设计开发
教事投本与成用
基于Unity3D的车床虚拟仿真实训系统开发
张新庄
（辽宁轨道交通职业学院辽宁沈阳110023）
摘要:文章就利用Unity3D引季实现车床虚拟仿真操作及加工选行了阐述，阐速了实现车床虚拟仿真加工及测量的关键技术。在传统的机床操作加工培训中，有效培训必频在真实的机床上进行，可是有限的机床数量难以保证学员有足够的实际操作，国此，在进行真实的机床操作加工前，先遗行虚拟仿真操作加工，可有效解决机床设备不够、培划工作量大以及培创费用高间题。相应的机床虚权仿真实训系统的研究开发就很有必要，本文就基于Unity3D实现车床盛拟仿真实训系统进行了研究。
关键词:Unity3D车床虚拟仿真
中图分类号：TP391 1虚拟现实技术
文献标识码：A
虚拟现实技术的特点在于通过计算机产生一种人为虚拟的环境，以视觉感受为主，也包括听觉，触觉的综合可感知的人工环境，使人产生一种沉浸感觉，可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能与之发生“交互"作用。
机床的操作与加工就可以用Uny实现靠拟仿真开发，开发鼎拟仿真实训系统，可以达到一定的预期目的，Unity是由Unity Technologies开发的一个多平台的综合型游戏引擎专业开发工具，
使得虚拟现实开发更加容易，效果更加逼真。 2普通车床虚拟仿真系统功能与操作
本系统采用CA6140型机床为原型利用Unity3D开发普通车床虚拟仿真实训系统，可以装夹工件，装夹刀具，实现普通车床各个操作、仿真加工及测量功能。比如利用鼠标中键可以在场录中自由旋转和缩放，利用鼠标点击手轮并向不同方向拖动，可以实现对手轮的操作，使用者可以像在真实的环境一样操作机床的各个部件，进行机床的仿真加工操作，操作者还可以实时对加工结果进行测量，就像真正的加工一样。
3普通车床虚拟仿真系统的实现
(1)资源准备。资源主要包括模型、材质和声音这些素材，模型是最为重要的部份，包括机床模型，游标卡尺模型和场录模型等，机床模型采用的是CA6140型机床，建模可以采用3Dmax，需要注意的是各个部件是需要单独分离出来的，这样在Unty里才可以进行控制，般需要导出FBX模型，这样Unity才能比较好的识别，需要注意的是3Dmax和Unity的单位和座标系是不一致的，需要在建模和导出的时候加以调整。
(2)场景和灯光的设置。这包括对模型部件的处理和灯光系统的配置，模型各种可动的部分需要分离出来，并命名，然后部分需要加入刚体属性和磁撞检测元件，这样就能检测到移动部件的碰撞了，以使在程序中处理。场景的灯光也比较简单，一个全局光模拟日光，再加一个操作灯的点光源即可。
(3)第一人称相机设置。为方便操作和观察，需要移动视角，这样在系统里增加了对主相机的第一个人称控制，通过鼠标的移动来移动视角。相机的操作主要包括利用上下键来移动视角，利用鼠标来旋转视角，利用鼠标中轮来放大和缩小，当然考虑到测量模式，相机还要分成两种操作形式，即操作模式和测量模式，
(4)动作脚本编制。
①工件转动控制。工件在放到机床上后，开始电源后工件需要旋转，这个功能是通过工件和夹具上重载FixedUpdate实现
②手轮动作控制。各个部件，主要是手轮是操作的主要部分，采用拖动的方式模拟对手轮的旋转，在点中手轮时，相应的手轮会变色给出提示，然后拖动鼠标，根据鼠标移动的方向转动手轮。
③工件切割的模拟。工件切割是模拟的重点和难点，为了实现收移日期：2015-01-18
文章编号:1007-9416(2015)01-0140-01
工件随着加工的进程发生变化，需要对工件模型进行实时的计算和重建，主要的方法是把工件做为一个Mesh对象，根据工件与切刀发生碰撞的位置，对工件上相应的点进行计算，并重置这些点，因为要考虑到邻近点及三角面重建，计算的过程比较复杂，最后将新的顶点和三角面分配给Mesh对象并进行视图更新。
function OnCollisionStay( collision : Collision ))
mesh, vertices = newvertices mesh . triangles=newtriangles; mesh, RecalculateNormals() , mesh. Optimize(),
④金属飞屑的模拟。为了模拟真实的机加现场场景，需要对加工时产生的金属飞屑进行模拟，这主要利用Unity的粒子系统来实
现：
③测量功能的实现。为了实现准确加工，进人测量模式，采用游
标卡尺对工件的长度和直径进行真实的测量，通过重载OnGUI界面参数来实现精确控制卡尺的移动。
function OnGUI () GUI. skin=mySkin:
GUI.Box (Rect (13,10,200,140),*测量工其"), GUI,Label(Rect(20,30,200,20),"移动卡尺*);
if (GUI.Button (Rect (13,50.50,20). n上移*)) moveRL);
if (GUI.Button (Rect (63,50,50,20)，"下移*)) moveRRO;
GUI.Label(Rect(30,120,300,120),"长度为:"+value+" mm");
(5)界面制作。模拟系统界面的制作是通过重载OnGUI函数实现的，将各个功能按钮布置在屏幕的上方。
(6）系统的发布。Unity系统支持多个平台的发布，包括
Windows，MAC，网络平台，Flash甚至是手机系统Android。 4结语
把车床虚拟仿真系统应用到教学之中，使之用于实训前期的操作与仿真加工培训，对学员机床操作能力的培养，起到了极大的提高加强作用，同时还可以减少工件材料和能源的消耗，是实训前期教学中一种不可或缺的重要手段。
作者简介：张新庄(1970一),男,陕西富平人,硕士，制教授,研究方向：数控技术， 140