1

Simulink 3D AnimationАнимация, визуализация и взаимодействие с моделями в 3D

Simulink 3D Animation™ предоставляет возможности для связи моделей Simulink® и алгоритмов MATLAB® с трехмерными (3D) графическими объектами. Это позволяет визуализировать и тестировать поведение динамической системы в среде виртуальной реальности. Объекты представлены при помощи языка Virtual Reality Modeling Language (VRML), стандартного языка для 3D-моделирования. Вы можете анимировать 3D-мир, изменяя положение, поворот, масштаб и другие свойства объекта во время симуляции на настольном компьютере или в реальном времени. Вы также можете выводить сигналы виртуальных датчиков и получать доступ к данным 3D-анимации из Simulink или MATLAB для последующей обработки.

Simulink 3D Animation включает инструмент просмотра для отображения и взаимодействия с виртуальными сценами. Используя 3D World Editor (редактор трехмерного мира), вы можете создавать детализированные сцены, собранные из 3D-моделей, которые были экспортированы из CAD или получены из веб-источников. Вы можете добавлять различные трехмерные виды внутрь фигур MATLAB и взаимодействовать с этими видами посредством джойстиков с обрат-ной связью, мыши или других аппаратных устройств.

Основные возможности

• БлокиSimulinkиприложенияифункцииMATLABдляподключениямоделейкмирамвиртуальной реальности

• 3DWorldEditorдлясозданиясобственных3D-миров

• Инструментыдлявизуализации3D-миров

• Записьвидеоипроигрываниеанимации

• Визуализацияприсимуляциивреальномвремени

• Удаленныйдоступксимуляциямприпомощинезависимыхинструментовпросмотраиливеб-браузера

• Взаимодействиес3D-видамиприпомощиджойстика,мышиилидругогоаппаратногоустройства

2

Визуализация приложений Simulink по часовой стрелке с левого нижнего: балансирующий робот, самолет над местностью, динамика автомобиля и ветряная ферма.

Создание и импорт 3D-миров

Simulink 3D Animation предоставляет два редактора для создания и импорта миров виртуаль-ной реальности: V-Realm Builder и 3D World Editor.

Построение 3D-миров

V-Realm Builder из Simulink 3D Animation является нативным инструментом создания VRML, позволяющим создавать 3D-виды и изображения физических объектов, используя VRML. 3D World Editor предлагает иерархический, древообразный вид объектов VRML, составляющих виртуальный мир. Он содержит объекты, структуры, преобразования и библиотеки материа-лов, которые хранятся локально для быстрого доступа.

3

3D World Editor, показывающий иерархический, древообразный вид (слева) и предварительный просмотр сцены (справа) компонентов лунного модуля.

Импорт 3D-содержимого из веба

Вы можете создавать 3D-миры при помощи нескольких инструментов по созданию 3D и экспортировать их в формат VRML97 для использования с Simulink 3D Animation. Кроме того, вы можете загружать 3D содержимое из Веб и использовать его для создания детализирован-ных 3D сцен.

Импорт CAD-моделей

3D World Editor позволяет вам манипулировать 3D VRML-объектами, импортированными из большинства CAD-инструментов для разработки детализированных 3D-миров, которые анимируют динамические системы, смоделированные в Simscape™, SimMechanics™ и Aerospace Blockset™. Simulink 3D Animation позволяет вам импортировать VRML-файлы, созданные при помощи таких инструментов CAD, как SolidWorks® и Pro/ENGINEER®. Вы можете использовать утилиту SimMechanics Link для автоматического создания моделей SimMechanics из инструмен-тов CAD и добавления связанной визуализации в Simulink 3D Animation к ним.

4

3D-анимация динамики двигателя внутреннего сгорания, смоделированного в SimMechanics (вверху) и траектория самолета, вычисленная с использованием преобразования координат из Aerospace Blockset (внизу).

Анимация 3D-миров

Simulink 3D Animation предоставляет двусторонние интерфейсы между MATLAB и Simulink и 3D-мирами.

Программный доступ к свойствам объекта 3D-сцены с использованием MATLAB.

5

Интерфейс между MATLAB и 3D-мирами

Из MATLAB вы можете читать и менять положения и другие свойства объектов VRML, считы-вать данные с датчиков VRML, создавать функции обратного вызова из графических инстру-ментов, записывать анимации и привязывать данные к 3D-объектам. Вы можете использовать MATLAB Compiler™ для создания независимых приложений с функциональностью Simulink 3D Animation для последующего распространения без дополнительных лицензий.

3D приложение, основанное на MATLAB, скомпилированное в исполняемый файл при помощи MATLAB Compiler и развернутое на компьютере конечного пользователя, где установлен MATLAB Compiler Runtime.

Интерфейс между Simulink и 3D-мирами

Вы можете управлять положением, поворотом и размером виртуального объекта на сцене для визуализации его перемещения и изменения формы. Во время симуляции свойства объекта VRML на сцене также могут быть прочитаны в Simulink. Набор векторных и матричных утилит для преобразований осей позволяет связывать сигналы Simulink со свойствами объектов в вашем виртуальном мире. Вы можете настроить виды относительно объектов и отображать сигналы Simulink в виде текста в виртуальном мире. Вы также можете отслеживать 3D-траек-торию объекта, созданную при помощи Curve Fitting Toolbox™, на связанной виртуальной сцене. Например, вы можете осуществлять визуализацию расчетной траектории полета при запуске космического аппарата.

