智能化生产单元动态展示设计

本科论文目录TOC\o"1-2"\h\u11696摘要 123983Abstract 28778引言 3160301设计目标 5131571.1设计背景 579911.2设计要求 6181751.3设计计划 6288982设计策划 899082.1设计调研 8259172.2设计风格 8231322.3制作脚本 10140132.4画面整体色调 15175463设计制作 17286113.1动画制作 17307013.2后期剪辑 36273583.3易拉宝设计 3713548结论 3924207致谢 4014579参考文献 41本科论文摘要智能化生产单元，是每一个数字化无人化工厂所具备的基本单元。智能化装备制造业离散型的加工单元。其本质意义是把一组加工某一部件或者加工某一种类的部件集成成一组生产线。其生产线具有模块化、智能化、高度集成化、一体化、智能化的加工特点，实现了数字无人化工厂的数字交互接口。具备批量生产的特点。从资源轴、管理轴和执行轴这三个角度，来实现基本工作单元的模块化、自动化、信息化，从而实现工厂的数字化、高效率运转。智能化生产单元分为几个方面从体系机构上看，包括模块化、单元化、集成化和一体化四部分。模块化和单元化可以令产品快速得到推广，集成化服务于一条产线，一体化解决了一个系统范畴的智造生态环境。智能化生产单元三维动态展示通过栩栩如生的三维动态演示设计，将生产线上的各种动画图像进行模拟与演示并呈现，用3dsMax2018等三维软件，进行三维建模、渲染以及动画的制作，通过AdobePhotoshopCC2017、AdobePremier、AdobeAftereffects进行后期包装设计。为客户提供产品的讲解、宣传及其销售提供解决方案，通俗形象及生动地描述了该产品的情况。关键词：三维动画；生产线；脚本；模型；渲染

AbstractIntelligentproductionunitisthebasicworkunittorealizedigitalfactory.Accordingtothediscreteprocessingsiteofequipmentmanufacturingindustry,agroupofprocessingequipmentandauxiliaryequipmentwithsimilarcapabilitiesaremodularized,integratedandintegrated,soastorealizethemutualinterfaceofvariouscapabilitiesofdigitalfactories,andhavetheorganizationmoduleofoutputofmulti-varietyandsmallbatch(single-piece)products.Itrealizesmodularization,automationandinformatizationofbasicworkunitsfromthreeanglesofresourceaxis,managementaxisandexecutionaxis,thusrealizingdigitalizationandhigh-efficiencyoperationofthefactory.Theintelligentproductionunitisdividedintoseveralaspects,includingfourparts:modularization,unitization,integrationandintegration.Modularizationandunitizationcanpromoteproductsrapidly,serveaproductionlineinanintegratedway,andsolveasystemcategoryofintelligentecologicalenvironmentinanintegratedway.Three-dimensionaldynamicdisplayofintelligentproductionunitssimulates,demonstratesandpresentsvariousanimationimagesontheproductionlinethroughlifelikethree-dimensionaldynamicdemonstrationdesign.Three-dimensionalmodeling,renderingandanimationproductionarecarriedoutwiththree-dimensionalsoftwaresuchas3dsMax2018.Post-packagingdesigniscarriedoutthroughAdobePhotoshopCC2017,AdobePremierandAdobeAftereffects.Providesolutionsforcustomerstoexplain,publicizeandselltheproducts,anddescribethesituationoftheproductsinapopularimageandvividway.Keywords:3-Danimation;Productionline;Scripts;Models;Lighting

