淡談利用三維建模技術制作機械電子教具.doc

三維建模技術制作機械類電子教具摘要：本文件是關于電子機械教具制作的一點經驗交流，供機械教學同行們共享。從制作軟件到一個舉例，深入的介紹了電子模型教具的制作全過程。關鍵詞：機械機構 3DS MAX 電子教具 演示動畫長期從事機械制圖、機械基礎教學工作的老師們都有一個共同的困擾，在教學中的模型教具很難購買到。親自制作難度更大。如果用真實的機械零件，又重又小，顏色不醒目。很多學校采用掛圖的方式來解決，也只能展示一個角度的教學應用。本人解決此問題的方法是用電腦制作電子模型。在多媒體教室上重要課程，效果奇佳。電子模型的優(yōu)點是可以放大觀察細節(jié)局部，360度旋轉展示。在機械制圖機械基礎等課程中運用比較好，特別是講機構運動內容時，用動畫演示其運動過程，讓學生能非常清晰的了解到書本上靜態(tài)的抽象的機械原理。學生在觀看學習過程中非常容易懂，而且注意力也特別集中。電子模型課件的通用性也非常好，只要按照教材做好一套模型，所有機械類老師都可以使用。在目前，我國網絡上還沒有出現(xiàn)這樣一套免費的模型軟件，本校機械組已開始著手制作高教版機械制圖機械基礎的部分重要課程的電子模型。在不久的將來，就會發(fā)布到網絡。供全國所有機械類老師學生免費使用。但是，電子模型對老師的要求比較高，要會用計算機軟件，會制作。要求學校要有寬裕的多媒體教室。但是對一般學校應該不成問題。接下來，我就電子模型的運用與制作來跟大家交流一下。一、 制作軟件利用三維動畫軟件AUTO 3DMAX 3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是Autodesk公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。在應用范圍方面，廣泛應用于廣告、影視、工業(yè)設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域。擁有強大功能的3DS MAX被廣泛地應用于電視及娛樂業(yè)中，比如片頭動畫和視頻游戲的制作，深深扎根于玩家心中的勞拉角色形象就是3DS MAX的杰作。在影視特效方面也有一定的應用。而在國內發(fā)展的相對比較成熟的建筑效果圖和建筑動畫制作中，3DS MAX的使用率更是占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。根據(jù)不同行業(yè)的應用特點對3DS MAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的應用相對來說要局限性大一些，它只要求單幀的渲染效果和環(huán)境效果，只涉及到比較簡單的動畫；片頭動畫和視頻游戲應用中動畫占的比例很大，特別是視頻游戲對角色動畫的要求要高一些；影視特效方面的應用則把3DS MAX的功能發(fā)揮到了極至。 平面動畫控制器FLASHFlash 是一種創(chuàng)作工具，設計人員和開發(fā)人員可使用它來創(chuàng)建演示文稿、應用程序和其它允許用戶交互的內容。Flash 可以包含簡單的動畫、視頻內容、復雜演示文稿和應用程序以及介于它們之間的任何內容。通常，使用 Flash 創(chuàng)作的各個內容單元稱為應用程序，即使它們可能只是很簡單的動畫。您也可以通過添加圖片、聲音、視頻和特殊效果，構建包含豐富媒體的 Flash 應用程序。Flash 特別適用于創(chuàng)建通過 Internet 提供的內容，因為它的文件非常小。Flash 是通過廣泛使用矢量圖形做到這一點的。與位圖圖形相比，矢量圖形需要的內存和存儲空間小很多，因為它們是以數(shù)學公式而不是大型數(shù)據(jù)集來表示的。位圖圖形之所以更大，是因為圖像中的每個像素都需要一組單獨的數(shù)據(jù)來表示。兩個軟件的使用是配合來的，用3D建立立體模型，然后導出動畫，在FLASH中進行控制設置。這兩個軟件的應用，表面上看來是比較復雜的，許多教師望而卻步。其實也不是想象中的那么難。作為機械專業(yè)老師，一定要學會運用這個軟件，在自己的教學中才可以得心應手。二、 舉例教程接下來我用一例子來說明制作與運用的全過程，與大家一起分享。平行雙曲柄機構動畫與模型制作。（象火車輪一樣的運動）安裝并打開軟件，用BOX工具創(chuàng)建曲柄兩個，機架一個，連桿一個。機架、曲柄、連桿分別用不同的顏色表示，以便在教學時利于講解。然后從三個圖視對齊，并制作四個小圓柱，放置在關節(jié)點上。在調整面板中選擇“次物體集”，選擇“軸”，選擇“僅影響軸”。對四個物體的中心高整到關節(jié)點上，以便制作動畫時，按關節(jié)點旋轉。打開“圖解視圖”對話，按照圖上的層級關系，設置好連接關系。連接的方法很簡單，直接從上一物體拖向另一物體，就可以建立連接關系。指定動畫關系，在主菜單中選擇“動畫”，選擇“IK解算器”，選擇“HD解算器”。這樣，我們就指定了一種正向的動畫交互關系。接下來，在調整面板中選擇“IK”，下面選擇“交互式IK”。然后，向下拖動，選擇“轉動關節(jié)”，將Y軸活動的小勾去掉，也就是禁止Y軸向的運動，X軸和Z軸可以運動。在透視圖中，用旋轉工具，旋轉主動曲柄。我們觀察到連桿與從動曲柄也一起動起來了。設置成功。接下來，我們制作動畫。在界面的下方，選擇“自動關鍵點”，這個的表示，計算機開始記錄動畫。將時間滑塊拖動到第一幀，然后，在透視圖中將機構旋轉到適合的角度，比如90度位置。按一下“自動關鍵點”旁邊的KEY圖形按鈕，表示記錄一次。又將時間滑塊拖到50幀。在透視圖中將機構旋轉到270度位置，再按一下“自動關鍵點”旁邊的KEY圖形按鈕，表示記錄一次。又將時間滑塊拖到100幀。在透視圖中將機構旋轉到90度位置，再按一下“自動關鍵點”旁邊的KEY圖形按鈕，表示記錄一次。點播放按鈕，大家會發(fā)現(xiàn)，動畫成功了。最后是輸出，選擇“渲染”，選擇“渲染”。跳出對話欄，如圖。范圍設置0-100幀，輸出大小640*480，這個大小，合適多媒體教室的顯示。保存位置自定，格式可以選AVI，這是視頻文件。也可選序列文件，最后在FLASH中來控制，這樣最好。設置好后選擇“渲染”，就開始一幀一幀的渲染，從0-100幀。將動畫導出以后，打開FLASH軟件。在FLASH中導入，進行控制設計。動畫效果附在電子文檔中，請查看效果。這樣，我們就制作好了一個平行雙曲柄機構運動動