2.1. Giới thiệu th viện đồ hoạ OPENGL.
Th viện đồ hoạ OpenGl là một thiết bị và là một hệ thống các th viện độc lập sử dụng cho không gian 3 chiều. Th viện OpenGl đợc phát triển bởi tập đoàn Silicon Graphic Inc (SGI). Hiện nay OpenGl đợc sử dụng rộng rãi trong các hệ điều hành nh Window9x, WindowNT..
Mục đích của th viện OpenGl là trả về đối tợng không gian 2 chiều và 3 chiều vào trong một bộ đệm khung (Frame buffer) nh là điểm nhớ của phần cứng đồ hoạ.
Th viện OpenGl về cơ bản là một thủ tục ta phải chỉ rõ cách đối tợng đợc vẽ. Đối tợng hình học phức tạp sẽ đợc mô tả trong một phần tử đơn giản mà ứng dụng định nghĩa.
Ta có thể thực hiện chơng trình ứng dụng trong th viện MFC hoặc Application Win32 của Visual C++.
Trớc khi viết mã lệnh cho chơng trình ta cần tạo liên kết giữa Visual C++ với môi trờng OpenGl bằng cách Link tới glu32.lib, glaux.lib, opengl32.lib. OpenGL là một giao tiếp phần mềm với phần cứng đồ họa. Nó gồm khoảng 150 câu lệnh dùng để định nghĩa các vật thể và các thao tác nhằm tạo ra ứng dụng đồ họa ba chiều. OpenGL đợc thiết kế độc lập với giao diện của hệ điều hành nên có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau. Do đó nó không hỗ trợ các lệnh đồ họa cấp cao, để có đợc những đối tợng đồ họa phức tạp ta phải xây dựng từ những đối tợng rất cơ bản nh điểm, đờng, đa giác...
2.2. Tạo giao diện cho chơng trình
Dùng th viện MFC của Visual C++ xây dựng ứng dụng SDI bằng cách chọn Single Document Interface.
Tạo các nút bấm cho các điều khiển ta vào MainMenu và ToolBar để tạo một menubar mới hay một nút mới. Ta có thể thay đổi biểu tợng của các nút trong giai đoạn này.
Để tạo lập môi trờng OpenGL trong VisualC++ chọn Seting liên kết với các th viện chuẩn của OpenGL l glu32.lib, opengl32.lib, glaux.lib. Sau đó gộpà các tệp tin OpenGLInit.h vào ứng dụng. Thay đổi các hàm OnCreat(), OnSize().. gắn với các thông điệp WinDows nh: WM_CREAT, WM_SIZE.. Tạo các lớp kế thừa từ lớp CDialog để vẽ đồ thị lên đó có dạng 1 Dialog đợc thiết lập ở góc phải màn hình khi ta bấm nút trên thanh Toolbar.
Để tạo cảnh đồ hoạ động: là các khung hình kế tiếp nhau của cảnh sẽ đợc vẽ, xoá liên tục đồng nghĩa với việc ta phải liên tục gọi các hàm OnDraw()
hay OnPaint(). Điều này đợc thực hiện bằng bộ định thời của Windows thông qua thông điệp WM_TIMER gắn với h m OnTimer().à
2.3. Vẽ hình.
Sử dụng AutoCad3D vẽ từng bộ phận của cầu trục, hay ta cũng có thể dùng SolidWorks để vẽ sau đó chuyển sang AutoCad3D. Kích thớc của các bộ phận tự chọn và đã đợc cố định từ trớc và trong chơng trình ta không thay đổi đợc. Các hình 3D đợc chuyển sang file dạng *.bdf. Các tệp *.bdf đợc sử dụng trong chơng trình là ctruc.bdf, tang.bdf, vnang.bdf, xcon.bdf. Các chi tiết đợc đa vào chơng trình bằng biến m_scene thuộc lớp Cscene đợc xây dựng từ file ObjectsOpenGL.h. ví dụ ta dùng lệnh: _scene.addObject(Cmodel(“tang.bdf”));..để đa hình vẽ tang nâng vật vào màn hình đồ hoạ. Với mỗi bộ phận của cầu trục hoạt động theo một quy luật riêng trong hệ toạ độ ta dùng các hàm có sẵn trong OpenGl là glPushMatrix() và glPopMatrix().
