基于VRP平台的桑塔纳AJR发动机虚拟装配系统制作毕业设计论文.docx
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基于VRP平台的桑塔纳AJR发动机虚拟装配系统制作毕业设计论文.docx
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基于VRP平台的桑塔纳AJR发动机虚拟装配系统制作毕业设计论文
毕业设计(论文)
基于VRP平台的桑塔纳2000AJR
发动机虚拟装配系统制作
BasedontheVRPplatformSantana2000-AJR
Enginevirtualassemblysystem
徐州工业职业技术学院
毕业设计(论文)任务书
课题名称基于VRP平台的桑塔纳2000AJR发动机虚拟装配系统制作
课题性质设计制作类
班级
学生姓名
学号
指导教师
导师职称
一.选题背景及意义
1.背景
随着时代的发展,虚拟现实技术不断的成熟,机电专业的学生对于发动机的拆装、结构、原理动画不太了解,发动机易损耗,拆装三四次就报废。
成本太高,培训费也高,发动机零件过于笨重,拆卸过程中难免会遇到一些安全问题。
基于虚拟现实技术VRP平台,我们将发动机的拆装动画,曲柄连杆动画,原理动画以及零部件展示出来,通过这样的教学仿真解决了发动机的损耗大,成本高,培训费昂贵,以及一些拆装危险性的问题。
2.内容
基于VRP平台的桑塔纳2000-AJR发动机虚拟装配系统让学生掌握发动机的拆装动画,曲柄连杆动画,零部件介绍,原理动画等。
3.应用意义
对于教学方面,机电类专业的学生可以以后不需要再拆卸笨重的发动机了,直接在电脑上查看发动机的拆装动画,曲轴动画,以及一些零部件,和原理的介绍。
虚拟现实系统将为学校节省购买桑塔纳发动机的成本,减少培训的费用,还避免了承担现实中拆装发动机的安全风险。
对于我们个人而言,能够拥有此机会做桑塔纳发动机的虚拟装配系统,我们感到很荣幸,将我们所学的专业结合起来。
让我们锻炼了很多,学到了很多。
二.毕业设计(论文)主要内容
1.本组项目内容
(1)3Dmax制作内容:
发动机顶盖、发动机气缸、凸轮轴、齿轮、链条、排气管、进气管、弹簧、
(2)材质处理,贴图
(3)动画的制作
(4)灯光、烘焙
(5)VRP制作内容:
材质调整,按钮制作,脚本制作,界面设计。
2.本人完成内容
(1)3dmax制作内容:
发动机顶盖、发动机缸体、进气管
(2)材质处理,贴图:
合理的展uv贴图。
便于后期做动画。
(3)灯光、烘焙:
先打好灯光,然后一次将拆装动画模型、三维展示模型、曲轴动画模型、活塞粒子动画模型依次烘焙
(4)VRP制作内容:
先对烘焙的四个模型调好颜色,反射贴图。
制定VRP编辑脚本,依次实现按钮、时间轴动画的互动效果。
三.计划进度
1.本组计划
表1本组计划进度
序号
内容
开始时间
完成时间
提交内容
备注
1
发动机顶盖、发动机气缸、凸轮轴、齿轮、链条、排气管、进气管、弹簧、滤清器、机油泵、油底壳等模型制作、材质处理、贴图
2011/10/15
2011/10/30
3DsMax文件,贴图文件
2
发动机拆装动画、曲轴动画、活塞粒子动画。
2011/10/31
2011/11/10
3DsMax文件,贴图文件
3
打入灯光、渲染测试效果、最后烘焙
2011/11/11
2011/11/13
打入灯光、烘焙好的动画3DsMax文件
4
VRP后期界面、按钮、脚本的编辑
2011/11/14
2011/11/20
VRP文件,exe文件
2.个人计划
表2个人计划进度
序号
内容
开始时间
完成时间
提交内容
备注
1
发动机的顶盖、发动机缸体、进气管(包括贴图)
2011/10/15
2011/10/26
3DsMax文件,贴图文件
2
发动机模型的所有零件的整合+贴图
2011/10/27
2011/10/30
3DsMax文件,贴图文件
3
发动机测试灯光、渲染+烘焙
2011/11/11
2011/11/13
3DsMax文件,动态贴图
4
VRP后期界面、按钮、脚本的编辑
2011/11/14
2011/11/20
VRP文件,exe文件
四.毕业设计(论文)结束应提交的材料
1.项目制作脚本—(细化到每一个人的制作脚本)
2.制作文件:
max文件、VRP文件、exe文件
3.制作说明:
选题意义及背景、技术说明、制作步骤、过程方法、问题调整、项目合成、修改(截图、参数)、最终项目结果、总结(使用说明)
指导教师:
教研室主任:
年月日年月日
论文真实性承诺及指导教师声明
学生论文真实性承诺
本人郑重声明:
所提交的作品是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,内容真实可靠,不存在抄袭、造假等学术不端行为。