引言进入到21世纪后，逐渐的人口老龄化问题逐渐严重，近几年来我国大力推行机械制造2025，工业4.0等等体系，很多从事机械制造类加工工厂加工公司也逐渐向智能化，信息化的方向所转变，所以生产线智能化，无人化工厂也逐渐兴起，其对比于其他老式的加工工厂有许多好处。比如，安全，高效解放劳动力。光有想法我们要付诸于实践，所以就需要3dmax软件制作。3dsMax在三维动画制作中，可以使得画面变得更加逼真，很多时候我们看到的电影，很多的场景都是利用这些个软件渲染出来的，就比如迪士尼系列的动画电影，科幻片异性，魔幻片指环王等等，都是经过后期的制作，各种3d软件进行后期的加工而形成的电影特效。其画面的表现力，层次的体现。都有本质的提升和飞跃。很长的一段时间，3dmax等一些3d软件可以实现其他软件无法取代的地位，比如对于大气的渲染，对于磁场，电场，等一些我们无法看到的一些东西的渲染，因为很长一段时间内我们渲染的东西不存在大气，做不到真实性。看起来比较假。也没有必要的光影效果，所以，通过3dmax和vray的搭配，必要的效果也会呈现。很多制造企业由于成立不久，设计方面的技巧不足，或者没有足够的人手进行再制造创新，但是却又经常遇到用户给出新的开发需求，研究制制作周期短，倘若采用传统的制作模式进行设计，在时间上，劳动力上，基本上很难去完成这个项目，并且制作成本很高。但是，如果利用三维动画技术3dmax软件vray软件，首先对产品进行功能性和结构模拟，也方便进行论证和交流改进，确认设计方案后可迅速转换为生产图纸，逆推式的创新设计，大大增强了企业的市场应变能力。本文决定生产线采用以3dsMax软件进行三维动画展示为主并配以AdobePremier、AdobeAftereffects进行后其包装剪辑的手法进行三维动态可视化设计。首先根据制作的动画进行初步的分析，具体分析有许多，绝大多数进行其动画分析，分析从生产线主要表达什么，主要的镜头应该有那些体现，光影效果，动画脚本，生产线的优势有哪些。其次利用3dsMax软件对其进行建模，完成模型与场景搭建后进行初步灯光调试并利用V-ray进行材质调节。进行加工制作。在摄像机动画制作的同时再对主要镜头重新调节灯光材质以达到色彩度明暗度的完美效果。动画制作完成进行预渲染。预渲染后进二次修改，二次修改后进行最终渲染。最后将渲染出的序列帧导入到AdobePremier中，在AdobePremier中将视频按照解说词的内容、节奏进行剪辑。将剪辑好的视频导入到AdobeAftereffects软件内进行标注、特效等素材的制作。最后在AdobePremier软件中进行成片合成。1设计目标1.1设计背景工程机械的智能化应该是当前机械工程发展的一个重要环节。工程机械的智能化对于人们的生活是有着极大的积极影响。让人们的生活质量以及消费水平有着质的飞越,因此进一步加强对其的研究非常有必要。作为机械工程未来的发展方向,智能化机械工程的出现将机械工程带入一个崭新的发展纪元,同时,信息化和智能化的工程机械技术也将成为推动我国经济发展的重要手段和必然趋势。基于此本文分析了工程机械智能化与信息化发展[1]。随着我国改革开放的顺利展开,经济,科技,工业的高速发展带给社会与人民的生活质量提升是大大空前的.如今一些重要工业以及能源的开采竞争十分激烈,使得工程机械智能化和信息化成为各国大力发展的对象.每个国家的工业机械发展都离不开工程机械智能化与信息化的发展[2]。随着智能制造，工业4.0的逐步稳进许许多多国家内大型的制造行业，都开始了向着智能制造2025发展，小到小商品加工作坊，大到三一重工等一些老牌企业。都可以稍微看到这些影子，但是在一些其他工业强国面前我们的发展，对于重工业也好轻工业也好都还是远远不够，安川，西门子等等已经引进了一批又一批智能化的生产线，伴随着人口老龄化逐渐的逼近，解放工人的劳动力也逐渐地迫在眉睫。很多时候在新闻之中也有很多工人因为操作失误而在身体上造成了一定量的伤害，虽然企业普及了许多的安全生产知识但是在很多时候，因为人工疲劳，图省里，还是会造成工人身体上损伤。所以发展一款无人制造车间也是一个发展工业行业必不可少的前提。前文也提到了，在很多时候因为劳动力或者资金的不足，我们很难直接建造一个车间，去实践其效果，我们也没有那么多资源去换取车间生产的容错率，所以这个项目也最大程度上需要三维动态可视化的设计。三维动态可视化设计，是通过以3dsMax软件进行三维动画展示为主并配以AdobePremier、AdobeAftereffects进行后期包装剪辑的手法进行三维动态可视化设计，我们的目的就是让顾客更加只管的看到该项目落成，产出的一些效果。拿这个项目举例子，顾客想要个车间概念图，如果交给二维，并不能直观系统的体现出一些特点，很多顾客也无法直观的感受到这个项目对于自己的需求，所以就要模拟车间建立三维，进行渲染加工，保证忠于现实的理念进行制作。1.2设计要求1.2.1设计目标为智能化生产单元三维动态可视化设计可以更直观的展示出该生产线工作过程设立以下目标。（1）展示出智能化生产线对于实际车间的比例。（2）设计出机械手ik动作解算。（3）展示出智能化生产线的工作流程。（4）后期包装体现真实性。（5）通过圆盘的加工体现生产线流程。1.2.2设计内容 本次设计内容主要围绕智能化生产线三维动态可视化设计，通过行业对比、优势分析、专业解读等方式生动形象的展示出智能化生产线的产品优势。由于本次设计旨在产品销售推广，项目受众为客户所以在制作时需要将原理既能讲解清晰又不涉及核心技术，对脚本制作方面有相应要求。（1）对智能化生产线的工作流程。（2）指出行业现状，并引出现有假捻器所存在的缺陷与不足。（3）搭配可视化手段表现智能化生产线在结构上的创新以及优异性能。