Построение анимационных моделей

Построение анимационных моделей

В Proof Animation

 

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Моделирование систем»

для студентов специальности 230201 «Информационные системы и технологии» и 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)»

 

 

Составитель В.В. Зиновьев

А.Н. Стародубов

 

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № от

 

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией

специальности 230201 и 220301

Протокол №  от

 

Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса

ГУ КузГТУ

 

Кемерово 2011

 

Цель работы

 

Цель работы – изучить методы отображения движения объектов с помощью средств компьютерной анимации Proof Animation.

В ходе выполнения лабораторной работы студент должен изучить принципы анимационного отображения динамики систем при помощи языка Proof Animation и научиться применять различные способы отображения движения объектов.

 

Теоретические положения

Создание классов в Proof Animation

При создании объекта в файле анимации необходимо определить его Object Class (класс объекта), который устанавливает форму и другие начальные свойства объекта.

Если в компьютерной анимации применяется множество подобных объектов, то можно задать один или несколько классов объектов. Свойства объекта копируют с «родительского» Object Class, когда объект создан, но любая принадлежность к классу может быть отменена для любого данного объекта.

Определение класса подобно рисунку фонового режима со следующими исключениями:

классы меньше, чем фоновый рисунок;

классы имеют «горячую» и «тыльную» точки;

классы не могут содержать графики и диаграммы.

Class Mode

Панель инструментов в Class Mode имеет следующий вид (рис. 2.6):

 

 

Рис. 2.6. Панель инструментов в Class Mode

 

New Class (Новый класс)

New Class используют для определения нового класса. После задания New Class Proof Animation выдает подсказку для ввода имени нового класса. Имена классов чувствительны к регистру и могут быть длиной до 16 символов. Например, имя «FULLAGV» отличается от имени «FullAGV».

Если форма и свойства нового класса определены, то можно продолжать действия, т.к. класс автоматически включается в схему. Однако новые классы не сохраняются на диске, пока не будет задана команда Save Layout из меню File.

Select Class (Выбор класса)

Опция Select Class позволяет редактировать геометрические элементы или связи существующего класса. При выборе Select Class в центре экрана появится список всех существующих классов для текущего размещения. Выбранный класс становится текущим.

Delete Class (Удаление класса)

Команда Delete Class удаляет с подтверждением действий текущий класс из схемы. Чтобы отменить удаление класса надо вновь открыть предварительно сохраненную копию вашего файла, не сохраняя при этом последние изменения.

Определение свойств класса

После задания имени класса в верхнем левом углу экрана появляется меню комплекта инструментальных средств Properties (свойства). С помощью этого меню могут быть определены следующие четыре свойства класса: directionality (направление), clearance (диспетчерское разрешение) RGP offset (смещение) и speed (скорость). Указанные свойства могут быть определены как до, так и после создания рисунка.

Hot Point (Горячая отметка)

В Class Mode Proof Animation рассматривает, перемещает и вращает объекты, созданные из класса, относительно горячей отметки. Горячая отметка Object Class имеет координаты (0, 0). Для изменения координат горячей отметки используют Box Edit ( редактирование блока).

Directionality and Orientation (Направление и ориентация)

Object Class может быть задан как направленный или как ненаправленный. Первая опция в меню Properties задает режимы Non-Directional ( ненаправленный) и Directional ( направленный). По умолчанию устанавливается Non-Directional. Если установлен класс с направленными объектами, то указывают направления перемещения объектов. Если класс с ненаправленными объектами, то объекты перемещают по экрану в одном направлении. Для указания направления можно использовать команду Box Edit, которая позволяет вращать геометрию класса.

Clearance (Диспетчерское разрешение)

Для того чтобы объекты, выстроенные в линию, не сталкивались на пути, необходимо определить значение «диспетчерского разрешения». Диспетчерское разрешение наследуется объектом из класса.

Диспетчерское разрешение определяется в линейных единицах (по умолчанию – ноль). Имеются два значения диспетчерского разрешения: «fore» (перед) и «aft» (после). Значения диспетчерского разрешения созданных объектов могут быть изменены командой Object...Clearance (объект набора... Clearance).

RGP Offset (RGP смещение)

RGP смещение позволяет определять факультативную тыльную отметку для текущего класса. RGP действует как вторая отметка присоединения, когда направленные объекты двигаются по пути. RGP смещения должен быть установлен как отрицательное число, поскольку отметка RGP всегда находится позади горячей отметки.