除文中已经注明引用的内容外,本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为,本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。
毕业生签名:
日期:
指导教师关于学生论文真实性审核的声明
本人郑重声明:
已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核,确定其内容均由学生在本人指导下取得,对他人论文及成果的引用已经明确注明,不存在抄袭等学术不端行为。
指导教师签名:
日期:
徐州工业职业技术学院
毕业项目设计报告
课题名称基于VRP平台的桑塔纳2000AJR发动机虚拟装配系统制作
课题性质 设计制作类
班级
学生姓名
学号
指导教师
导师职称
摘要
我们设计的是桑塔纳2000AJR发动机虚拟装配系统。
它是基于VRP平台开发出的一套发动机的虚拟教学系统,通过VRP平台可以再现发动机的拆装演示动画,曲柄连杆动画,原理动画,以及一些零部件的展示。
由于是一个教学系统,因此我们不仅仅只局限在展示发动机的零部件,我们更多的是展示复杂的发动机的内部结构,以及工作原理。
VRP编辑器是制作虚拟现实场景的编辑器,其主要应用于三维场景的模型导入、后期编辑、交互制作、特效制作、界面设计、打包发布的工具。
VRP平台通过3DsMax建立发动机的各个零部件的模型,而进行后期制作的一款交互软件。
制作模型时,参考前期准备的资料,和后期亲自拆卸发动机所测量的数据。
我们通过3DsMax将发动机的整体模型真实的展示出来,结合发动机的工作原理,制作出发动机的曲柄连杆动画和拆装动画。
将所有的模型打入灯光,烘焙,导入到VRP平台,我们通过写入脚本来实现发动机的可操作性的教学系统,在系统里面,可以展示发动机整体结构,拆装动画的流程,曲柄连杆运动时火焰燃烧的顺序,各个零部件的浏览,以及火焰燃烧的原理动画。
关键词:
发动机;三维展示;拆装动画;曲轴动画
Abstract
WedesignedtheSantana2000AJRengineinvirtualassemblysystem.ItisbasedontheVRPplatformtodevelopasetofenginevirtualteachingsystem,throughtheVRPplatformcanreproducetheenginedisassemblingcrankanimation,animation,animation,aswellassomepartsoftheshow.Becauseitisateachingsystem,wenotonlyconfinedtodisplaytheengineparts,wearemoreshowcomplexinternalstructureoftheengine,andtheworkingprincipleof.VRPeditoristheproductionofvirtualrealitysceneeditor,whichismainlyappliedtothe3Dscenemodelimport,editing,production,specialeffectsproduction,interactiveinterfacedesign,packagedreleasetool.
VRPplatformthroughthe3DsMaxbuildengineofthevariouspartsofthemodel,andpost-productionofaninteractivesoftware.Theproductionmodel,referencepreparationinformation,andlatertoremovetheenginemeasureddata.Wethroughthe3DsMaxengineintegralmodeloftherealshow,combinedwiththeworkingprincipleoftheengine,makingoutoftheenginecrankconnectingrodassemblyanimationandanimation.Allmodelsintothelight,baking,theimporttotheVRPplatform,wewritescriptstomakeengineoperableteachingsystem,inthesystem,candisplayengineoverallstructure,assemblyanddisassemblyprocessofcrankconnectingrodmotionanimation,flamecombustionorder,thevariouspartsofthebrowser,aswellastheflameburningprincipleofanimation.