（4）体现智能化生产线具有提高生产质量、提高产能、降低生产成本的优势。1.3设计计划1月29日-2月25日：调研；2月26日-3月4日：对整体时间进行规划，撰写毕业设计开题报告并上交开题报告；3月5日-3月11日：通过研究项目背景、项目要求进而制定智能化生产线三维动态可视化设计的脚本；3月12日-3月18日：根据图纸、相关视频或图片进行场景搭建，模型搭建； 3月19日-3月25日：在理解脚本的基础上进行三维动态可视化设计，制作摄影机的位置调整，最后根据脚本进行动画制作；3月26日-4月1日根据整体效果进行灯光以及材质的调试，并且灯光与材质要搭配，渲染出符合甲方要求的产品配色、材质效果、图案以及灯光效果；4月2日-4月15日：渲染出图，渲染帧序列；4月16日-4月30日：使用后期软件进行片头制作；5月1日-5月14日：进行包装和剪辑，输出成片，检查成片的连续性和完整性，以及画面的清晰度等；5月15日-6月3日：验收设计成果，编写并审改设计说明书，准备答辩；6月4日-6月10日：答辩。2设计策划2.1设计调研近年来，全球各主要经济体都在大力推进制造业的复兴。在工业4.0、工业互联网、物联网、云计算等热潮下，全球众多优秀制造企业都开展了智能工厂建设实践。

据中国工程院院长周济介绍，智能生产是智能制造的主线，而智能工厂是智能生产的主要载体。随着新一代人工智能的应用，今后20年，中国企业将要向自学习、自适应、自控制的新一代智能工厂进军。新一代人工智能技术和先进制造技术的融合，将使得生产线、车间、工厂发生革命性大变革，提升到历史性的新高度，将从根本上提高制造业质量、效率和企业竞争力。在今后相当一段时间里面，生产线、车间，工厂的智能升级将成为推进智能制造的一个主要战场。查找相关资料，了解产品实际工作过程，采集数据，产品对比。2.2设计风格设计的风格关乎于设计本身，一个好的项目风格可以使得项目本身更加的立体，项目本身存在的动画应该与其风格相辅相成，大型场景项目应该体现出恢宏大气之感，小型厂房项目应该保证整体舒适得体，细小型零件项目应该保证其加工精良，大项目不必微观到极致，人有气质，而项目也有风格。宣传片在目前的应用主要分为五大类：企业培训流程类、楼盘模拟游览类、产品介绍类、企业宣传类、节庆类等几大方面。企业宣传类，简单的说介绍企业文化，你走入公司，人事带你观看的正是企业动画宣传片。楼盘类宣传片讲究舒适得当。产品介绍讲究真实客观。企业培训流程讲究高效通明。节庆讲究欢快。我的生产线正是产品介绍类，我要表现的正是一种真实客观的感受，生产线和厂房的比例应该趋近于真实的比例。后期特效应该保证在最少的特效上保证生产线展示的完整。展示宣传片的影片风格主要分为三大类。第一类：气势磅礴型国家水电，三峡大坝，港口码头，我国的征兵皆有这种风格类型，这类所主要阐述的产品或者宣传基本上物品比较大，或者表达的精神思想比较强烈，使人心灵震撼。如图2.1所示。图2.1征兵宣传片第二类：朴素真实，表达的物品的真实性，一般用于实物商品的广告宣传片或者中小产品的宣传片，强调可靠真实。如图2.2所示。图2.2小米手机宣传第三类：节奏轻快，具有科技感，此类展片科技感强，未来元素较多，主要适用于新型产品展示、高新企业的企业宣传，如图2.3所示。图2.3产品展示动画由于产品为生产线，项目制作旨在于展示其生产线会给你产线优异性能。根据要求具体分析后决定整体节奏要明快，颜色写实，强调真实性。体现的生产线为中型产品，配合太阳光，体现真实感。所有的金属物品应该体现金属光感，油漆应哑光平滑，整体风格写实。强调画面的真实性，强调画面的真实感。2.3制作脚本2.3.1片头镜头名称：开头时间：11s画面内容：介绍姓名，项目名称画面效果描述：粒子状态的演示2.3.2生产线介绍镜头名称：c1时间：100-140帧画面内容：概括整个厂房以及设备占比大小以及天空贴图等一些大体上所能体现的。画面效果描述：建立生产线场景（厂房内部并排摆放铣床设备若干），漫游镜头进行场景漫游，环绕摄像机。定镜，镜头定至介绍的生产线部位，进行生产线介绍。镜头名称：c3时间：140-320帧画面内容：通过c3摄像机，定在生产线扫描器上，给上字幕，渲染前一半不存在圆盘，而后一半存在圆盘，体现装夹画面效果描述：切换上一个镜头至c3，流出一定量时间，扫面器旋转，圆盘出现自上而下的放置，随后扫描器转回，承接下一个镜头。2.3.3加工介绍介绍镜头名称：c4.时间：301-350帧画面内容：承上启下，用于连接。画面效果描述：切换视图进行动画演示，防止观众突然间切换过大视角从而无法适应，引起不适。镜头名称：c5时间：335-570帧画面内容：介绍机械手移动，对物件进行加持。画面效果描述：机械手由轨道进行移动，到扫描器面前进行加持，承接下一个镜头。镜头名称：c6时间：570-620帧画面内容：移动机械手，放置到托盘中。画面效果：机械手沿着轨道移动，移动u型托盘处，进行防置。注：此出应该多出下方镜头一段时间和c7镜头重复几帧。因为承接关系，防止突兀。镜头名称：c7时间：600-650帧画面内容：给镜头特写。画面效果描:特写镜头，帧数重复20帧，让观众看得不是那么突兀，体现材质光感。镜头名称：c8时间：650-915帧画面内容：简略的体现剩余圆盘装夹画面效果描述：一个镜头让其余圆盘通过改变不可见度出现在u型托盘上，节约时间镜头名称：c9时间：910-985帧画面内容：正上方摄像头c9，机械手沿着轨道进行移动，机械手旋转，达到一号铣床位置画面效果描述：机械手沿着轨道移动，机械手i进行旋转，进入到一号铣床位置，使得观众直观的看到机械手的移动轨迹，将机械手从暗的一面移动到亮的一面，因为厂房内没有打灯，全是由自然光体现，也增加了这个生产线的真实性。镜头名称：c10时间：985-1415帧画面内容：机械手到预计位置，放置圆盘，铣床进行切割。画面效果描述：切镜到c10位置，镜头不做任何动画，不平移，机械手到达预定位置，放置圆盘至铣床位置，机械手退回，画面进入白色淡出，持续几秒后白色淡入，因为我们要精简化铣削等不必要的过程，所以在淡入之后，画面转到机械手夹取加工后的托盘，然后移出轨道。画面承接个镜头。镜头名称：c11时间：1402-1900帧画面内容：机械手放置加工好的圆盘，放置到u型托盘上，根据电脑指令，进行下一个圆盘加工画面效果描述：接上一镜头，切镜，机械手夹持着加工好的圆盘，移动到u型托盘前，放置，无需特写，之后在下两层找到需要加工的圆盘b，夹持。移动。镜头名称：c12时间：1890-2340帧画面内容：机械手夹持圆盘，进行移动。移动到2号铣床上，进行圆盘b的铣床加工画面效果描述：切镜，切到c12摄像头上，此处对比上一个。1号铣床机器的镜头可以略微拉远，因为也可以让观众看到2号铣床在整体的比重，位置，大体的占比。机械手放入，镜头淡出，停顿几面，镜头淡入。这样是为了节约资源突出重点，省去不重要的加床加工，节省时间。镜头淡入后，机械手伸入夹持。然后进行移动。承接下一个摄像头，外加多渲染几帧，使得观众不觉得突兀。镜头名称：c1122时间：2335-2640帧画面内容：机械手放置加工好的圆盘，放置到u型托盘上，根据电脑指令，进行下一个圆盘加工画面效果描述：接上一镜头，切镜，机械手夹持着加工好的圆盘，移动到u型托盘前，放置，无需特写，之后在下两层找到需要加工的圆盘c，夹持。移动。镜头名称：c13时间：3620-2710帧画面内容：给予细节的特写，体现u型托盘的特写，体现出金属的光感。画面效果描述：切镜，体现出影片的真实感。色温较暖。机械手夹持托盘，放置u型托盘上。为了体现真实性。Vray的金属光泽搭配好，使其有金属的反射光泽。镜头名称：c14时间：2700-2870帧画面内容：夹持另一个圆盘c进行车铣复合加工，旋转机械手，沿着轨道进行平移画面效果描述：切镜，c14视角，可以总览画面，机械手夹持圆盘，沿着轨道送至车铣一体机床，进行车铣符合加工，开机床，准备切镜，承接下一个镜头。镜头名称：c15时间：2870-3170画面内容：进行铣床加工，机械手夹持部分进行旋转，放置圆盘，进行圆盘。画面效果描述：机械手夹持圆盘，切镜进入c15，机床打开，机械手转动，移动到适合位置。安装，随后关门。进行车铣复合加工。随后淡入，淡入淡出，白场转变，字幕条跟上。随后机械手深入，夹持圆盘，之后承接下一个镜头。镜头名称：c16时间：3175-3520帧画面内容：画面转到3轴测量仪处，进行测量，c16摄像头要求：进行该帧数中所有的动画都在此镜头之中，画面体现阴影处。伽马值正常。3轴测量仪进行测量。画面效果描述：切镜，机械手夹持之后，进行移动，旋转，放置在3轴测量仪上。3轴测量仪z轴下降进行测量，当然，测量过程简化。随后机械手夹持圆盘。进行下一镜头承接。镜头名称：c17时间：3550-3700帧画面内容：做最后的收尾工作，放置圆盘c画面效果描述：切镜。所有生产流程最后一步c圆盘，放置到u型托盘上。所有序列帧合成的视频全部保存，进行pr合成。如下2.4图。图2.4序列帧2.3.4片尾镜头名称：片尾时间：11秒画面内容：出现谢谢观赏画面效果描述：画面渐暗，出现谢谢观赏，最好带有粒子效果，应该和开头相应。2.4画面整体色调在所有的宣传片或者视频之中，最让人一开始起到决定性效果的是画面色调，整体的色调也是一个视频最为重要的因素。在生活中色调也起到重要的作用。在机械动画中，光线提供了整体的色调。后期pr的合成也可以更改色调，按照颜色效果分类，色调分为一下两种，其所表达的特点也不尽相同，所作用的风格也不同：冷色系色调：冷色系色调可以作用于科技感十足的动画效果中，举个最简单的例子。赛博朋克，赛博朋克系列的动画是针对科技感比较足的动画风格之一，强调动画的科技，其中也有一些对于科技的敬畏，此类风格动画色温偏向于冷色调，多为蓝白相间，强调于未来科技。但是个人认为这一类科技风格的动画适用于概念版。何为概念版，概念版是在现有的科技基础上附加的一层我们所没有的科技。所以概念版冷色系未来科技的这种冷色系色调动画并不适用于我们这个动画。如下图图2.5冷色系色调风格暖色系色调，暖色系的色调相比较冷色系色调就显得比较真实，其暖色系色调颜色趋近于太阳光的颜色，因为太阳光的颜色就是暖色系，其画面表现也是比较明亮欢快。在科技风格上，上文我举例了冷色系的色调偏向于赛博朋克，而暖色系的色调趋近于蒸汽朋克。齿轮，蒸汽机虽然在我们现在眼里是落后的，但是仔细想一下，暖色系的蒸汽朋克风格就偏向于其现实型。给予观众心理上可实现的目的。下图便是蒸汽朋克式的风格。图2.6暖色系宣传片所以，我偏向于暖色系风格，体现画面真实性。3设计制作3.1动画制作首先根据相关图片、文字介绍、图纸等进行三维模型、场景的搭建。而在项目进行中通常会遇到诸多情况，在模型制作以及场景搭建的过程中就会分为几种不同情况。3.1.1三维建模在三维建模方面会根据项目提供资料的完整度选择不同建模方法。绝大多数的建模方法以下几种：solidworks文件导入，这样的模型更加趋近于真实模型，但是很多情况下。solidworks模型存在着相当大的不足，因为面数相当相当的多所以很多时候在导入时候会进行修模处理，所谓的修模指的是利用最少的边面数进行模型简化，而修模分为以下两种高模和低模，其高模指的是在近景状态下可以看到产品细致特征。