Speed (Скорость)

Все объекты перемещаются с определенной скоростью по пути. Скорость может быть задана для объекта или класса объектов. Скорость класса будет полезна только в тех случаях, когда скорости несходных объектов на пути зависят от классов объектов, например для транспортных средств, перемещающихся по скоростной дороге.

Color (Цвет)

Цвет - собственность класса. Каждый объект класса может иметь любую комбинацию цветов. Для изменения цвета элемента класса сначала щелчком мыши указывают элемент, а затем цвет. Для замены цвета класса сначала выделяют блок вокруг этого класса командой Box Edit, а затем устанавливают цвет из цветовой палитры.

Движение в Proof Animation

 

Большинство видов движения можно представить как перемещение по заданному пути. Задание движения по определенному пути - одна из наиболее важных особенностей Proof Animation. Путь задается по линиям (Lines) и дугам (Arcs) и является невидимым элементом.

Path Mode (Режим пути)

Proof Animation обеспечивает специальный режим определения пути, который можно выбирать из меню Mode (режим). Пути показываются в цвете. Другие элементы отображаются черным цветом на сером фоне. В большинстве случаев пути показываются синим цветом. Путь, который необходимо исправить (Repairs), показывается белым цветом. У текущего выбранного пути цвет желтый, а у выбранного сегмента пути цвет красный.    Меню Path Mode имеет следующий вид (рис. 2.7):

 

 

Рис. 2.7. Панель инструментов в Path Mode

 

Полоса меню Path Mode (режим пути) расположена в верхней части экрана. Она содержит следующие опции: New Path (новый путь), Select Path (выбрать путь), Delete Path (удалить путь), Repairs (исправить), и уже знакомые View (вид), File (файл) и опции Mode (режим).

Команда Delete Path доступна только после того, как путь был задан или выбран для редактирования. Команда Repairs доступна, если изменения, сделанные в Draw Mode (вывести режим), испортили сегменты одного или более путей.

После выбора команды New Path (новый путь) Proof Animation просит ввести уникальное имя пути. Имя пути может содержать символы верхнего и нижнего регистров, и(или) цифры. Имя должно начинаться с символа и может включать до 16 символов.

После ввода имени пути можно начинать строить схему пути путем добавления сегментов.

 

Path Properties (Свойства пути)

Верхнее меню комплекта инструментальных средств отображает несколько свойств пути: Length (длину), Speed (скорость), Time (время), Circularity (циркуляцию), Accumulation (накопление), Lag Time (запаздывание) и Validation (проверку).

Length (Длина)

Proof Animation автоматически определяет длину пути в своих единицах измерения. Длина пути рассматривают как расстояние по пути от начала первого сегмента до конца последнего.

Speed (Скорость )

Speed задает скорость двигающихся по пути объектов. После определения скорости на комплекте инструментальных средств появится метка, следующая за Speed. В этом случае время вычисляется и отображается автоматически и основывается на определенной скорости и расчетной длине. Например, если длина пути и скорость равны соответственно 75, 0 и 5, то время равно 15, 0. Заданная скорость остается такой же для каждого последующего пути, пока скорость или время не будут изменены.

Time (Время )

Командой Time задается время прохождения объекта от начала первого сегмента до конца последнего. Если время определено, то на комплекте инструментальных средств появится маленькая метка, следующая за словом Time. В этом случае скорость вычисляется и отображается автоматически и основывается на определенном значении времени и расчетной длине. Например, если длина равна 75, 0, а время равно 150, то скорость будет равна 0, 5.

Accumulation (Накопление)

Текущая установка Accumulation переносится на каждый последующий определяемый путь. Значение по умолчанию в Path Mode - «Non - Accum» (ненакопляемый). Накопляемый путь отличается от ненакопляемого обработкой объектов, которые достигли конца пути.

Если путь накопляемый, то объект движется к концу этого пути, чтобы « накопиться» позади других объектов, уже достигших конца этого пути. Когда первый объект удален из накапливаемого пути, другие объекты будут двигаться вперед автоматически. Накопляемый путь не может быть круговым.

Circularity (Циркуляция)

У кругового пути нет конца. Объекты, которые достигают конца пути, переходят непосредственно к началу, даже если конец не соединен с началом. Круговой путь не может быть накапливаемым. Для круговых путей установка значения по умолчанию – “Off” (выключен). Текущая установка переносится к каждому последующему определяемому пути.

