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让三维应用展示更美观——NX简便快捷的可视化渲染

2022-04-30钟剑

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基于不断的技术提升和进步,西门子公司在NX新版本中逐渐完善和增强了产品可视化渲染功能,让设计工程师和制造工程师能够更快、更好、更方便地完成产品外观渲染。
综述

       随着三维技术在产品设计、生产制造领域的不断普及,三维模型的应用范围越来越普遍,在产品查看、工作报告、课题论文、生产线展示、质量评审、最终产品图册时,如果更美观、更真实地表达产品外观和环境,更清晰、形象地展示产品设计和成品效果,将会更具有吸引力,这也能够进一步提高三维应用的优势,方便改进产品设计,提升产品质量。

       过去由于电脑硬件效能的限制,传统的三维设计软件产品渲染功能较弱,产品设计师仅仅能够满足完成产品三维模型建造。如果需要更美观地表达产品,只能再需要专业的工业设计师使用第三方的专业图形渲染工具进行,专业软件设置类别繁多、操作繁琐、对计算机硬件配置要求过高,渲染等待时间过长,这些因素都导致进行产品美化效果的时间周期和成本都显著提高,产品效果渲染工作无法普及和推广。

       基于不断的技术提升和进步,西门子公司在NX新版本中逐渐完善和增强了产品可视化渲染功能,让设计工程师和制造工程师能够更快、更好、更方便地完成产品外观渲染,无需额外的专业软件和专业技能,华丽的渲染效果,逼真的光影映射,能够满足大多数设计师对于计算机渲染效果的需求,让产品三维效果更加明显,更具观赏性,更具有吸引力,更好地展示设计理念和产品实用效果。

产品三维效果

图1 产品三维效果

NX可视化渲染工作流程

       NX可视化渲染通过光照和阴影,应用复杂的材料、纹理或贴花提供动态显示效果,让设计团队轻松完成设计评估,也可用于静态渲染,创建细节丰富的模型静态图像,用于演示、营销或销售。

NX可视化渲染

图2 NX可视化渲染

       NX可视化渲染过程的主要工作流程如下:

NX可视化渲染过程的主要工作流程

图3 NX可视化渲染过程的主要工作流程

       下面通过一个电动工具的样例,展示典型的快速简便的工作渲染流程,添加系统艺术外观材料,生成高清晰度光线追踪艺术外观静态图像。

       完成渲染的最快及最简单的方法是将NX提供的材料拖放到模型对象中,以及将NX提供的场景环境拖放到模型空间中。

       材料纹理可以应用于装配组件、实体/片体和面。

       NX提供现成的系统场景环境可提供现成的照明、背景和阴影效果。

电动工具样例

图4 电动工具样例

       1.进入渲染功能,打开“高级艺术外观”。NX将在高级艺术外观模式下对模型重新着色。

对模型重新着色

图5 对模型重新着色

       2.在左边资源板上,选择“系统场景”,NX已经预置了很多场景,我们可以选择适合自己的场景,减少了很多配置工作。这里选择白色艺术外观场景拖放到模型中。如果显示可视化场景警告消息,选择是。

