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动画设计毕业论文

2017-08-24 14:17:14  字体:   打印 收藏 

摘 要:CATIA三维机械模型动画设计研究 【摘要】 本文简单介绍了将CATIA设计的三维机械模型转化成动画的设计方法及制作过程,比较了各自的优缺点,总结了在操作中常见的问题并提出了解决思路。 【关键词】 设计论文 1前言 随着众多三维软件的开发,创建三维模型的技

关键词:动画设计毕业论文


CATIA三维机械模型动画设计研究

【摘要】本文简单介绍了将CATIA设计的三维机械模型转化成动画的设计方法及制作过程,比较了各自的优缺点,总结了在操作中常见的问题并提出了解决思路。

【关键词】设计论文

1前言

随着众多三维软件的开发,创建三维模型的技术得到了广泛应用,提高了装配过程的可视性及精确性,在大型产品的设计中显得尤为重要。其中CATIA软件是法国Dassault公司开发的一套完整的3DCAD/CAM/CAE一体化软件,在航空航天、汽车轮船及机械制造领域有了广泛的应用。在CATIA建模基础上,生成脱离软件环境,并可在Windows环境下独立运行的动画,对模型运动测试、干涉检查及产品发布,有着重要作用。

2模型的建立

动画制作要求先用CATIA软件建立完整模型,并且为了动画的美观,需要赋予模型材料、颜色等属性并进行渲染。模型内部有运动要求的部件要有装配关系,不能设计成同一零件(part),当然在同一个模型里,产品(product)与产品(product)之间也可以实现相互的运动。

3动画制作

CATIA模型的动画制作可以有三种设计思路,分别是:视频录制器(VideoRecorder),电子样机技术(DMU—DigitalMockup)和3DVIAcomposer软件的应用。对于CATIA模型来说,这三种是最为简便且行之有效的制作方法。

3.1视频录制器

CATIA环境下,可以通过【工具】(Tools)—【图像】(Image)—【视频】(Video)操作,打开视频录制器,按电影格式录制屏幕上设计人员的操作,自动生成AVI格式动画。

3.2电子样机技术(DMU—DigitalMockup)

电子样机技术(DMU—DigitalMockup)是CATIA自带的运动仿真模块,通过该模块中DMU运动机构模拟(DMUkinematics)功能,可以实现对装配模型进行模拟、分析和仿真,同时生成AVI格式动画。设计思路就是,利用装配件间的约束关系,将驱动部件的运动通过逐级传递,实现整个机构的动作。首先在装配设计(AssemblyDesign)模块里建立完整的装配约束关系(Constraints)。然后切换到电子样机技术(DigitalMockup)模块DMU运动机构模拟(DMUkinematics)功能,开始定义机构运动机制(mechanism)。利用装配约束转换(AssemblyConstraintsConversion),将装配约束转换成运动约束(RevoluteJoint),因为装配约束已经定义好了,采用自动转换(AutoCreate)。第三步定义驱动机构(Drive)。选择合适的零部件作为初始的动作机构,设置动作参数,驱动与之有运动关系的零部件传递相应动作,形成完整运动。第四步可以使用仿真(simulation)制作机构仿真及动画。当然,也可以直接在DMUkinematics模块里直接定义运动约束关系替代约束转化的操作。

3.3利用3DVIAcomposer软件

以上两种操作方法均是利用CATIA自身功能来实现动画制作,实际上Dassault公司开发了专门利用3D数据创建视角和动画的软件———3DVIAcomposer,与CATIA软件有很好的无缝式接口对应。catia模型可以直接在3DVIAcomposer上打开与编辑,该软件可作为CATIA制作动画的扩展软件来使用。设计思路有两种:(1)利用【视图】—【创建视图】操作,把视图区模型以照片形式保存,通过照片生成动画。该视图包含视角方位、模型属性以及视图区中所有可视零件。根据要播放的画面顺序,依次创建多张视图,然后将创建的视图拖入时间轴区作为帧,选择合适播放速度的时间间隔,软件会自动填补各帧间的连续动作,最后将文件另存为AVI格式生成动画。(2)通过在时间轴里直接创建关键帧操作,生成动画。关键帧是构成动画的基本组成单元,每个关键帧对应动画的相应动作,3DVIAcomposer包含三种关键帧,可以记录模型的位置、属性、视角、方位、特征。根据动画播放速度及每幅画面的停顿时间,选择合适的时间间隔设置关键帧,将文件另存为AVI格式生成动画。

4三种方法的比较

视频录制器简单易学,但表现力弱,生成的动画展示效果有限,只是如实记录下设计人员在屏幕上的每一步操作,所以多用于简单装配、视角转动以及配合DMU模块制作动画使用。DMU模块制作动画的优点在于,其自身拥有运动仿真功能,可以完整、真实的展现机构间的运动传递关系,便于干涉检查,通过驱动运动的创建就可以自动完成所有运动动作,不需人为干预。缺点在于对模型约束关系,也就是运动副的完整性、有效性有严格要求。对于大型装配模型来说,约束众多,从而容易造成由于约束关系的不完整及不合适而报错,无法生成整个运动的动画的结果。DMU模块要求正确选择驱动,从驱动的初始动作到最终动作的实现,之间传递过程基于严格的数学映射关系,而反之则无法完整实现。3DVIAcomposer优点在于专业的动画制作功能,在展现模型的装配关系、爆炸视图及突出细节方面有强大表现力。缺点在于相较CATIA环境,对于模型的修改比较麻烦,建议模型的修改在CATIA环境下完成,在3DVIAcomposer环境下更新对应的几何体和角色。DMU模块及3DVIAcomposer在生成的动画时要选择合理的压缩程序以及压缩比,这样既防止不必要的软件报错,同时又可以兼顾文件大小以及画面质量。

5结语

基于CATIA三维机械模型的动画制作可以将产品的设计理念、装配顺序及运动关系等直观的展现给观看者,具有较强的视觉艺术性及表现力,同时可以及时的发现装配错误和运动干涉。动画制作是CATIA软件很好的拓展与发挥,具有重要的现实意义与发展前景。

参考文献:

[1]王登峰,黄博.CATIAV5机械(汽车)产品CAD/CAE/CAM全精通教程[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]SolidwizardCo.,LtdCharlesEngineer,3DVIAComposerHands-onTestDriver.

[3]李大磊,尹跃峰,陈松涛.3DVIAcomposer工程应用基础与实例[M].北京:化学工业出版社,2011.

作者:李洪文 李扬眉 王凯 姜小玉 贺伟 司冀 单位:中国飞机强度研究所

设计论文参考:http://www.qikanol.com/gongchengjishu/sheji/

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