机械制图的前景范文第1篇

关键词：电务；机械室；火灾监测；监测方法

铁路电务机械室（机房）是铁路信号通信系统承载的核心处所，是铁路信号系统的中枢管理单元所在地，承载着大量电气设备，极易引起电气火灾。而常规的环境监控系统起源于社会公共楼堂馆所使用的初级传感器，不适合电务设备高密度、大规模聚集的运用场景，在近年的运用过程中无法起到应有的预警作用，亟需开发针对铁路电务机械室的综合防灾监控新技术。北京西电务段、北京北方常安铁路电务工程技术有限公司和石家庄市世纪电通通信技术有限公司等单位，在深入分析铁路电务机械室大规模电气系统聚集环境灾害的理论模型，建立适合各种条件下的机械室灾害物理模型样本数据库的基础上，有针对性地研究电务机械室相关监测信息采集的来源，在保证一定的精度和频度下，共同研制开发了铁路机械室跨媒体综合防灾监控系统，并将铁路电务机械室火灾监控技术纳入其中。该项技术获得了中国铁道学会颁发的铁道科学技术三等奖。

1火灾监测原理

火灾智能视频分析的目标是从视频流中判断是否存在明火特征，并提取出用户所需的特征信息。基本方法是根据视频场景和被分析的对象，选择合适的、可区分的特征进行数学建模；然后采用一定的策略，在图像帧序列中进行模式识别。智能视频分析算法基本原理如图1所示，包括图像预处理、特征提取和特征判定3个主要步骤。1．图像预处理。视频信号在成像采集、传输、编解码和格式转化的过程中，都存在一定的信息损失，并且会引入部分自然噪声。通过图像预处理技术，可以有效提高图像数据的信噪比，为后续的图像分析提供质量更高的源数据。采用的预处理技术主要包括YUV420转RGB图像、RGB图像转灰度图像、高斯二维平滑滤波等。预处理算法只对配置规则内的区域进行处理，既提高了算法的运行速度，又排除了非感兴趣区域对算法的影响，改善了处理效果。2．背景建模。根据机械室内环境照明特点，采用改进后的混合高斯背景学习模型，增加了定期更新背景的策略，能够快速构建当前的背景图像。3．前景提取。运行目标在视频画面中通常被当作前景，利用背景减除和OUST算法进行图像二值化，为后续在前景区域进行特征提取提供数据源。4．特征提取。即用低维空间下的特征量，表征高维空间中目标特征的过程。本系统主要提取目标比较显著的一些特征，如轮廓、面积、纹理和颜色，相应的方法有寻找连通域、线段表转换、目标纹理能量，以及色彩分量投影等技术。5．特征判定。首先根据约束的松紧和特征之间的耦合程度，对每一维的特征设计了相应的目标特征分类器，将提取的特征值带入分类器进行特征判定，并综合判定输出目标信息。在特征判定的过程中，主要采用了相似度判定、评分加权判定和一票否决的分段线性判定等策略。

2特性指标

1．可根据需要检测的异常事件来设置算法及规则，布防后开始实时分析异常事件。2．技术先进，1～2s内即可识别目标。3．拥有安防、消防、管理等20多种可选的智能视频分析算法，算法丰富并经过长时间实际环境优化。4．目标检测准确，框定准确；基本无漏报，误报较少。5．能较稳定地进行静态跟踪，轨迹连续。6．带模拟视频环出，可方便串入原有监控系统，且模拟视频输出图像质量较好，最高支持D1分辨率，与模拟视频输入图像无明显质量差异。7．模拟视频及网络视频图像基本无延迟，视频差异不明显。8．可在画面上叠加报警信息OSD，包括规则、报警文字、目标框、目标轨迹等。9．可设置景深，滤除一部分不符合规则的目标及误报。10．可检测小目标，最小可至2×4像素。11．可抑制画面抖动，基本消除摄像机抖动造成的误报。12．可以识别目标的大小、远近和空间位置关系，景深设置操作简单。

