起重机起升机构可视化CAD软件开发方法

2013-05-25 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

随着各种先进计算技术以及计算机的广泛应用,人们需要对科研和生产中信息源产生的大规模数据集进行分析和解释,对建立的数学模型进行理解和判断.大量信息因人们无法理解或来不及理解而搁置或消失,从而阻碍了科学研究和工程技术的进展,影响了科学发现和工程讨一算的交流.可视化技术因此应运而生一可视化是一种特殊的计算方法,它把数字符号转换为几何图像或图形,使研究者能够观察它们的模拟和计算过程,并进行交互控制.科学计算可视化为人们提供一种发现不可见信息的方法,丰富了科学发现的过程,给予人类深刻与意想不到的洞察力,从而使科学家们的研究方式发生了根本变化.
起重机起升机构传统设计需要工程技术人员手工计算,工作量大,设计效率低,常常需要做重复性的工作,并且易出错,起重机起升机构传统编程设计因用户通常看不到设计计算过程,一般也不能对其进行人工干预,用户所能看到的只能是数值计算结果,所以很不直观.而且这种结果通常是唯一的,既不能调整,也不能改变.当计算结果不符合某些标准或特殊要求时,工程技术人员往往要重新计算,费时费力.因此,采用可视化设计方法和技术对传统设计、传统编程设计进行技术提升,以生产出质高价廉、轻巧美观的起重起升机构,缩短产品的设计周期,降低生产成本,提高企业的竞争力和技术创新能力.基于此,本文以通用桥式起重机起升机构为对象,进行起升机构的可视化设计.

1.关键技术

1 .1数据可视化(data visualization)技术

数据可视化技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将数据及其规律以图形或图像方式在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术.它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域.在科学计算可视化(visualization in scientific computing)中,科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据,而且需要了解在计算过程中数据的变化.
可视化的实现,无论在科学上、工程上还是在技术经济上或社会效益上都具有重大的意义,表现在①大大加深了人类对数据的理解和利用.它能使人们观察到在传统的科学计算或工程设计中难以观察到的现象和规律.②大大加快了数据的处理速度,使庞大的数据得到有效的利用.③大大加强了工程设计的直观性,大大减少了工程设计的试验费用.④人们不仅能得到计算结果,而且能知道在计算、设计过程中发生了什么变化,并可改变参数,观察其影响,对计算、设计过程实现引导和控制.
可视化过程与计算过程同时进行,随着计算的进行,计算的中间结果和最终结果可以及时地显示.因而,为便于查错和实时监视,具有一定的交互性,对计算中的错误也可及早发现,一旦出现异常可以终止计算过程.用户使用效率高、等待时间少.数据计算与可视化并发进行,通过修改计算过程中的参数,可直接对数据进行控制和引导,计算与可视化全过程是充分交互的.

1 .2数据库读取技术

在起重机CAD软件开发过程中,对于相关的国家标准采用了数据库读取技术.使用数据库读取技术可以自由、准确、高效地完成查询、存储数据等功能.数据访问对象是访问数据库的主要方法之一,常见的数据访问对象有数据访问对象(DAO)、远程数据对象(RDO)、直接连接到数据库(ODBC)、通向不同数据源的低级应用程序接口(OLEDB)ActiveX数据对象(ADO) .
本论文采用ADO方式读取数据库.ADO是基于ActiveX控件技术的数据访问对象,它通过OLE DB数据提供的程序来获取数据,所以它继承了OLE DB,的高速性,同时ADO也简化了OLEDB的操作,OLE DB的程序中使用了大量的COM接口,而ADO封装了这些COM接口,所以ADO是一种高层的数据访问技术.

1.3 COM接口技术

COM是微软提出的一种规范和实现,它是跨语言的组件对象模型COM已成为微软软件技术的基础,在Windows操作系统本身和Office应用程序中都广泛采用了COM接口技术,而且在这些系统中还提供了它们的COM组件对象以使开发者能够集成它们.COM接口技术是继模块化、结构化和面向对象技术之后发展起来的又一新的软件开发技术值得强调的是COM接口技术与面向对象的编程语言不同,它采用的是一种二进制代码级的标准,而不是原代码级的标准,这使得软件复用不再仅限于一种编程语言或一个操作系统.

1.4参数化生成计算说明书

本文提出了一种使用COM接口技术的方法来操作Word文档,自动生成计算说明书的方案该方案通过Microsoft提供的(;OM接口可以定制出图文并茂的计算说明书,编程简单灵活,结构化能力强,文件形式较为简单.其优点为:①可以使计算说明书实现参数化,②可以使计算说明书实现图文并茂.③缩短了计算说明书编制的周期,节约了设计成本.④减少了手工输人数据容易出错的可能性.⑤提高工作效率,加快了产品的开发

2在起重机起升机构CAD系统中的应用

起重机起升结构主要由驱动装置、传动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成.本论文设计内容如图1所示.起升机构的计算是在给定了设计参数,并将布置方案确定后进行的.具体的设计案如图2所示,通过计算选用机构中所需要的标准零部件(如电动机、制动器、减速器、联轴器与钢绳等),对非标准部件还须作进一步的强度与刚度等计算.同时规划起升机构各模块尺寸驱动参数,确定主动参数和驱动参数.将计算及校核结果输出到对话框界面上,计算进程和结果对用户完全透明.
起重机起升机构的设计计算中,应保证有友好的人机交互界面,从而增加工程设计的吸引力.人机交互界面的设计应当有良好的视觉效果、信息反馈及容错性.
参数及设计指标集成在一个界面上,如图3所示.用户可以改变起重量、起升高度、工作级别、起升速度、钢丝绳直径、标准滑轮直径及电动机极数这几个参数,这些参数的改变所引起的设计指标的变化能够实时地反映在屏幕上(不用点确定).如果用户对设计结果满意,点下确定键,系统就会自动调用Word,输出计算说明书.这样设计人员就能轻松地塑造自己中意的起重机起升机构.

起重机起升机构可视化CAD软件开发方法+有限元仿真分析相关图片图片1

起重机起升机构可视化CAD软件开发方法+有限元仿真分析相关图片图片2

起重机起升机构可视化CAD软件开发方法+有限元仿真分析相关图片图片3

3可视化设计的发展趋势及结论

理论模型是可视化的核心,感知性是可视化系统实现的目标,并行处理与分布处理是可视化系统的需要,系统的软、硬件是可视化实现的手段,标准化是可视化发展的必然趋势.
本文利用可视化的思想,结合数据库及COM接口技术,实现了商品化CAD软件下开发起重机起升机构CAD软件的方法.通过利用VC以及Word2000软件提供的COM接口,在其基础上完成了起重机起升机构的设计计算,大大提高了起升机构的设计效率,缩短了开发周期.

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才