三维模型制作毕业论文

摘要:介绍快速成型技术的原理,重点讨论了与快速成型相关的技术,并试图将此技术充分应用于产品设计评价,以期缩短产品的开发周期。 关键词:快速成型;RP;反求工程引言随着科技进步和全球市场一体化的形成,现在工业正面临产品的生命周期越来越短的代写论文问题,作为一种新产品开发的重要手段,快速成型能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段,提高产品研发的效率。1快速成型技术原理在工业产品设计过程中,设计师往往希望能快速由三维CAD模型,得到产品的实物模型,快速成型技术可以满足这种需求。快速成型(Rapid Prototyping,RP)技术是一种基于离散/堆积成型思想的新型成型技术,它根据零件或物体的三维模型数据,快速、精确地制造出零件或物体的实体模型。2关键技术2.1制造工艺目前,世界上已有几十种不同的快速成型工艺方法,比较成熟的就有十余种。其中光固化成型法(Stereo Lithography Apparatus,SLA)、叠层实体制造法(Laminated Object Manufactur-ing,LOM)、熔融沉积法(Fused Deposition Model-ing,FDM)、选择性激光烧结法(Selective LaserSintering,SLS)和3DP(Three DimensionalPrinting and Gluing,也称3DPG)五种方法,在世界范围内应用最为广泛。对于RP制造工艺的研究,一方面是在原有技术基础上进行改进,另一方面是研究新的成型技术。新的成型方法,如三维微结构制造、生物活性组织的工程化制造、激光三维内割技术、层片曝光方式等。2.2成型材料成型材料是决定快速成型技术发展的基本要素之一,它直接影响到原型的精度、物理化学性能以及应用等。与RP制造的4个目标(概念型、测试型、模具型、功能零件)相适应,使用的材料不同,概念型对材料成型精度和物理化学特性要求不高,主要要求成型速度快。如对光固化树脂,要求较低的临界曝光功率、较大的穿透深度和较低的粘度。测试型对于材料成型后的强度、刚度、耐温性、抗蚀性等有一定要求,以满足测试要求。如果用于装配测试,则对于材料成型的精度还有一定要求。模具型要求材料适应具体模具制造要求,如对于消失模铸造用原型,要求材料易于去除。快速功能零件要求材料具有较好的力学性能和化学性能。从解决的方法看,一个是研究专用材料以适应专门需要;另一个是根据用途分类,研究几类通用材料以适应多种需要。2.3加工精度影响成型件精度的主要因素有两方面:一是由CAD模型转换成STL格式文件以及随后的切片处理所产生的误差;二是成型过程中制件翘曲变形,成型后制件吸入水分,以及由于温度和内应力变化等所造成的无法精确预计的变形。为了解决第一类问题,正在研制直接切片软件和自适应切片软件。所谓直接切片是不将CAD模型转换成STL格式文件,而直接对CAD模型进行切片处理,得到模型的各截面层轮廓信息,从而可以减少三角面近似化带来的误差,所谓自适应切片是快速成型机能根据成型零件表面的曲率和斜率自动调整切片的厚度,从而得到高品质的光滑表面。为解决第二类问题,正在研究、开发新的成型方法、新的成型材料及成型件表面处理方法,使成型过程中制件的翘曲变形小,成型后能长期稳定不变形。2.4与RP技术相关软件软件是RP系统的灵魂,其中作为CAD到RP接口的数据转换和处理软件是其关键。不同CAD系统所采用的内部数据格式不同,RP系统无法一一适从,这就要求有一种中间数据格式既便RP系统接受又便于不同CAD系统生成,STL(Stereo Lithography)格式应运而生了,STL文件是用大量空间小三角形面片来近似逼近实体模型。由于STL格式具有易于转换、表示范围广、分层算法简单等特点,为大多数商用快速成形系统所采用,现己成为快速成形行业的工业标准。但是,STL模型也存在许多不足之处:2.4.1精度不足。由于STL模型用大量小三角形面片来近似逼近CAD模型表面,造成STL模型对产品几何模型的描述存在精度损失,并且在对多张曲面进行三角化时,在曲面的相交处往往产生裂缝、孔洞、覆盖及相邻面片错位等缺陷。2.4.2数据冗余度大。STL模型不包含拓扑信息,三角形面片的公用点、边单独存储,数据的冗余度大。随着网络时代的到来,STL模型数据冗余大的不足也使其不利于远程RF的数据传输,难以有效支持远程制造。3快速成型技术的应用3.1在外观及人机评价中的应用新产品开发的设计阶段,虽然可借助设计图纸和计算机模拟,但并不能展现原型,往往难以做出正确和迅速的评价,设计师可以通过制作样机模型达到检验的目的。传统的模型制作中主要采用的是手工制作的方法,制作工序复杂,手工制作的样机模型不仅工期长,而且很难达到外观和结构设计要求的精确尺寸,因而其检查外观及人机设计合理性的功能大打折扣。快速成型设备制作的高精度、高品质样机与传统的手工模型相比较可以更直观地以实物的形式把设计师的创意反映出来,方便产品的外观造型和人机特性评价。现在的快速成型加工得到的成型件都是单一颜色,颜色主要由材料决定,为了对产品色彩外观进行评价,有时需要手工涂色,随着彩色成型技术的发展,这方面的问题可以解决。人机评价主要包括成型件尺寸及操作宜人性,快速成型可以很好地满足这方面的要求。3.2在产品结构评价中的应用通过快速成型制成的样机和实际产品一样是可装配的,所以它能直观地反映出结构设计合理与否,安装的难易程度,使结构工程师可以及早发现和解决问题。由于模具制造的费用一般很高,比较大的模具往往价值数十万乃至几百万,如果在模具开出后发现结构不合理或其他问题,其损失可想而知。而应用快速成型技术的样机制作可以把问题解决在开出模具之前,大大提高了产品开发的效率。3.3与反求工程结合反求工程(Reverse Engineering,RE)也称逆向工程,就是用一定的测量手段对实物或模型进行测量,然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建实物的CAD数字模型,从而实现产品设计与制造过程。