SP-3420型氣相色普儀模擬系統(tǒng)

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 項(xiàng)目背景3 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 本項(xiàng)目的任務(wù)3 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 適用范圍4 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 項(xiàng)目前景4 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 開發(fā)環(huán)境4 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 使

2、用環(huán)境5系統(tǒng)特點(diǎn)67.1強(qiáng)大的軟件開發(fā)平臺6 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 7.2先進(jìn)的VRNL三維技術(shù)6 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 7.3系統(tǒng)操作方式交互化7主要技術(shù)說明78.1VRML 技術(shù)7 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 8.2三維虛擬建模場景的構(gòu)造和管理8系統(tǒng)啟動流程9SP-3420型氣相色普儀模擬仿真系統(tǒng)SP-3420型氣相色普儀模擬仿真系統(tǒng)當(dāng)前，仿真技術(shù)已經(jīng)成為分析、研究各種復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具， 它廣泛用于工程領(lǐng)域和非

3、工程領(lǐng)域。仿真可定義為：在全部時間內(nèi)， 通過對系統(tǒng)的動態(tài)模型性能的觀測來求解問題的技術(shù)SP-3420型氣 相色普儀是行業(yè)系列產(chǎn)品一個重要組成部分，如何安全操作設(shè)備是提 高企業(yè)生產(chǎn)率最重要的方法之一。因此對氣相色普儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿 真的研究，也日益受到人們的重視。本文主要介紹了氣相色普儀系統(tǒng) 模擬仿真系統(tǒng)的市場前景、系統(tǒng)的核心技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)在氣相 色普儀仿真中的應(yīng)用。項(xiàng)目背景SP-3420系列氣相色普儀是利用引進(jìn)的美國 VARIAN公司 GC3400制造技術(shù)設(shè)計(jì)制造的，儀器適用于石油、化工、環(huán)保、輕功、 醫(yī)藥、農(nóng)藥、科教等。長期以來對同類產(chǎn)品的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和宣傳主要 是依靠產(chǎn)品說明書及現(xiàn)場知

4、識，但是SP-3420系列氣相色普儀結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，內(nèi)部元件動作原理只能通過個人的想象能力來理解，造成對 SP-3420系列氣相色普儀學(xué)習(xí)培訓(xùn)等難度較大。多媒體技術(shù)最重要的作用就是能夠高效率地集成文字、圖像、 動畫、視頻、聲頻、音效等數(shù)字資源把原本平面還的靜態(tài)文字、圖形、 表格等內(nèi)容利用多種交互手段，把原本枯燥無味的產(chǎn)品說明書變成互 動的雙向信息交流。激發(fā)了培訓(xùn)者深入了解的興趣，可大大提高學(xué)員 的學(xué)習(xí)效率。本項(xiàng)目的任務(wù)運(yùn)用現(xiàn)代化的多媒體技術(shù)手段，模擬仿真SP-3420系列氣相色 普儀構(gòu)成、原理、操作、故障判斷及排除等。針對使用者、員工培訓(xùn)、 產(chǎn)品展示，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際設(shè)計(jì)開發(fā)一套方便、穩(wěn)定、實(shí)用的多媒

5、體模 擬仿真系統(tǒng)。給使用者提供一個互動的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高使用者的業(yè)務(wù) 素質(zhì);給培訓(xùn)者創(chuàng)造一個高效嶄新的學(xué)習(xí)方法，提高培訓(xùn)效率和質(zhì)量； 為產(chǎn)品展示及宣開辟一個靈活形象的手段，降低宣傳成本提高宣傳的 時效性、為廠家創(chuàng)造更多的市場商機(jī)。適用范圍本項(xiàng)目的技術(shù)模型及原理適用于系列氣相色普儀的開發(fā)。項(xiàng)目前景本系統(tǒng)的應(yīng)用體系如下圖所示：SP-3420型氣相色普儀模擬系統(tǒng)現(xiàn)場培訓(xùn)室現(xiàn)場職工產(chǎn)品宣傳產(chǎn)品經(jīng)銷商現(xiàn)場職工可應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保、輕功、醫(yī)藥、農(nóng)藥、科教等使用本 類產(chǎn)品的培訓(xùn)室及職工?？勺鳛橛嘘P(guān)氣相色普儀科學(xué)研究的精確資料。本系統(tǒng)可代替系列氣相色普儀試驗(yàn)設(shè)備，提高試驗(yàn)開出率。適用于生產(chǎn)商和經(jīng)銷商對外演示

6、及宣傳。e開發(fā)環(huán)境Director是全球多媒體開發(fā)平臺的主導(dǎo)工具，據(jù)統(tǒng)計(jì)在美國多媒 體開發(fā)領(lǐng)域占據(jù)85%的分額。由于他不僅具有面向?qū)ο蟮挠脩艚缑妫?而且具備專家模式的編程功能（自身集成的Lingo語言），正逐漸成 為國內(nèi)多媒體開者的主流工具。本系統(tǒng)的就是搭建該平臺上。ShowFlow仿真軟件可提供建模、仿真、動畫和統(tǒng)計(jì)分析工具。ShowFlow主要包括幾大模塊：建模、仿真、統(tǒng)計(jì)、分析和動畫。建模：可以定義隊(duì)列，緩沖器，等待區(qū)域，操作任務(wù)，運(yùn)輸工 具，輸送機(jī)，AGV,立體化倉庫，自動存取設(shè)備，路徑等基本元素的 標(biāo)準(zhǔn)屬性和特殊屬性。仿真：采用優(yōu)化的仿真運(yùn)算法則技術(shù)OSAT），固定的或變化的 時間仿

