薛璐
中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710089
【摘要】3D studio Max软件制作的动画，不仅广泛应用于建筑、游戏美术等领域，也被引入飞机生产线这种装配流程复杂，物流周转路径较多的规划设计中。与其它行业应用者不同，飞机仿真动画中，大量的模型来源于CATIA设计软件，需要对这些模型进行简化、处理，方可导入MAX进行后续设计。本文通过测试比较以及解决实际应用中的问题，给出了飞机生产线仿真动画中CATIA模型的简化处理方法，为相关从业者提供经验借鉴。
【关键词】3D studio Max，仿真动画，动画设计，CATIA模型
3D studio Max（以下简称MAX）是基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，广泛应用于建筑动画、游戏美术及工程可视化等领域。由于其在展示上具有时间短、效率高、信息容量大等优势，故而在设计阶段被引入飞机生产线规划这种装配流程复杂，物流周转路径较多的项目中，通过动画模拟，在项目实施前，对项目进行可行性模拟分析、运动模拟分析等，同时帮助观者理清思维脉络、快速了解规划内容。在仿真动画的设计制作过程中，大量工作来源于对飞机设计软件CATIA模型的简化。MAX兼容大部分三维设计软件模型，就CATIA而言product、part、cgr、stp等模型均可导入MAX进行编辑，但不同的格式，简化方式不同，导入MAX速度不同、效果不同，简化后存储大小也不同。因此需要对这些格式文件进行测试判断，找出最有利于开展仿真动画设计的方式。以下测试数据基于CATIA V5R20与MAX 2016展开。
1CATIA模型存储格式
以一CATIA模型为例，通过以下五种方式保存，保存后导入MAX进行测试比较：
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2列表中“文件大小”指框选全部物体，【塌陷】处理后，存储为MAX格式的文件大小。
由上表可清晰看出：编号2）、3）cgr文件导入MAX速度较快，不论是product另存为cgr，还是product【从产品生成part】再另存为cgr，其导入速度及简化处理后的模型大小相差不大。因此，CATIA模型另存为cgr格式时，利于进入MAX进行后期编辑制作。
2CATIA模型简化方法
2.1product、part模型简化
通过删除部分细节，例如：螺钉、螺母、垫圈以及与后续动画动作无关的内部结构等，尽可能缩小源文件后再另存为cgr格式。快速删除零件方式为：在设计模式下，选择待删除零件【将图居中】，复制零件名称，通过Ctrl+F打开【搜索】命令，粘贴名称，【类型】选择零件设计，打开【产品选择】，点击【搜索并选择】，Delete删除即可。
2.2cgr模型简化
由于cgr模型在CATIA中无法直接编辑、处理，因此通常采用以下两种方式进行简化：
1）cgr模型为大场景模型，模型内包含较多独立小模型。可通过【数字化装配】中【DMU优化器】的【3D剪切】命令，将小模型单独分割后，导入MAX编辑、简化。
2）独立、复杂、文件较大的cgr模型，MAX无法导入时，依据下图流程对其进行简化。
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图 复杂cgr模型简化流程图
cgr转化为part具体方式为：点击【DMU优化器】中的【轮廓】命令，选择该cgr产品，勾选【简化-精确度】，将该值适当调高（如0.1mm）后保存，文件另存为model格式，打开文件，复制该模型，新建part，使用【选择性粘贴】中的【CATIA_RESULT】（有时需要更新后显示模型）即可。
3模型导入MAX的设置
1）若CATIA模型在建立时，以Z轴为上方向轴，这样的模型可以直接拖入MAX中编辑处理，MAX会默认采用源模型坐标。若以X轴或Y轴为上方向轴，模型导入MAX时需要使用菜单栏中的【导入】或导入【合并】功能，通过选择【上方向轴】调整模型方向，而不应直接将模型拖入MAX中。之所以强调上方向轴的概念，是因为max的操作界面倾向于，当模型上方向轴与我们认知中的“上”方向吻合时，能得到更顺畅的操作体验，有利于展开后续的设计工作。若模型导入时未选择合理的上方向轴，也可以通过软件中的【旋转】命令对模型进行方向上的调整。
2）若导入模型为独立模型时，应将模型的轴【居中到对象】，通过【选择并移动】，将x、y、z三个坐标轴归零，即该模型在世界坐标系正中。若导入模型为分解模型，需要在MAX里装配时，应保留导入时的源模型坐标，待全部模型就位，装配完成后再建组、坐标轴归零。坐标轴归零的意义在于，MAX对模型的计算，默认是以世界坐标系原点为基准，将模型坐标轴归零，有助于减少软件运行内存，也利于快速定位到模型。
3）受飞机坐标系建模影响，有些模型导入MAX仿真动画环境中，其X、Y、Z坐标轴与MAX世界坐标系有夹角，即当两者坐标轴统一时，模型整体旋转，无法得到需要的状态。此时，可以通过对齐中的【法线对齐】，将模型对齐到需要的状态，模型对齐后，通过【调整轴】将模型的轴与MAX世界坐标系对齐，利于后期移动、旋转等操作。
4结束语
通过本文的测试、比较能够看出，在CATIA众多的保存格式中，模型另存为cgr格式，最利于进入MAX进行后期编辑制作。CATIA模型的简化方式，应根据文件的格式、大小以及复杂程度，区别对待、分类简化。导入模型时，注意上方向轴的选择，注意模型与MAX世界坐标系之间的关系。期望给出的系列简化处理方法，能够为相关从业者提供经验借鉴。
参考文献
[1] 吴寅寅. 3ds Max建筑动画教程, 第1版[M].北京, 电子工业出版社，2019.7.
[2] 唯美世界. 中文版3ds Max 2016从入门到精通, 第1版[M].北京, 中国水利水电出版社，2018.5