火车车厢玻璃自动涂胶安装系统动态展示设计

本科论文目录TOC\o"1-2"\h\u4039摘要 126268Abstract 218865引言 347701设计目标 598401.1项目背景 539861.2项目要求 6218162项目策划 7299692.1市场调研 7100702.2项目风格 7283022.3制作脚本 911562.4项目各部分功能介绍 12119553项目制作 1379673.1动画制作 13100863.2后期剪辑 32201273.3海报设计 3329370结论 3527461参考文献 3631873致谢 38本科论文摘要网络时代的日新月异，科技的不断发展，给我们的工作和生活带来了方便快捷。三维动画作为近年来迅速增长的经济行业，给三维动画公司和动画制作人员提供了广阔的发展空间。三维数字图像技术的不断进步，保证了三维动画公司在优良的软硬件基础下能够制作各式各样的动画作品。科学技术推动着计算机辅助设计的发展与进步，人们的审美要求在逐步地提升，为动画制作水平不断提高提供可参考依据。三维动画促进了动画行业的技术革新和创作发展，使得产品、项目的宣传变得更加高效。本次论文的题目是火车车厢玻璃自动涂胶安装系统，通过对此系统的设备组成及其工作原理进行分析，了解其工作期间各个部分的运动状况及相互配合关系，通过三维动态可视化手段为此系统制作出三维动态展示的制作过程。火车车厢玻璃自动涂胶安装系统通过三维动态演示设计，将此系统各个环节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AdobePremier、AdobeAftereffects进行后期包装设计。通俗形象及生动地描述了该产品的情况。关键词：三维动画；自动涂胶；三维建模；渲染；灯光

AbstractWiththerapiddevelopmentofInternetandthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,differentchangeshavebeenbroughttoourworkandlife.Asarapidlygrowingeconomicindustryinrecentyears,3Danimationprovidesabroaddevelopmentspacefor3Danimationcompaniesandanimationproducers.Thecontinuousprogressof3Ddigitalimagetechnologyensuresthat3Danimationcompaniescanproduceavarietyofanimationworksonthebasisofexcellentsoftwareandhardware.Scienceandtechnologypromotethedevelopmentandprogressofcomputer-aideddesign,people'saestheticrequirementsaregraduallyimproving,providingreferenceforthecontinuousimprovementofanimationproductionlevel.3Danimationhaspromotedthetechnologicalinnovationandcreativedevelopmentofanimationindustry,andthepublicityofproductsandprojectshasbecomemoreefficient.Thetopicofthispaperistheautomaticgluingandinstallationsystemoftherailwaycarglass.Throughtheanalysisoftheequipmentcompositionandworkingprincipleofthissystem,wecanunderstandthemovementstatusandmutualcooperationrelationshipofeachpartduringtheworkingperiod,andmaketheproductionprocessofthree-dimensionaldynamicdisplayforthissystembymeansofthree-dimensionaldynamicvisualization.Throughthree-dimensionaldynamicdemonstrationdesign,eachlinkofthesystemissimulated,demonstratedandpresented.3Dmodeling,renderingandanimationproductionarecarriedoutwith3dsmax2018andotherthree-dimensionalsoftware,andpostpackagingdesigniscarriedoutthroughAdobePremierandAdobeAftereffects.Theproductisdescribedinapopularandvividway.Keywords:three-dimensionalanimation;Automaticgluing;3Dmodeling;Lamplight

