·制造业信息化·
Based on the Pro/E and 3DVIA Composer of the Virtual Machine Animation Simulation
LIU Zi-Chun ，WANG Chao ，HU Rui ，LIN Lin
(The Mechanical Research &Design Institute of Yunnan Provine,Mechatronis Technology and Key Applications Labaratory of Yunnan
Province ，Kunming Yunnan 650031，China)
Abstract:The application of Pro/E powerful modeling function of vacuum adsorption type seedling precision seeding machine design,and establish the assembly,wherein,including calculation and 3D modeling process.Thereafter,the dynamic simulation process using 3DVIA Compose software,through the Pro/E interface will form the assembly into the 3DVIA software for process simulation,and the simulation animation.
Key words:Pro/E ；3DVIA Composer ；modeling ；hole tray seeding precision machine ；animation;Virtual animated simulation
0引言
穴盘育苗是工厂化种苗生产的一种重要方式，其主要特点是利用草炭、蛭石、珍珠岩等轻基质作为育苗基质，采用机械化播种方法，在一张大小相同、孔穴均匀排列的穴盘中培育幼苗，每株幼苗的根系生长都被隔离在相对独立的孔穴中，既减少了病虫害的传播事件发生，也防止苗间争夺营养，使根系得到充分发育，而且操作简单，管理方便，适于工厂化大批量育苗。基于上述育苗提特点，研制开发了相应的播种机械产品———真空吸附式穴盘育苗精量播种机。
1工作原理
真空吸附式穴盘育苗精量播种机工作原理，即真空吸附原理。采用真空马达或气压泵，工作时，首先在带
有多排吸孔的滚筒内形成真空把种子吸附到针管口、面板小孔或滚筒小孔上，当吸附有种子的针管口、面板小孔或滚筒小孔对准各个穴孔，刮板刮下，吸附的种子落到穴孔中，然后滚筒内重新形成真空吸附种子、进入下一循环的播种。如图1所示。
2Pro/E 和3DVIA Composer 的功能与特点
经过20多年不断的创新和完善，Pro/E 现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势：
Pro/E 的所有模块都是全相关的。在设计中某一处
进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期 基于Pro/E 和3DVIA Composer 的播种机虚拟动画仿真 刘子春，王超，胡睿，林琳
（云南省机械研究设计院，云南省机电一体化应用技术重点实验室，云南昆明650031）
收稿日期：2012－2－12
基金项目：云南省社会发展科技计划项目（2009CF002）作者简介：刘子春(1980-)，男，助理工程师。主要从事机电一体化设计工作；王超（1980-），男，工程师。研究方向：机电一体化设计和电气自动化控制。
摘要：应用Pro/E 强大的三维建模功能对真空吸附式穴盘育苗精密播种机进行设计，并组建成为装配体，
其中，包括计算过程和三维造型过程。其后，动态仿真过程应用了3DVIA Composer 软件，通过接口将Pro/E 组建的装配体导入到3DVIA 软件中进行工作过程仿真，并生成仿真动画。
关键词：Pro/E ；3DVIA Composer ；建模；穴盘育苗精密播种机；帧动画；虚拟动画仿真中图分类号：TP391.9
文献标识码：A
doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2012.03.043
文章编号：1002－6673（2012）03－104－03
机电产品开发与创新
Development ＆Innovation of M achinery ＆E lectrical P roducts
Vol．25,No．3
甲基铝氧烷
May ．,2012
第25卷第3期2012年5月喷水
刷平
覆盖
点播
压穴
穴盘
刷平
填料
提升料
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的一些功能提前发挥其作用。
Pro/E建模使用我们较熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对我们来说是很熟悉的，因而易于使用。
如图2所示即为运用Pro/E建模并组建成装配体的真空吸附式穴盘育苗精量播种机成套设备：3DVIA
智能飞行器技术Composer是由Das-
sault开发的图形软
件，结合了来自许
多不同来源和系统
的数据，其支持的
3D CAD系统和文
件格式包括Solid-
Works、CATIA V4和V5、Pro/E、STEP和IGES等，并且通过XML交换就可以与任何PLM系统实现集
成。
3DVIA Composer使用3D模型中的信息，将设计更改以无缝方式直接更新到产品模型处理中，从而创建精确和最新的交互材料。通过利用3D数据和其它工具，3DVIA Composer可在支持和制造方面助用户一臂之力。改进产品的同时还可节约时间和金钱。
目前3DVIA Composer已经推出到3DVIA Composer V6R2011版本。与之前的版本相比，3DVIA Composer V6R2增加了以下重要特性：
增强的动画视觉效果。3DVIA Composer使得用户能够对对象进行复制和粘贴并在动画中拖动。这些使用标准Microsoft誖Windows誖协议的新功能都是3DVIA Com-poser如何将先进的3D功能传递给非技术性电脑用户的例证。