Validation (Проверка правильности)

Validation выдает предупреждение Leapfrog, если объект удален из накопляемого пути, или предупреждение Encroachment, если объекты на накопляемом пути сталкиваются друг с другом. Опцию Validation можно переключить на Validation * ON (включено) или Validation * OFF (выключено).

Path Segments (Сегменты пути )

Пути в Proof Animation могут состоять из одного или более сегментов. Сегмент может относиться ко всей Line (линии) или Arc (дуге) либо к их частям. Сегменты пути упорядочены. В каждом пути имеется первый и последний сегменты. Каждый сегмент имеет направление. Направления сегментов обозначены на экране стрелкой в конце каждого сегмента. Эти стрелки не видны в режимах Draw Mode и Run Mode. Конец сегмента не маркирован.

 

END.

 

Задание и порядок выполнения

1. Войдите в Student Proof Animation путем загрузки файла spa.exe.

2. Выберите в верхнем меню пункт Mode, а в нем режим Draw Mode.

3. С помощью набора команд Student Proof Animation нарисуйте в масштабе маршрут перемещения объектов в соответствии с рис. 3.1.

4. Выберите в меню Mode режим Path. Определите одиночный путь, начинающийся и заканчивающийся в обозначенной отметке «Старт» (рис. 3.1). Задайте время перемещения объектов по пути 20 единиц.

 

 

Рис. 3.1. Маршрут перемещения объектов

 

5. В том же меню выберите режим Class Mode и создайте объект - прямоугольник с вершинами (-1, -1), (2, -1), (2, 1) и (-1, 1) в координатах Student Proof Animation.

6. При помощи любого редактора, формирующего ASCII файлы, используя команды Student Proof Animation для управления динамическими объектами, создайте файл управления анимацией (файл.atf), в котором, через каждые 5 единиц времени создается объект, помещается на путь, движется до отметки «Старт» и уничтожается. Анимация должна завершится в момент, когда будут уничтожены 3 объекта.

7. Запустите анимацию.

8. Отобразите перемещение одного объекта, по заданному маршруту, используя команду MOVE файла управления анимацией (без использования режима Path).

9. Запустите анимацию.

Пример анимационного моделирования

 

Процедуру создания анимационной модели покажем на примере изготовления деталей разными типами станков.

Заготовка последовательно обрабатывается двумя типами станков (типом А и В). Группа станков А включает два станка. В начале процесса заготовка в течение 15 единиц времени транспортируется до станков типа А откуда поступает на обработку на первый станок группы. Здесь происходит ее обработка в течение 10 единиц времени. После этого, полуфабрикат, в течение 5 единиц времени, поступает на обработку на станок типа В. Окончательная обработка детали занимает 20 единиц времени. Готовая деталь транспортируется, в течении 5 единиц в накопитель. После этого к станкам группы А поступает вторая заготовка и процесс повторяется за исключением того, что в группе А заготовка обрабатывается вторым станком. Необходимо создать анимационную модель технологического процесса.

Метод построения модели

Войдем в Student Proof Animation путем загрузки файла spa.exe. Выберем в верхнем меню пункт Mode, а в нем режим Draw Mode. С помощью набора команд Student Proof Animation нарисуем статические элементы технологии станки, траектории движения деталей (в невидимом цвете Backdrop) и необходимый текст (рис. 4.1).

 

 

Рис. 4.1. Статические элементы технологии

(пунктиром показаны траектории движения динамических элементов, в режиме Draw они не видимы)

 

В режиме Class Mode выберем опцию «New class» и нарисуем динамический объект (класс) – деталь (под именем det) (рис. 4.2).

 

 

Рис. 4.2. Динамический объект технологии

 

В режиме Path Mode выберем опцию «New Path» и создадим пути на основе уже нарисованных (в режиме Draw) траекторий движения деталей и назовем их р1, р2 и р3. Выберем в меню опцию «Time» и впишем время движения по пути, равное 15 для р1 и 5 для р2 и р3 (рис. 4.3).

 

 

Рис. 4.3. Пути движения динамических объектов

 

Сохраним файл разметки как primera.lay и выйдем из Proof Animation.

