基于虚拟化技术的3D模型库课件的制作

吉根云

摘要：现在高校机械教师多使用3D虚拟模型库，利用可存储性和网络化，教师的辅导难度和工作量都减轻了，但是前提是一定要求安装eDrawing，否则无法打开应用三维模型文件。并且安装过程繁琐庞大漫长，SolidWorks2011要约3GB空间。

该文正是因此首先用VC++对SolidWorks eDrawings 2011二次开发了“3D模型库”课件，并且更深一步完成机械制图模型库的虚拟化构建。最后成功不用安装任何eDrawings 2011环境，任何机上拷贝单个文件即可运行，真是机械教师一大福音！

关键词：3D模型库；SolidWorks；二次开发；VC++ ；虚拟化技术

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）25-0142-03

传统机械制图模型为木制、铝合金和塑料模型，在教学过程中正逐渐下降，利用3D技术建立虚拟教学模型是一种新的教学手段。利用虚拟模型辅助教学，增加学生感性认识，达到化难为易的效果，对培养学生空间形象思维能力起到很好的辅助作用。

1 3D模型库的特点

教学内容不断改进，题库和例题不断丰富，教师用软件创建的机械三维和二维模型库文件在移动硬盘、手机存储卡、网络硬盘等介质上，也可以做成学习网站，方便师生随时调用，没有了传统实物模型重量和体积问题困扰。当教学中把三维模型投影于屏幕上时，整个教学班级都可以清晰地看到，提高教学效果。

2 3D模型库的制作

SolidWorks还提供了功能强大的API接口程序模块，使得用户可以根据自身的条件和需求编写加挂与该软件环境下的应用程序。本次设计是SolidWorks的API toolbox 二次开发。利用SolidWorks强大的应用程序接口，以Visual C++6.0作为开发工具。在SolidWorks软件下加挂菜单，添加用户的应用软件。

1）在VC环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的广泛应用程序接口（API）函数，动态链接库（DLL）、对象的链接与嵌入（OLE）、开放式数据连接（ODBC）等技术，可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。

2）设计流程及结构

设计流程与数据库的连接部分程序流程如下：（限于篇幅代码略）

3）设计结构

本设计的结构主要由以下部分组成：读取数据库，零件的选择，零件的预览，零件的打开。读取数据库部分是运用VC的MFC中的DAO进行编程的。利用其指针，读取数据库里面的数据，运用SQL语句进行查询等操作。

零件的预览是先读取数据库里的有关零件的位置。然后将零件在预览框中显示。以利于选择的直观性，且不易出错。零件的打开是为了实现对所选零件的一些修改，零件的尺寸都是相关联的，修改简便。

4） 3D模型库课件的特点

本课件应用SolidWorks2011创建机械零部件虚拟模型库 ，生成文件只有一个，可以上传到网上，在使用中可以取代实物模型，本课件没有存盘功能，从而保证了虚拟模型库不被任意提取与复制，保护了知识产权！

3 3D模型库的虚拟化

机械类3D课程有个“瓶颈”，一直以来没有安装eDrawing软件的计算机，无法打开体验应用三维模型文件。并且安装过程繁琐庞大，SolidWorks2011要约3GB空间，单装一个浏览器eDrawings V2011多要先eDrawings原版的，再安装SDK包，最后安装破解文件EModelAddIn.dll覆盖，N步费时费力。合计2550个文件，85个文件夹，完全安装环境运行打开时间至少35分钟）

1）为此，我们针对安装问题开发了“基于虚拟化技术的虚拟模型素材库课件”eDrawings V2011版本单文件插件软件包150MB，只要点一下运行包，在XP/WIN7下多能快速省时省力，即刻就能运行虚拟3D模具库*.SLDPRT文件。模型素材库文件*.EPRT文件为SolidWorks eDrawings 2011版，主文件就一个。能将复杂形体的内腔随意剖切开来展示，对于装配体中零件之间的连接、装配关系也可充分地展示出来，并能进行装拆动画演示。

2）虚拟化过程

程序虚拟化软件很多，如Cameyo，Citrix，Virtuozzo/OpenVZ等，本文应用VMware的thinapp，可以将复杂的应用程序安装过程和设置通过一次虚拟化就搞定了，然后虚拟化软件打包好后分发到电脑或移动存储设备（U盘、移动硬盘、SD卡等），虚拟化应用软件后不需要安装和软件设置，单击就可以使用，所以说是比绿色软件更绿色。