Keywords:
Engine;Three-dimensionaldisplay;Animation;AnimationandCranksh
第一章绪论
1.1背景
随着时代的发展,虚拟现实技术不断的成熟,在汽车教学仿真上已经有一定的突破。
机电专业的学生对于发动机的拆装、结构、原理动画不太了解,发动机易损耗,拆装三四次就彻底的报废。
成本太高,培训费也高,发动机零件过于笨重,拆卸过程中难免会遇到一些安全问题[1]。
基于虚拟现实技术VRP平台,我们将发动机的拆装动画,曲柄连杆动画,原理动画以及零部件展示出来,通过这样的教学仿真解决了发动机的损耗大,成本高,培训费昂贵,以及一些拆装危险性的问题。
所以发动机的虚拟装配系统对于教学变得迫切的重要。
1.2内容
基于VRP平台的桑塔纳2000AJR发动机虚拟装配系统让学生掌握发动机的拆装动画,曲柄连杆动画,零部件介绍,原理动画等。
通过系统界面的互动可以让学生更舒服的学习发动机这门课程。
掌握真实发动机工作的原理和状态。
1.3应用意义
对于教学方面,机电类专业的学生可以以后不需要再拆卸笨重的发动机了,直接在电脑上查看发动机的拆装动画,曲轴动画,以及一些零部件,和原理的介绍。
由于发动机拆装三至四次就会报废。
虚拟现实系统将为学校节省购买桑塔纳发动机的成本,减少培训的费用,还避免了承担现实中拆装发动机的安全风险。
对于我们个人而言,能够拥有此机会做桑塔纳发动机的虚拟装配系统,我们感到很荣幸,通过真实的例子,基于VRP平台,将我们所学的专业结合起来。
让我们锻炼了很多,学到了很多。
第二章虚拟现实技术
当前,以信息化、网络化、智能化、全球化的全球制造业正在蓬勃发展,随着我国综合国力的不断增强,我国也进入数字化、平台化的舞台上,以前依赖的二维软件已经不能满足企业的要求,因此三维软件是势不可挡的发展趋势[2]。
VRP编辑器是国内首款制作虚拟现实场景的编辑器,其主要应用于三维场景的模型导入、后期编辑、交互制作、特效制作、界面设计、打包发布的工具。
桑塔纳2000-AJR发动机虚拟装配系统是基于VRP平台开发出的一套发动机的教学系统,通过VRP平台可以再现发动机的拆装演示动画,曲柄连杆动画,原理动画,以及一些零部件的展示。
桑塔纳2000-AJR发动机虚拟装配系统是一个教学系统,因此我们不仅仅只局限在展示发动机的零部件,我们更多的是展示复杂的发动机的内部结构,以及工作原理。
通过查阅大量的资料,以及整理归类,又让机电系资深的专家代老师给予指导和建议,可以说我们前期准备的发动机的数据和资料,拆装流程,工作原理,都是来自真实发动机的资料和数据。
VRP平台通过3DsMax建立发动机的各个零部件的模型,而进行后期制作的一款交互软件。
制作模型时,参考前期准备的资料,和后期亲自拆卸发动机所测量的数据。
我们通过3DsMax将发动机的整体模型真实的展示出来,结合发动机的工作原理,制作出发动机的曲柄连杆动画和拆装动画。
具体的原理是先进气,然后活塞压缩,继而做工,最后排气的一个过程。
这些动画都要在一个活塞做工周期的时间内控制好。
将所有的模型打入灯光,烘焙,导入到VRP平台,我们通过写入脚本来实现发动机的可操作性的教学系统,在系统里面,可以展示发动机整体结构,拆装动画的流程,曲柄连杆运动时火焰燃烧的顺序,各个零部件的浏览,以及火焰燃烧的原理动画。
可以说,在发动机的相关数据上,我们都是通过现场拆卸和数据测量,老师指导,发动机的理论数据是符合真实的。
在3DsMax以及VRP编辑方面有工作室成员的技术支持,自身的VRP软件也是一个不错的虚拟平台。
因此我们才能够制作出桑塔纳2000AJR发动机虚拟装配系统。
第三章项目设计与制作
3.1搜集素材
通过在图书馆和网络查阅搜集发动机的所有资料,包含发动机的内部结构的所有名称,工作原理,拆装顺序,以及一些零部件的特征,然后向机电系的代老师请教发动机的一些相关资料。
并在代老师的指导下,拆卸桑塔纳发动机,搜集测量的所有零件的相关资料。
将所有的资料统一整理归类。
通过搜集和整理的资料,我们就可以将桑塔纳发动机的模型在计算机中展示出来,为了精确,我们需要发动机的一些CAD尺寸图。
按照项目制作脚本的要求,根据发动机的工作原理,开始制作发动机的外部和内部的模型。
由于发动机是运动的,我们花的时间更多的在于理解曲轴运动的原理。
只有这样,才能将发动机模型的和动画完美的表现出来。
3.2模型的制作