7、真運(yùn)行，可對離散事件進(jìn)行仿真。動畫：可產(chǎn)生二維、三維動畫，可對攝像機(jī)進(jìn)行移動，縮放，旋轉(zhuǎn)，建立SP-3420系列氣相色普儀各部件的模型，實(shí)現(xiàn)模擬仿真操 作。Flash是目前主導(dǎo)的矢量平面動畫軟件，它特有的矢量圖形技術(shù) 使得輸出文件體積非常小，播放及其流暢。使用Flash可以創(chuàng)作出新 穎的多媒體動畫，而且具有交互功能。Photoshop是Adobl公司的專業(yè)圖形處理軟件，使用Photoshop 可以進(jìn)行圖形的創(chuàng)建，可以為圖像添加各種效果和對系統(tǒng)界面進(jìn)行設(shè) 計(jì)和優(yōu)化。使用環(huán)境Inter Pentium4 或更高Winders2000XP內(nèi)存256M或更高硬盤60G顯卡128M聲卡16位系統(tǒng)特點(diǎn)7.

8、1強(qiáng)大的軟件開發(fā)平臺本系統(tǒng)使用目前功能強(qiáng)大的專業(yè)多媒體開發(fā)工MDirector，采用 功能模塊化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮多媒體優(yōu)勢，且結(jié)構(gòu)更加合理。仿真平臺 構(gòu)建在基于Windows系統(tǒng)的PC機(jī)或圖形工作站上。模擬平臺主要有 以下3個模塊組成：特征造型數(shù)據(jù)類庫、三維場景管理模塊和交互接 口模塊。各模塊功能如下：（1）特征造型數(shù)據(jù)類庫：有各類設(shè)備的抽象類組成。設(shè)備類中 封裝了各類設(shè)備的造型特征，以及設(shè)備的行為。（2）三維場景管理模塊：負(fù)責(zé)三維場景的構(gòu)造、變換及顯示。（3）交互接口模塊：處理人機(jī)交互輸入。7.2先進(jìn)的VRNL三維技術(shù)在SP-3420型氣相色普儀模擬系統(tǒng)中將采用目前最先進(jìn)的各種 VRML三維技

9、術(shù)，徹底實(shí)現(xiàn)SP-3420型氣相色普儀模型的三維化，所 建模型真實(shí)逼真完全與實(shí)際儀器的部件一致。采用VRLML三維部件 剖切部件技術(shù)，顯示儀器部件中看部件的部分；采用VRLML三維部 件剖切拆分技術(shù)，可對儀器進(jìn)行拆分，加強(qiáng)了實(shí)踐性，使學(xué)員快速正 確掌握儀器的結(jié)構(gòu);并且通過采用VRLML三維部件動畫技術(shù)可以實(shí) 現(xiàn)儀器的正確操作流程。7.3系統(tǒng)操作方式交互化利用Lingo語言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)良好的人機(jī)會話效果，通過鼠標(biāo)事件 可對儀器模型進(jìn)行移動、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等各種操作。系統(tǒng)采用線 形控制和非線形控制兩種方式，可方便的切換到本系統(tǒng)的各個模塊。主要技術(shù)說明8.1VRML 技術(shù)/ VRML三維部件技術(shù)：以實(shí)

10、際SP-3420系列氣相色普儀物理 尺寸對每個儀器部件進(jìn)行VRML建模，與實(shí)際儀器保持一致。/ VRML三維剖切部件拆分技術(shù)：儀器模型的各個組成元件實(shí) 現(xiàn)結(jié)構(gòu)化拆分，加強(qiáng)人機(jī)互動功能。/ VRML三維剖切技術(shù)：對VRML三維模型進(jìn)行剖切，以顯示 實(shí)際儀器部件中看部件的部分。/ VRML三維儀器部件交互技術(shù)：以X、Y、Z軸為支撐任意多 角度觀看儀器模型，細(xì)節(jié)部分可以放大觀看。/ VRML三維剖切儀器部件動畫技術(shù)：每個VRML三維剖切部 件內(nèi)部元件的機(jī)械動作及氣路關(guān)系通過動畫反映。/儀器模擬操作流程技術(shù)：模擬操作以儀器的不同操作流程， 非法操作進(jìn)行警告等提示。/動態(tài)儀器的平面關(guān)系原理圖：采用動態(tài)方

11、式講解的儀器的平 面關(guān)系原理圖，氣路色彩鮮明，動感強(qiáng)烈，之間的邏輯關(guān)系 準(zhǔn)確。視圖可以任意放大和拖動并且設(shè)置了可靈活便捷的控 制面板。8.2三維虛擬建模場景的構(gòu)造和管理（1）運(yùn)用OpenGL進(jìn)行繪圖并且最終在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示三維景物 的基本步驟是：/建立物體模型，并對模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，通過用幾何圖元（點(diǎn)、 線、多邊形、位圖）構(gòu)造物體表面而實(shí)現(xiàn)。/在三維空間中布置物體，并且設(shè)置視點(diǎn)（viewpoint）以觀察 場景。/計(jì)算模型中物體的顏色，在應(yīng)用程序中可以直接定義，也可 以由光照條件或紋理間接給出。/光柵化（rasterization），把物體的數(shù)學(xué)描述和顏色信息轉(zhuǎn)換成 可在屏幕上顯示的象素信息。（2）幾何模型的變換：虛擬模型所描述的現(xiàn)實(shí)世界中的物體都是三 維的，而計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備CRT只能顯示二維圖像。OpenGL通過一系 列的變換實(shí)現(xiàn)以平面的形式來表示三維的形體。（3）碰撞檢測碰撞檢測是交互式場景漫游需要解決的一個重要問題。每當(dāng)接收 到用戶漫游場景的輸入，系統(tǒng)都要進(jìn)行檢