2.4. Mô tả chuyển động của cầu trục
Khi chơng trình mô phỏng đợc chạy, màn hình đợc thể hiện nh sau :
Hình 3.19 : Hình ảnh mô phỏng cầu trục
Khi muốn xem chuyển động của cả ba cơ cấu chuyển động phối hợp ta nhấn vào nút Play trên màn hình. Khi dừng chuyển động nhấn nút Stop. Các số I, II, III, IV ứng với mỗi chế độ chuyển động của cầu trục. I là chế độ chuyển động mà cầu trục di chuyển xe con không nâng vật, xe con không di chuyển II là chế độ chuyển động mà cầu trục không di chuyển, xe con di
chuyển và nâng vật. III là chế độ chuyển động mà cầu trục, xe con không di chuyển chỉ có tang quay nâng vật lên. IV là chế độ chỉ có xe con chuyển động. Ba nút C, N, X là chỉ khi muốn xem đồ thị vận tốc và quãng đờng dịch chuyển của cầu trục, xe con, vật nâng trong quá trình mở máy. Nếu coi chuyển động là chuyển động thẳng đều gia tốc trong khoảng thời gian mở máy là một hằng số thì đồ thị chuyển động của vật nâng đợc thể hiện nh hình sau:
Hình 3.20 : Đồ thị thể hiện chuyển động của vật nâng khi gia tốc a = 0,3 m/s2
3. Kết luận.
Trong chơng này tôi đã tìm hiểu về khả năng làm việc của phần mềm Cosmos và th viện đồ họa OpenGL. Khi phân tích kết cấu khung cầu trục khi chịu ảnh hởng của tải trọng lớn nhất bằng phần mềm Cosmos kết quả cho thấy ứng suất và chuyển vị của cầu trục đều nằm trong giới hạn cho phép. Khi cầu trục làm việc các cơ cấu có thể làm việc độc lập hoặc có thể làm việc phối hợp với nhau vì vậy chơng trình mô phỏng chuyển động của cầu trục đã thể hiện đợc những chuyển động này.
ChƠng IV Kết luận chung
Trong đồ án này tôi đã thực hiện đợc những công việc sau:
1) Lập mô hình chuyển động của cầu trục để thiết lập đợc một hệ phơng trình vi phân mô tả chuyển động cầu trục. Từ phơng trình giải ra đợc gia tốc của cầu trục trong khoảng 0,07 ữ 0,12 m/s2, gia tốc của xe con trong khoảng 0,035 ữ 0,044 m/s2 và gia tốc của vật nâng là 0,3 m/s2. Với các giá trị gia tốc này nhận thấy cầu trục đảm bảo điều kiện ổn định khi chịu tác dụng của lực động.
2) Thiết kế kết cấu thép của khung dầm cầu trục. Kiểm tra cầu trục bằng phần mềm Cosmos với tải trọng lớn nhất tác dụng lên cầu trục. Kết quả cho ứng suất và chuyển vị của cầu trục đều nằm trong phạm vi cho phép.
3) Mô phỏng chuyển động của cầu trục đã thiết kế phần trên dùng th viện OpenGL trong môi trờng VisualC++. Chơng trình mô phỏng thể hiện cầu trục làm việc ở các chế độ khác nhau nh thế nào.
4) Kết quả của đồ án đợc áp dụng vào thực tế: cầu trục đang đợc chế tạo và sẽ đợc đa vào làm việc thực tế vào năm 2008 tại công trình thủy điện SêSan 4.
Từ những kết quả đạt đợc này tôi thấy có thể nghiên cứu cầu trục theo hớng là bổ sung vào phơng trình thiết lập đợc các yếu tố điều khiển: mômen của động cơ là một hàm điều khiển... Với ý tởng nh vậy ta có thể điều khiển tối u quá trình mở máy.
Tài liệu tham khảo
1. Máy và thiết bị nâng – Trơng Quốc Thành, Phạm Quang Dũng NXB Khoa Học và Kỹ Thuật 2004.
2. Máy trục vận chuyển – Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa, Lê Thiện Thành NXB Giao Thông Vận Tải 2000.
3. Cơ Học Giải Tích – Nguyễn Văn Đạo NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội 2002.
4. Tính Toán Cơ Cấu Máy Trục – Đào Trọng Thờng
5. Cơ Sở Thiết Kế Máy và Chi Tiết Máy – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển NXB Khoa Học và Kỹ Thuật 2001.
6. Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển NXB Giáo Dục 2000.
7. Động Lực Học Máy – Đỗ Sanh NXB Khoa Học và Kỹ Thuật 2004
8. Cơ Sở Cơ Học Kỹ Thuật – Nguyễn Văn Khang NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội 2003.
9. Basic User’s Guide CosmosDesignStar 4.0, help online
10. Tài liệu thiết kế cầu trục – Phòng tự động hóa thiết kế Viện nghiên cứu cơ khí Phụ lục Có 5 bản vẽ thiết kế - Kết cấu thép - Dầm chính - Chân cầu trục - Giằng dới - Giằng trên