基于MOCKUP的電子樣機(jī)裝配仿真應(yīng)用

朱悠悠

本文以某電子樣機(jī)虛擬裝配仿真制作為例，對(duì)虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行了探討與研究，并對(duì)仿真制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，例如仿真與jt文件的關(guān)聯(lián)問(wèn)題、仿真的可編輯性以及視頻顯示與仿真文件中所顯示不一致等關(guān)鍵點(diǎn)提出了行之有效的解決方法。

【關(guān)鍵詞】虛擬裝配 動(dòng)畫制作 幀 關(guān)聯(lián)

隨著科技的高速發(fā)展，隨著信息化技術(shù)在航空工業(yè)中大量的推廣應(yīng)用，電子樣機(jī)、虛擬裝配等信息化手段在型號(hào)設(shè)計(jì)過(guò)程中扮演著越來(lái)越重要的作用。虛擬裝配可以在模型裝配之前通過(guò)模擬檢測(cè)出模型本身隱含的問(wèn)題，減少裝配過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而極大的提高了設(shè)計(jì)的效率，縮短了型號(hào)研究的時(shí)間。Mockup是一款與NX兼容的裝配仿真軟件，它可以獲取程序模型的視覺(jué)效果，用與教學(xué)、展示、設(shè)計(jì)評(píng)估、推廣等。目前我所的電子樣機(jī)文件比較大，如果不經(jīng)任何處理，不能流暢的在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而Mockup可以將電子樣機(jī)文件進(jìn)行輕量化處理，使得其可以在計(jì)算機(jī)上流暢的運(yùn)行，且不破壞電子樣機(jī)本身的裝配信息。本文以某型號(hào)電子樣機(jī)為例，詳細(xì)介紹通過(guò)使用Mockup軟件制作裝配仿真并制作動(dòng)畫視頻的方法。

1 虛擬裝配仿真關(guān)鍵技術(shù)

1.1 仿真文件與JT文件關(guān)聯(lián)

仿真文件如果與多個(gè)JT格式文件關(guān)聯(lián)時(shí)，存在下次啟動(dòng)時(shí)顯示仿真文件僅與第一個(gè)JT文件關(guān)聯(lián)。造成問(wèn)題產(chǎn)生的原因是由于Mockup軟件保存動(dòng)畫時(shí)默認(rèn)只保存首次關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)樹，而不會(huì)保存結(jié)構(gòu)樹上的更新部分。具體解決方法有兩種，分是保存時(shí)先將“結(jié)構(gòu)樹中所有的更新部分和仿真動(dòng)畫源文件一起保存”這一項(xiàng)勾選上再保存；另一種方法是在載入多個(gè)JT文件后，將JT文件重構(gòu)成一個(gè)文件。

1.2 仿真可編輯性

仿真制作完成后，對(duì)曾經(jīng)定義好的幀進(jìn)行修改時(shí)，發(fā)現(xiàn)該幀的修改影響了后續(xù)幀，從而造成整個(gè)仿真動(dòng)畫的錯(cuò)誤。針對(duì)該問(wèn)題問(wèn)題的解決方法是：通過(guò)頻繁使用“快照”與“事件”來(lái)實(shí)現(xiàn)，“快照”功能是將當(dāng)前幀下的內(nèi)容進(jìn)行保存，“事件”功能可將不同結(jié)構(gòu)的部件進(jìn)行分類，不同“事件”內(nèi)的部件相互獨(dú)立。

1.3 仿真視頻顯示一致性

仿真視頻生成后播放時(shí)，會(huì)造成仿真文件中的顯示與在播放器中播放的不一致。解決該問(wèn)題的方法是：Mockup在生成視頻時(shí)，視頻的像素大小應(yīng)設(shè)置為任意4：3像素比，然后將Mockup工作臺(tái)中的某電子樣機(jī)居中擺放，并成正二側(cè)顯示。

