柔性体建模技术研究
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摘要 为了解决EON中无法直接实现柔性体的动态建模,采用竹节和链条原理的方法来建造柔性体模型,此种方法适用于动态管道建模、各种动态软管建模等柔性体动态建模。
关键词 柔性体;建模;EON
中图分类号 TU94文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)16-0024-01
虚拟现实以其良好的沉浸感,在工程项目中得到广泛应用,虚拟现实软件EON目前还未实现直接对满足变形运动的柔性体模型,需要通过间接的方式实现柔性体建模,柔性体建模技术的研究为柔性体运动的交互控制提供了必要的基础,特别是对于海底管道的铺设模拟具有重大意义。
1柔性体模型结构关系选择与建模
由于海底管道长度很长且属柔性体,如图1所示,如果利用直接的建模方法,无法实现柔性体铺设过程中模型弧度的问题,为了解决此问题我们采取分段建模的方法,即竹节原理建模法和链条原理建模法。
2 柔性体模型结构关系选择与建模
2.1 竹节蛇原理
此种方法是将一根长管分割成若干个短管,那么逆向思考,将若干个短管通过某种方式连接起来就可以成为一个长管,利用keyframe节点实时的输入每个短管实时的位置,来达到对管道实时铺设情况的视景仿真。
2.2 链条原理
此种构建模型的方法是利用悬链线方程,通过悬链线的方式构建管道模型,并模拟管道在水下的实时铺设情况,如图3所示。
3 柔体模型连接关系的建立
3.1 竹节蛇原理模型连接关系
建立Simulation Tree:
1)拖拽frame节点到scene节点下,冲命名为Frame-Cylinder;
2) 拖拽frame节点到Frame-Cylinder节点下,成为Frame-Cylinder的子节点。重命名为frame0。根据需要拖拽若干个frame作为Frame-Cylinder的子节点。本实例旨在说明其构建Simulation Tree的方法,就以3个frame为实例进行阐述;
3)拖拽Cylinder节点到fram0、frame1、frame2下,将每个Cylinder节点分别重命名为Cylinder1、Cylinder2、Cylinder3;
4)拖拽Keyframe节点到fram0、frame1、frame2下,将每个Keyframe节点分别重命名为Keyframe1、Keyframe2、Keyframe3;
5)拖拽Script节点到scene下。
3.2 链条原理模型连接关系
建立Simulation Tree:
1)拖拽frame节点到scene节点下,重命名为link;
2)拖拽frame节点到link节点下,成为link的子节点。重命名为link1。根据需要拖拽若干个frame作为link的子节点。构建Simulation Tree的方法,就以5个frame为实例进行阐述;
3)拖拽mesh节点到link1、link2、link3、link4、link5下,将每个mesh节点都重命名为Torus02。
4)两次拖拽frame节点到link1、link2、link3、link4、link5下,将link1、link2、link3、link4、link5节点下的每个节点下的分别将frame重命名为Link1 CF left和frame1冲命名为Link1 CF right。这样在对应的节点下就有Link2 CF left、Link2 CF right、Link3 CF left、Link3 CF right、Link4 CF left、Link4 CF right、Link5 CF left、Link5 CF right;
5)拖拽ToolTip到link1、link2、link3、link4、link5,打开link1、link2、link3、link4、link5的ToolTip子节点,分别输入link1、link2、link3、link4、link5;
6)拖拽ConnectionManager到scene节点下;
7)拖拽5次Connection节点到Connection Manager,分别重名命为wordtolink1、Link1tolink2、link2tolink3、link3tolink4、link4tolink5。展开wordtolink1、Link1tolink2、link2tolink3、link3tolink4、link4tolink5。在它们的下一级都有相应的Link1 CF left、Link1CF right、Link2 CF left、Link2 CF right、Link3 CF left、Link3 CF right、Link4 CF left、Link4 CF right、Link5 CF left、Link5 CF right,与第四步的Link1 CF left、Link1CF right、Link2 CF left、Link2 CF right、Link3 CF left、Link3 CF right、Link4 CF left、Link4 CF right、Link5 CF left、Link5 CF right相对应,通过这样完成连接,达到控制链条运动的目的。
本文主要基于EON针对深海管道铺设过程中柔性体建模的研究,采用两种研究方法,竹节法优点在于建模方法简单,较链条法相比在于数据量大,对于电脑的数据运算能力要求较高;链条法优点在于数据的运算量少,较竹节法相比建模过程较复杂。本课题主要是对柔性体建模方法的研究,对于柔性体虚拟交互行为的研究有待进一步深入。
参考文献
[1]EON Studio 5.2 Guide.CopyrightEON Reality, Inc,2005.
[2]EONProfessionalGuide.CopyrightEON Reality, Inc,2005.