而低模指的是在十米开外可以看到大体特征。所以通过外文导入，进行优化是模型来源之一。自我建模进行模型建模。在本次项目中项目具有模型文件，由于主要表现对象为生产线所以仅需对生产线部分进行重新建模，再将其他场景模型文件导入并进行模型优化。本次项目中的主要部件为生产线，所以先对假捻器进行精细化建模。其他部件则可直接采用项目中原有的solidworks模型进行导入修模。在三维软件中进行建模时第一步通常是设置单位。使用3dsMax建模同样如此，第一步就是打开菜单栏中的“自定义”选项，选择“单位设置”在此界面中设置建模所需要的单位，此处可将单位设置为米、厘米、毫米，如图3.13.2所示。图3.1单位设置图3.2单位设置大体的机械手进行建模如图3.3所示。图3.3机械手首先绝大部分的流线型是根据其solidworks文件导出的，但是还是有很多的地方最好重新构建，具体的不一一阐述。我们首先举出一个机械臂进行建模阐述。首先在面板右端拉伸圆柱分层，alt+w进入其中一个视图，f4进入边和面选项，如图3.4所示。图3.4圆柱分层右键进入poly，进行面的选取顶面选取，插入，alt+c塌陷如图3.5所示。图3.5poly链接之后点面选项环形选取选中中间位置的两条线，进行选择进行拉伸，使其靠近首段和末端，环形选择两个端面，进行挤出。如图3.6所示。图3.6挤出指出重要的地方，和其余的建模软件所不同的，3dmax建模是一个空壳，举个最简单例子如果一个正方体，如果solidworks或者ug进行切割会得到两个长方体，而3dmax却是两个少了一个面的长方体，3dmax存在着法线，所谓的法线通俗来讲是面的正反，倘若法线相反，则渲染的视图中不存在该面，所以法线由为重要。刚刚的面段挤出则需要沿着法线面挤出。进行总体的比例数值校正。边角需要加入圆角，在修改器面板，选择线命令环形选择线，进行倒圆角处理。如图3.7所示图3.7倒圆角细分删除与其余面接触的面。这里是因为软件的不同，在大多数工科类软件的认知中两个物体进行装配必然会有重合的面。但是在3dmax这个软件中装配的时候在保证不会漏光的情况下要把小面端的重合面全部删除.其原因节约资源最大限度的保证渲染，在重合面段的渲染，机器的解算，重合的面很容易出现各种各样的问题，最常见的问题就是闪烁，闪烁的原因分为很多种，多面等最常见的就是面的重合。在处理好其余的重合面之后如图3.8所示。图3.8圆柱处理我们会发现关于面还有一些违和感，比如觉得不像是圆。没有层次感等等，所以我们要进行平滑处理。所谓的平滑处理，通俗的意思就是指，让面进行同类面圆滑，生活中很多的瓶子罐子等等，我们看到这个物体为什么是圆的，是因为那些面在一个曲面上，所以我们要设定一下，这样看起来圆的面就更加圆，体现出了不同的面。选择修改器，在修改器面板下选择所有的面，可以进行自动平滑或者手动平滑，基于模型我觉得自动平滑45°的平面就好，进行平滑，如图3.9所示。图3.9平滑度赋予放大对比一下可以看到平滑前后的区别，然后进行其他的添加，螺丝的添加必不可少，在企业的修模过程中，因为要尽可能的简化模型，很多的螺丝就被一个六边形所取代。因为如果是solidworks的模型直接导入，一颗小小的螺丝也会有1000多面，这个在以后的动画设计中甚至是你做模型中都会受到影响。所以螺丝在3dmax中就被简化成了一个六边形。通过拉深6边圆柱进行删除一个面所取代。如下3.10图所示。图3.103dmax中螺丝接着进行模型优化，把机械臂小臂优化成我们需要的机械臂样子，加入其余元素，进行颜色改变，接着进行其余部分的添加，添加原理同上，最后快捷键f3进入便准模式，查看机械臂外观，如下图3.11所示。图3.11小臂优化接着进行其余部分建模。进行后方液压缸制作，其本质几何体和圆柱相似，所以拉出圆柱。进入poly进行面的加工，选择一边进行圆角切角,如下图3.12所示。图3.12液压缸圆滑这一步切记在切角过程中，倘若想要圆角更加圆滑，则需要更多的边面数，则大于10边这样就显得比较的圆滑。接着在模型的基础上添加其他的几何体则制作出了液压缸。其余的零部件我也不做一一赘述，总结起来3dmax建模对比以往的工业建模来说有很大的不同，工业建模讲究精确，而3d建模需要考虑到后续的进展，因为基本上所有的3dmax模型后期并不是用作于图纸，而是进行场景搭建渲染，而提及到渲染，就不得不在建模的过程中尽量减少面的增加，因为增加一个面在光影解算等一些渲染解算中就要增加一个参数，而这步也是一个需要庞大资源。最后利用可编辑多边形（poly）制作出机械手的整体模型。如图3.13所示。图3.13处理完成机械手下一步要做的就是涉及到机械手与动画方面的一个关键点了，骨骼以及链接。在3dmax中人物可以做动作，机械手可以做动作很大程度上是根据骨骼绑定的。虽然在某些时候也可以通过移动旋转完成，但是工作量相当相当庞大。所以在制作机械手动画之前，需要另一个骨骼来架构整体的机械手。通过链接，将机械手-虚拟体-骨骼连接到一起。首先在修改器中找到骨骼，做出两个和机械臂等长的骨骼。如图3.14所示。（此处为了能更简介明了，我切换成线）图3.14骨骼绑定机械手对于机械手来说最主要的运动路径就是其尾端的骨骼带动整个机械臂。因为是液压缸驱动，所以只需要两节骨骼即可完成，下方液压缸我们可以通过给约束，实现液压缸的工作原理。骨骼机械手建造完成，我们给予其虚拟体。为什么给予虚拟体，通常情况下机械臂可以直接连接骨骼，在父子集关系下，骨骼进行移动的时候机械臂也在移动，但是机械臂移动的时候骨骼不移动。但是有可能对于机械臂外形做出改变，并且有些时候机械臂有可能不继承其他几个轴的关系，比如不继承z轴，所以需要在骨骼和机械臂两个之间再加上一个虚拟体，虚拟体无法渲染，只存在两个之间做以辅助。对已经做好的机械手各部分成组，链接骨骼，添加虚拟体。如下图3.15所示。图3.15骨骼虚拟体绑定到这里此项目中的其余建模过程也基本同机械手相似，后续的包括ik解算，骨骼运动会在动画过程中讲解，其余的表现对象可直接将相应的文件进行倒入后进行模型优化即可。至于模型优化，上文也提到过，与工业建模不同的是，3dmax所有的模型并不是一个实体，基本上所有的模型都为空心的壳。这个特点是因为软件定位的不同所以在修模的过程中格外要注意，在工业模型制作过程中，难免会用布尔运算进行添加或者求差，但是在3dmax中尽量别用到布尔，因为布尔过后的几何体线和面都成倍增加。在进行模型导入的过程中3dmax的识别文件不多，所以可能会有一些模型后缀名的转换需要在工业建模软件内进行，比如：solidworks导出软件的模型时先将模型导出成.stl格式文件再将文件导入3dsMax软件中。在在后续，模型导入之后，会出现许多面和线这里需要模型的优化，其模型优化率要达到百分之98以上，这样的模型才能完美运行3dmax以及后面用的vray渲染。在场景搭建的过程中，会出现很多很多的物体，有些物体可以使用代理，来减少软件资源的消耗，更多的物体搭建，大多数都是由复制来实现的，在3dmax这款软件中，阵列等一下复制都是通过选中物体，按住shift，进行平移得到的。在搭建大场景的时候，注意要适当合理，尽量不要出现单一角度视觉干涉情况，确保后来的设想。如图3.16所示。图3.16整体的布局在模型比例方面3dsMax软件虽然不会向其他工业软件一样对与精度要求到毫米但是同样要求比例与实际一致，在细节处理方面，整体的布局虽然一开始，甲方就给我大体的外观布局，但是在实际的软件中，我尽可能将厂房顶棚拉高，确保摄像头画面除了主要物体，不会被屋顶等干涉。根据甲方给予的希望元素布图，大体的生产线机床摆放位置如下图3.17所示.图3.17生产线的布局其余的地方基本上都需要铣床的填充，来确保画面的饱满性，也不能单独放置一个铣床，所以，其余的厂房的地方应该放置一个铣床和一个调控台。如图3.18所示。图3.18单一铣床的布局3.1.2材质贴图 在3dmax的软件中，观众们看到的效果一般都是由材质决定的，材质越发逼真，观众所看到的效果也越发的逼真，当然3dmax，vray软件中制作的视频逼真的效果也不单单取决于材质，还有灯光。所以材质球在逼真程度上占有的地位举足轻重的地位。而材质球大体是由材质和其中的贴图决定的。材质包括什么，材质又是什么？通俗的说，材质为其表面给人带来的质感，给人带来的感受。比如：有些密集恐惧症的看到密密麻麻的东西会让其产生不适应的生理反应。而这种材质如果质感较次的话则不适应的生理反应便不是那么强烈。材质包括贴图和质感，而贴图包括了材质贴图，法线贴图，oa贴图，凹凸贴图，纹理贴图，粗糙贴图，位图等等。很多的贴图各有各的作用。质感：贴图不存在质感，而质感又是材质中最重要的一方面。质感可以从参数中体现，漫反射，反射等等，自然界的万物因为其材质不同给人的质感不同。材质不同决定的漫反射，反射等参数不同，所以，在三维软件中这些个参数决定着质感。通道，材质中通道的种类有许多：将其对应的贴图放置在对应的通道中也会产生不同的效果。一个材质球并不是单独存在这份材质，而是由很多个贴图，很多层通道所整合而成的。通道也分很多种，最常见的反射通道，漫反射通道，高光通道等等。在材质的调节之前，通常会打几盏光等进行试验，在刚开始的时候只打开一个等，打开的时候进行渲染，查看其阴影效果，更多的是看到其材质的不同。在材质调节的过程中，往往为了真实性。通常会几盏灯光配合进行整体的调节，本次灯光会用到4盏平行灯，1盏太阳等进行打光。具体的下文会提及，在多种灯光开启之后，调节整体材质，整体的质感。在做出调节。在此次项目中主要部件生产线，绝大部分是关于金属的调节。在调解金属材质时将对材质球的漫反射给予贴图并设置数量为65%，因为65%这一参数是现实生活中的大多数哦高光金属的参数，其余的金属参数本次项目也有，具体金属具体细分，在反射通道中添加一张衰减的贴图，其目的模拟现实生活中金属光泽的衰减，就比如1米远观察的高光金属和2米远观察的高光金属完全不同，调节反射光则0.67高光反射0.75，这两个参数颜色调制灰色，因为颜色越白高光反射和反射越亮，反射高光反射参数越大表面越光滑，细分调至8，细分这个参数关乎于很多方，阴影中有细分参数，反射中也有细分参数，细分越大反射越明显，表面光的解析越多，但是如果使用计算机硬件系统较为差的，建议细分变小，最大深度为5，打开菲涅尔反射。将一张磨砂类型的图贴入凹凸通道中，何为凹凸通道，凹凸通道决定表面的凹凸性，也是是否真实的一个重要的贴图通道，如图3.19所示。图3.19金属材质参数调节图项目中其他部分材质则可基于已经调好的两个材质上进行修改，快捷键m调出材质对话框或者在上方面板找到，可以选择精简对话框和材质对话框，在此基础上创作出油漆等一些其余的材质。3.1.3制作动画动画制作主要分为摄像机动画、约束动画、粒子动画等。摄像机动画指的是摄像机在运动过程中所形成的动画效果，约束动画分好多，ik解算，朝向约束，线状约束等等，粒子动画指的是暴风雪，雨雪，等等一些粒子的效果。制作动画要知道这些3d软件和vray软件如何形成动画。所有的动画都是由一帧一帧所构成的。那上世纪手绘动画，米高梅公司的《猫和老鼠》来说，都是一帧帧手绘得到的。动画的原理就是视觉的原理，在医学上，人类存在着“视觉暂留”现象。