Diseño de animación de modelo mecánico CATIA 3D
1 Prólogo
Con el desarrollo de muchos software 3D, la tecnología de creación de modelos 3D se ha utilizado ampliamente, lo que mejora la visibilidad y precisión del proceso de ensamblaje. en diseño. Entre ellos, el software CATIA es un conjunto completo de software integrado CAD/CAM/CAE 3D desarrollado por la empresa francesa Dassault y que ha sido ampliamente utilizado en los campos de la fabricación aeroespacial, de automóviles, naval y de maquinaria. Basado en el modelado CATIA, se generan animaciones que son independientes del entorno de software y pueden ejecutarse de forma independiente en el entorno de Windows, lo que desempeña un papel importante en las pruebas de movimiento del modelo, la inspección de interferencias y el lanzamiento de productos.
2 Establecimiento del modelo
La producción de animación requiere el uso del software CATIA para establecer primero un modelo completo y, para que la animación sea hermosa, el modelo debe recibir atributos como material y color y renderizado. Los componentes que requieren movimiento dentro del modelo deben tener una relación de ensamblaje y no pueden diseñarse como la misma pieza. Por supuesto, en el mismo modelo, los productos también pueden moverse entre sí.
3 Producción de animación
Hay tres ideas de diseño para la producción de animación de modelos CATIA, a saber: grabadora de vídeo (VideoRecorder), tecnología de prototipo electrónico (DMU-DigitalMockup) y aplicación de software 3DVIAcomposer. Para los modelos CATIA, estos tres son los métodos de producción más simples y efectivos.
3.1 Grabador de video
En el entorno CATIA, puede abrir el grabador de video a través de la operación Herramientas-Imagen-Video y presionar el formato de película. Grabe las operaciones del diseñador en la pantalla y genere automáticamente animaciones en formato AVI.
3.2 Tecnología de prototipo electrónico (DMU—DigitalMockup)
La tecnología de prototipo electrónico (DMU—DigitalMockup) es un módulo de simulación de movimiento que viene con CATIA. A través de este módulo, se muestra el mecanismo de movimiento de DMU. La función simulada (DMUkinematics) puede simular, analizar y simular el modelo de ensamblaje y generar animación en formato AVI al mismo tiempo. La idea del diseño es utilizar las relaciones de restricción entre conjuntos para transmitir el movimiento de los componentes impulsores paso a paso para realizar el movimiento de todo el mecanismo. Primero, establezca relaciones completas de restricciones de ensamblaje (Restricciones) en el módulo Diseño de ensamblaje. Luego cambie a la función cinemática DMU del módulo de tecnología de prototipo electrónico (DigitalMockup) y comience a definir el mecanismo. Utilice la conversión de restricciones de ensamblaje para convertir restricciones de ensamblaje en restricciones de movimiento (RevoluteJoint). Debido a que las restricciones de ensamblaje se han definido, use la conversión automática (AutoCreate). El tercer paso es definir el mecanismo de accionamiento (Drive). Seleccione el componente apropiado como mecanismo de acción inicial, establezca los parámetros de acción e impulse los componentes que tienen una relación de movimiento con él para transmitir la acción correspondiente para formar un movimiento completo. El cuarto paso puede ser utilizar la simulación para crear simulación y animación de mecanismos. Por supuesto, también puede definir directamente relaciones de restricción de movimiento en el módulo DMUkinematics para reemplazar la operación de conversión de restricciones.
3.3 Uso del software 3DVIAcomposer
Los dos métodos de operación anteriores utilizan las funciones propias de CATIA para lograr la producción de animación. De hecho, Dassault ha desarrollado un software que utiliza específicamente datos 3D para crear perspectivas y animaciones. El último software, 3DVIAcomposer, tiene una muy buena interfaz perfecta con el software CATIA. Los modelos Catia se pueden abrir y editar directamente en 3DVIAcomposer, que se puede utilizar como software de extensión para la producción de animación CATIA. Hay dos ideas de diseño: (1) Utilice la operación ver-crear vista para guardar el modelo del área de vista en forma de foto y generar animación a través de la foto. Esta vista contiene la orientación de la perspectiva, las propiedades del modelo y todas las partes visibles en el área de vista.
Cree múltiples vistas en secuencia de acuerdo con el orden de las imágenes que se van a reproducir, luego arrastre las vistas creadas al área de la línea de tiempo como cuadros, seleccione un intervalo de tiempo con una velocidad de reproducción adecuada, el software completará automáticamente las acciones continuas entre cada cuadro. y finalmente guarde el archivo como Generar animaciones en formato AVI. (2) Genere animación creando directamente operaciones de fotogramas clave en la línea de tiempo. Los fotogramas clave son los componentes básicos de la animación. Cada fotograma clave corresponde a la acción correspondiente de la animación. 3DVIAcomposer contiene tres tipos de fotogramas clave, que pueden registrar la posición, los atributos, la perspectiva, la orientación y las características del modelo. De acuerdo con la velocidad de reproducción de la animación y el tiempo de pausa de cada imagen, seleccione el intervalo de tiempo apropiado para configurar los fotogramas clave y guarde el archivo en formato AVI para generar la animación.
Comparación de 4 tres métodos
La grabadora de video es simple y fácil de aprender, pero su expresividad es débil y el efecto de visualización de la animación generada es limitado. Solo registra fielmente cada paso. del diseñador en la pantalla, por lo que se utiliza principalmente para montaje simple, rotación de perspectiva y producción de animación con módulo DMU. La ventaja del módulo DMU para la producción de animación es que tiene una función de simulación de movimiento, que puede mostrar completa y verdaderamente la relación de transmisión de movimiento entre mecanismos, lo que facilita la inspección de interferencias. Al crear movimiento de accionamiento, todas las acciones de movimiento se pueden completar automáticamente sin necesidad de intervención humana. intervención. La desventaja es que existen requisitos estrictos sobre la relación de restricción del modelo, es decir, la integridad y efectividad de los pares cinemáticos. Para los modelos de ensamblaje a gran escala, existen muchas restricciones, lo que fácilmente resulta en errores debido a relaciones de restricciones incompletas e inapropiadas, y la incapacidad de generar resultados de animación para todo el movimiento. El módulo DMU requiere la selección correcta del conductor, desde la acción inicial del conductor hasta la realización de la acción final, el proceso de transferencia se basa en una estricta relación de mapeo matemático, y viceversa no se puede realizar por completo. La ventaja de 3DVIAcomposer radica en su función de producción de animación profesional, que tiene un gran poder expresivo al mostrar la relación de ensamblaje del modelo, la vista explosionada y los detalles resaltados. La desventaja es que, en comparación con el entorno CATIA, es más problemático modificar el modelo. Se recomienda completar la modificación del modelo en el entorno CATIA y actualizar la geometría y los caracteres correspondientes en el entorno 3DVIAcomposer. El módulo DMU y 3DVIAcomposer deben elegir un programa de compresión y una relación de compresión razonables al generar animaciones, lo que no solo evita errores de software innecesarios, sino que también tiene en cuenta el tamaño del archivo y la calidad de la imagen.