淺談Pro/E軟件與機構(gòu)仿真運動

【摘要】本文討論了機械原理（機械基礎(chǔ)）教學(xué)中機構(gòu)運動仿真視頻的作用及其優(yōu)勢，著重對用Pro/E軟件制作機構(gòu)運動的多媒體仿真視頻進行了探討。

【關(guān)鍵詞】Pro/E機構(gòu)運動多媒體仿真

隨著多媒體技術(shù)的確發(fā)展，其應(yīng)用已遍及社會生活的各個角落，正在對人們的工作方式、生活方式帶來巨大的變革。同樣，多媒體技術(shù)對教學(xué)也產(chǎn)生了積極的效應(yīng)，能為學(xué)生提供最理想的教學(xué)環(huán)境。

由于多媒體具有圖、文、聲并茂及活動影象的特點，具有許多寶貴的特性與功能。主要表現(xiàn)為；

1）直觀性，能突破視覺的限制，多角度地觀察對象，并能夠突出要點；

2）圖文聲像并茂，多角度調(diào)動學(xué)生的情緒、注意力和興趣。

3）動態(tài)性，動態(tài)反映機構(gòu)運動的全過程，有效地突破了傳統(tǒng)教學(xué)難點；

4）通過多媒體對真實情景的模擬，培養(yǎng)學(xué)生的探索、創(chuàng)造能力；

傳統(tǒng)的機構(gòu)運動教學(xué)多半是用掛圖進行講述，既沒有立體感，也沒有動態(tài)感，沒有接觸過機械的學(xué)生很難想象出機構(gòu)運動的情形，如果在多媒體教學(xué)環(huán)境中，通過動畫、圖形、聲音的演示，加上教師深入淺出的講解，學(xué)生會在不知不覺中學(xué)到知識。這樣學(xué)生就能夠在原有認知結(jié)構(gòu)和生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，認同我們的概念和思維方式，并強化到自己新的認知結(jié)構(gòu)中，形成自己新的概念和思維方式。

Pro/E軟件平臺能直接仿真機構(gòu)各零件的造型與裝配，可進行機構(gòu)運動的仿真，甚至可以仿真一臺機器的運行。對機構(gòu)的運動進行多角度、多方位的觀查，還可進行透視和剖視情況觀查。并能將運動的畫面生成視頻文件，供離開Pro/E軟件平臺時進行演示。

一、Pro/E簡介

Pro/E全稱是 “Pro ENGINEER”由美國PTC（參數(shù)）公司開發(fā)的一款三維軟件。Pro/E軟件具有操作容易、使用方便、修改方便的特點。因此在機械三維實體造型設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。具有很強的實體造型、虛擬裝配和仿真運行能力。功能界面清楚明確，讓使用者視覺和心理都有一種輕松感。目前已經(jīng)成為機械設(shè)計、家電設(shè)計、模具設(shè)計等行業(yè)所普遍采用的三維軟件。該軟件直接采用了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和關(guān)聯(lián)性處理、三維建模與二維工程圖相關(guān)聯(lián)等技術(shù)。

二、用Pro/E制作仿真機構(gòu)

下面以機械基礎(chǔ)中的曲柄搖桿機構(gòu)為例說明Pro/E軟件制作機構(gòu)運動多媒體教學(xué)視頻的過程：

1.制作實體造型（如圖1）

制作過程（略），機座長度380毫米、曲柄長度150毫米、搖桿長度280毫米、連桿長度360毫米。

2.進行虛擬裝配

新建一個組件，名稱可用 “ams0001”，單擊添加機座到組件，放置方式選：“自動”中的“缺省”（如圖2），使機座的坐標與組件坐標重合。

單擊添加曲柄到組件，放置方式選“用戶定義”中的“銷釘”（如圖3），曲柄的一端與機座左端進行銷釘連接（如圖4）。

單擊添加連桿到組件，放置方式選“用戶定義”中的“銷釘”如圖，連桿的一端與曲柄的自由端進行銷釘連接（如圖5）。

單擊添加搖桿到組件，放置方式選“用戶定義”中的“銷釘”如圖，搖桿的一端與連桿的自由端進行銷釘連接、搖桿的另一端與機座的右端進行銷釘連接（圖6），完成裝配。

3.進行仿真運行

選擇菜單中的“應(yīng)用程序—機構(gòu)”。進入機構(gòu)仿真介面（如圖7）

定義伺服電動機：

單擊左邊“機械”欄中的“電動機”，展開“電動機”項目，然后右鍵單擊“伺服”，選擇新建（如圖8），創(chuàng)建一個伺服電動機。同時彈出伺服電動機定義對話框，（如圖9），在類型選項卡中單擊的箭頭，選擇機座左端的銷釘處為伺服電動機的轉(zhuǎn)軸，選擇輪廓選項卡（如圖10）在規(guī)范選項中選擇“速度”，在模選項中選擇 “常數(shù)”，常數(shù)值為“36”，此時電動機的轉(zhuǎn)速為36°/秒，然后單擊“確定”完成伺服電動機的定義。

創(chuàng)建運動分析：

在圖8的“分析”上單擊右鍵，選擇“新建”，打開“分析定義”對話框，在“分析定義”對話框的“優(yōu)先選項”中設(shè)置“開始時間”為0、 “終止時間”為10、 “幀頻”為10、最小間隔為0.1（如圖11）。終止時間與電動機的轉(zhuǎn)速要進行相應(yīng)的協(xié)調(diào)，使分析的整個過程，電動機轉(zhuǎn)動的角度是圓周的整數(shù)倍，這樣在連繼播放時就不會產(chǎn)生跳躍的感覺。

在 “電動機”選項卡中選擇剛創(chuàng)建的伺服電動機，然后單擊 “運行”按鈕分析運行情況，單擊“確定”完成分析定義

四、生成視頻

右鍵單擊圖8中的“回放”，選擇“播放”，打開“回放”對話框（如圖13）單擊“回放”對話框中的按鈕，打開動畫對話框。（如圖14）

單擊圖14中的“捕獲”按鈕，打開“捕獲”對話框（如圖15），在“捕獲”對話框中設(shè)置視頻文件路徑和文件名（默認路徑為Pro/E的工作目錄）?！邦愋汀边x項中有四種文件類型（MPEG、JPEG、TIFF、BMP）供選擇，默認MPEG為視頻文件，其他類型為圖片文件組（每幀一幅圖片）。圖象大小、每秒幀數(shù)根據(jù)自己的需要進行設(shè)定，鉤選“照片級渲染”可獲得更高的視頻質(zhì)量，單擊確定開始捕獲。

注意：捕獲前選擇合適的角度及級場景，鉤選“照片級渲染”捕獲的時間要長一些。

參考文獻

[1]Pro/ENGINEER野火版3.0自學(xué)手冊——入門提高篇 人民郵電出版社 馮如