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中圖分類號(hào)：TP391.414:TF573.2 識(shí)別碼：B 文章編號(hào)：1672-9994(2018)03-0034-03

最終動(dòng)畫(huà)傳送門(mén)：

高爐爐殼安裝工藝技術(shù)是高爐大修工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為了節(jié)省設(shè)計(jì)準(zhǔn)備時(shí)間和縮短施工周期，以數(shù)字化模型和虛擬動(dòng)畫(huà)方式呈現(xiàn)設(shè)計(jì)方案和施工工藝流程，便于設(shè)計(jì)部門(mén)與施工方的交流與溝通，方便設(shè)計(jì)、施工方案的及時(shí)修改，同時(shí)降低了施工成本，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，為避免施工誤操作提供了保障。

1、Inventor軟件介紹

Autodesk Inventor是美國(guó)Autodesk公司于1999年底推出的三維可視化實(shí)體模擬軟件，目前已推出最新版本Inventor?2019。是市場(chǎng)上與DWG兼容性最好的平臺(tái)，與Autocad無(wú)縫結(jié)合, 可以直接在設(shè)計(jì)環(huán)境中生成最先進(jìn)的彩現(xiàn)和動(dòng)畫(huà)，操作簡(jiǎn)單做產(chǎn)品效果逼真且非常容易上手。

Inventor大量簡(jiǎn)化如何使用光照、材質(zhì)和顏色。但提供最簡(jiǎn)便的方式來(lái)增強(qiáng)零件和裝配體的真實(shí)感。擁用內(nèi)建的焊接設(shè)計(jì)環(huán)境，可輕松地在3D中塑型焊接，并可透過(guò)模擬焊接準(zhǔn)備、焊接以及焊后操作來(lái)提高質(zhì)量。

2、模型建立

設(shè)計(jì)任務(wù)施工動(dòng)畫(huà)屬于三維動(dòng)畫(huà)中的一個(gè)分支，與一般三維動(dòng)畫(huà)相比，制作人員既要熟悉施工技術(shù)，又要熟練地使用計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)來(lái)搭建真實(shí)的施工方案數(shù)字環(huán)境，最重要的一點(diǎn)是必須了解設(shè)備結(jié)構(gòu)和施工方案，根據(jù)客戶制作的施工方案和施工說(shuō)明，制作單位必須能夠把它轉(zhuǎn)化為數(shù)字化，并用動(dòng)畫(huà)形式表現(xiàn)出客戶的要求和意圖。

根據(jù)提供的圖紙可以看出，整個(gè)爐殼共分為17層。因此，在創(chuàng)建模型的時(shí)候，可以考慮先進(jìn)行整體建模，再將整體拆分成17個(gè)對(duì)應(yīng)層的模型，以大幅度提高建模效率。整體建模完成后，先在XY平面上建立兩個(gè)任意偏移量的構(gòu)造平面，并將兩個(gè)構(gòu)造平面的偏移量分別定義為up和down。待完成切割工作后，利用Inventor內(nèi)置的Ipart功能，將前面定義的兩個(gè)變量與Excel文件進(jìn)行鏈接，再把圖紙上算出的數(shù)據(jù)填寫(xiě)到Excel中并保存。此時(shí)，在Inventor內(nèi)就能夠根據(jù)Excel內(nèi)的數(shù)據(jù)自動(dòng)對(duì)零件進(jìn)行切割，并生成出17個(gè)對(duì)應(yīng)的層模型。最后切割結(jié)果如圖 1所示。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，由于存在部分標(biāo)準(zhǔn)件不在Inventor內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中，因此需要進(jìn)行自行繪制標(biāo)準(zhǔn)件。這一部分可以直接繪制出對(duì)應(yīng)的截面，然后利用“標(biāo)準(zhǔn)件生成器”生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件并導(dǎo)入到自己創(chuàng)建的庫(kù)中，以便后續(xù)爐體框架進(jìn)行調(diào)用。而爐體框架部分的設(shè)計(jì)，可以先繪制出基本的線框形狀，再進(jìn)入裝配環(huán)境，利用“結(jié)構(gòu)件生成器”功能創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)件，并隱藏基礎(chǔ)框架（如圖 2所示）。