消除安装冲突

可将整个应用程序及其设置打包到一个可部署到许多 Windows 操作环境的可执行文件中。这些虚拟应用程序用沙箱隔离模式，程序相互隔离，并与操作系统隔离。打包的应用程序可以彼此识别但都独立执行，而且对底层操作系统没有任何修改，从而消除应用程序之间以及应用程序与操作系统之间的冲突。

一次打包，随处部署

在用户模式下部署虚拟化应用程序，无需管理权限。无需安装任何驱动程序，无需更改任何注册表信息，因为整个应用程序及其虚拟操作系统都以单个EXE文件的形式提供。

具体操作如下：（限于篇幅图略）

请到官方网站下载thinapp https：//www.vmware.com

准备运行环境：在一个系统只安装winxp就可，如果你想使用现有的window系统也可以，你需要安装vmware workstation7以上版本并安装windowxp虚拟机。

安装thinapp软件后

（1） 单击开始双击Thinapp setup capture，击Next开始预扫描注册表文件。

（2）安装捕获，描完成如图3，提示开始安装应用软件。你可以把此窗口缩小到任务栏。安装SolidWorks eDrawings 2011版与开发的模型库安装程序并设置完成后出现，提示是否要安装捕获，按OK再单击postscan。

（4）建立项目，这里默认被选择单击Next。

（5） 出现软件包授权选项，按默认即可单击Next。

（6）文件系统隔离模式，选Full write access 单击Next。

（7）沙箱位置，选默认User profile保存在用户配置文件下单击Next。

（8）选不发送。

（9）项目设置，按默认即可单击Next。

（10）出现打包设置，请选中enerate MSI Package单击save。

（11） 程序打包，单击Build。

（12）打包完成，单击Finish。

（13）在输出文件目录Bin中可以看到虚拟化后的应用程序如图。

虚拟包中程序图

虚拟化技术合成了eDrawings 2011的287个文件，39个文件夹125MB大小（还不算注册表文件），真正地实现了不用安装eDrawings 2011，不向硬盘写任何注册表，临时文件等.为国内少见的。

4）成功后的虚拟程序单EXE文件图如下

拷贝出来就能自动运行，没有传统的安装过程，普通程序一样使用，这对系统管理员部署软件相当给力了。生成文件只有一个，可以上传到网上，在使用中可以取代实物模型，本课件没有存盘功能，从而保证了虚拟模型库不被任意提取与复制，保护了知识产权！

虚拟原理则是利用沙盒Sandbox的虚拟化技术，先把所有的动作与所有相关的文件如exe、dll、ocx、注册表项等封装到一个单一的EXE文件中，都记录起来并打包成单个文件，当执行这个软件时，它会临时产生一个虚拟环境来执行，类似影子系统一样，一切涉及的操作都是在这个虚拟环境中完成，并不会去写原系统注册表，不会对原系统产生临时文件等。

小结：本课件运行稳定可行，基于虚拟技术机技术开发，与系统关系不大，不仅可以同时运行在WINXP与WIN7下，并且实现了V2007/2011等几个版本同时运行在一台机上不出错，在教学上本课件大大简化了教师教学和学生自学过程中安装之繁琐，能很好地做到对知识的扩展，增加学生对知识的摄取量，在趣味性上还有待加强。

最后成功参加2014教育部组织的全国多媒体课件大赛得全国二等奖，得到了评委专家的一致好评！（唯一缺点是个别杀毒软件误报认为病毒，请加一次信任放行）

参考文献：

[1] 熊歆斌.VisualC++程序设计培训教程[M].北京：清华大学出版社， 2002.

[2] 潘月秋. 虚拟现实技术在机械工程中的应用[J].林业机械与木工设备， 2004.

[3] 谢永其， 王苏平. SolidWorks 2005 中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社， 2005.

[4] 陆利锋， 江洪， 伍锦辉. SolidWorks工程师高级教程[M].北京：化学工业出版社， 2007.

[5] 汪兴倩.VRML虚拟造型实战演习[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2002.