机械装备虚拟现实设计及实例分析 课件 第2章 建模与模型转换关键技术

第二章建模与模型转换关键技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造目录CONTENTS2.1

模型调研与分析2.2模型构建方法2.3

CAD模型与Unity3d模型的

转换关键技术2.1模型调研与分析主要步骤战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造2确定模型需求收集数据建立模型模型验证模型应用模型分析目录CONTENTS2.1模型调研与分析2.2模型构建方法2.2.1基本CAD软件的建模2.2.2UnigraphicsNX介绍2.2.3SolidWorks介绍2.2.43dsMax介绍2.2.5实例分析2.3

CAD模型与Unity3d模型的

转换关键技术2.2模型构建方法2.2.1基于CAD软件的建模步骤战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造3（1）确定设计需求和参数：明确机械装备的设计需求和参数。（2）创建零件模型：根据设计需求和参数，创建单个零件3D模型。（3）组装零件模型：按设计要求和组装顺序组合装配零件模型，确保零件间协调连接。（4）添加材质和纹理：对零件模型进行材质和纹理的添加与编辑，使其更加真实生动。（5）生成工程图纸：对3D模型进行投影和剖视，生成工程图纸和零件列表。（6）检查和优化模型：检查修正建模错误和不足，确保模型符合设计要求。2.2模型构建方法2.2.2UnigraphicsNX介绍战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造4标题栏工作窗口菜单栏资源条功能区工作区状态栏坐标系全屏按钮2.2模型构建方法2.2.2UnigraphicsNX介绍战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5新建装配图添加组件装配组件2.2模型构建方法2.2.3SolidWorks介绍战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造6设计树工作窗口菜单栏状态栏操控面板任务窗格标准工具栏辅导视图工具栏2.2模型构建方法2.2.3SolidWorks介绍战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7新建装配图添加组件装配组件2.2模型构建方法2.2.43dsMax介绍战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造8状态栏工作窗口功能区时间尺主工具栏命令面板视口导航动画控件快速访问视口场景资源管理器2.2模型构建方法2.2.5案例分析——煤机装备建模战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造9采煤机：MG250/600刮板输送机：SGZ764-630液压支架：ZY10000/28/382.2模型构建方法2.2.5案例分析——煤机装备建模战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造10目前常用的建模软件有UG、SolidWorks、Pro/E等。为展示部件内部结构、实现人机交互虚拟操作及采掘运场景仿真，所需建模精度要求极高，因而常采用UG、Pro/E等软件。2.2模型构建方法2.2.5案例分析——煤机装备建模战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造11通过对比CAD软件构建的三维模型与虚拟模型的特性分析可知，CAD软件中对于机械装备的真实性渲染较差，因此常用UG软件进行三维建模及装配，然后利用3dsMax对模型进行转换，最后在虚拟仿真软件中对模型进行渲染及位置安放。

CAD软件虚拟现实软件运动遵循约束计算机图形学定位遵循约束绝对或相对位置坐标识别自动识别特征无法自动识别造型机械产品造型艺术、曲线造型显示无材料丰富的材质目录CONTENTS2.1模型调研与分析2.2模型构建方法2.3

CAD模型与Unity3d模型的

转换关键技术2.3.1模型修补技术2.3.2模型参数设置2.3.3模型格式转换2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.1模型修补技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造1模型修补技术是在CAD三维建模中常用的一种方法，用于处理模型中的缺陷、错误或不完整性。如图所示，以液压支架为例在UG中完成建模并进行模型修补，主要是针对运动关系的旋转中心点，建立销轴，以此对运动中心点进行标记。2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.1模型修补技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造2以刮板输送机中部槽为例，具体添加销轴如图所示，其在添加销轴之后具有以下功能：（1）在Z方向旋转：主要用于向煤壁侧推进；（2）在X方向旋转：主要用于底板不平整的情况。2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.1模型修补技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造3模型修补技术不仅仅包括销轴添加，同时也包括采用3DSource零件库等方式对一些零部件的缺失问题进行修补，3DSource零件库支持所有主流的三维CAD平台：Pro/E、UGNX、CATIA、SolidWorks等。例如掘进机铲板部驱动部分的驱动马达，在模型中就没有显示出来，其修补效果如下图所示。2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.2模型参数设置战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造4在三维建模软件UG中导出STL格式时，具体操作流程为：点击“文件”，然后点击“导出”，接着选择“STL”，在导出界面选择要导出的对象并选择导出位置，并将弦公差设置为0.08，角度公差设置为18，最后选择确定。2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.2模型参数设置战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5在SolidWorks软件中导出STL格式时，具体操作流程为：点击“文件”，然后点击“另存为”，接着选择“导出位置并文件命名”，然后点击保存类型，选择“STL”，点击“选项”，在选项界面根据自己的需求选择合适的单位，其余选择默认。2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.2模型参数设置战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造6转换为STL格式之后，接下来将其导入到过渡软件3dsMax时需要设置合理的转换参数。在导入时，“焊接阈值”设置为0.01，“平滑角度”设为30，取消勾选“移除双面”和“统一法线”。经过反复测试，综合考虑选取以下参数作为各个软件导出STL格式的转换参数：1）UG：弦公差为0.08，角度公差为18.0；2）SolidWorks：需要根据需求选择合适的单位；3）Pro/E：弦高0.5，角度0.5；2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.2模型参数设置战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7模型修补结束后，将修补好的模型导出为FBX格式，导出参数选择系统默认，如图所示，然后将转换后的FBX格式导入到Unity3d中。2.3

CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术2.3.3模型格式转换战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造8Unity3d并不具备独立、完善的三维建模功能，因而需要从外部软件完成建模后进行导入。Unity3d模型格式主要为FBX，这种格式需要中间软件进行格式转换，常采用3dsMax进行格式转换。格式转化过程如图所示。从UG转换到3dsMax可以接受的格式有IGS、DWG、WRL、STL，经过多次试验对比发现，选择STL格式进行转换较为合适，该格式转换时间较快，模型所占内存较小，且转换后能够保持原有模型的真实感官，适应虚拟装配与场景仿真的基本需求。2.3

CAD模型与Unit