人看到的一张图片在二十四分之一秒内，不会消失。而如果用这种方法去制作动画。只要在1秒内不断切入25张渲染帧，则会产生一个动画。这也就是25帧一秒的由来。但是如果顾客想要更高帧的动画，那么可能一帧30，40，50帧。但是最低帧数便是1秒25帧。本次动画要求2分半左右。按照正常换算大约3800帧左右。所以，这也是开头脚本中帧数的由来。在这个项目中，进行移动的大多数都是机械手。所以机械手的动画制作就变得尤为重要。在前文，机械手已经绑定的骨骼，虚拟体，现在就只做机械手的ik解算，3dmax中，无论是人物的动画运动，机械手的动画运动都像正常人类一样。由骨骼带动蒙皮物体或者机械手带动。创建ik方法如下：选择骨骼快捷键alt+q孤立出来骨骼，然后，选择动画，ik解算，ik肢体解算，选择骨骼两边。如下图3.20所示。图3.20ik解算快捷键alt+q解除孤立状态，可以看到骨骼的末尾会存在着一个+号，两个骨骼两边会存在着一条线，证明已经完成了ik肢体解算。如图3.21所示。图3.21ik解算设置成功剩下的动画则需要用ik肢体结算的+号上进行移动则会生成机械手的动画。（移动的快捷键为w）。有关于动画的制作，在整体的坐标轴下面，选择自动关键点。选择自动关键点之后在该时间点上进行移动。则在时间轴上留下一个关键正。通过这个进行动画的制作。如图3.22所示。图3.22时间坐标轴在坐标轴上会看到关键帧出现红色，绿色，蓝色的关键帧。每一个代表着不同的形态变换，红色代表移动，绿色代表旋转，而蓝色代表放大和缩小。制作此项目的时候还涉及到其他的约束，前文提到过的路径约束就是其中一种，何为路径约束，通俗讲，一个物体沿着一条线进行移动，这条线可以是曲折的封闭的或者是各种各样的都可以。在这里用圆盘，也就是加工用的辅助工件进行制作。首先画出一条线，选择圆盘，在右方选择命令面板，在命令面板中选择指定控制器，在指定控制器，位置选项中，找到路径约束。如下图3.23所示。图3.23路径约束在着可以选择沿路径的百分比，来选择圆盘沿线段游走的百分比。其余的约束大多数都可以根据这些约束来得到预期的效果，其设置的办法也大多数可以用这种办法得到。3.1.4调整灯光材质 关于灯光，灯光分为很多种，3dmax主要是用于制作动画，而vray则是用于真实性渲染，所以此次项目使用的是vray光。在现实生活中，存在着很多光，宏观上来讲自然中光大多数都是平行光。因为太阳虽然是个球体，但是经过如此之长的距离，在地球上的太阳光也变成了一束平行光。光有单一的太阳光还不够，为了突出真实性。在厂房的四周还是要打上平行光，来体现屋外晴空，屋内亮堂的真实感。如下图3.24所示，为厂房灯光图。图3.24整体灯光图关于太阳光的参数如下图3.25所示。图3.25太阳光参数关于参数的解释，浑浊：在现实生活中由于空气的污染呈现出现。更多的是存在于改变其阳光环境。早上，中午，黄昏的空气浑浊程度不禁想同。所以浑浊参数为3.5，阳光强度为下午到黄昏之时。（具体参数还是由其材质本身决定）。臭氧：天空中的清澈度。臭氧含量越高，太阳光线越黄，臭氧越低太阳光线越纯。强度倍增。主要的光线强度参数，强度越高则光线越强。阴影细分：夏天的午后光线强烈的时候，我们看到光线的影子十分的清晰，所以这个参数是和太阳光产生的影子来决定的，其阴影细分越高，影子便越发清楚。（阴影细分越高，渲染时间越长）阴影偏移：顾名思义其代表阴影偏移的位置。中午偏移最小，赤道偏移最小。下图为室内渲染图，如图3.26所示图3.26室内灯光图3.1.5渲染 渲染分为两种，动画渲染和静物渲染。动画渲染顾名思义，一次性渲染很多个序列帧，通过序列帧合成制作动画。静物渲染用于宣传册海报渲染，一般渲染比较细致。快捷键f10进入到渲染的设置，渲染器中选择vray3.6中。因为此次渲染的是序列帧，所以在时间范围上选择所要渲染的时间。输出路径选择好后文件后缀名选择tga格式。关于分辨率，分辨率越高其渲染的时间越长。因为光影也决定着渲染的时间，此次项目光影效果金属的光泽性较高。所以如果选择分辨率较高的。可能渲染时间会呈倍数增加，所以无奈，本次项目选择640✖360进行渲染.关于vray设置，图像采样分为两种，渐进渲染和块渲染。渐进渲染适合实时渲染，占用后台内存较小。而块渲染则适合动画渲染，较为清晰。介绍参数：细分，细分是指关于渲染之后的图像清晰度，细分越大越清晰。噪波阈值，其也对清晰度产生影响，只不过对比较清晰度，噪波阈值影响的更为强烈，噪波阈值越小，噪点越小。以上设置完就进行VrayDenoiser添加这一选项是渲染图像的最后一步。其主要的作用便是降噪，使得图像更清晰。如下图3.27所示主要参数如下：图3.27vray参数3.2后期剪辑 关于pr的后期制作比较简单，所以就先从pr说起，打开pr新建一个项目，快捷键ctrl+i进行导入，按照开头序列帧进行导入。导入之后，在库中就存在着个个序列帧合成的视频，按住快捷键ctrl+m进行视频输出。相ae，pr更加容易操作。关于淡入淡出，则是在效果中选择白场过渡来实现。关于ae方面：ae用于制作开头粒子动画，打开ae。导入动画可以看到一个又一个图层。选择相应的文字图层进行更改。如下图3.28所示。图3.28ae字幕添加图片中红色为文字框，黄色为文字更改，所以开头体现的文字都是由黄字框中的文字进行更改。3.3易拉宝设计 易拉宝主要是近几年来产品以及企业宣传的一种简易的广告，其方便携带，容易布置的特点逐渐被各大会场所青睐。易拉宝的设计属于平面设计，其主要将相应的图片、文字进行合理的排版设计从而制作成一页易拉宝。在易拉宝制作过程中我们同常会使用Photoshop、AI等绘图软件进行制作。