6

Моделирование и симуляция в Simulink системы множественных взаимодействий и анимация при помощи Simulink 3D Animation. Виртуальный мир связан при помощи блока VR Sink (посередине) и отображается в инструменте просмотра анимации Simulink 3D animation (внизу).

Просмотр и взаимодействие с 3D-мирами

Simulink 3D Animation предоставляет инструменты для просмотра VRML, которые отобража-ют виртуальные миры и записывают данные сцены. Также предоставляются блоки Simulink и функции MATLAB для взаимодействия с пользователем или виртуального прототипирования с использованием устройств ввода — таких, как 3D-мыши и джойстики с обратной связью.

Инструменты просмотра VRML

Simulink 3D Animation содержит инструменты просмотра, которые позволяют вам перемещать-ся в виртуальном мире, используя масштабирование, перетаскивание, движение в стороны и вращение вокруг точек интереса, известных как точки просмотра. В виртуальном мире вы можете установить точки просмотра, которые подчеркивают области интереса, помогают подчеркнуть поведение системы или наблюдать за объектом с разных углов. Во время симуля-ции, вы можете переключаться между этими точками просмотра.

Построение пользовательских интерфейсов, содержащих 3D-миры

Инструмент для просмотра в Simulink 3D Animation интегрируется с фигурами MATLAB, что позволяет комбинировать виртуальные сцены с MATLAB Handle Graphics® и несколькими видами одного или более виртуальных миров.

7

Пример графического интерфейса, созданного вместе с MATLAB Handle Graphics. На экране отобража-ется тест автомобильной подвески на гоночном треке. 3D-анимации (вверху) включают отображение данных о скорости и визуализацию действующих сил, а 2D-графики (внизу) позволяют анализировать зависимости.

Удаленный просмотр 3D-миров через веб-браузер

Simulink 3D Animation Web Viewer работает в браузерах, поддерживающих HTML5 для ото-бражения виртуальных миров на компьютерах, телефонах и планшетах. Вы можете открыть виртуальный мир на вашем компьютере, а затем просмотреть его удаленно через веб-браузер на мобильном устройстве или компьютере, где не установлен Simulink 3D Animation.

3D-анимация сборочной линии в браузере, поддерживающем HTML5. IP-адрес в адресной строке браузера указывает на хост-компьютер, где запущена анимация.

8

Запись и передача анимаций

Simulink 3D Animation позволяет вам записывать данные сцены и обмениваться результатами работы.

Запись данных сцены

Simulink 3D Animation позволяет вам управлять снимками кадров (захватом) виртуальной сцены или записывать анимации в видео файлы. Вы можете сохранить кадр текущей сцены в виде TIFF- или PNG-файла. Вы можете планировать и настраивать записи данных анимации в AVI-видеофайлы и VRML-файлы анимации для последующего проигрывания.

Вы можете использовать технологии обработки видео и изображений на захваченных кадрах или данных анимации. Эти подходы позволяют разрабатывать алгоритмы управления, осно-ванные на визуальной обратной связи посредством связи с окружением виртуальной реально-сти вместо физических экспериментальных установок.

Работа в совместном окружении

Simulink 3D Animation позволяет вам просматривать и взаимодействовать с виртуальными мирами во время симуляции на том же компьютере, на котором запущен Simulink, или на сетевом компьютере, доступном через локальную сеть или Интернет. В совместном рабочем окружении вы можете просматривать анимированный виртуальный мир на нескольких клиентских компьютерах, подключённых к серверу по протоколу TCP/IP. При работе в индиви-дуальном (не сетевом) окружении, ваша моделируемая система и 3D-визуализация запущены на одном компьютере.

Визуализация во время симуляции в реальном времени

Simulink 3D Animation содержит функционал для визуализации во время симуляции в реаль-ном времени и подключения к оборудованию ввода. Вы можете использовать С-код, сгенериро-ванный из моделей Simulink при помощи Simulink Coder™, для управления анимацией. Этот подход улучшает программно-аппаратные симуляции или приложения быстрого прототипиро-вания на xPC Target™ и Real-Time Windows Target™, предоставляя визуальную анимацию ваших динамических систем, работающих на реальном оборудовании.

9

Компоненты окружения xPC Target для тестирования в реальном времени. Применение Simulink 3D Animation для визуализации во время быстрого прототипирования (вверху) и программно-аппаратной симуляции (внизу).

Дополнительная информация и контакты

Информация о продуктах matlab.ru/products

Пробная версия matlab.ru/trial

Запросцены matlab.ru/price

Техническая поддержка matlab.ru/support

Тренинги matlab.ru/training

Контакты matlab.ruE-mail: matlab@sl-matlab.ru Тел.: +7 (495) 232-00-23, доб. 0609Адрес: 115114 Москва, Дербеневская наб., д. 7, стр. 8