3基本配置

铁路电务机械室火灾监测设备包括机房前端系统、传输网络、监控中心移动客户端等。机房前端系统是信息采集部分，通过嵌入式机房处理单元，对机房内的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁、照明等进行了整合，主要负责对机房视音频、环境量、开关报警量等信息进行采集、编码、存储，既可通过传输网络进行上传，也可进行本地的相关联动。摄像机是整个铁路电务机械室火灾监测的视频信号源，主要负责对机房整体环境、机房设备等进行全天候的视频监视。对于主机房，选择球机实现大范围的监控需要，通过云台控制可以监看机房具体细节信息，同时根据需求，配合半球或枪机进行特定范围的监控，摄像机的安装高度一般为2～5m。机房独立的火花及火焰报警系统，可根据机房现场情况划分为不同的防区，每个防区内配置有不同数量的烟感等火灾探测器，以监测烟雾报警情况，配置视频内容分析传感单元检测火焰、火花等火灾前期信号并报警。

4现场运用及效果

铁路电务机械室火灾监控具有视频监测、传感器监测和火焰、火花智能跨媒体监测全功能，实施报警与提前预警相结合，提升了机械室监测设备效益最大化水平。同时，对电务机械室实施远程、多点、实时监测，有利于及时发现隐患。从2014年开始，在北京铁路局京广等6条繁忙干线和石德线共计219个站、500余个机械室陆续安装使用，通过其自动告警功能，发现和处理了几起铁路火灾监测设备隐患。如2014年7月4日，京广线某站机械室监控系统检测出某继电器表面温度过热，超过国家标准3000V以下低压电气设备运行技术条件35°的限值，经现场检查发现是由于继电器接点接触不良，造成拉弧所致，及时更换继电器消除火灾隐患。

5结论

针对电务机械室火灾前期特征视频提取算法分析，通过监控系统有效预警火灾前期状态，提高了电务机械室信号设备的运用安全，同时，也为电气设备的失效预防提供理论依据。

参考文献

［1］王顺方．电务安全新机制的探索与实施［J］．铁道通信信号，2014（3）：47－49．

机械制图的前景范文第2篇

Zhang Hao； Xu Jiansheng； Chen Yu

（College of Mechanical and Electrical Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，China）

摘要： 利用vrml虚拟现实语言实现滑动轴承试验台的感知性，借助matlab的gui语言设计人机交互界面。本文针对教学试验的实际需要，开发了滑动轴承网上虚拟平台。

Abstract: Get sensitivity of sliding bearing rig with vrml virtual reality language，and design man-machine interface using matlab GUI language. According to the actual needs of teaching experiment， we develop a virtual sliding bearing platform online.

关键词： 虚拟现实 gui 人机交互 网上虚拟平台

Key words: virtual reality；gui；man-machine interface；virtual platform online

中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）14-0204-02

0引言

机械设计课程是培养学生的机械设计能力的技术性基础课，试验教学是机械设计课程重要的实践性教学环节。近年来高等院校的招生规模不断扩大，给高校实验教学造成一定压力，如试验设备陈旧老化，试验场地相当拥挤，学生人均台、套数明显减少，试验范围和深度不断降低，教学质量和效果受到很大影响。

伴随着虚拟现实和仿真技术不断发展并日趋成熟，目前已被广泛应用于军事、教育、制造、控制、航天航空等各种不同领域[1]。本篇将讨论如何利用VRML虚拟仿真技术和Matlab图形用户界面语言设计滑动轴承网上虚拟平台，将VRML和机械设计实验教学结合起来，使平面结构变成栩栩如生的真实立体机械造型，提供良好的VR体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程，使学生能够通过网络完成实验教学任务，提高了学生的学习效率与积极性。

1滑动轴承网上虚拟平台的实现目标

1.1 交互性VRML结合了多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术，因此通过鼠标就可以控制滑动轴承虚拟平台，实现人机交互[2]。VRML提供了3D空间中描述对象的格式，即节点。用VRML定义的节点总是包含一个可视的有形的结果。VRML场景中的对象不仅是“动态的”，而且是“可交互的”，在感受虚拟环境的同时能够通过自己的行为改变或影响虚拟环境，就如在现实中改变自己周围的环境一样。借助于VRML良好的交互性和真实性，使交流变得直观自然。

