备，实用性强。

附图说明

图1为本发明虚拟装配系统的原理框图。

图2为本发明虚拟装配系统实现的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1，一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，系统包括自动装配模块、手动装配模块、运动仿真模块、碰撞检测模块、装配序列规划模块，五个功能模块均集成在VisualBasic集成开发工具中，VisualBasic集成开发工具通过EonX控件与EONStudio仿真平台建立联系。

所述自动装配模块是基于VisualBasic的可视化界面编程实现的，具体方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，在主菜单中依次选择“工程—部件”，然后在弹出的“部件”窗口中，选中“EonX3.0TypeLibrary”，即可将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，单击EonX控件，在应用程序的右侧属性窗口中，为EonX控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面，主要用到按钮控件、标签控件；第五，在EONStudio中，利用PopupMenu节点、Place节点以及2DText节点对虚拟三维模型的自动装配进行设置；这些节点的应用较为简单，只需将它们拖动到仿真树以及三维模型的各个零件节点下，然后对其属性进行设置即可；第六，双击标有“载入”、“停止”、“自动装配”文字的按钮控件，在弹出的程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SetSimulationFile()和Start()，为“载入”、“停止”、“自动装配”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“调整观测角度”、“改变运动方式”字体的按钮控件设置响应事件，以实现包括载入EON文件、控制虚拟三维模型的运动方式、调整观测视角的功能。

在自动装配模块，虚拟机械产品的整个装配过程是自动完成的，在这个自动装配过程中会出现观测视角的变化，同时还可以通过鼠标和键盘进一步实现人机交互，它有助于快速地了解该机械产品的装配顺序、组成部分以及工作原理等重要信息。

所述手动装配模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为EonX控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Place节点、ClickSensor节点以及2DText节点对虚拟三维模型的手动装配进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SendEvent()和Start()，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“手动装配”、“视角变换”字体的按钮控件设置响应事件，以实现利用鼠标、键盘对虚拟三维模型进行手动装配以及改变手动装配时的观测视角的功能。

在手动装配模块，可以通过外部设备操作完成虚拟机械产品的装配过程，在手动装配过程中用户可以根据实际装配原理对具有配合关系的两个零件进行手动地装配，它有助于进一步掌握该机械产品的装配顺序、组成部分以及工作原理，还可以提高动手操作能力。

所述运动仿真模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Rotate节点、ClickSensor节点以及Motion节点对虚拟三维模型的运动仿真进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，从而使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“运动仿真”、“多窗口播放”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的运动仿真以及多窗口播放的功能，从而完成系统运动仿真模块的设置。

在运动仿真模块，可以真实地模拟机械产品的运动、工作过程，以及各个部件间的运动传递方式，它有助于了解该机械产品的运动学和动力学原理，还可以帮助用户快速熟悉该机械产品的整个工作过程，减少实际操作时出现的错误。

所述碰撞检测模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Collision节点、ConvexCollision节点对虚拟三维模型的碰撞检测进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SetSimulationFile()和Start()，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“碰撞检测”、“碰撞响应”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的碰撞检测以及碰撞后的响应事件，碰撞发生时的碰撞响应可以通过两种方式实现，一种方式是通过VB脚本编程的方式来实现，另一种方式是通过Colors元件来实现两个零件碰撞时颜色发生变化；

在碰撞检测模块，当系统检测到在装配过程中两个零件发生碰撞时，会立即触发系统的碰撞检测机制并且做出碰撞响应(如两个零件停留在碰撞前的位置、外部颜色发生变化以及产生碰撞声音等)，它有助于避免零件装配过程中出现穿透现象。

所述装配序列规划模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VB应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，用到EONStudio的LogWindow，它可以记录并保存当前EONStudio的内部操作信息，包括事件、用户指令、脚本流程、调试，利用EONStudio中LogWindow属性中的日志过滤器将所显示的信息类型设置为Event(事件)，当模拟程序运行结束后，将当前日志视窗的信息存储为.txt文件，然后利用MicrosoftWord打开此文件，并且将其文本转换为表格的形式，可查看EONStudio的内部操作信息，其中在Message这一部分详细记录了虚拟对象的装配顺序，在实际装配过程中，只需按照这个表格的装配顺序来依次完成所有零件的装配，省去了繁琐的人工记录的工作；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数，为载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“装配序列规划”、“装配路径规划”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的装配序列规划以及找出最佳的装配路径。

在装配序列规划模块，系统根据机械产品各个零件的结构特征、产品的性能、工作原理等，进行装配顺序的规划，实际装配过程中按照规划好的装配顺序进行装配即可。

所述的EonX控件是EONStudio提供的一种ActiveX控件，它具有一系列的属性、方法、事件。

所述是虚拟机械产品包括数控车床主轴箱、电主轴、齿轮泵等。

所述的外部设备包括鼠标、键盘等。

参见图2，本发明的实现流程如下：

首先，由于虚拟现实软件EONStudio在建模方面有一定的局限性，而SolidWorks在建模方面，功能已比较成熟，所以利用SolidWorks建立机械产品的三维模型，再将建好的三维模型导入到EONStudio中，在导入过程中，EONStudio利用其内部的插件转换程序将SolidWorks的三维模型格式转换为所需的面片格式，不需要重新建立模型，也不需要格式转换软件，可以有效地解决虚拟现实软件与CAD软件模型格式不兼容的问题。

