Autodesk Inventor是美國autodesk公司于1999年底推出的中端參數(shù)化實體模擬軟件。與其他同類產(chǎn)品相比，Inventor在用戶界面簡單、三維運算速度和顯示著色功能方面有突破的進展。它的參數(shù)化造型及自頂向下的設(shè)計理念、強大的資源中心為機械、建筑等行業(yè)的設(shè)計技術(shù)人員提供了強有力的支持，它的簡單易用及仿真、動畫功能也可以在機械、建筑等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)中發(fā)揮輔助教學(xué)作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低教學(xué)成本。
本文以排風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)動畫為例，在Inventor2012軟件中建立模型，利用Inventor的參數(shù)動畫功能，對該軟件的參數(shù)動畫功能進行分析，其中涉及建模、裝配、渲染等一系列相關(guān)操作。
1 Inventor的動畫功能模塊
Autodesk Inventor中的動畫功能是Studio模塊的一個部分。動畫與渲染是相輔相成、相互配合的。動畫功能可分為幾種動畫的設(shè)置，分別是零部件動畫、淡顯動畫、約束動畫、參數(shù)動畫、制作位置表達(dá)動畫及照相機動畫。這里我們主要對參數(shù)動畫進行解析。
1.1 參數(shù)
參數(shù)是Inventor一個基本的概念，草圖、三維模型的建立都是由一個一個參數(shù)來描述。如草圖的尺寸、模型拉伸的長度、旋轉(zhuǎn)的角度等，都會記錄在參數(shù)表中。在Inventor中可以輕松的對參數(shù)進行管理，甚至可以將參數(shù)與外部的Excel表格相關(guān)聯(lián)。
1.2 裝配約束
在部件文件中裝入或創(chuàng)建零部件后，可以使用裝配約束建立部件中的零部件的方向并模擬零部件之間的機械關(guān)系。例如，可以使兩個平面配合，將兩個零件上的網(wǎng)柱特征指定為保持同心關(guān)系，或約束一個零部件上的球面，使其與另一個零部件上的平面保持相切關(guān)系。裝配約束決定了部件中的零部件如何配合在一起。當(dāng)應(yīng)用了約束，就刪除了自由度，限制了零部件移動的方式。
裝配約束不僅僅是將零部件組合在一起，正確應(yīng)用裝配約束還可以為Inventor提供干涉檢查、沖突和接觸動態(tài)等應(yīng)用。
1.3 基于裝配的關(guān)聯(lián)設(shè)計
Inventor最具特色的功能就是在利用其進行設(shè)計時，始終把握“基于裝配的關(guān)聯(lián)設(shè)計”這樣一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程。參數(shù)動畫的制作也是在裝配文件中完成的。
基于裝配關(guān)系的關(guān)聯(lián)設(shè)計方法主要有：基本fx參數(shù)表、自適應(yīng)技術(shù)、衍生、跨零件投影、對象復(fù)制、三維投影。各方法各自應(yīng)用方法不同，適應(yīng)于不同的范圍。
1.4 Inventor Studio
Inventor studio是Inventor的一個附加模塊，具有獨特的環(huán)境。它能夠?qū)nventor創(chuàng)建的零件及裝配進行渲染和制作動畫，生成具有真實效果的渲染圖片及裝配動畫效果的多媒體文件。
Inventor Studio既可以正確表現(xiàn)透明材質(zhì)的光學(xué)折射和反射效果，還可以模擬在結(jié)構(gòu)可能條件下的復(fù)雜而連續(xù)的運動。
2 實例解析
2.1 建立零件模型
針對參數(shù)動畫的探討，我們建立三個零件，以作演示。分別是排風(fēng)扇的外殼、后蓋和風(fēng)扇。如圖1所示。
圖1 排風(fēng)扇的外殼、后蓋和風(fēng)扇
三個零件的建模步驟均比較簡單，只需要在草圖的基礎(chǔ)上進行拉伸、網(wǎng)角、打孔等操作即可完成，如裝配中需要用到螺釘?shù)染o固件，可以從資源中心進行放置。為了裝配中便于約束，后蓋中心凹槽的尺寸應(yīng)與風(fēng)扇中軸的尺寸相同。
2.2 裝配成部件
裝配操作中，以風(fēng)扇與后蓋的裝配為例。將后蓋和風(fēng)扇放置到部件中，打開約束工具，如圖2所示。
圖2 “放置約束”工具
選擇“插入”類型約束，將風(fēng)扇軸插入后蓋的凹槽中偏移量為0mm。這時風(fēng)扇只有沿軸旋轉(zhuǎn)的自由度了。
再次打開“放置約束”工具，選擇“角度”類型約束，“方式”選擇“定向角度”，用選擇工具首先選擇“外殼”的上表面，再選擇“風(fēng)扇”零件“原始坐標(biāo)系”中的“XZ平面”，確定。如圖3所示。
圖3 “角度約束”操作
打開“參數(shù)”對話框，在其中找到“角度”約束的參數(shù)，它的單位是deg。為了便于識別，我們將參數(shù)名改為“fanRotate”，將“導(dǎo)出”的復(fù)選框勾選，將該參數(shù)導(dǎo)出，如圖4所示。
圖4 參數(shù)設(shè)置
2.3 動畫設(shè)置
進入Inventor Studio模塊。打開參數(shù)收藏夾，將“收藏夾”復(fù)選框勾選，將參數(shù)添加到“收藏夾”中，此時可以發(fā)現(xiàn)左側(cè)目錄樹中“動畫收藏夾”中有了一個參數(shù)fanRotate。如圖5所示。
圖5 參數(shù)收藏夾
打開“動畫制作”面板上的“參數(shù)動畫制作”，如圖6所示。
圖6 參數(shù)動畫制作
使用“選擇”工具選擇左側(cè)目錄樹中“動畫收藏夾”中的參數(shù)fanRotate。設(shè)置開始時的角度值為0，結(jié)束時的值為3600，表示旋轉(zhuǎn)10圈。在時間中設(shè)置開始時間為0，結(jié)束時間為10s，表示動畫時間為10秒。
設(shè)置完成后，在動畫時間軸上可以看到參數(shù)動畫已顯示出來，利用時間軸上的播放預(yù)覽按鈕，就可以預(yù)覽動畫效果了。因為有加速度的設(shè)置，可以看出風(fēng)扇在旋轉(zhuǎn)開始和結(jié)束時有加速和減速的效果。如圖7所示。
圖7 動畫時間軸
2.4 渲染
動畫設(shè)置結(jié)束后，可以進行渲染的工作，打開渲染窗口，選擇渲染文件的分辨率和保存方式，就可以渲染出動畫的視頻。
3 結(jié)束語
從動畫的設(shè)置過程來看，Inventor為用戶提供了方便、快捷的動畫設(shè)置方法。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員還可以通過對參數(shù)的設(shè)置，如將參數(shù)進行關(guān)聯(lián)、用表達(dá)式進行描述參數(shù)等，達(dá)到復(fù)雜運動動畫的效果。機械、動畫設(shè)計人員或教學(xué)人員，如果充分利用Inventor的相關(guān)功能，在實際工作中，勢必可以收到事半功倍的效果。
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本文標(biāo)題：實例解析Inventor的參數(shù)動畫
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