引言近年来，科技技术的进步，工业也随之发展，越来越多的新技术用于工业上，其中就包含三维动画。随着三维软件技术的广泛应用和完善，很多行业领域得到了很大的便利，很大程度上促进了中国高新技术现代化的发展。而作为核心技术之首的三维动画技术已不仅仅是一个具有影响人类社会发展、改变人类生活的具有深层含义的领域[1]。通过动画技术已经能够制作出用于产品展示的三维动态化展示视频，为人们直观的展示产品效果，提高产品效益。随着计算机技术的飞速发展,3dsMax作为三维表现工具,在三维动画制作有较大优势,利用3dsMax,在计算机中首先建立一个场景,设计师按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景,再根据要求设置模型的运动轨迹、摄影机的运动和其它动画参数,最后按要求为模型赋于指定的材质,并打上灯光。完全所有操作后就可以让计算机自动运算。最后,生成出序列帧的图像,将所要表达的效果设计以动画或图片的形式展示出来。利用3dsMax制作的动画作品，即使是按要求需要表现的复杂场景、特殊的材质渲染、真实的天气状况等情况下，都具有较强的表现力，使得画面变得十分逼真，大大提升了整体画面的美感，能够真实的表现出较为复杂的形体结构及模型动作。很多制造企业想要推广自己的产品，但由于设备过大或者无法通过视频等方法去展示其工作原理、工作流程等。利用三维动画技术，首先对产品进行模型建立，根据设备实际的工作原理，通过3dsMax将产品以动画的形式展现出来。企业拿着动画视频对客户进行讲解推广，帮助企业提高产品形象与品牌价值，扩大企业的宣传范围，实现产品的快速销售。本文通过对火车车厢玻璃自动涂胶安装系统采用以3dsMax软件进行三维动画展示为主，通过三维模型设计、三维动画并配以AdobePremier、AdobeAftereffects进行后期包装剪辑的手法进行三维动态可视化设计最终形成一段完整的作品。首先查阅火车车厢玻璃自动涂胶安装系统的相关资料，了解本次项目的背景和意义。通过对产品的解读，明确本次设计要求、视频表达内容，拟定项目风格，确定设计项目的脚本以及解说词。通过产品的前期调研、市场调查及对使用者的调查问卷分析、需求分析等确定设计方向,生动形象的展示出产品优势。其次利用3dsMax软件对其进行建模，完成模型与场景搭建后按照真实实物为其赋予材质及初步的灯光。根据项目要求所需展示的场景进行摄像机的动画制作，动画完成进行预渲染，根据预渲染效果对主要镜头重新调节灯光材质以达到接近真实的完美效果，最后进行最终渲染。最后将渲染出的序列帧导入到AdobePremier软件中，在AdobePremier中将序列帧按照视频顺序排列，对内容及转镜头剪辑并赋予特效，将所需要的解说词等素材在AdobeAftereffects软件制作出来，最后在AdobePremier软件中进行成片合成。1设计目标1.1项目背景近年来，随着国内火车高铁行业的快速发展，火车车厢需求量不断增大，传统的车厢涂胶装配由人工完成，效率低、耗时量大。随着智能化、自动化的不断发展，机器人扮演了越来越重要的角色，使用机器人代替人工可以有效地提高装配线的生产效率，同时亦能保证整车的质量。采用自动涂胶机可以快速准确、经济、清洁地完成涂胶工艺，提高产品质量，降低生产成本。针对不同的工作需要,自动涂胶机可以采用框架式机器人或多自由度机器人来实现对结合面进行涂胶，同时，这项技术的应用也意味着每天给国家带来巨大的经济效益。本次项目是为中车设计智能化产线系统，将以往的人工扫描、人工涂胶、人工搬运、人工安装，全部转化为少人化、智能化机器人工作。在“中国制造2025”的指导思想及战略部署背景下,我国的传统制造业行业向智能制造业转型已成必然趋势。此系统的规划需要依据各个设备的工艺流程进行设备的排布规划、各个设备的功能进行智能化设计规划，系统的前期规划是否合理，对以后的项目完成起决定性作用，决定了未来系统的运行效果。三维动态可视化设计，是基于3dsMax软件进行建模及三维动画制作技术，将整个系统的组成及工作原理以动画的方式进行逼真的展现。它可以以动态、全方位、三维立体模型展示场景、事件,提高展示效率,效果生动逼真。在三维动画的飞速发展中，为了使得作品能够脱颖而出，人们不单单追求剧本的独特性以及模型的精致性，越来越多的人们开始审视画面的质量的真实性[15]。三维动画为产品技术宣传的工作提供了很大的方便。在制作过程中，准确地根据剧本的风格灵活地制作作品，奠定作品的气氛，充分体现整段作品的灵魂，使得观众身临其境。此项目一3dsMax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，并遵循“忠于现实、高于现实”的原则，通过对自动涂胶机工作过程、机器人自动抓取工作原理的三维可视化动态演示，体现自动涂胶安装系统的优点，帮助企业提高生产效率，减少企业制作成本，实现产品的统一性、高效性。1.2项目要求1.2.1项目目标 为火车车厢玻璃自动涂胶安装系统制作三维动态可视化设计可以更直观的展示出自动涂胶机优势、整体系统工作流程设立以下目标。