proe動(dòng)畫設(shè)計(jì)模塊在產(chǎn)品開發(fā)過程中的應(yīng)用

2013-06-01 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

石魏峰
關(guān)鍵字:proeNGINEER 制作動(dòng)畫 Animation MPG JPG

簡單介紹了proeNGINEER動(dòng)畫設(shè)計(jì)模塊Design Animation在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用,以及制作動(dòng)畫的一般過程。

1 動(dòng)畫設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在當(dāng)今產(chǎn)品開發(fā)過程中,通過協(xié)同作業(yè)來提高工程設(shè)計(jì)效率的做法非常普遍。當(dāng)中的信息交流傳遞也越來越重要。在三維設(shè)計(jì)軟件面世之前,工程圖樣包含了整個(gè)產(chǎn)品的所有數(shù)據(jù)信息,由于它起到的重要作用,其也被稱為工程語言。隨著產(chǎn)品升級(jí)更新的步伐不斷加快,產(chǎn)品本身構(gòu)造日益復(fù)雜,僅靠工程圖樣已無法表達(dá)設(shè)計(jì)者的全部意圖。當(dāng)以參數(shù)化為核心的proeNGINEER提供了三維實(shí)體設(shè)計(jì)功能后,很快被廣大用戶接受。其中的Design Animation就可以在proeNGINEER的裝配中把產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)情景以動(dòng)態(tài)的形式演示出來,即使交流的對(duì)方?jīng)]有CAD工作站,仍然可以通過從Animation輸出的MPG或JPG將其傳遞出去,這大大豐富了信息交流傳遞的內(nèi)容和方式。

雅達(dá)電子是世界知名企業(yè)愛默生集團(tuán)旗下的骨干公司,其主要產(chǎn)品電源系列一直處于業(yè)界領(lǐng)先水平。公司采用proeNGINEER軟件做為唯一的三維設(shè)計(jì)工具已有4年時(shí)間。公司與客戶供應(yīng)商(包括PTC公司在內(nèi))一直保持良好的協(xié)作關(guān)系,并將之間定期的工程信息交流活動(dòng)當(dāng)作產(chǎn)品開發(fā)的一項(xiàng)重要內(nèi)容來進(jìn)行。

2 制作動(dòng)畫的一般過程

雖然Animation要在裝配中操作,但并不需要所有零件的3D實(shí)體特征全部完成后才可以進(jìn)行,因?yàn)榻?D實(shí)體詳細(xì)特征時(shí),往往都已處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的具體化階段。而Animation在這之前完成則是更好的選擇。

當(dāng)主要零件建成初始簡單的3D模型后,即可進(jìn)行動(dòng)畫制作。當(dāng)3D實(shí)體修改變化時(shí),因proeNGINEER本身的相關(guān)性自動(dòng)會(huì)映射到裝配中,此時(shí)再將Animation重新生成,即可以使Animation反應(yīng)到產(chǎn)品的最新狀況。建議不要使用含有原始骨架模型的源裝配來制作動(dòng)畫?？梢愿鶕?jù)動(dòng)畫所要表達(dá)的重點(diǎn)做一個(gè)單獨(dú)的裝配檔案。因?yàn)樵囱b配中的裝配關(guān)系都是在零件建立的同時(shí)就被完全定義,一些動(dòng)畫效果需要在裝配中定義與源裝配不同的約束條件才能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,新建裝配文件中零件的最終位置必須與源裝配保持一致。下面以雅達(dá)公司一型號(hào)為例,大致介紹proeNGINEER 2001動(dòng)畫設(shè)計(jì)的制作過程。

該型號(hào)是一高功率電源,主要部件由面殼散熱器,底殼,2個(gè)風(fēng)扇組件,一個(gè)PCB組件以及一個(gè)電源插座構(gòu)成。如圖1所示。風(fēng)扇組件及PCB組件含有不同的零件組成。裝配關(guān)系是風(fēng)扇組件裝在面殼散熱器上,PCB組件及電源插座裝在底殼中,底殼最終固定在面殼上。各組件都是通過螺釘連接固定。

