韓君利

（遼沈工業(yè)集團有限公司，遼寧沈陽，110045）

1 零件三維建模

底排火箭復(fù)合增程彈由引信、防潮墊、炸藥、彈丸殼體、火箭推進劑、火箭發(fā)動機、噴管、點火炬、底排藥劑、底排殼體、彈帶組成。其二維裝配圖如下圖1所示。根據(jù)底排火箭復(fù)合增程彈的裝配圖，使用ProE軟件對各個零件進行三維建模如2—6所示。

圖1 底排火箭復(fù)合增程彈CAD裝配圖

2 裝配過程動畫制作

2.1 模型導(dǎo)入

在ProE軟件中繪制的零件模型，默認(rèn)的是“prt”格式，并不能在3ds Max中正常識別，需要我們轉(zhuǎn)換成能正常識別的“stl”格式的文件，然后進行導(dǎo)入。打開3ds Max軟件，然后點擊“導(dǎo)入”，選擇要導(dǎo)入的文件，所有零部件導(dǎo)入后的效果如圖7所示。模型導(dǎo)入后通過移動和旋轉(zhuǎn)對零件的位置和方向進行調(diào)整，調(diào)整到合適的位置。

圖2 火箭推進劑

圖3 引信

圖4 防潮墊

圖5 彈體

圖6 炸藥

圖7 零件導(dǎo)入示意圖

2.2 動畫制作

把導(dǎo)入的每個零件的位置擺放正確后，通過設(shè)置坐標(biāo)來確定零件的正確位置。然后設(shè)置關(guān)鍵幀，每移動一次零件的位置，記錄一次關(guān)鍵幀，設(shè)置每一個動作為50幀。最后通過每一次移動零件位置，記錄下關(guān)鍵幀，最終完成底排火箭復(fù)合增程彈模型的裝配，形成一個完整的動畫。

3 虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)主界面實現(xiàn)

系統(tǒng)的主界面主要是為用戶提供一個進入其它場景的入口，是一個二維的場景，直接使用NGUI來搭建，完成后的效果如圖8所示。

圖8 系統(tǒng)主界面

首先將設(shè)計界面所需的圖片準(zhǔn)備好，然后打包成NGUI的Atlas，這時就完成了將UI設(shè)計時的圖片元素集的生成，在進行UI設(shè)計時就可以隨時到這個圖集中進行調(diào)用。

其次，NGUI中默認(rèn)不顯示中文字體，所以需要進行中文字體的制作。對于字體的制作，可從互聯(lián)網(wǎng)下載中文字體添加到字體目錄，這樣在進行字體選擇時就可以選擇相應(yīng)的中文字體。NGUI提供了兩種字體方案，即動態(tài)字體（Dynamic Font），和靜態(tài)字體（Normal Font）。本設(shè)計對于字體的顯示選擇靜態(tài)字體。這種方式需要提前預(yù)估需要用到的文字，然后使用BM Font軟件制作紋理，導(dǎo)入到NGUI生成字體預(yù)制才能使用[2]。

3.2 虛擬界面的實現(xiàn)

場景的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵部分，好的場景能夠完美的顯示系統(tǒng)的特點和實現(xiàn)系統(tǒng)功能。這樣在進行系統(tǒng)應(yīng)用時，使用者通過系統(tǒng)的既定功能，就可完成對所設(shè)計的底排火箭復(fù)合增程彈進行操作訓(xùn)練。

將3ds Max中制作出的裝配動畫以“FBX”的格式導(dǎo)出后，打開Unity3D的裝配場景，把動畫文件首先拖進到Project窗口中的Assets文件夾中，然后選中該文件后，就可以在Inspector視圖的Import Settings面板中，編輯該模型的導(dǎo)入設(shè)置。在Inspector視圖的Import Settings面板中，有一個Animations子面板，該面板的主要作用是可以對模型的動畫片段進行編輯[3]。導(dǎo)入后的模型動畫是一個完整的裝配動畫，根據(jù)需要，要把它拆分成若干個獨立的動畫片段，每一個動畫片段播放的是一個零件的裝配，拆分后的動畫片段如圖9所示。

圖9 拆分后的動畫片段

在交互過程中，場景中的對象要對鼠標(biāo)的單擊作出相應(yīng)的反應(yīng)，所以要對場景中的對象添加碰撞檢測，然后當(dāng)鼠標(biāo)接觸對象時通過相應(yīng)的程序代碼就可實現(xiàn)場景中對象的相應(yīng)動作。在Unity3D中，做碰撞檢測有三種方法[4]。第一種是碰撞器，第二種是觸發(fā)器，最后一種是射線檢測。碰撞器是一群組件，它包含了很多種類，本設(shè)計采用碰撞器。

碰撞器設(shè)置之后，如果要實現(xiàn)一個片段的動畫跳轉(zhuǎn)到另一片段動畫，使用腳本控制它們可能是一個潛在的復(fù)雜工作。而Unity3D的Mecanim動畫系統(tǒng)借用了計算機工程師熟知的一個概念，那就是狀態(tài)機來簡單的控制和序列化動畫[5]。而底排火箭復(fù)合增程彈的拆裝必須要按照正確的裝配順序進行裝配，所以每一個片段的動畫轉(zhuǎn)換到另一個片段的順序是唯一的，不能互換順序，所以在Animator[6]窗口中設(shè)計各個片段動畫的關(guān)系如圖10所示。

圖10 裝配動畫狀態(tài)機

在系統(tǒng)運行時，首先播放一段動畫，這段動畫是將一個裝配好的底排火箭復(fù)合增程彈進行拆解，相當(dāng)于一段教程，培訓(xùn)者通過觀看底排火箭復(fù)合增程彈的拆解，就會了解到正確的裝配順序，從而快速而準(zhǔn)確地完成火箭復(fù)合增程彈的裝配。觀看完這段動畫，就可進行裝配操作，在操作過程中設(shè)計有操作考評系統(tǒng)，通過這個考評系統(tǒng)，可使操作者知道自己的裝配順序是否正確，最終順利完成裝配底排火箭復(fù)合增程彈的任務(wù)?？荚u系統(tǒng)設(shè)計的思路是，滿分為100分，用戶點擊零件進行裝配，如果用戶裝配順序錯誤，每錯誤一次，就會減去10分，當(dāng)總分低于60分時，系統(tǒng)會彈出對話框提示你重新裝配，如圖11所示，這時就要重新播放底排火箭復(fù)合增程彈的拆解，然后才能開始裝配，這也就相當(dāng)于重新進行系統(tǒng)操作。

圖11 提示重新裝配界面