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【摘 要】簡介了Pro/ENGINEER動畫設(shè)計模塊Design Animation在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計過程中的應(yīng)用，以及制作動畫的一般過程。
1 動畫設(shè)計的應(yīng)用
在當(dāng)今產(chǎn)品開發(fā)過程中，通過協(xié)同作業(yè)來提高工程設(shè)計效率的做法非常普遍。當(dāng)中的信息交流傳遞也越來越重要。在三維設(shè)計軟件面世之前，工程圖樣包含了整個產(chǎn)品的所有數(shù)據(jù)信息，由于它起到的重要作用，其也被稱為工程語言。隨著產(chǎn)品升級更新的步伐不斷加快，產(chǎn)品本身構(gòu)造日益復(fù)雜，僅靠工程圖樣已無法表達設(shè)計者的全部意圖。當(dāng)以參數(shù)化為核心的Pro/ENGINEER提供了三維實體設(shè)計功能后，很快被廣大用戶接受。其中的Design Animation就可以在Pro/ENGINEER的裝配中把產(chǎn)品的現(xiàn)實情景以動態(tài)的形式演示出來，即使交流的對方?jīng)]有CAD工作站，仍然可以通過從Animation輸出的MPG或JPG將其傳遞出去，這大大豐富了信息交流傳遞的內(nèi)容和方式。
雅達電子是世界知名企業(yè)愛默生集團旗下的骨干公司，其主要產(chǎn)品電源系列一直處于業(yè)界領(lǐng)先水平。公司采用Pro/ENGINEER軟件做為違禁詞的三維設(shè)計工具已有4年時間。公司與客戶供應(yīng)商（包括PTC公司在內(nèi)）一直保持良好的協(xié)作關(guān)系，并將之間定期的工程信息交流活動當(dāng)作產(chǎn)品開發(fā)的一項重要內(nèi)容來進行。
2 制作動畫的一般過程
雖然Animation要在裝配中操作，但并不需要所有零件的3D實體特征全部完成后才可以進行，因為建立3D實體詳細特征時，往往都已處于產(chǎn)品設(shè)計的具體化階段。而Animation在這之前完成則是更好的選擇。
當(dāng)主要零件建成初始簡單的3D模型后，即可進行動畫制作。當(dāng)3D實體修改變化時，因Pro/ENGINEER本身的相關(guān)性自動會映射到裝配中，此時再將Animation重新生成，即可以使Animation反應(yīng)到產(chǎn)品的最新狀況。建議不要使用含有原始骨架模型的源裝配來制作動畫。可以根據(jù)動畫所要表達的重點做一個單獨的裝配檔案。因為源裝配中的裝配關(guān)系都是在零件建立的同時就被完全定義，一些動畫效果需要在裝配中定義與源裝配不同的約束條件才能實現(xiàn)。當(dāng)然，新建裝配文件中零件的最終位置必須與源裝配保持一致。下面以雅達公司一型號為例，大致介紹Pro/ENGINEER 2001動畫設(shè)計的制作過程。
該型號是一高功率電源，主要部件由面殼散熱器，底殼，2個風(fēng)扇組件，一個PCB組件以及一個電源插座構(gòu)成。如圖1所示。風(fēng)扇組件及PCB組件含有不同的零件組成。裝配關(guān)系是風(fēng)扇組件裝在面殼散熱器上，PCB組件及電源插座裝在底殼中，底殼最終固定在面殼上。各組件都是通過螺釘連接固定。
圖1 所有零件在原始位置
我們期望得到的動畫效果包含的信息有 ：整機的裝配過程以及模擬風(fēng)扇的工作狀態(tài)，同時也展示主要零件的大致外形特征。這些正是供應(yīng)商、生產(chǎn)部門與客戶都關(guān)注的。顯然工程圖樣無法表達這些信息，實體裝配文件也不具備動畫的動態(tài)演示動能。在該裝配中首先裝入的零件是面殼散熱器，需要把它與裝配文件的三個基準(zhǔn)面的關(guān)系全部定義，然后依次裝入其他子組件及零件。因為要輸出風(fēng)扇的運動狀態(tài)，所以扇葉的裝配連接需特別處理，以便定義伺服電動機。
完成總裝配后，可以開始將各組件或零件拖動到想要的位置并拍取快照保存，以供動畫制作使用。在拖動零件時，系統(tǒng)會根據(jù)裝配關(guān)系把零件定義成不同的缺省主體，系統(tǒng)會以拖動主體的方式來實現(xiàn)拖動零件?？梢酝蟿映薌round 以外的所有主體。如果定義的缺省主體與所期望值不同，則需要重新定義。
本例中的Ground是第一個裝入的零件面殼散熱器，如圖2所示。拖動主體的操作類似于修改裝配中的分解狀態(tài)。但此處多出不少功能選項，除了常用的平移，也可任意移動或旋轉(zhuǎn)。加上限制條件以后，還可以把一個零件拖動到另一零件相對特殊的位置。
在拖動過程中，系統(tǒng)會檢查這一步驟跟原始定義的裝配關(guān)系是否有沖突，并根據(jù)情況發(fā)出警告信息。拖動到預(yù)期的位置后即可拍取快照加以保存，系統(tǒng)缺省快照名為snapshot“n”。
重復(fù)以上的操作：定義主體（無需每次都定義）→拖動零件→拍取快照，就像把產(chǎn)品拆開分解的過程。
圖2 拖動部分零件后狀態(tài)
快照之間可以相互借用位置，但并不存在父子關(guān)系。為了最終的動畫效果反映的真實裝配次序，需要快照之間保持連貫性。理想的狀態(tài)應(yīng)該像一個人上臺階，先從最底的一層開始，逐步到達頂層，每上一個臺階就捕捉為一個快照。
圖3 所有零件拖動到最終位置的狀態(tài)
存取所需的快照后，就可以將其編輯成影片段。影片段是由N個快照在一段時間內(nèi)依次出現(xiàn)的演示效果，它是動畫中的核心組成部分。完成的影片段會自動出現(xiàn)在Pro/ENGINEER主窗口下面的時間線內(nèi)。然后定義好風(fēng)扇的伺服電動機，系統(tǒng)也會把它放入時間線內(nèi)，接下來就可以運行這一動畫效果。為了讓動畫生動，通常會把視角及零件的不同顯示模示加入到時間線內(nèi)，然后進行整體編輯，編輯完成后可以進行播放演示效果，如有不協(xié)調(diào)的狀況則再修改，直至達到最佳方案。
3 展望
Animation作為一個傳遞設(shè)計意圖的可視化工具，能夠把直觀細致的3D實體及之間的裝配關(guān)系更清楚地表達出來，這大大方便了用戶。其主要側(cè)重于產(chǎn)品真實狀況在虛擬環(huán)境中的再現(xiàn)，如果虛擬環(huán)境有較強的行業(yè)針對性，那么這一模塊的內(nèi)容會更豐富。