33DVIA Composer的动画仿真
3DVIA Composer V6R2针对动画实现及渲染做了较大的增强。3D动画在计算机上实现起来其过程是较为复杂的，然而要做好计算机3D动画必须要对其有一定了解。
计算机动画是将图形、图案、画面或者其中的一部分现实在屏幕上，并按照一定的规律或者预定的要求在屏幕上移动、变换，从而使计算机显示出得图形动态地变化。因此，动画实际上是动画对象重复
地进行图形变换操作的结果。
一般情况下，这种变换由程序来实现，显示出动画对象的图形，然后进行变换，在擦除原来的图形，在将变换的图形显示出来，如此循环下去，类似于动画片的制作过程。
计算机动画效果主要由动画的显示速度和画面真实感决定。而动画的显示速度和画面的真实感又受许多因素影响，主要有图形：适配器、图形加速卡、CPU的时钟频率、内存容量、显示分辨率、颜数、建模、算法及运行平台等因素。
动画的分类：过程动画，指依据程序或用户提供的指令进行的动画，这些指令有时被称为文本。动画的主体通常称为实体，实体按照一条由程序用户所描述的运动轨迹运动。运动动画，指与物理规律—或者那些规律的简化描述相联系的动画，如反跳、碰撞、反弹以及其他现象等都可以根据程序员提供的数学公式进行处理。 动画的实现方法及其优缺点：帧动画，帧动画也称为全屏幕动画或页式动画。动画程序建立许多个全屏幕图像，并将每幅图像存入单独的页缓冲区中。当所有图像全部建立完成之后，程序中的特定程序段会将这些图形以适当的顺序移到屏幕上，以建立动画效果。位块传输动画，也称位块图形、软件子图动画、图形阵列动画、瞬态动画、部分屏幕动画及拱形动画。它是将从显示缓冲区或存于磁盘上得图形数据显示在显示器的不同位置来产生动画效果的。
小型地源热泵
施密特触发器芯片
三维动画分：三维线框图和三维实体图的动画。从图形技术上来讲，二维动画实现起来最简单，不存在视角变换、消隐和阴影、纹理等问题。动画刷新速度快，则三维动画月形象。三维实体图完全是仿造实际物体在人眼中的成像，其动画效果最形象、最生动，但三维实体图的动画要进行消隐和阴影处理，画面刷新的计算量很大；三维线框图则介于两者之间。
3DVIA在制作三维动画时如果没有特殊要求其实现方式为帧动画，动画过程即可用线框图显示也可用实体展示，下面就从模型导入开始介绍：
三维模型的导入在3DVIA Composer三维动画创建中具有非常中要的作用，是使用动画模块进行三维创建时的重要步骤。
启动3DVIA Composer，进入工作环境。在主菜单中选取【打开】选项，系统弹出如图所示的【打开】对话框，在对话框中选取所需的模式，即在【文件类型】分组框中选取【PTC PorE Assembly(.asm)】选项，在对话框中到需要的文件名后，即可进入导入模式，进行模型的导入。
系统会自动生成3DVIA Composer所能直接使用的**.SMG文件。
由于创建三维动画是此次使用3DVIA Composer进行动画仿真的主要目的，因此动画模块是最基本和最核心的模块。3DVIA Composer
动画创建方法是模仿真实的
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机械运动过程：首先定义基结构件的自由度，相当于在机械运动的受力约束情况；然后在此基础之上创建运动特征，如创建旋转、平移、静止等特征，每添加一个运
动特征就相当于一个机械运动。在此只选出一个比较有代表性的部件说明，其余零件建模类似可得。先以平整部件为例：
在正确导入部件模型后，模型会显示在工作区内如图4，然后就是模型的修正定义，及将运动部件与相对静止的零件区分开来。
如平整部件中叶轮为运动件，但在Por/E建模过程中我们并无法将其设置运动部件，所以需要对模型进行重新定义分组，将叶轮以及与其有同样运动规律的零件添加为一组，以便于以后在定义自由度的工作。
组的定义于添加：首先将一切定的运动零件在模型树中将其调整在主轴附近，在选择运动零件将他们定义为同一组。
接下来再定义其自由度，由于叶轮为轴向运动部件，我们可以直接在自由度定义一栏中对其定义。定义好自由度后就可以创建动画了，在3DVIA Composer进行动画的创建主要是创建动画的关键帧，先来创建第一个关键帧，在时间轴上选取第一个关键帧的时间点，然后选取运动部件叶轮并设置旋转方向和旋转角度。如图5所示。
同样的方法可以插入不同位置的关键帧，最终达到预定的运动要求。软件可自动在两帧之间进行插值，将其一系列关键帧联系起来就完成了动画制作步骤。如图6所示。
此外3DVIA Composer提供了一些工具，用来为视图添加标记和标注、以及测量角。
这些工具包括箭头、图像、标签、编号和尺寸等，统称为协同角。可以帮助制作者，在动画显示制作中得以更加准确的表述设计者的目的及意图。
复合运动：我们可以把刚性实体零件看做为质点，某一质点在坐标系（整体场景）的位置变化，我们看做一般运动。如果有两个或多个实体（质点）相对坐标系的运动，就不能简单的看待了，3DVIA在制作过程动画效果时是以关键帧的定义来实现的，这一点在相对于同一场景坐标系实现运动是比较容易的，假设如果有两个或多个物体的运动，且不局限于同一坐标系，有相对坐标系的运动制作就需要对关键帧及场景做一些处理了，类似编程中用的嵌套，先将最基础的运动表达出来，再将其放入新场景和运动系中来实现复合运动。
4结束语
止水针头我们通过采用Pro/E三维建模及3DVIA Composer对播种机动画仿真后，改变了样机器在试制方面的弊病，提高了机器运行的同步程度、可靠性和稳定性。通过对整机动画演示能够及时发现运动部件间的配合情况便于改进设计方便系统的维护，检查和灵活改变零部件部件机构给设计过程带来了很大的方便，提高了机器设计到厂家生产的效率。真空吸附式穴盘育苗精量播种机的设计生产成本方面，使用对整机的动画分析可极大的简化从设计到生产的成本，比原来采用样机试验成本要少不少，而各方面性能得到了极大的提升。
参考文献：
[1]France.3DVIA Composer高级教程.Dassault systems.2011.
[2]谭雪松.Pro/ENGINEER2001基础教程[M].人民邮电出版社
.2004. 106
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