对于大多数产品来说,可以在通用的三维CAD软件上设计出它们的三维模型,但是由于对某些因素,如对功能、工艺、外观等的考虑,一些零件的形状十分复杂,很难在CAD软件上设计出它们的实体模型,在这种情况下,可以通过对模型测量和数据处理,获得三维实体模型。作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的重要手段,反求工程和快速成型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。对于已存在的实体模型,可以先通过反求工程,获取模型的三维实体,经过对三维模型处理后,使用快速成型技术,实现产品的快速复制,缩短了产品开发周期,大大提高产品的开发效率。结束语快速成型技术可以大大缩短产品的开发周期,满足产品的个性化、多样化需求,在工业设计中得到广泛应用。但由于该技术的制作精度、强度和耐久性还不能满足工程实际的需要,加之设备的运行及制作成本高,一定程度上制约着RP技术的普遍推广。随着研究的不断深入,制约快速成型发展的因素会逐步解决,应用领域会不断得到拓展。参考文献[1]孙秀英.面向RP的VRML模型浏览与分层研究[D].西安科技大学,2006.[2]丘宏扬,谢嘉生,刘斌.快速成型技术研究中的若干关键问题[J].锻造机械,2001.[3]徐江华,张敏.快速成型技术在工业设计中的应用[J].包装工程,2004

基于3D MAX的建模方法〔 作者：Admin 来源：博景源 点击数：1 更新时间：2007-3-17 〕摘 要计算机动画在教学领域的应用是这几年开始的，主要用于辅助教学和辅助训练，可提高学生的感性认识，使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。尤其在自学与教学领域的应用，由于现在的一些课程太复杂，抽象，无法向同学演示，这对于学习者还是教育者都是个问题，网络教学，计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题，应用三维建模，将无法带到课堂的训练，演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学，将难以理解的课程变的简单，课下同学可以将自己理解不好的地方反复听，反复理解便于复习，牢固掌握，提高学习效率。本文详细的阐述三维在现在生活中的应用状况，发展前景和主要的实现手段。作者最终选择3D MAX作为实现方式，着重的讲述了3D MAX的优缺点和如何运用3D MAX制作自控元件的三维模型。关键词：3D MAX；建模；自控元件ABSTRACTThe application of computer moving pictures in education field has begun from recent years. The main use is to assistant teaching and training which can improve the students’ perceptual knowledge, making tedious teaching imply in the vivid and amusing moving pictures. The application in self-education and teaching is particularly important, for some current course are too intricate and abstract ,and can’t demonstrate to students, all that is a problem to either students or educators. The network-teaching ,computer moving pictures used for assistant teaching and training resolve this problem just in time. It uses three demons to set up the models, brings the training and demonstration which can’t be taken to the class, and makes it realize through the computer. In class, teachers can teach lively, making the puzzle course become simple. After class students can listen to where he hasn’t comprehended very well again and again, and doing that is good for revision, firm master, and can improve learning efficiency.This paper has elaborated in detail the application of the three demons in modern life , the development prosper and main means to carry out. The author eventually choose 3D max as the carrying out means, emphasized the advantages and disadvantages of 3D max, and how to use 3D max to make three demon models of automatic component.Key words: 3D max; model ; automatic component目 录第1章 绪论 1第2章 三维动画的应用 42.1 方案论证 42.2 3D MAX软件介绍 62.3 小结 9第3章 元件建模 103.1. 