2 基于Mockup的虛擬裝配仿真制作方法

2.1 虛擬裝配動(dòng)仿真環(huán)境

在虛擬裝配仿真之前，需要在工作站上安裝好NX7.5、Mockup8.3等軟件。

2.2 虛擬裝配仿真制作方法

2.2.1 虛擬裝配仿真制作準(zhǔn)備工作

對(duì)于任意的大型裝配件我們要將其文件格式轉(zhuǎn)換成Mockup軟件可識(shí)別的文件格式，目前JT格式文件能很好的與Mockup軟件兼容，并且該格式文件能保留電子樣機(jī)裝配關(guān)系。因此在準(zhǔn)備工作階段，應(yīng)在NX7.5工作環(huán)境下將整機(jī)導(dǎo)出為JT格式文件，另外需要注意的是，當(dāng)模型太大時(shí)整機(jī)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法轉(zhuǎn)換成功的現(xiàn)象，這時(shí)，可以將整個(gè)電子樣機(jī)拆分成多塊分別轉(zhuǎn)換成JT格式（本文將以這類情況詳細(xì)介紹虛擬裝配仿真制作的方法），本例中將一個(gè)大型電子樣機(jī)分割成了14個(gè)塊。

2.2.2 虛擬裝配仿真制作具體步驟

首先，打開Mockup軟件后新建一個(gè)仿真文件，具體操作為：在“文件”下拉菜單中選擇“新建”按鈕，并在彈出的對(duì)話框中選擇“動(dòng)畫”命令確定即可。

執(zhí)行上述操作后得到一個(gè)選擇與新建的仿真相關(guān)聯(lián)的文件的對(duì)話框，在該對(duì)話框中選擇好需要關(guān)聯(lián)的電子樣機(jī)或裝配模型的電子文件（JT格式），然后點(diǎn)擊“打開”即可進(jìn)入Mockup仿真動(dòng)畫制作環(huán)境。

其次，在結(jié)構(gòu)樹導(dǎo)航器中將電子樣機(jī)的其余組件添加到結(jié)構(gòu)樹中，具體操作為：在“文件”下拉菜單中選擇“插入”，在彈出的對(duì)話框中添加其余組件。將所有裝配組件加載好后，就可以對(duì)虛擬裝配開始拆裝順序制作了，對(duì)于任意的裝配件，需要對(duì)整個(gè)裝配的視角進(jìn)行定位，具體過(guò)程可以手動(dòng)調(diào)整，調(diào)整好后保存該視角，即對(duì)該視角生成一個(gè)快照，具體方法為：在仿真動(dòng)畫制作源文件工作界面中，右鍵 “SetupEvent”然后選擇“添加快照操作”命令。

在“快照”新建好之后，就可以對(duì)零件拆裝路線進(jìn)行定義了，新建一個(gè)“添加線性路徑操作”，在彈出的對(duì)話框中，對(duì)選中的零件進(jìn)行動(dòng)作編輯。在這里需要引入幀的概念，幀是動(dòng)畫、視頻的基本組成部分，通過(guò)設(shè)置零件的初始幀和結(jié)束幀位置可以初步定義一個(gè)從初始幀到結(jié)束幀的運(yùn)動(dòng)?！熬庉嫯?dāng)前”操作是編輯零件本身在結(jié)構(gòu)樹上的位置，即為其裝配好的位置（即結(jié)束幀），這樣只需要通過(guò)使用“添加新的”操作來(lái)定義一個(gè)或者多個(gè)幀（初始幀）就可以實(shí)現(xiàn)該零件從初始幀到結(jié)束幀的運(yùn)動(dòng)。其中“平移”、“旋轉(zhuǎn)”這兩種操作是零件運(yùn)動(dòng)的基本操作，所有的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)都可以通過(guò)平移與旋轉(zhuǎn)組合實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)每一個(gè)零件都定義好其運(yùn)動(dòng)方式之后，一個(gè)電子樣機(jī)的虛擬裝配仿真源文件就做好了。通過(guò)“動(dòng)畫”下拉菜單中的“開始并錄制電影”命令可以將整個(gè)虛擬裝配的仿真過(guò)程制成一個(gè)視頻文件（圖1），通過(guò)該方法得到的視頻文件格式為avi格式，適用于當(dāng)前大部分視頻播放軟件。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)的介紹了通過(guò)工具M(jìn)ockup來(lái)生成電子樣機(jī)虛擬裝配仿真并制作動(dòng)畫視頻，該仿真動(dòng)畫制作方法具有易編輯，兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。筆者通過(guò)對(duì)裝配仿真制作過(guò)程中遇到一些難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與研究，提出了行之有效的解決方法，并將其進(jìn)行歸納與總結(jié)，為今后類似工作的展開起到了重要的借鑒作用。

作者單位

中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所 湖南省株洲市 412002