7 - 2001

Анимация в системе T-FLEX CAD

Татьяна Зуева, Сергей Бикулов, Леонид Баранов

Средства анимации — эффективный механизм, помогающий как при проектировании изделия, так и при его представлении заказчикам. С помощью анимации можно анализировать поведение кинематических механизмов и взаиморасположение деталей сборочных конструкций. Система T-FLEX CAD обладает уникальными возможностями в области создания и управления анимацией 2D-чертежей и 3D-моделей. Принцип построения параметрической модели обеспечивает простой и гибкий механизм ее изменения, что, в свою очередь, позволяет реализовать функции анимации без дополнительных затрат.

Разработанное в T-FLEX CAD 7.1 встроенное приложение «Создание сценариев анимации» — удобный инструмент для управления анимацией модели, просмотра результатов и записи мультимедиа-файлов. Например, видеоролик, отражающий процесс разнесения элементов сборки, может сделать презентацию готового изделия более наглядной и эффектной. При работе с моделью кинематического механизма анимация поможет оценить правильность его работы и влияние различных параметров. С документом T-FLEX CAD может быть связано любое количество сценариев анимации, содержащих разнообразные варианты изменения модели (рис. 1).

Проектирование трехмерных моделей в системе

T-FLEX CAD 3D можно осуществлять различными методами: по двухмерному чертежу, в трехмерном пространстве, создавая необходимые элементы на плоскостях или поверхностях. Набор операций твердотельного моделирования обеспечивает множество вариантов построения 3D-моделей. Создание сборочных конструкций может производиться как с использованием деталей, хранящихся в отдельных документах, так и методом «сверху вниз». В последнем случае детали строятся непосредственно в документе сборки, отдельные операции которой в любой момент могут быть выгружены в новый файл. Параметрические возможности

T-FLEX CAD позволяют управлять с помощью параметров как геометрическими размерами деталей, так и их пространственным положением. Каждый параметр модели может быть выражен числовым значением или переменной. Использование переменных обеспечивает более простое и быстрое управление значениями параметров, позволяет устанавливать внутренние связи между элементами модели и выбирать значения параметров из баз данных. В процессе анимации система отображает состояние модели при последовательном изменении ее параметров. Необходимым условием для создания анимации является наличие переменных, влияющих на изменяемые параметры модели. Например, если необходимо, чтобы в процессе анимации деталь вращалась относительно точки привязки, то назначается переменная, значение которой равно значению угла поворота, то есть при построении модели должны быть определены изменяемые параметры и переменные.

Рассмотрим в общих чертах схему действий при создании сценария анимации в T-FLEX CAD. Первым шагом является формирование графиков значений каждой переменной во времени. Работа с графиками достаточно проста и удобна. Для изменения доступны диапазоны значений переменной и времени анимации, параметры сетки, масштаб и т.д. Общепринятый набор функций редактирования обеспечивает гибкое формирование линии графика. График для выбранной переменной создается в отдельном окне либо в окне уже существующего графика другой переменной, что позволяет совместить несколько кривых в одном координатном пространстве. Для каждого графика указывается произвольное число точек, определяющих значение соответствующей переменной в конкретные моменты времени. Изначально график представляет собой ломаную, но, заменяя отдельные отрезки на участки сплайна, можно получить гладкую кривую. Другой тип графиков, называемых ведомыми, можно получить для переменных, заданных с помощью функций или выражений. Поскольку значения таких переменных являются зависимыми величинами, их графики строятся системой автоматически при запуске анимации и отражают изменения переменных в процессе анимации. Ведомые графики можно использовать для анализа взаимного расположения элементов модели. Создадим, к примеру, переменную, значение которой определяется функцией. С помощью функции измеряется расстояние между указанными элементами (вершинами, телами и т.п.). Затем, используя механизм анимации, получим график, показывающий изменения значения переменной при различных параметрах модели (рис. 2).

Что же происходит при формировании анимации? Система определяет количество шагов анимации по установленным диапазону и значению приращения времени анимации. Затем последовательно для каждого шага с построенных графиков считываются значения переменных и производится пересчет модели с текущим набором параметров. Установка параметра «В реальном времени» позволяет моделировать процесс анимации в реальном времени. В этом случае желательно подобрать значение шага времени анимации не меньшее, чем значение времени, необходимого для пересчета модели.

Удобным средством контроля за допустимостью заданных значений переменных является возможность предварительного просмотра модели. Указав точку на шкале времени и нажав на кнопку «Применить», вы получите модель со значениями переменных, заданных для выбранного момента времени. В случае возникновения ошибочной ситуации в окне диагностики появляются соответствующие сообщения.

Предусмотрен механизм использования созданных графиков в различных сценариях анимации (рис. 3). В любой момент данные текущего графика могут быть сохранены в отдельном файле или загружены из уже существующего файла.

Результаты анимации можно просмотреть сразу после задания графиков и записать (если это, конечно, необходимо) в мультимедиа-файл (*.AVI). Создав в 3D-сцене дополнительные камеры, вы можете назначать точку и направление взгляда при записи анимации. Кроме того, используя переменные для параметров, определяющих пространственное положение камеры, вы получаете возможность перемещать камеру в 3D-сцене в процессе анимации. Настройки сценария анимации также могут управлять размерами окна, временным диапазоном, шагом времени, временной задержкой. С помощью этих установок пользователь может настроить модуль анимации по своему усмотрению.

При записи AVI-файлов система предлагает выбрать программу сжатия видеоинформации и задать соответствующие параметры либо установить запись полных кадров, что отражается на размере файла анимации.

Для получения видеоролика более высокого качества можно использовать фотореалистичное изображение (рис. 4). При записи AVI-файла в этом режиме производится обработка каждого кадра специализированным модулем создания фотореалистичного изображения, что несколько увеличивает время создания файла, но значительно улучшает качество изображения.

Описанный механизм формирования анимации аналогичным образом используется и для двухмерных чертежей (рис. 5). В T-FLEX CAD с помощью параметризации задаются и изменяются любые геометрические отношения между элементами детали и фрагментами сборочного чертежа, что в дальнейшем позволяет, используя анимацию, проанализировать корректность работы различных механизмов.

Создание анимации является логичным продолжением работы с параметрической моделью, позволяет наглядно отобразить влияние изменения параметров на форму и положение объектов 3D-сцены, моделировать работу кинематических механизмов, записывать и анализировать процесс разнесения элементов сборочной конструкции. Возможность решения этих задач является еще одним преимуществом использования параметризации при создании как отдельных деталей, так и сложных сборочных моделей. Анализ параметрической модели с помощью анимации позволяет предотвратить появление ошибок еще на ранней стадии проектирования изделия.

«САПР и графика» 7'2001