制作直流伺服电机的模型 103.1.1 支流力矩电动机 113.2. 制作交流伺服电动机的模型 223.3. 三相步进电动机模型的制作 293.4. 制作力矩式自整角机的模型 353.5. 制作旋转变压器的模型 363.6 小结 37第4章 模型的后期处理 384.1 标准渲染 384.2 灯光 424.3 摄影机 444.4 小结 44结论 45参考文献 46致谢 47第一章 绪论计算机在教学领域的应用是这几年开始的，计算机动画用于辅助教学和辅助训练，可提高学生的感性认识，使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。三维计算机软件的制造的模型的表现能力越来越好，他可以帮助将复杂的课程，难以理解的问题变得简单，形象，易于理解，消化。尤其是在自学与教学领域的应用，由于现在的一些课程，如自动元件，电机拖动原理，自动控制原理等课程十分的难懂抽象，无法向同学演示，这对于无论是学习者还是教育者都是个问题。网络教学，计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题，应用三维建模，将无法带到课堂的训练，演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学，将难以理解的课程变的简单，课下同学可以将自己理解不好的地方反复听，反复理解便于复习，牢固掌握，提高学习效率。计算机动画用于辅助教学真正的适合了课程发展改革的要求，让教的行为与学的行为可以发生在不同的空间，时间。为学生与老师都提供了便利。学校的实践层面引入网络，真正的多媒体制作涉及教学方案设计，文学脚本撰写，平面设计（美工）创意，2D 、3D的动画制作，视盲频素材采集和编辑编程方面等等，对人力资源的技术文化水平很高要求，对制作平台要求硬件很高。我们可以充分利用已有的公网资源，充分运用已有的权威机构专业网方面、个人特色网络、老师的饿精力更多地集中在探究学习活动方案的设计上，更多地集中在学习者学习活动的辅导上。本次毕业设计主要完成的是自动元件的网络教学系统，它包括教学部分，练习部分，考试部分，问答部分，留言部分等。为了更为形象的再现自动元器件的结构，工作情况，采用了三维软件建模。三维计算机动画是采用计算机模拟现实中的三维空间物体。在计算机中构造三维的几何造型，并赋予表面材料、颜色、纹理等特性，然后，设计造型的运动、变形，灯光的种类、位置、强度及摄像机的位置，焦距，移动路径等，最终生成一系列可动态播放的运动图象，并可以将制作的动画输出到其他硬件录制设备，三维计算机动画不仅可以模拟真实的三维空间，而且还可以产生现实世界不存在的特殊效果。市面在流行的三维设计软件很多，但是Autodesk公司的3D Studio 是继3D Studio 4.0之后的又一个可在微机上应用的具有突破性的造型、渲染和动画的套装软件，简称为MAX。它综合了低价格，易使用，功能更强大的特点，并带来了全新水平的生产率，工作能力和可配置性，因而倍受世界各地动画师的和艺术家的青睐，得到了迅速的推广和普及。我国很多字幕、动画机等公司推出的动画制作一统均为3D Studio MAX系统。3D Studio MAX 提供的造型工具包括基本造型工具和高级造型工具。基本造型工具提供立方体，球体，半球体，圆柱体、圆管、圆环，椎体和多边形。高级造型工具可制作出山、水、波纹、波浪、颗粒及非规则形体，如：人体、植物等。三维形体可进行扭曲，弯曲，缩放，摇摆，角度变形，雕刻和锥孔等，3D Studio MAX提供丰富的材质和质感，并可对整个实体或部分实体进行颜色、明暗、色裹、反射，凹凸和透明度等进行编辑，可通过设定物体、相机、光源和路径来制作动画。物体可进行变位、旋转、缩放、伸压等变形，光源可为环境光、泛光灯、聚光灯，并可设置任意多个相机的位置，方向和角度，也可进行灵活调整，具有动画实时预演功能，以便及时观察物体效果。此外，3D Studio MAX还支持很多特殊效果，如：淡入淡出，模糊，光晕，星光闪烁，雾雨，声等，利用这些特技处理，可产生超乎现实生产的变幻莫测的神奇效果。可以说3DS MAX是这次毕业设计中最理想的建模软件，它方便易学，建模效果优良，能够满足设计需要。所以本人将采用3D MAX软件制做自动元件的各种元件的模型。本文主要介绍自动元件的建模部分。他不同于传统的建模方法，它首先在3D MAX 制图软件中绘制自动元件的模型，这样做既易于建模，而且模型生动，逼真。更为重要的是在虚拟现实中导人，操作方便。要想将整个设计过程说得清楚，有条理，就必须知道设计的目的，内容，实现手段。本次设计的目的是为了响应国家教育系统改革的号召，建设网络教学系统，完善教学形式。开发自动元件远程教学系统，为了配合系统研制，更形象的再现自动控制元件结构，工作原理和工作状况。运用三维软件建模，制作动画场景演示。本文主要分为四部分：第一章，绪论。简单的称述毕业设计的目的，内容，要求，方法。通过设计的过程对大学四年所学的专业知识有一个整体的把握，更为深入理解所学的内容。与此同时掌握一种时下流行的技术，软件。作到学以至用，与时代同步。第二章，要介绍3D在现实生活中的应用，发展状况，作为建模实现手段3D MAX 当然有着与众不同的优点，功能和操作手段。要想熟练的使用3D MAX就必须了解它的特点，独到之处。所以在本章详尽的讲述了三维的发展应用，以及3D MAX的功能，优缺点。第三章，详细的介绍三维图形的建立，以实例来说明自动元件是如何建立模型的，并且配有图形以及操作时的技巧，注意事项。第四章，应用3D MAX建完模型后，要有一些后期处理才能得到理想的模型，所以在这章陈述了3D MAX的后期制作。至此本次设计完成。