【文章內(nèi)容簡介】 師備課提供原材料，或為學生進一步加工 (校對、細節(jié)修補等 )提供原始框架。這種研究將為教學設計自動化打下良好的基礎，而這一目標的達成需要借助知識工程和語言學的研究成果，甚至是與知識工程以及語言學的同行一道，攻克一些難題。從這個角度來看，知識可視化是知識工程的應用領域。 我國科學計算可視化技術的研究開始于 20世紀 90年代初，信息可視化的研究開始于我國 20世紀 90年代中后期，對知識可視化的研究則是最近幾年才興起的。近年來各種可視化技術已擴展到科學研究、工程、軍事、醫(yī)學、經(jīng)濟等各個領域。其中有很多問題需要在以后的研究中加以解：首先，可視化技術必須同數(shù)據(jù)挖掘有更 緊密的聯(lián)系；其次，可視化系統(tǒng)需要提高數(shù)據(jù)可視化技術的人機交互能力；再次，可以先開發(fā)針對某類特定領域的可視化系統(tǒng)，針對某類型的數(shù)據(jù)開發(fā)相對應的可視化系統(tǒng)，使相應的數(shù)據(jù)得到充分的顯示和分析，然后再考慮推廣到更廣泛的信息資源中應用；最后，對信息可視化和知識可視化的研究雖然已經(jīng)取得不少的成果，但從整體上來說，與世界先進水平還有相當?shù)牟罹?，特別是在商業(yè)軟揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 6 件方面還是空白，因此組織力量開發(fā)可視化商業(yè)軟件，并通過市場競爭，促使其逐步成熟，已成為當務之急。 可視化在水利行業(yè)的應用 可視化技術在水利行業(yè)起步比 較晚，但是發(fā)展較快。在水電機組運行方面出現(xiàn)了一些專家、學者和工程師試圖把可視化運用到其中，經(jīng)過我國科研工作者和工程技術人員的努力，已經(jīng)在這方面取得了一系列進展。 李旭對三維可視化主要內(nèi)容及其在水工結構應用方面的關鍵技術進行了分析，并由此推出了水工結構工程三維可視化系統(tǒng)的基本框架，指出數(shù)字化、可視化、智能化的三維可視化技術將有很大的應用潛力和空間，為水工結構工程的建設提供新的設計手段。 楊成杰等提出了基于三維引擎技術開發(fā)水利水電工程可視化系統(tǒng)的方法，重點探討了三維引擎中的關鍵技術，并對技術原理進行了詳細的分析 ?；谝骈_發(fā)了一個三維可視化系統(tǒng)，驗證了這些技術的可用性和有效性。 盧萬里選取水輪機發(fā)電機組中的導葉主接力器建模為例加以介紹，說明三維可視化實現(xiàn)的全過程。但也只限于調(diào)速系統(tǒng)中水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中導葉接力器的結構和原理，并沒有涉及整體結構和運行原理。 前人的研究讓水利行業(yè)可視化不斷深入，但還存在以下問題： （ 1） 相對水工結構和施工可視化，對水泵機組結構方面可視化研究較少，具體部件結構的形象化研究不夠 。 （ 2）水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結構和形式因各個水電站的客觀條件差異而各不相同，內(nèi)部結構復雜?？v觀前人研究結果，只實現(xiàn)了 個別部件的可視化，沒有系統(tǒng)的整體可視化，不夠具體和全面。 （ 3）結合實際工程情況，對水電機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)檢修過程可視化研究不多。 系統(tǒng)的可視化是一個相當復雜的過程，尤其是對水泵機組這樣復雜的設備，揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 7 需要運用很多的技術手段，對于水泵的拆裝部分，為了形象地描述設備的真實結構、相對位置和物理運動過程，我們可以采用三維實體可視化建模；對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定 性的分析，更注重定量運行的特性，可以采用仿真技術，通過二維圖像來描述。在水利行業(yè)中應用仿真和可視化技術，將有助于推動水利建設向數(shù)字化、可視化和智能化的方向發(fā)展。 本文主要研究內(nèi)容 本文旨在闡述豎井貫流泵安裝、檢修可視化技術的過程及其就一個貫流泵模型具體介紹制作過程。