包括(发动机机钢、发动机进气管、发动机顶盖等等)
3.2.1.发动机机缸垫子的制作
3.2.1.1在3dmax软件中用line划出发动机垫子的线,在制作过程中要依靠贴图文件的形状,用坐标锁定去绘制。
如图1所示。
图1垫子的line线图
3.2.1.2将发动机的垫子的线条attach在一起,然后转成poly级别,具体的形状如图2所示。
图2垫子的效果图
3.2.1.3在制作垫子尺寸时,要注意长:
37.7cm;宽:
14cm;内部两直线距离为:
12cm。
在制作时为确保数据准确,要多拍一些俯视的照片,依靠处理
的照片建模方法使制作的垫子更加的准确,将制作好的线性,转成poly面级别,然后再加个shell壳命令,即可制作出有一定厚度的汽缸垫了。
3.2.2发动机机缸的制作:
图3机缸的line线图
3.2.2.1用照片建模的方法在line级别下画出发动机顶视图的线,线条如图3白线区域所示,
3.2.2.2选中画出的一圈白线,然后向下Extrude挤出29.5cm的高度。
选中顶部挤出的一圈线,点击connect在顶部生成一圈横线,然后通过照片观看侧面的效果,使顶部的侧面如图4所示。
图4机缸的初级建模
3.2.2.3在Left左视图下,在line级别下,画出如图4上面的曲轴承重处的模型,然后通过shapemege映射到发动机机缸上,由于使用shapemege映射时,只能够使得一个面映射到,这时就需要我们将映射的那个面复制到内侧的面,然后选中所有的点,焊接即可[3]。
3.2.2.4通过查看发动机的其他侧面的图片,我们需要对发动机的侧面边缘要适当的挤出,选中侧面边缘的边,点击Extrude挤出适当的厚度,边缘需要光滑的话适当的做chamfer,即可达到光滑效果。
具体效果如图5
图5机缸的建模
3.2.2.5通过照片建模的方法,在Front视图下,导进真实的发动机前视图的图片,用line工具,在图片上依次的描出需要挤出的部分的轮廓线,具体轮廓线如图6中的白线所示,在line级别下,容易画出不同颜色的线条,这时我们就需要将所画的轮廓线attach在一起,为了后期在VRP里面运行的流畅,我们需要对模型的面数进行控制,在线条的step步数下,我们选择“3”级别、然后通过shapemege映射的方法,将白色轮廓线映射到机缸上面[4]。
图6机缸的建模
3.2.2.6用鼠标选择“点”级别,会发现,在shapemege映射时,虽然选中step步数为“3”但是无意中还是多了少量的点,这时,为了考虑后期在VRP运行时的流畅,以及模型的严谨度。
在不影响破面和效果的情况下,我们要将多余的点删除,然后选中“面”级别,选中需要刚刚映射的面,我们点击Extrude按钮,将它挤出1cm即可。
具体的效果如图7所示。
为了使得在VRP得到良好的效果,我们需要选择圆柱的边缘的面,添加适当的润滑组autosmooth,添加它的光滑度,这样在VRP中的效果会更好一点。
图7机缸的建模
3.2.2.7在底视图下,我们将画发动机垫子的白色line线图复制一份,直接将白色线图shapemege映射到发动机底面上,这时会发现,可能是由于法线反的原因,我们画的垫子line样条线无法映射到发动机机缸的底面上,这时,我们就需要换个思路,将发动机的垫子厚度调整到25cm,然后通过bool命令将两个融合在一起,通过调整边缘的点的焊接,微调发动机的底面,使得模型更加的自然,最终的效果如图8所示[5]。
图8机缸的建模
3.2.2.8在机缸内部开始做曲轴半圆环,我们可以直接从发动机的Left视图下复制“面”,移动到发动机的内部,使用坐标锁定调节半圆环,使得半圆环和发动机的曲轴相吻合,渲染一下得到的效果,有点棱角,为了使得弧度更圆滑,我们要将发动机内的半圆环添加Autosmooth,使得半圆环更光滑。
效果如图9所示。
图9机缸的建模
3.2.2.9在Left左视图,画一个circle圆圈,然后通过shapemege映射到机缸上,由于发动机是外内侧都展示的,而映射只能映射到一个面上,这样做太过于繁琐,而且不太容易得到发动机内部的圆柱面。
这时,我们还需要考虑通过bool运算,让发动机和一个画好的圆柱进行融合,然后我们删除多余的面,即可得到良好的模型效果,效果如图10所示
图10机缸的建模
3.2.2.10在发动机的right视图下,我们依然通过照片建模的方法,在line级别下画出需要挤出的轮廓线,然后通过shapemege映射到发动机的右视图上,适当的挤出1cm,对边缘一些面添加Autosmooth已得到良好的圆滑效果。