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圖1 所有零件在原始位置

我們期望得到的動(dòng)畫效果包含的信息有 :整機(jī)的裝配過程以及模擬風(fēng)扇的工作狀態(tài),同時(shí)也展示主要零件的大致外形特征。這些正是供應(yīng)商、生產(chǎn)部門與客戶都關(guān)注的。顯然工程圖樣無法表達(dá)這些信息,實(shí)體裝配文件也不具備動(dòng)畫的動(dòng)態(tài)演示動(dòng)能。在該裝配中首先裝入的零件是面殼散熱器,需要把它與裝配文件的三個(gè)基準(zhǔn)面的關(guān)系全部定義,然后依次裝入其他子組件及零件。因?yàn)橐敵鲲L(fēng)扇的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以扇葉的裝配連接需特別處理,以便定義伺服電動(dòng)機(jī)。

完成總裝配后,可以開始將各組件或零件拖動(dòng)到想要的位置并拍取快照保存,以供動(dòng)畫制作使用。在拖動(dòng)零件時(shí),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)裝配關(guān)系把零件定義成不同的缺省主體,系統(tǒng)會(huì)以拖動(dòng)主體的方式來實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)零件?？梢酝蟿?dòng)除了Ground 以外的所有主體。如果定義的缺省主體與所期望值不同,則需要重新定義。

本例中的Ground是第一個(gè)裝入的零件面殼散熱器,如圖2所示。拖動(dòng)主體的操作類似于修改裝配中的分解狀態(tài)。但此處多出不少功能選項(xiàng),除了常用的平移,也可任意移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。加上限制條件以后,還可以把一個(gè)零件拖動(dòng)到另一零件相對(duì)特殊的位置。

在拖動(dòng)過程中,系統(tǒng)會(huì)檢查這一步驟跟原始定義的裝配關(guān)系是否有沖突,并根據(jù)情況發(fā)出警告信息。拖動(dòng)到預(yù)期的位置后即可拍取快照加以保存,系統(tǒng)缺省快照名為snapshot“n”。

重復(fù)以上的操作:定義主體(無需每次都定義)→拖動(dòng)零件→拍取快照,就像把產(chǎn)品拆開分解的過程。

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圖2 拖動(dòng)部分零件后狀態(tài)

快照之間可以相互借用位置,但并不存在父子關(guān)系。為了最終的動(dòng)畫效果反映的真實(shí)裝配次序,需要快照之間保持連貫性。理想的狀態(tài)應(yīng)該像一個(gè)人上臺(tái)階,先從最底的一層開始,逐步到達(dá)頂層,每上一個(gè)臺(tái)階就捕捉為一個(gè)快照。

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圖3 所有零件拖動(dòng)到最終位置的狀態(tài)

存取所需的快照后,就可以將其編輯成影片段。影片段是由N個(gè)快照在一段時(shí)間內(nèi)依次出現(xiàn)的演示效果,它是動(dòng)畫中的核心組成部分。完成的影片段會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在proeNGINEER主窗口下面的時(shí)間線內(nèi)。然后定義好風(fēng)扇的伺服電動(dòng)機(jī),系統(tǒng)也會(huì)把它放入時(shí)間線內(nèi),接下來就可以運(yùn)行這一動(dòng)畫效果。為了讓動(dòng)畫生動(dòng),通常會(huì)把視角及零件的不同顯示模示加入到時(shí)間線內(nèi),然后進(jìn)行整體編輯,編輯完成后可以進(jìn)行播放演示效果,如有不協(xié)調(diào)的狀況則再修改,直至達(dá)到最佳方案。

3 展望

Animation作為一個(gè)傳遞設(shè)計(jì)意圖的可視化工具,能夠把直觀細(xì)致的3D實(shí)體及之間的裝配關(guān)系更清楚地表達(dá)出來,這大大方便了用戶。其主要側(cè)重于產(chǎn)品真實(shí)狀況在虛擬環(huán)境中的再現(xiàn),如果虛擬環(huán)境有較強(qiáng)的行業(yè)針對(duì)性,那么這一模塊的內(nèi)容會(huì)更豐富。

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