 

При помощи текстового редактора (Far, NC, VC, Блокнот, WordPad и т.п.), формирующего ASCII файлы, используя команды Student Proof Animation для управления динамическими объектами, создадим файл трассировки с тем же названием, что и файл разметки (*.lay файл), но с расширением *.atf – primera.atf. Листинг файла трассировки приведен ниже:

 

TIME 0

CREATE det 1

PLACE 1 ON p1

TIME 15

PLACE 1 29 15

TIME 25

SET 1 COLOR YELLOW

PLACE 1 ON p2

TIME 30

PLACE 1 55 25

TIME 50

SET 1 COLOR RED

PLACE 1 ON p3

TIME 55

CREATE det 2

PLACE 2 ON p1

TIME 70

PLACE 2 29 35

TIME 80

SET 2 COLOR YELLOW

PLACE 2 ON p2

TIME 85

PLACE 2 55 25

TIME 105

SET 2 COLOR RED

PLACE 2 ON p3

TIME 110

END

Сохраним этот файл в той же директории, что и файл разметки.

После сохранения файла управления (как primera.atf) запустим анимацию, выбрав файл spa.exe и нажав клавишу < Enter>. Выведем на экран анимационную модель технологии путем входа с помощью мыши в пункт «File» верхнего горизонтального меню, подпункт «Open Layout& Trace». В появившемся вертикальном меню выберем пункт primera путем нажатия на нем клавиши мыши. В режиме «RUN» командой «Go» запустим программу на выполнение.

На рис. 4.4 представлен фрагмент анимации технологии изготовления деталей.

 

 

Рис. 4.4. Фрагмент анимации технологии изготовления деталей

 

 

Требования к отчету

 

Отчет о работе должен содержать:

1. Задание и исходные данные по лабораторной работе.

2. Два файла статических и динамических элементов.lay.

3. Два файла управления динамическими объектами.atf.

 

6. Контрольные вопросы

 

1. Основные достоинства применения компьютерной анимации.

2. Типы входных и выходных файлов в Student Proof Animation.

3. Статические и динамические объекты в Student Proof Animation. Способы создания.

4. Как можно задать движение в Proof Animation?

5. Назначение файла трассировки (Trace File).

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Зиновьев В.В., Стародубов А.Н. Компьютерная имитация и анимация: Учеб. пособие / Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 2011.

2. Зиновьев В.В. Компьютерная имитация и анимация: Методические указания по выполнению курсовой работы- Кемерово, КузГТУ, 2001.

3. Зиновьев В.В. Компьютерная имитация и анимация: Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения. - Кемерово, КузГТУ, 2002. - 41с.

4. Протодьяконов А.В., Будников А.А., Зиновьев В.В. Построение анимационных моделей в Proof Animation: Методические указания к лабораторной работе. - Кемерово, КузГТУ, 2001. - 17с.

Содержание

 

 

1. Цель работы. .. 2

2. Теоретические положения. . 2

2.1. Введение в язык компьютерной анимации Proof Animation. 2

2.2. Построение статических и динамических объектов в Proof Animation 4

2.3. Создание классов в Proof Animation. 8

2.4. Движение в Proof Animation. 11

2.4.1. Комплект инструментальных средств создания и редактирования сегментов. 13

2.5. Файл управления анимацией (файл трассировки) 14

3. Задание и порядок выполнения.. 20

4. Пример анимационного моделирования.. 21

5. Требования к отчету.. 25

6. Контрольные вопросы... 26

7. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 26

 

 

Редактор З. М. Савина

 

Подписано в печать 18.10.2010 г. Формат 60× 84/16

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 7, 0

Тираж  экз. Заказ

Кузбасский государственный технический университет

 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28

Типография Кузбасского государственного технического университета

 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 А

Построение анимационных моделей

В Proof Animation

 

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Моделирование систем»

для студентов специальности 230201 «Информационные системы и технологии» и 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)»

 

 

Составитель В.В. Зиновьев

А.Н. Стародубов

 

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № от

 

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией

специальности 230201 и 220301

Протокол №  от

 

Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса

ГУ КузГТУ

 

Кемерово 2011

 

Цель работы

 

Цель работы – изучить методы отображения движения объектов с помощью средств компьютерной анимации Proof Animation.

В ходе выполнения лабораторной работы студент должен изучить принципы анимационного отображения динамики систем при помощи языка Proof Animation и научиться применять различные способы отображения движения объектов.

 

Теоретические положения

12345Следующая ⇒

Поделиться: