180型鱼肉采取设备动态仿真中三维建模探究.doc

180型鱼肉采取设备动态仿真中三维建模探究 　　摘 要：研究180型鱼肉采取设备的工作性能，运用3DMAX软件创建鱼肉采取设备三维模型的技术方法，采用优化技巧使实体模型的结构更简化，模型的容量更小，为使用者提供逼真的视觉效果。三维建模较传统的二维图像更直观，能全面的观察整个鱼肉采取设备的结构，从而为鱼肉采取设备动态仿真技术的研究奠定良好的基础。 关键词：3DMAX建模；模型优化；180型鱼肉采取设备 中图分类号：TD451 鱼肉采取设备在开发、研制和设计过程中，必须对其各个部件的连接进行动力学分析和轨迹规划，运用3DMAX技术、CAD技术和渔业装备技术理论在计算机中生成几何图形，并动画显示，然后对鱼肉采取设备模型进行结构解析，运动控制以及实际工作状态进行模拟仿真，这样较传统的二维图形更直观，可以很好地解决鱼肉采取设备研发过程中出现的问题。 3DMAX 是由美国的AutoDesk 公司开发的一种基于矢量的三维造型和动画设计软件，它可以制作出非常逼真的三维实体及动画特效。它主要是是运用计算机图形生成和图形处理功能模仿真实现象或理论模型，其广泛应用于工业产品制造，建筑设计，城市虚拟建设，医学仿真模拟，科学可视化，影视制作等诸多领域[1]。 1 鱼肉采取设备三维建模和模型优化 3DMAX建模方式多样，功能全面，操作性强；建模时能充分表现立体特征，且模型面数较少，相应数据量少，计算机资源占用量也少；强大的导入导出功能，支持DWG、DFX等格式文件；具备多项功能强大的插件，可制作各类逼真的动画特效[2]，鱼肉采取设备三维建模步骤如图1所示： 图1 建模流程图 1.1 三维建模技术 180型鱼肉采取设备模型较多，包括采肉筒、鱼盘、机座、箱体、出料斗、动力系统以及各零部件如刮料螺杆、托轮、传动钉等，针对不同的对象采用多边形建模、复合物建模和NURBS曲线建模。应用方面具体如下： 1.1.1 多边形POLY建模 POLY建模可以利用3DMax中内置的模型直接生成，通过内置参数进行修改，在视图中创建标准几何体或扩展几何体，如长方体、圆柱体等；复杂的物体可以在视图中创建基本几何体的前提下进入模型子对象层级进行编辑，通过挤出、倒角、连接、弯曲、扭曲等命令修改形状，塑造出需要的模型。例如采肉筒采用的圆柱体建模，鱼盘采用的长方体建模。如图2、3所示： 图2 采肉筒模型 图3 鱼盘模型 1.1.2 复合物体建模 布尔运算是处理二值之间关系的逻辑数学计算法，包括联合、相交、相减。复合物体建模就是使用布尔运算，使两个物体之间产生相应的变化，联合是用来将两个物体合并，相交的部分将被删除，运算完成后两个物体将成为一个物体，相减即在A物体中减去与B物体重合的部分或在B物体中减去与A物体重合的部分，相减运算广泛地应用在洞体和凹陷体的建模过程中，例如刮板调节轴上的打孔。如图4所示： 图4 刮板调节轴模型 1.1.3 NURBS曲线建模 NURBS全称是非一致性合理基础样条曲线，它的网格拓扑结构是依赖于数学公式来搭建的，最后建立的模型密度是完全可操控的。利用NURBS曲线创建二维图形，可以对二维图形添加各项修改器，使其生成三维模型，常用的修改器有挤出挤压、车削等；也可以为二维图形装载放样路径，使二维图形形成有一定厚度的三维模型。 （1）挤出挤压是以二维图形为轮廓，制作出相同形状，赋予厚度的3D模型，文中180型鱼肉采取设备的机座，箱体结构都是采用此方法创建。如图5、6所示： 图5 机座模型 图6 箱体模型 （2）车削建模是对曲线添加车削命令，通过修改旋转轴向和角度，使截图曲线绕中心轴旋转，从而生成一个柱状模型，文中鱼肉采取设备的大部分零部件都是应用此方法实现。例如手柄螺丝。如图7所示： （3）loft放样建模是通过创建一个二维图形，然后在图形上安插路径形成立体图形的建模方式。文中鱼肉采取设备的电机罩采用此方法建立。如图8所示： 图7 手柄螺丝 图8 电机罩 1.2 模型优化技术 三维模型的实质是由大量的网格构成的，在计算机处理过程中占用了大量的存储空间，且在图形图像渲染过程中占用了大量的时间，因此在建模过程中，要对网格进行优化处理，提高模型的利用效率。常见的优化技巧有： （1）对模型格式进行编辑转换。无论是复合物体建模还是NURBS曲面建模，几乎所有的模型都可以通过两种命令进行编辑：editable mesh（可编辑网格） 和editable poly（可编辑多边形），通过调节模型的点、线段、面，类似于“捏橡皮泥”的方法对模型进行塑形，输出格式为Mesh格式。可编辑网格方式建模占用的系统资源少，运行速度快。可编辑多边形更适合