日照鋼鐵有限公司　崔恩海

本文介紹了Creo Illustrate三維技術插圖的制作流程和構建要素，按照三維技術插圖的構建需求和思路說明了插圖設計工程師規(guī)劃、設計技術插圖的方法、步驟和策略，最后介紹了三維技術插圖規(guī)范化設計思想。

隨著服務質量的提高，技術插圖作為服務信息的重要組成部分日益受到人們的重視。Creo Illustrate是PTC公司推出的三維技術插圖專業(yè)軟件，通過對多種來源和類型的原生CAD數(shù)據(jù)進行異構化處理，將eBOM（工程物料清單）組合創(chuàng)建為符合客戶需求的sBOM（服務物料清單），在此基礎上構建各種圖形、序列、動畫和項列表等插圖要素，準確地表達產(chǎn)品的外觀、細節(jié)、工藝、維修和保養(yǎng)等意圖，創(chuàng)建出專業(yè)的掛圖、圖冊以及維修、保養(yǎng)、培訓與演示等類型的動畫；從產(chǎn)品技術插圖需求和Creo Illustrate軟件功能對接的角度研究三維技術插圖的創(chuàng)建技巧和應用策略，是插圖設計工程師的必備技能。

一、技術插圖構建流程

Creo Illustrate工作流程如圖1所示，包括以下步驟：（1）導入：導入原生CAD數(shù)據(jù)，例如Creo View輕量化模型、Creo Parametric模型、Creo Unite模型以及一些通用的三維數(shù)據(jù)交換格式；（2）新建：根據(jù)導入的原生CAD 數(shù)據(jù)創(chuàng)建技術插圖文件（*.c3di）；（3）異構：從已導入的原生CAD工程物料清單（eBOM）創(chuàng)建插圖的服務物料清單（sBOM）；（4）圖形：使用插圖工具創(chuàng)建具有不同顯示方式的多個圖形；（5）過程：使用序列、動畫工具創(chuàng)建靜態(tài)和動態(tài)過程插圖要素；（6）信息：使用項列表工具創(chuàng)建通過動態(tài)鏈接的標識，并完成插圖的零件列表；導入導出信息接口；（7）發(fā)布：將插圖發(fā)布為打印、Web以及用于交互式回放的影片。

圖1　Creo Illustrate工作流程

二、技術插圖構建技術

在Creo Illustrate中設計技術插圖，從6個重要的工作要素著手：結構、圖形、嵌件、序列、動畫和信息。工程師創(chuàng)建技術插圖時要將產(chǎn)品信息表達要點和這6個設計要素進行對接，從而用軟件工具實現(xiàn)產(chǎn)品技術插圖的展示圖。

1.結構規(guī)劃技術

Creo Illustrate結構規(guī)劃是創(chuàng)建技術插圖的根基，深刻理解技術插圖的服務物料清單層次和顯示狀況控制是規(guī)劃技術插圖的關鍵。包括三個方面的任務。

（1）導入：將輕量化數(shù)據(jù)、Creo Parametric模型、CATIA，UGNX，SolidWorks等第三方軟件創(chuàng)建的三維模型以及STEP、IGES等三維數(shù)據(jù)導入，組成工程物料清單（eBOM），導入時可以控制是副本還是關聯(lián)屬性，從Creo Illustrate 的3.1版本開始增加了導入原理圖數(shù)據(jù)格式（*.eda），如圖2所示為典型的工程物料清單層次結構。

圖2　eBOM結構

（2）編輯：對服務物料清單（sBOM）進行具體設計。可以對sBOM結構進行節(jié)點、層次規(guī)劃，同時可以進行重命名、移動模型，控制模型的顯示或隱藏狀態(tài)。典型的sBOM如圖3所示。