1.2 沉浸感VRML技术为Web世界提供了三维的空间，改变了以往文本加图像的二维画面，变成了显示实物场景。上网就像在真正的网际空间中遨游，用户作为主角存在于模拟的场景中，感觉非常真实。VRML动画特点是随时间变化，位置、方向、颜色等发生变化，采用事件Events为两个不同节点间传输数据，每一个事件一般由外部影响触发，外部影响形式不一，所有的现象都随着用户的一言一行而改变。

2vrml滑动轴承构建

2.1 模型的构建采用solidworks（支持VRML97标准）建立VRML模型，可以提高模型的真实感。按一般制作三维动画的方法对要创建的虚拟现实对象建模，赋予材质及贴图，指定动画。动画采用“export”导出命令，使模型成为一个以“*.wrl”结尾的VRML网页文件[3]。基于vrml语言建立滑动轴承网上虚拟平台的流程如图1所示。

2.2 虚拟场景的组合与应用在场景中设置6个视点：“前视”、“俯视”、“右视”、“左视”、“后视”、“仰视”，以提高交互性。其中“前视”为场景中默认值。通过在浏览器中不断按“View”按钮，场景将不断地切换到不同的视点观看。

在三维虚拟空间中，用户既可以鸟瞰整个三维场景，也可以以参与者主观体验方式（即互动方式）进行实验。用户可以利用键盘或鼠标来控制三维试验机在虚拟场景中运动，实现从静态界面对虚拟场景的调用及虚拟场景中试验仪器、工具及其事件的交互，从而控制虚拟模型的动作进行试验，如图2，图3。

3图形用户界面（Gui）

控制界面是整个虚拟试验平台的控制中心，它负责管理、调用和协调其他功能模块，主控制界面设计的好坏直接影响着整个系统功能的实现[4]。同时，为了增强学生对油膜压力随其他参数（如宽径比、偏心率等）变化而改变的理解，可以在试验界面中输入一些滑动轴承基本参数（宽径比、偏心率、径向载荷、主轴转速、粘度）等，matlab经过分析计算，给出相应参数下的滑动轴承周向油膜压力分布曲线，当改变参数时，曲线也随之发生变化，通过这样的对比，加深学生对滑动轴承试验的理解。滑动轴承的控制界面如图4所示。

在控制界面输入滑动轴承的基本参数，可以绘出图5所示油膜压力随周向圆周角的变化规律。同时通过分析油膜压力分布曲线，可以得到如下结论：滑动轴承周向油膜压力先增大后减小，在某一点达到了最大值，并且呈现非线性。

4结论

虚拟现实技术在教育教学中有令人鼓舞的应用前景。滑动轴承网上虚拟平台可以为学生创造良好的实验环境，彻底打破空间、时间的限制，有利于构建以学生为主体的教学模式，有利于学生知识的建构和创新能力协作意识的培养。可促进学生对专业课程知识的掌握程度，激发学习和创造的积极性。

参考文献：

[1]杨红，龚本，张敏树，喻九阳.基于vrml的虚拟拆装试验技术研究[J].武汉工程大学学报，2007，29（1）：58-61.

[2]陈敏，刘晓秋，伍胜男.基于vrml技术虚拟机械设计试验室的研究[J].机械设计，2007，24（2）：68-70.

机械制图的前景范文第3篇

  一、前言

“机械工http://程基础”课程是非机械类专业大学生了解机械工程知识的重要课程之一，随着全世界对机械工业的重新认识，该课程得到了全国范围内各大院校的重视。但是，由于该课程涉及面非常广，如有机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等内容，且受课程学时限制，课程内容设计比较难于让学生接受。经过相关的调研，该课程的内容设计存在的如下的不足：（1）课程内容模块化划分不够明显。该课程内容涉及的知识点内容繁多，目前的课程实施情况是没有对各个知识点内容进行有效的分解，结果给学生造成了课程内容繁杂和难以接受的现象，也就难以在42学时内完成相关的教学任务。例如课程包括的机械识图和机械制图，工程材料和热处理等，都没有进行有效的划分，这些问题都一定程度上影响到了学生对课程的兴趣和学习积极性。（2）课程每块内容内部没有进行有效地梳理。例如工程材料部分内容知识，金属材料宏观、微观结构和铁碳相图等知识点更是相互交错，没有明显的主线；例如热处理部分内容知识，等温冷却转变曲线和过冷冷却转变曲线等，更是无法清晰的描述。因此，对本课程内容进行有效地梳理是非常有必要的。（3）课程的核心知识点不够明确。没有对核心知识点的明确，就会给学生形成一个错误的引导，从而又会导致学生更加的抵制本课程。因此，课程的核心知识点明确也是非常重要的。本文针对目前本课程内容设计存在的不足，提出一种基于每个内容模块核心知识点的“机械工程基础”课程内容设计方案，通过近三年的实际教学应用，得到了大学分学生的认可。

二、具体教学内容设计实施方案

具体教学内容设计方案，采用理论讲授、实践演练和相关知识点视频相结合的形式，以“卓越工程师培养计划”的目标为准绳，探索一套能提高学生机械工程实践能力的课程内容设计方案。具体实施方案包括：课程内容模块划分、模块内容内部知识点梳理、核心知识点明确和强化三部分。

1.课程内容的模块化划分。针对本课程内容囊括机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等诸多内容，可以将课程内容模块化划分为机械制图模块、工程材料及热处理模块和冷热加工模块。（1）绪论。该部分说明学习本课程的必要性和重要性。（2）机械识图与制图。该部分说明机械工程图纸的具体过程。（3）工程材料及热处理。该部分说明机械工程材料的性能优化方法及过程。（4）冷加工和热加工。该部分说明获得具体机械产品的方法及过程。

2.课程模块内容内部的知识点梳理。针对课程内容的模块化设计，具体44学时的课程模块内部内容的知识点梳理如图1所示。第一部分“绪论”，主要讲述机械工程学科知识的涉及范围以及相关的实际应用意义，共2学时；第二部分“机械识图和机械制图”，主要讲述机械结构零部件图纸的绘制基础知识，平面图纸的识图看图方法，12学时，cad计算机制图基础知识，3学时，该部分共15学时；第三部分“工程材料及热处理”，主要讲述金属材料的晶体结构和结晶过程等微观结构3学时，金属材料宏观力学性能及结构3学时，铁碳相图6学时和奥氏体转变图6学时，共18学时；第四部分“冷加工和热加工”，主要讲述相关的压力成型加工方法及设备3学时，铸造方法及相关设备3学时、焊接方法及设备3学时，共9学时。

转贴于 http://

3.课程核心知识点的明确和强化。有了课程内容的具体梳理，课程内容核心知识点还必须有所突出，以保证学生对本课程的重点了解。（1）核心知识点一：机械识图。该知识点主要培养学生的看图和图纸设计表达能力，即便是对经济管理类等非机械类学生来说，也是非常实用的。它既可以拓宽学生的工程识图及制图方面的知识面，又可以为学生提供机械工程专业的专业背景知识，从而提高不同专业学生的综合素质。（2）核心知识点二：三条曲线。该知识点由应力应变曲线、铁碳相图和热处理c曲线组成。这三条曲线覆盖了整个工程材料及热处理课程内容，既可以拓宽学生的工程材料方面的知识面，又可以为学生提供工程材料专业的专业背景知识，从而提高不同专业学生的综合素质。

三、教学模式改革后的效果http://

机械制图的前景范文第4篇

此次制作的模型是来自国内新兴品牌“KEIKO小惠子”原创设计的科幻塑料模型。这个模型是小惠子出品的第二个科幻模型，前作为一个格纳库。这次的第二款产品机体编号是POD―GPAB03，是新一代宇宙多用途工程维修机，设计用途主要是宇宙基地的建设及太空船维修等，它拥有全景式的驾驶舱，更创新性地配置了可换装模组系统。此系统拥有两种作业形态，并有三组自由度高且功能性强的机械手臂，以此实现灵活多变的一机多用，而时尚的外形感觉很像好莱坞科幻电影中出场的机械道具，加上近来中国轰轰烈烈的宇宙开发计划，也让这款宇宙用机械更具亮点。

模型介绍

这次厂商一盒里有两套一模一样的模型，其中一套是橘色，一套是透明橙色。

开盒看到版件，第一感觉就是品质还不错。

零件表面相当平整，各种细节和刻线也十分锐利清晰，没有国产模型经常会出现的“肉肉”的感觉，而剪切零件时感觉使用的塑料材质软硬适中，不过要想切口完美，一把锋利的模型剪钳和笔刀都是不可或缺的。

另外，此模型也有些不尽如人意的地方，首先比例没考虑好。如果是为了搭配高达为主的科幻模型而设计的话，比例应该统一在1：100或1：144上，这次厂家设计成了1：72左右的，要搭配高达的话，驾驶舱就得重新改造了。

另外由于活动机构比较多，导致各种小零件数量亦不少，好几个地方感觉一个零件就可以完成，却分了三四个零件，以至于制作的时候感觉比较繁琐，打磨和上色方面也较有难度。

不过对于国产原创模型来说，这个模型总体上还是非常不错的，不多的版件加上丰富的细节，拼装时亦基本上不需要胶水黏合，如果素组（不进行上色和改造加工）的话，大家照着说明书都可以轻松完成。

笔者这次为了配合万代最新MG模型“沙煞比”而使用了同样的全红色涂装，主色红比较艳丽，基本上就是以红黄白按3：1：1的比例调出，灰色则以黑白按3：1的比例调制，至于风格上也做了与“沙煞比”同样的干净涂装。

笔者以后做另外一架时就会选择旧化的涂装，毕竟这种维修机械应该还是脏兮兮的比较自然。

制作说明

制作部分的要点可参看图片说明。

图1～图2：重型动力背包的特写，可看出小巧的机身内细节非常精细，信息量相当大，颜色以深灰色为主，还有手涂的细节及少量水贴修饰。

图3：机体的外甲都可以拆除，侧面的大型机械臂的可动关节非常多，可以实现很复杂的动作。

图4：全透明的舱盖可以打开，模型原来配的是外形比较大的1：72比例的人物模型。

这次为了配合MG“沙煞比”，就重新改造了座椅，并加入了1：100比例的驾霸驶员。

图5：底部细节也没有偷懒，使用了雪橇式的起落架，机体的三组机械臂此时呈收纳的状态。

图6～图7：机械臂的三只爪可以很牢固地抓取“沙煞比”的武器，这个在进行场景搭配时非常有动感。

机械制图的前景范文第5篇

关键词：虚拟现实；机械制图；VRML

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）20-0197-02

一、引言

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）也称人工环境或灵境技术，是近年来发展起来的高新技术。所谓虚拟现实就是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，让使用者身临其境，获得视觉、听觉、触觉等感官的模拟体验，可以实时观察三度空间内的事物。

虚拟现实技术发展到今天，已成为国内外当前研究热点之一，并且已广泛地应用于军事、建筑、娱乐、航空、航天、体育、医学以及教育等多个领域。在教育领域里，虚拟现实技术作为一种崭新的教学媒体，给教育领域注入新的生机与活力。

1.应用虚拟现实技术开发网络课程的步骤虚拟现实技术开发网络动态课件的关键技术在于虚拟环境建模技术和交互控制技术。其中，虚拟教学环境建模技术建立在三维模型创建基础之上，常用的工具有3DMAX、UG、CATIA、Pro/e和SolidWorks等专业建模软件。而开发整个三维环境的交互控制能力的技术常有VRML、OpenGL、Cult3D等。

依据上述两个过程、两类技术的不同组合，结合我们的实际条件和课件自身的需求。我们在机械制图网络学习平台的开发中采用的是UG+VRML的方案。具体的开发步骤如下：

首先在UG软件中创建三维CAD模型。

然后采用VRML网页交互技术制作交互场景，把在UG软件中建立的三维模型转换成为能够在互联网上进行传输、浏览、操作和信息交互的网络模型。网络模型还需具备机械制图课程教学过程中常用的投影、剖切、装拆等表达手段。

最后在SpinFire Pro平台中进行信息协同、媒体交互合成。

2.VRML在机械制图模型开发中的应用虚拟现实建模语言（Virtual Reality Modeling Language）简称VRML，是一种用于建立虚构的三维世界或者真实世界的场景模型的场景建模语言。近些年来，国内外专家学者对VRML在机械制图上的应用进行了较多的研究。