采用 Flash、 3DS MAX動畫軟件開發(fā)、 After Effects(影視后期制作 )和 IEBOOK（電子雜志） ,建立豎井貫流泵的工作原理、安裝及拆卸的三維動畫演示及 主要 零件的三維建模，形象、具體、直觀、可視地描述貫流泵各個零部件的結構、形態(tài)、特點、安裝工藝要求、安裝方法，使剛接觸貫流泵的人能夠在較短的時間里，迅速了解豎井貫流泵機組的基本結構、分解安裝過程和檢修過程，給初學者一個直觀的視覺認識，提高學習 興趣和主動性， 更好的了解貫流泵。本文主要的研究內(nèi)容如下： 根據(jù)豎井貫流泵機組的結構特點，分別對 水泵機組 零部件進行三維建模，并對各個部件進行裝配。調(diào)整各個部件的空間位置和相對位置，通過 3DS MAX軟件，運用虛擬攝像機從多個角度觀察各個部件的結構，實現(xiàn)整個水泵機組的安裝和拆卸的可視化。 通過 AE影視后期制作軟件將 3DS MAX軟件中渲染出的序列幀圖片制作成不同的動畫視頻。給人直觀的感受。 運用多媒體制作軟件 IEBOOK將豎井貫流泵的各個部件圖和拆裝的動畫視頻總和到一起，便于展示。 揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 8 模 幾款可視化軟件的對比與選擇 目前三維實體建模技術已經(jīng)相當成熟，常用三維軟件很多，不同行業(yè)有不同的軟件，各種三維軟件各有所長，如 Maya、 OpenGL、 SolidWorks、 3D MAX等。 Maya Maya是美國 Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，應用對象是專業(yè)的影視廣告，角色動畫，電影特技等。 Maya功能完善，工作靈活，易學易用，制作效率極高，渲染真實感極強，是電影級別的高端制作軟件。 Maya 集成了 Alias Wavefront 最先進的動畫及數(shù)字效果技術。它不僅包括一般三 維和視覺效果制作的功能，而且還與最先進的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術相結合。 Maya 可在 Windows NT與 SGI IRIX 操作系統(tǒng)上運行。在目前市場上用來進行數(shù)字和三維制作的工具中， Maya 是首選解決方案。 但 Maya會對于初學者來說，難度太大。 Maya是一款及其強大的全能軟件，可以勝任任何用戶想要完成的工作，而且可以用很多種不同的方法來完成。但是，要想完全精通 Maya，也許需要幾年的時間。 OpenGL OpenGL是一個開放的三維圖形 軟件包 ，它獨立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，以它為基礎開發(fā)的應用程序可以十分方便地在各種平臺間移植； OpenGL可以與 Visual C++緊密接口，便于實現(xiàn)機械手的有關計算和圖形算法，可保證算法的正確性和可靠性； OpenGL使用簡便，效率高。由于 OpenGL是圖形的底層圖形庫，沒有提供幾何 實體圖元，不能直接用以描述場景。 SolidWorks SolidWorks軟件是世界上第一個基于 Windows開發(fā)的三維 CAD系統(tǒng) ， 由于技術創(chuàng)新符合 CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢 ， SolidWorks公司于兩年間成為 CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司 。 對于熟悉 微軟 的 Windows系統(tǒng)的用戶 ， 基本上就可以用SolidWorks 來搞設計了。 SolidWorks獨有的拖拽功能使用戶 在比較短的時間內(nèi)完成大型裝配設計。 SolidWorks資源管理器 是同 Windows資源管理器一樣的 CAD揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 9 文件管理器，用它可以方便地管理 CAD文件。使用 SolidWorks ，用戶能在比較短的時間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場。 