其次，当把建好的三维模型导入到EONStudio中后，可以利用该软件的功能节点(如Light节点、Material节点等)以及元件(如OfficeRoom元件、SkySphere元件)调节材质、灯光，建立逼真的虚拟环境，从而增加虚拟装配场景的沉浸性。

第三，利用EONStudio提供的功能节点和元件，依次对系统的核心部分：自动装配模块、手动装配模块、运动仿真模块、碰撞检测模块、装配序列规划模块进行设置。其中这些功能节点和元件是被封装了的一段小的程序，用户只需正确地使用它们，不需要编制复杂的程序就可以实现所需的功能。在自动装配模块，主要用到Place节点、2DText节点、WalkAbout节点以及Camera节点；在手动装配模块，主要用到ClickSensor节点、Place节点以及2DText节点；在运动仿真模块，主要用到Path节点、Rotate节点；在碰撞检测模块，主要用到Collision节点、ConvexCollision节点、CollisionGeometryType节点；在装配序列规划模块，主要用到RecordPath元件、KeyFrame节点。

第四，将EONStudio提供的EonX控件，添加到VisualBasic的应用程序中并且对其相关的属性(包括类、函数、事件)进行设置，然后在VisualBasic的应用程序中调用该控件的函数，从而使EONStudio与VisualBasic建立通信。

最后，利用VisualBasic将虚拟装配系统的五大功能模块集成起来，并且设置系统登录界面、系统主界面以及系统的各功能模块界面，形成一个完整的系统。

Claims (6)

1.一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，其特征在于，包括自动装配模块、手动装配模块、运动仿真模块、碰撞检测模块、装配序列规划模块，五个功能模块均集成在VisualBasic集成开发工具中，VisualBasic集成开发工具通过EonX控件与EONStudio仿真平台建立联系。

2.根据权利要求1所述的一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，其特征在于，所述自动装配模块是基于VisualBasic的可视化界面编程实现的，具体方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为EonX控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用PopupMenu节点、Place节点以及2DText节点对虚拟三维模型的自动装配进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SetSimulationFile()和Start()，为“载入”、“停止”、“自动装配”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“调整观测角度”、“改变运动方式”字体的按钮控件设置响应事件，以实现包括载入EON文件、控制虚拟三维模型的运动方式、调整观测视角的功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，其特征在于，所述手动装配模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为EonX控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Place节点、ClickSensor节点以及2DText节点对虚拟三维模型的手动装配进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SendEvent()和Start()，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“手动装配”、“视角变换”字体的按钮控件设置响应事件，以实现利用鼠标、键盘对虚拟三维模型进行手动装配以及改变手动装配时的观测视角的功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，其特征在于，所述运动仿真模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Rotate节点、ClickSensor节点以及Motion节点对虚拟三维模型的运动仿真进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，从而使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“运动仿真”、“多窗口播放”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的运动仿真以及多窗口播放的功能。

5.根据权利要求1所述的一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，其特征在于，所述碰撞检测模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，在EONStudio中，利用Collision节点、ConvexCollision节点对虚拟三维模型的碰撞检测进行设置；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数SetSimulationFile()和Start()，为“载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“碰撞检测”、“碰撞响应”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的碰撞检测以及碰撞后的响应事件，碰撞发生时的碰撞响应可以通过两种方式实现，一种方式是通过VisualBasic脚本编程的方式来实现，另一种方式是通过Colors元件来实现两个零件碰撞时颜色发生变化。

6.根据权利要求1所述的一种基于VisualBasic和EONStudio的虚拟装配系统，其特征在于，所述装配序列规划模块的具体实现方法如下：首先，新建一个VisualBasic应用程序，将EonX控件添加到应用程序中；然后，将EonX控件拖动到VisualBasic应用程序的窗体中，画出适当大小的区域；第三，为该控件封装的类CControl2添加成员变量；第四，利用VisualBasic应用程序的控件工具箱设置窗体的界面；第五，利用EONStudio中LogWindow属性中的日志过滤器将所显示的信息类型设置为Event(事件)，当模拟程序运行结束后，将当前日志视窗的信息存储为.txt文件，然后利用MicrosoftWord打开此文件，并且将其文本转换为表格的形式，按照这个表格的装配顺序来依次完成所有零件的装配；第六，在程序代码窗口中编写程序代码，利用第三步中添加的成员变量来调用EonX控件封装的函数，为载入”、“停止”字体的按钮控件设置响应事件，使EONStudio仿真平台与VisualBasic集成开发工具建立通信；最后，以同样的方式为标有“装配序列规划”、“装配路径规划”字体的按钮控件设置响应事件，以实现虚拟三维模型的装配序列规划以及找出最佳的装配路径。