系统场景

图6 系统场景

       3.在资源条上,单击系统艺术外观材料,并选择塑料分类。将亮泽塑料-红色材料拖放到其中一个钻机外壳封盖。亮泽塑料-红色材料将应用于外壳封盖。

塑料分类

图7 塑料分类

       对另一个外壳封盖重复此步骤,使二者均应用亮泽塑料-红色材料。

       在上边框条中的类型过滤器仍设置为实体的情况下,将塑料文件夹中的塑料-灰色材料拖放到变速箱外壳。

       将塑料文件夹中的ABS塑料材料拖放到卡盘底盖。

       将金属文件夹中的钢材料拖放到卡盘护盖。

       将金属文件夹中的不锈钢材料拖放到卡盘机芯。

       在图形窗口中,选择组成卡盘爪销的三个实体。在金属文件夹中,右键单击铝材料并选择应用。

       在图形窗口中,选择外壳封盖后部的夹持面,然后将塑料文件夹中的塑料 - 黑色材料拖放到这些面。

       4.选择光线追踪艺术外观功能。在光线追踪艺术外观对话框中,单击启动静态图像选项以获取可用的最高级别渲染。使用保存图像选项,将静态图像保存到单独的文件中。

选择光线追踪艺术外观功能

图8 选择光线追踪艺术外观功能

NX可视化渲染的主要技术功能

       1.光线追踪艺术外观

       提供实时光线追踪图像,在单独的窗口中显示对象间反射、折射与全局照明效果。

       对场景进行更改时,将看到照片般逼真渲染的部件动态更新。可使用TIFF、PNG或JPEG格式渲染高质量静态光线追踪图像。

       此渲染模式可用于设计审核以及生成高质量静态渲染。

高质量静态渲染

图9 高质量静态渲染

       2.渲染场景

       NX使用场景功能可将可视化场景应用于模型,自动生成特定于场景(如打光、阴影和背景)的效果。

       NX提供默认的系统场景可以按室内、户外以及艺术外观类别选择可视化场景。可以将现成的场景拖到视图中直接应用,必要时可以使用场景首选项命令进一步更改背景、场景、打光和反射。

       同时还可以将自己的定制场景保存在系统场景资源板中,并将其应用到模型。

       渲染场景一般包含以下四个主要的场景特征:

       ●背景

       ○可以将NX提供的场景与背景结合使用,或创建独特的定制背景。

       ●打光

       ○正确的打光有助于创建有效的场景,传达设计意图。

       ○光线强度、光线分布和光线焦点能设置场景的色调。

       ●环境

       ○视角和模型方位。

       ●阴影

       ○包含软阴影、硬阴影或环境阴影效果。

       3.光源

       NX可以使用高级打光来实时操控光源的参数。包括更改位置和方位,控制强度,更改颜色,投射阴影,并更改阴影参数。

NX可以使用高级打光来实时操控光源的参数

图10 NX可以使用高级打光来实时操控光源的参数

       4.材料

       NX提供了多种类别的材料,可以应用于装配组件、实体/片体和面。

       在工作资源板中用系统艺术外观材料面板访问外观材料。

用系统艺术外观材料面板访问外观材料

图11 用系统艺术外观材料面板访问外观材料

       NX提供了多种常见的类别材料。

       ●汽车

       ●玻璃

       ●皮革

       ●光源

       ●金属

       ●拉丝金属

       ●自然

       ●涂料

       ●塑料

       ●纹理式

       ●木纹

       我们也能创建自己的材料使用,将系统材料复制到部件,然后修改其材料属性并换一个新名称,就能创建一个自定义的材料。

       5.贴花

       NX使用贴花贴纸命令在指定的体或体的面上附加图像。可以使用 TIFF、JPEG 或 PNG 图像文件,并能控制用于刻花的叠加图像的透明度。贴图不仅仅用作显示效果,也可以将图像作为产品标识显示。

       下面示例中,贴花作为雕刻的零件号应用在锻造件上。

贴花作为雕刻的零件号应用在锻造件上

图12 贴花作为雕刻的零件号应用在锻造件上

       NX使用UV贴图命令为体或一组面按UV参数创建,均匀地跨曲面映射纹理,并捕捉与最终产品中完全相同的图样和可视材料。可以使用图像预览纹理缠绕输入体的方式。

NX可视化渲染支持VR应用

       在最新的NX版本中,NX可视化渲染能够支持生成图像以在VR虚拟现实中查看,可以在光线追踪艺术外观中将模型生成为单球面或立体球面图像,并可使用兼容的第三方 VR 应用程序和头戴式硬件设备在 3D 虚拟现实环境中查看这些图像。

       生成的图像表示360度视图投影到2D平面上。可以按镜头类型定义VR视图:

       ●单球面--将单视场360度球面图像生成为单个2D图像,类似于通常将3D地球仪投影在平面的2D正交地图上。

单球面

图13 单球面

       ●立体球面--将立体360度球面图像生成为两个2D图像,每个眼睛一个。

立体球面

图14 立体球面

       NX可视化渲染也能创建扩展现实文件在XR扩展现实中查看。

       可以将设计导出为扩展现实文件格式,如GLTF、GLB或USDZ。然后可以利用这些文件并使用各种扩展现实查看器查看设计,然后在3D环境中体验设计。

       可以导出:

       ●用于实体、边界表示 (BREP) 类型的片体、收敛体、细分体、小平面体和JT轻量级体的几何数据。

       ●与部件外观相关的数据,如对象颜色、艺术外观材料以及相应的纹理和贴花。

       ●与场景相关的数据,如摄像机视图。

       ●与部件关联并随其加载的外观方案。

       ●与部件关联的动画,例如来自运动模拟设计、运动仿真应用模块和机电概念设计的动画。

       装配配置,如布置和爆炸。

装配配置

图15 装配配置
责任编辑:程玥
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