但 SolidWorks是以機械設計為主，是學院派人士在 UGS的 Parasolid內(nèi)核平臺下開發(fā)出來的。不太符合企業(yè)生產(chǎn)實際情況，而且 SolidWorks2021程序比較大，而且對硬件要求也比較高。 3D MAX 3D Studio Max，常簡稱為 3ds Max或 MAX，是 Autodesk公司開發(fā)的基于 PC系統(tǒng)的 三維動畫 渲染和制作軟件。在應用范圍方面，廣泛應用于廣告、影視、工業(yè)設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化 等領域。擁有強大功能的 3DS MAX被廣泛地應用于電視及娛樂業(yè)中， 比如 片頭動畫和視頻游戲的制作，深深扎根于玩家心中的 勞拉 角色形象就是 3DS MAX的杰作。在影視特效方面也有一定的應用。而在國內(nèi)發(fā)展的相對比較成熟的建筑效果圖和 建筑動畫制作中， 3DS MAX的使用率更是占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。根據(jù)不同行業(yè)的應用特點對 3DS MAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的應用相對來說要局限性大一些，它只要求單幀的渲染效果和環(huán)境效果，只涉及到比較簡單的動畫；片頭動畫和視頻游戲應用中動畫占的比例很大，特別是視頻游戲?qū)巧珓赢嫷囊笠咭恍?；影視特效方面的應用則把 3DS MAX的功能發(fā)揮到了極致。當前，它已逐步成為在個人 PC機上最優(yōu)秀的三維動畫制作軟件。 3D MAX軟件特點： （ 1） 功能強大，擴展性好 建模功能強大，在角色動畫方面具備很強的優(yōu)勢，另外豐富的插件也是其一大亮點 。 （ 2） 操作簡單，容易上手。 與強大的功能相比， 3ds max可以說是最容易上手的 3D軟件 。 （ 3） 和其它相關軟件配合流暢 。 （ 4） 做出來的效果非常的逼真 。 考慮到以上各種優(yōu)勢，我們選擇 3D MAX作為豎井貫流泵系統(tǒng)安裝、檢修可視化的制作軟件。 揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 10 3D MAX 可視化實現(xiàn)過程 首先通過模型貫流泵的裝配 CAD圖，初步了解貫流泵各個部件及其各部件間的裝配關系，通過 CAD視圖將各部件的三維模型在 3D MAX中建立起來。豎井貫流泵的模型裝配圖（ 21）如下 : 21 模型裝配圖 出水流道建模 由 CAD 中出水流道的正視和俯視圖如下圖（ 22），知道出水流道是由圓形變成長方形的過渡，在 3D MAX 中建模并不難 。 22 出水流道圖 揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 11 如圖（ 23）所示在 3D MAX界面下畫出一個圓面和一個矩形，通過對齊工具使兩者在同一軸線上，適當調(diào)整兩者的形狀大小和相對位置。 23 將兩物體附加在一起，同時將兩者轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，在圓面和與其相鄰的矩形面之間做一個橋接如圖（ 24）所示 24 橋接之后的圖如圖（ 25）所示 25 揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 12 為了使出水流道 有一定的厚度在修改器列表下加一個“殼”的修改器，并且適當調(diào)整邊緣的位置，在與導葉體聯(lián)接的部位加上八個螺孔，這是通過超級布爾來完成的。最終完成的出水流道如圖（ 26）所示 26 導葉帽、導葉體建模 在 CAD圖中 的 俯視圖（ 27）了解到導葉帽和導葉體的模型結構，由于導葉體的導葉部分是一個扭面，對光滑度要求比較高，所以事先在 Pro E軟件中造型，再把 導葉導入 3D MAX中進行建模。 導入的導葉 模型 如圖（ 28）所示 揚州大學本科生畢業(yè)設計 （論文） 13 27 28 制作導葉帽的模型 ， 首先在 3D AMX界面的前視圖中 勾畫出導葉帽的剖視圖如圖（ 29）所示，再運用車削修改器 ，調(diào)整車削方向和車削相對的軸，如圖（ 210）所示。 29 210 車削修改器調(diào)整完之后，導葉帽的模型制作