在适当的为置添加一个圆柱,在适当的位置修改其形状,得到如图11的效果。
图11机缸的建模
3.2.2.11在发动机里面制作一个轴承,通过Extrude挤出命令可以得到发动机的轴承,对发动机机缸贴一张256*256的贴图。
然后开始展UnwapUvw,为了最终得到良好的效果,我们将外面展成黑色的,里面的结构展成白色的。
发动机的轴承也展成白色的。
最终发动机的效果如图12所示。
图12机缸的贴图
3.2.3发动机顶盖的制作:
3.2.3.1首先画出一个发动机顶盖的平面,然后在photoshop里面处理一张发动机顶盖的贴图,将贴图贴到平面上,通过展unwapUvw可以看到发动机的顶盖贴图。
根据贴图来开始建模,勾勒出发动机顶盖的基本形状。
然后根据顶盖的各个侧面的照片,依次完成发动机的顶盖,顶盖上的油门盖通过line画出圆圈样条线,然后shapemege映射到顶盖上,然后挤出调节效果,做种发动机顶盖效果图如图13所示。
图13发动机顶盖的制作
3.2.3.2仔细观察图13,我们会发现发动机贴了真实贴图,但是由于锈迹等原因,渲染效果并不好,无法表现其真实顶盖的金属效果,我们可以通过处理贴图的方式来弥补,但考虑到到我们所有的模型都是通过贴单色图来实现其金属效果,所以我们要将顶盖贴上单色贴图。
顶盖的桑塔纳标志就会消失,这时就需要将顶盖模型做的更细一些。
图14发动机的精模
3.2.3.3为了体现桑塔纳发动机,我们特地将桑塔纳的大众标志做的很细,具体操作操作:
通过在图13上用line画出大众标志的样条线,然后用shapemege命令即可映射到顶盖上,大众的标志边缘继续做chafer切角命令,使得大众标志更自然具有真实感。
再将发动机的顶盖和油门盖的边缘做chafer切角命令,使得边缘更加的圆滑,比较贴近真实模型,效果如图14所示,桑塔纳大众标志的细致图如图15所示。
我们会发现,不管是横杠还是大众标志都可以看到边缘有一定的弧度,这就是chafer切角所带来的效果。
为了突出大众的标志,我们将大众标志的内部贴图展UnwapUvw,将大众标志里面的“W”形状里面贴成黑色,外面贴成白色,使大众标志更加的显眼。
图15顶盖的大众细致图
3.2.4进气管的制作:
3.2.4.1在Front前视图下,用line样条线画出进气管的形状,然后向里面Extrude挤出一定的厚度,我们发现,已达到进气管的模型效果,我们并对进气管的边缘做Chamfer切角命令,使进气管的边缘更加的圆滑。
具体效果如图16,然后我们通过connect连线命令将进气管的中间生成两根竖线,选中两根线所产生的面,适当将选中的面向内部移动一些,这样可以突出进气管的下面是两根管道,而不是一根管道。
图16进气管的初模
3.2.4.2在Right视图下,根据照片建模的方法,画出管道的样条线,勾选在渲染状态下可见,调节样条线的厚度即可得到进气管的管道形状,将进气管的管道转成poly级别,适当的对管道的底部进行微调,使得达到进气管的底部轮廓效果即可,如图16的白色线条即为画出来的管道。
然后再left左视图下,画弯曲的样条线,然后适当的挤出点厚度即可达到进气管的面板效果。
效果如图17所示。
图17进气管的阶段图
图18进气管的效果图
3.2.4.3对进气管的底角进行微调修改,考虑到螺丝的洞眼,我们可以通过bool运算得到进气管的底部洞眼的效果。
我们再将管道,和进气管的边缘添加Autosmooth光滑组命令,使得渲染时效果光滑。
最终3d效果如图18所示。
3.3整合发动机模型,整理发动机所有动画
3.3.1为了在VRP界面方便管理,以及运用。
我们首先要在3DsMax里整合发动机的所有模型,我们会发现,发动机的动画太多,包含三维展示动画、拆装动画、曲轴动画、原理动画。
这就需要我们依次归类好。
分别对三维展示的模型,重命名:
zk_三维展示;如图19所示,将活塞动画重名为:
XYQ_曲轴动画。
如图20所示,将拆装动画命名为:
ZDD拆装动画。
将原理动画命名为:
zk_原理动画。
图19三维展示的重命名图
图20活塞动画的重命名图
图21活塞动画图
3.3.2为了在Vrp界面中表达出火焰的燃烧效
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