在机械制图模型中的应用VRML网页交互技术，制作动态可视化3D交互机械制图模型替代实物模型，革新了机械制图的教学手段，有利于更好地培养学生的空间想象力。制作机械制图动态VRML网络模型的步骤如下。

（1）实体建模和渲染。实体建模可以选择的三维CAD建模软件有很多，我们选择目前比较流行的UG软件，按照实体的实际形状尺寸创建三维CAD模型。然后通过渲染给三维CAD模型设计合理的光源，添加一些纹理和材质等，使三维CAD模型具有更好的现实视觉效果。图1所示为脚轮总成的CAD建模和渲染的效果图。

（2）静态VRML转换。可以使用UG软件具有的转换功能，将上一步所创建的添加了纹理和材质等渲染效果的实体模型转换成为可以在互联网上进行传输和浏览的静态VRML可视化模型，静态VRML模型只能实现一些旋转、缩放等简单功能，对制图教学的帮助非常有限。图2所示为脚轮总成的静态VRML实体模型。

（3）动态VRML设计。为了更好地辅助教学，我们必须把静态的VRML模型进一步转换成可以实现动画、拆装等效果的动态VRML可视化交互模型。这个转换可以使用一些VRML编辑软件对静态VRML模型进行功能扩展设计来实现，我们所采用的编程语言是一种基于时间轴动画的脚本语言。

如图3所示是进行了扩展设计之后的脚轮总成动态VRML文件，它可以实现动态的阀体拆卸。为帮助学习者熟悉拆卸的过程、工具以及注意事项，设置了一些相关的问题要求学习者回答。在测试模式引入游戏功能，寓教于乐，增加了趣味性；并设计了评价功能，学习者完成测试之后系统自动给出学习状况和分数。这些设计将大大提高学生学习的积极性。

（4）网络。将动态VRML文件上传到网络服务器，在互联网上以网页的形式进行，使用者在网页浏览器中输入网址即可对三维动态VRML的实体模型进行交互操作。

二、信息交互协同技术在制图模型中的应用

目前常用的基于WEB的2D/3D CAD信息可视化交互协同技术的平台有SpinFire Pro、E-drawing等。

本文采用了SpinFire Pro平台，这个平台上可以进行供各种CAD格式文件的输入，使用者无须安装专门的CAD软件即可直接开启各种CAD格式的图形文件，而且可以输出能够在互联网上进行传输的、高压缩比的3D文件。此外，这种3D文件还保留了原CAD文件所具有的主要操控性质，如缩放、旋转、投影、测量、剖切、拆装等。这样的机械制图模型完全包括了机械制图所需要的各种表达手段，可以充分满足教学的实际需求。如下图4所示是曲轴的“.3D”格式的网络模型文件。

三、结语

综上所述，使用先进的虚拟现实技术搭建的机械制图网络学习平台提供了一种融侵式的三维学习环境，非常方便开展网络学习，节约了教学资源，提高学习效率，从而使教学的效果大大改善。

参考文献：

[1]汤兆平.基于虚拟现实技术的网络动态课件设计与实现[J].科技管理研究，2010，（17）：188-190.

[2]陈雪菱，李丽，王兴建.VRML在工程图学虚拟模型库中的应用研究[J].成都理工大学学报（自然科学版），2005，32（4）：407-409.

[3]胡新根.基于VRML虚拟现实技术在空间解析几何教学中的应用[J].计算机与现代化，2005，（6）：27-29.

[4]王万龙.设计可视化解决方案―Spinfire 2003[J].CAD/CAM与制造业信息化，2003，（12）.

[5]朱莉.虚拟现实技术在多媒体课件开发中的应用[J].电脑知识与技术，2009，5（9）：2235-2243.

[6]饶金通，夏侯建兵，董槐林.虚拟现实场景在线可视化编辑技术的实现[J].厦门大学学报：自然科学版，2009，48（5）：680-683.

[7]贤海华，陈伟珍，杨家鹏.基于Web CAD交互技术的制图模型的研究与开发[J].中国电力教育，2010，32（10）：70-73.