3、裝配

Inventor提供的裝配模式，和實(shí)際的裝配方法非常接近。首先進(jìn)入部件環(huán)境，然后將前面建模的爐體框架導(dǎo)入，并固定在原點(diǎn)。再根據(jù)圖紙，將爐體相關(guān)的零部件依次裝入并完成約束。所有爐體相關(guān)的零部件安裝完畢后，再導(dǎo)入為了制作動(dòng)畫(huà)而單獨(dú)生成的零件，如吊裝用的鋼絲繩。為了方便后期的動(dòng)畫(huà)制作，我們還需要將吊繩的間距設(shè)置為可導(dǎo)出的變量，以便在動(dòng)畫(huà)制作的時(shí)候能夠被Inventor Studio調(diào)用。最后導(dǎo)出的變量如圖 3和圖 4所示。

4、動(dòng)畫(huà)制作

4.1 動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)

所有裝配完畢后，點(diǎn)擊“環(huán)境”選項(xiàng)卡下的“Inventor Studio”按鈕，進(jìn)入動(dòng)畫(huà)模塊。在這里，我們首先需要在正等軸側(cè)位置創(chuàng)建一個(gè)照相機(jī)，以便后續(xù)的視角切換。再將前面創(chuàng)建的所有變量引入，方便后續(xù)調(diào)用，接著在0秒的位置將所有暫時(shí)不需要的零件均創(chuàng)建一個(gè)即時(shí)的淡顯動(dòng)畫(huà)，以便于隱藏所有暫未被使用的零部件。最后就可以根據(jù)先前規(guī)劃好的動(dòng)畫(huà)腳本，依次在時(shí)間軸中創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)步驟。最后創(chuàng)建完畢的動(dòng)畫(huà)步驟如圖 5所示。

4.2 動(dòng)畫(huà)輸出

由于Inventor軟件的動(dòng)畫(huà)引擎限制，對(duì)于這種超長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)畫(huà)，往往在直接制作的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)出的動(dòng)畫(huà)文件丟幀、噪點(diǎn)、色帶等影響觀看的缺陷。因此，在輸出動(dòng)畫(huà)的時(shí)候，要采用“曲線”方法，利用動(dòng)畫(huà)序列圖片輸出代替直接輸出動(dòng)畫(huà)模式，并在后續(xù)利用微軟提供的AVI文件的API和Adobe Premiere進(jìn)行圖片序列的合并、修改，并最終得到一個(gè)經(jīng)過(guò)壓制的精美動(dòng)畫(huà)。

而直接的圖像序列輸出，往往需要更多的系統(tǒng)內(nèi)存。在主機(jī)內(nèi)存有限，且不能進(jìn)行擴(kuò)展的情況下，我們需要對(duì)動(dòng)畫(huà)的圖像序列輸出進(jìn)行分割。本次動(dòng)畫(huà)的時(shí)長(zhǎng)為130秒，按標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)畫(huà)的24幀/秒來(lái)計(jì)算，共生成3120張圖片，每張圖片的平均大小按5MB計(jì)算，共需要15.24GB的可用空間。根據(jù)以往的分割經(jīng)驗(yàn)，以30秒（720幀）作為一個(gè)分割周期最為合適。因此，整個(gè)動(dòng)畫(huà)就被分成了5次進(jìn)行輸出。在分割輸出完畢后，刪除第二次到第五次輸出文件夾下的第一個(gè)文件（第0幀），再把五次輸出的文件名按照順序排序，再利用微軟的相關(guān)API進(jìn)行序列合并，可以得到18個(gè)視頻文件。最后再把這些文件導(dǎo)入到Premiere中，添加標(biāo)題、片尾、作者等基本信息。對(duì)部分Inventor無(wú)法實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目（如語(yǔ)音、字幕、特效）進(jìn)行合并（如圖 6所示）。最后將媒體導(dǎo)出，整個(gè)動(dòng)畫(huà)就此制作完畢。

5、結(jié)語(yǔ)

仿真動(dòng)畫(huà)技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，更好地讓基層員工了解整個(gè)施工的流程，降低了他們對(duì)于施工技術(shù)文件的理解難度。大大提升了檢修質(zhì)量，提高了檢修效率，減輕了檢修人的勞動(dòng)強(qiáng)度。有利于推動(dòng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

運(yùn)用Inventor軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，為高爐設(shè)計(jì)、維護(hù)和安裝建立了參數(shù)化模型，對(duì)類似產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)也有一定的參考價(jià)值。

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