本次项目主要使用Photoshop进行的易拉宝的制作，易拉宝的风格是根据宣传的作品的风格决定的。在日常的制作的过程中。我主要的做了一下两个版本的易拉宝：1号易拉宝：画面呈现蓝色，强调科技感。类齿轮的设计使得宣传的产品更加具有科技感。如下图3.29所示。图3.29蓝色易拉宝2号易拉宝：画面呈现蓝色白色，强调风格为稳健适用类型。层次的设计使得宣传的产品更加具有层次感写实性。如下图3.30所示。图3.30白色易拉宝总上所述，这个产品整体的风格形象是写实朴素风格的，更适合2号易拉宝，蓝白风格突出写实感，同时也不乏科技感。单一渲染元素。通过ps添加单一元素。左上方齿轮图层渐入渐出。添加其余图层。得到最终的易拉宝如下图3.31所示。图3.31最终易拉宝结论本次通过对智能化生产线动态展示设计这个毕业设计从根本上达到了预期的效果。最终完成了近3分钟的演示视频项目中也是使用当下主流软件来制作三维动画。(1)本课题撰写脚本为智能化生产线的整体展示、工作原理展示、细节功能展示。动画影片主要是利用定点摄像机，漫游摄像机来展现智能化生产线的整体工作流程。(2)本课题主要用3dmax三维软件进行动画制作。Vray渲染软件进行渲染操作，通过vray材质进行赋予，使得动画效果看的更加逼真，灯光渲染主要是利用vray进行灯光材质的渲染。更加柔和，更加逼真。(3)使用AdobePremier软件进行剪辑。三维的动画制作软件渲染软件渲染出了序列帧而AdobePremier软件对3dsMax中生成的序列帧进行剪辑色温调差，剪辑之后节奏合理。(4)使用AdobeAftereffects软件进行后期特效制作，利用之前ae制作的字幕和工具条进行拖拽。AdobeAftereffects软件使得视频特效更加丰富粒子感更加具有科技感。(5)使用AdobePremier软件进行影片合成。将AdobeAftereffects软件剪辑的视频导入进至AdobePremier软件中，根据脚本将动画特效，序列帧视频结合在一起。本次的项目制作利用当下主流的三维动画软件3dmax，主流的渲染软件vray，主流的后期剪辑软件ae，pr软件进行后期的剪辑。明确渲染参数，在保证资源参数的高效利用率面前确保真实性最大化。虽渲染时间长，但是工作周期还是和预想相同，由于篇幅所限，论述的相对较为简易。在现如今的机械装备制造业当中，需要绝对逼真的动画渲染软件进行后期加工推广。致谢大学四年的时光转瞬即逝，关于这个毕业设计我也希望做的较为优秀，来为我大学四年的时光画上一个完美的句号。作为一个工科生平常所使用的软件基本上都是工科的建模软件，所以学习3dmax比较困难。这里我要感谢在实习的生活中对我学习有过指导的公司同事，赵子斌经理，刘显峰学长和于子贺，曲哲设计师在公司中为我做的毕设进行技术上的指导。同时在学校中的老师们也给予我许多的帮助。感谢原所先、关智磊，也感谢班主任同时也是系主任的杜芳静老师给我的风格上的敲定和设计上的指导。动态展示设计这一类的也许不是跟我们专业的对口毕设，但是绝对是我们以后学习，工作生活中会触及到的毕设。感谢大学四年来所有的老师给予我的帮助。也十分谢谢实习生活中，公司的同事给予技术上的支持。学海无涯，积极进取方终有成功。参考文献[1]吴国祥,李玉河.工程机械智能化与信息化发展概况[J].工程机械,2013.044(001)2-7.[2]陈佛保.有关工程机械智能化与信息化发展概况讨论[J].山东工业技术.2015,000(010)74.[3]李尚松.工程机械智能化与信息化发展概况的研究[J].中国设备工程.2018,No.395(10)200-201.[4]徐浩宸[1].浅谈工程机械智能化与信息化发展概况[J].中国机械,2014(20)245-246.[5]江文清,夏志平.工程机械技术现状与智能化信息化趋势[J].科学技术创新,2017(33)183-184.[6]肖莉贞.VrayRender3dsMaxSceneRenderingTechniquesVray渲染器在3dsMax场景中的渲染技巧[J].煤炭技术,2010,029(009)218-219.[7]胡巧玲,尹新富.VRay在3dsMax中渲染技术应用研究[J].电子技术与软件工程,2015,000(011)P.93.[8]窦项东,张伟.3dsMax2010VRay渲染传奇[M].中国青年出版社,2010.[9]聚光翰华数字科技.3DSMAXVRAY材质渲染超级攻略[M].中国青年出版社,2010.[10]吴镇炜,谈大龙.机械手空间圆弧运动的一种有效轨迹规划方法[J].机器人,1999(01)9-12+46.[11]王雪松,许世范,郝继飞.MOTOMAN机械手逆运动方程新的推导方法及求解[J].中国矿业大学学报,2001,30(1)73-76.[12]周利军.3D,MAX之积沙成塔—IK运动实例[J].家庭电脑世界.2001(7)52-53.[13]刘晓敏,高巍.VRay渲染居室效果图灯光设置方法和技巧分析[J].福建电脑,2008,24(11):190-190.[14]赵扬.光影在3Dsmax和Vary渲染艺术中的影响和表现[D].景德镇陶瓷学院.[15]蔡劲.Vray渲染器在3dsmax中的应用[J].电子技术与软件工程,2016,000(024):P.79-79.[16]张钰粮,王践.利用Vray渲染器模拟产品表面海量毛绒、镶嵌物及凹凸形态[J].电脑知识与技术,2015(10):183-185.

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信