圖3　sBOM結構

（3）組裝：導入多個原生CAD數(shù)據(jù)后，對于模型的裝配關系需要進行約束，如匹配、定向和定位操作，必要時要創(chuàng)建構造坐標系作為裝配約束參照。另外需要對插入的3D符號模型進行組裝操作。

2.圖形顯示技術

圖形顯示設計是技術插圖的基本要求，主要包括整體顯示、插頁視圖、模型剖面和分解四個方面。

（1）整體顯示：圖形的顯示效果由多方面的顯示要素控制（圖4），包括模型的縮放、投影類型和方向、渲染設置、頁面設置、縮略圖和水印等。投影類型主要包括正交和透視。渲染設置從四個方面進行：背景顏色及梯度、模型外觀、光照場景和圖形渲染模式。模型外觀主要是模型的顏色、透明和灰度設置，渲染模式主要有著色、邊著色、平整邊著色、Cel圖、HLR、有色HLR、著色圖、白色著色圖和線條粗細等方式。

圖4　圖形整體顯示

（2）剖切視圖：查看模型內部結構的方法，除了透明設置外部模型還可以使用局部剖切。剖切路徑可以使用預置的坐標系軸參照、選擇平面參考和四分剖切三種方式。

Kaldi語言模型由于其內部表示為有限狀態(tài)轉換器，因此要求將上述工具所訓練的ARPA語言模型轉換為特定于解碼的二進制格式[16]。為此，需要使用了工具arpa2fst、fstcompile和多個Perl腳本等一些實用工具對ARPA語言模型進行格式轉換。

（3）插頁視圖：插頁視圖是圖形中的局部縮放圖像（圖5），用于添加有關圖中關注區(qū)域的圖形信息。插頁可顯示圖形內容的放大或縮小視圖，例如零件或裝配。其顯示屬性可獨立于圖形單獨設置。當照相機放大或縮小時，插頁仍保持原有尺寸不變。插頁還可以包含標題，提供與圖形相關的信息。

（4）分解視圖：分解方式有手動和智能兩種。使用智能分解可以從在圖形中選擇的錨點開始，沿著指定的軸和坐標系移動它們?？梢苑謩e或以耦合方式一同分解零件。分解線指示分解視圖中各零件之間的裝配路徑。分解線隨其參考的零件一起移動?？梢远x分解線的起點、中間點和終點，以及它們移動的路徑和方向（圖6）。

圖5 剖切和插頁視圖

圖6　分解視圖

3.嵌件應用技術

嵌件包括注釋、符號、分解線、構造幾何和測量等（圖7）。注釋包括自動標識和手動注釋，自動標識包括無、項號和標記。手動注釋包括項號、標記、注解與參考等。符號包括2D圖像和3D模型兩種，構造幾何包括點、軸、線、曲線以及平面和坐標系。測量包括距離、直徑和角度。

項號可以按照頂、底、左、右對齊以及水平、豎直均勻分布?？梢允謩优帕许椞枺ɡ珥槙r針順序）。

圖 7　嵌件

4.序列處理技術

序列是一系列的圖解、動畫步驟（圖8），例如汽車的拆卸過程。一個圖形可包含一個序列。如果一個圖形包含了一個序列，則圖形窗口的右上角會出現(xiàn)一個標題框。而主面板處，該圖形的縮略圖中會出現(xiàn)一個小標題框。使用“序列”功能區(qū)選項卡或圖形窗口回放欄中的回放控件播放圖形中的序列。序列步驟具有下列特征：動畫3D圖形、帶關聯(lián)標記的注釋和符號、名稱和說明文本以及步驟確認（開或關）。序列可以進行的操作：添加并移動步驟、在步驟中創(chuàng)建動畫、將信息添加到步驟與編輯步驟動畫和信息。

圖8　創(chuàng)建序列步驟

5.動畫制作技術

動畫是動態(tài)的三維技術插圖，使用動畫可以執(zhí)行下列用途：（1）說明裝配操作，如果已完成概念設計，但未完成機械部件，則可將主體拖動到不同位置，然后截取快照來創(chuàng)建動畫；（2）創(chuàng)建裝配或拆卸序列動畫；（3）創(chuàng)建維護序列，即顯示維修人員如何拆卸、修理或更換組件的步驟的簡短動畫；（4）說明在特定環(huán)境中工作的產(chǎn)品，以進行現(xiàn)場維修培訓。

動畫制作過程和一般影視制作流程類似，包括下列四個方面。

（1）創(chuàng)建：有新建和導入兩種方式，導入動畫數(shù)據(jù)類型有機械文件（*.fra）和IPS文件（*.xml）。

（2）錄制：動畫選項卡中的錄制命令組（圖9）包括實時錄制（記錄命令）和手動錄制（捕獲命令）兩種模式，錄制對象包括內容和照相機兩類。錄制內容具體包括以下類型的項：零件、子裝配、裝配、注釋、測量、剖視圖、3D庫零件和符號。

圖9　錄制工具

（3）剪輯：軌跡和關鍵幀是動畫的兩大關鍵要素。通過兩個命令組、兩個選項卡、兩個編輯器進行剪輯操作。關鍵幀編輯器（圖10）包括軌跡樹和時間線區(qū)域。軌跡樹控制各個項目的軌跡事件行，時間線對應時間節(jié)點上每個事件的行為。

圖10　關鍵幀編輯器

剪輯操作通過動畫選項卡下的播放、時間線控制兩個命令組、以及動畫軌跡工具和動畫關鍵點工具兩個選項卡進行具體命令操作。

動畫軌跡工具（圖11）可以完成插入關鍵幀、分割、合并事件、鏡像與反轉動畫等操作。

圖11　動畫軌跡工具

在時間線區(qū)域的事件內選中關鍵點，右鍵菜單編輯，打開關鍵點編輯器（圖12），在該對話框中可以設置時間點、插值模式。尤其是可以調整動畫特效的細節(jié)：飛入飛出，可以更改距離位置、可見性和時間段；淡入淡出可以更改可見性和時間段；搖動可以更改多個距離時間段和對應角度；脈動可以調整比例和時間段；旋開可以更改移動距離（相對于全局坐標系），旋轉角度、時間段。

（4）合成：將動畫導出為影片文件，基本操作步驟為：單擊動畫→導出。打開將動畫導出為影片對話框。鍵入影片的路徑，或者單擊瀏覽，瀏覽文件位置。選擇一種編碼格式。選擇下列各項值：每秒幀數(shù)、寬度、高度和鎖定縱橫比。

圖12　關鍵點編輯器

注意幀數(shù)和影片播放時間的確定：幀數(shù)=1+動畫設計時間/間隔；影片播放時間=（幀數(shù)-1）/輸出幀頻。

6.信息管理技術

插圖創(chuàng)建過程中以及服務信息系統(tǒng)中引用插圖都伴隨著信息管理操作。在Creo Illustrate環(huán)境，信息管理包括：（1）細化項列表、查看模型繼承到插圖環(huán)境的注釋、層和屬性信息；（2）文件→信息→信息（圖13）； （3）保存、另存為、發(fā)布、將圖形另存為等文件管理操作；（4）sBOM的導出/導入，構造幾何的保存/加載，本地化文本的導出/導入，插頁、注釋、符號和印章庫的定制與加載，動畫影片導出等。

圖13　插圖文件信息

三、技術插圖規(guī)范化

創(chuàng)建專業(yè)的技術插圖需要對軟件進行必要的客制化同時對插圖構建流程進行規(guī)范化。這就要求插圖設計工程師熟練掌握軟件功能的使用和界面定制、各種配置和庫的擴展，同時深入挖掘產(chǎn)品需求，進行具體分類，并與軟件功能進行對接，規(guī)范化插圖構建流程，必要時制定企業(yè)技術插圖創(chuàng)建規(guī)范。