（1）展示出玻璃自动涂胶安装系统工作流程。（2）展示出自动涂胶机工作原理。（3）通过拍摄、视频包装、剪辑等方式，介绍项目产品。（4）后期包装体现科技感。1.2.2项目内容本次项目内容主要围绕火车车厢玻璃自动涂胶安装系统进行三维动态可视化设计，依托于甲方提供的堆取料机的文档、模型、照片、图纸、视频等资料完成设计。由于本次项目旨在将人工转化为智能化系统，项目需将整个系统的工作流程及个别设备的工作原理为客户展现出来，对脚本制作方面有相应要求。用3DMAX完成建模和三维动画；对火车车厢玻璃自动涂胶安装系统各部件进行展示。用Vray等特效艺术处理手段完成渲染高质量仿真图片；用PREMIERE等后期软件完成制作三维合成、编辑包装、特效、配乐等一系列工作并渲染输出；完成后期的海报、宣传册、实物模型等展示作品的制作。2项目策划2.1市场调研目前，我国火车车厢玻璃仍大多采用简易的装备甚至人工进行涂胶操作，最后由工人搬运到生产线进行安装。这样存在了很多的问题：1.工人手动涂胶均匀性不一致；2.所需劳动力大，耗时长；3.安装位置不统一有偏差。随着科学的进步和社会的发展，人们对精度和质量的要求越来越高，智能化生产单元显得极为重要，本次项目所研发的火车车厢玻璃自动涂胶系统很好的解决了人工操作所存在的问题。2.2项目风格动画能够体现某企业关于此产品的智能化和科技感，从而凸显企业对于产品的科技研发，配色方面，根据产品商标决定主要配色为蓝色和黄色。运用将此项技术和方法讲解的让客户通俗易懂，提升企业形象。在视频的节奏上，根据背景音乐的选定，严格控制影片节奏，使动画，产品说明介绍，音乐完美融合。（1）比例指标形态设计中比例美应从以下两个方面体现：设计中堆取料机的各部分之间的比例应该符合预先设定，其次是要注意各比例间的协调统一。（2）稳定性指标这里说的稳定性都是指通过人的视觉观察，通过几何稳定性及视觉稳定性给人形成的“稳”与“不稳”的感官印象。（3）人机工程学指标在对可以与人发生关系的零件在进行设计时重点要考虑是否符合人机工程学，以求更加舒适的工作环境。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。而本次项目旨在展示塔式摩擦盘假捻器属于产品推介展示类宣传片。主要通过三维手段利用镜头语言搭配后期特效阐述出产品优势，从而加深受众印象提高成交量。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，这种风格主要适用于室外大场景如港口码头等大场景的宣传展示，如图2.1所示。图2.1港口场景第二类：精致典雅型，这类风格宣传片通常音乐温婉动人，气氛唯美，主要适用于女性相关产品的产品展示广告，如图2.2所示。图2.2女性化妆品动画第三类：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火车车厢玻璃自动涂胶安装系统，项目制作旨在于展示其整个工作流程。经过沟通协定，此段动画作品能够完整准确的展示斗火车车厢玻璃自动涂胶安装系统外观设计及其运动状态，还可展示其工作原理。项目制作旨在于展示工作原理及其性能。影片整体，简洁大方，画面美观，配色合理，动作流畅。配色方面，依据产品决定主要配色为：灰色黄色蓝色。背景音乐方面的选择则主要参考脚本，与解说词中的节奏相配合，选择与整体气氛相符的背景音乐。2.3制作脚本通过对火车车厢玻璃自动涂胶安装系统的了解，根据项目风格，制定项目脚本。制作影片脚本时要将镜头名称、时间、画面内容、画面效果描述一一对应相互配合以便于动画师按照脚本制作动画。本影片主要分为九个部分，分别是片头、火车车厢玻璃自动涂胶安装系统整体外观场景展示、激光扫描边框、更换末端执行器、玻璃自动涂胶、履带运送玻璃、机器人自动抓取、玻璃自动安装以及片尾。2.3.1片头镜头名称：影片名称c1时间：10s画面内容：项目名称及作者。画面效果描述：采用科技感的画面，附上名称及作者，淡入淡出。2.3.2整体场景展示镜头名称：整体场景展示c2时间：5s画面内容：整个车间设备展示，镜头由左向右缓慢推进。画面效果描述：建立火车车厢玻璃自动涂胶安装系统场景（厂房内部并排摆放火车车厢、履带等设备若干），漫游镜头从左至右观察整个场景设备布局。2.3.3激光扫描边框镜头名称：扫描边框c3时间：15s画面内容：通过机械手对火车车厢玻璃边框进行扫描，确定边框中心法线。画面效果描述：从开头镜头切到扫描镜头，推拉摄像机到扫描近景，镜头随机械臂扫描向右环绕。镜头名称：扫描边框c4时间：5s画面内容：车体一侧边框逐一扫描画面效果描述：切换到c4镜头，摄像机静止不动。2.3.4更换末端执行器镜头名称：更换末端执行器c4时间：25s画面内容：更换末端执行器，将激光扫描头切换为玻璃夹持器。画面效果描述：镜头跟随机械臂向右平移，镜头缓慢向右旋转到机械臂一侧，画面缓慢向执行器拉近，更换执行器过程中镜头保持不动。2.3.5边框扫描完成开始涂胶镜头名称：涂胶镜头c5时间：25s画面内容：人工上件清理玻璃，玻璃由履带运送至指定位置，开始自动对中，涂胶机自动涂胶。画面效果描述：1个镜头包含人工将玻璃放置履带、自动运送、自动对中，体现智能化全自动工作流程，自动涂胶镜头摄像机随涂胶机涂胶轨迹向左环游。镜头名称：涂胶镜头c6时间：5s画面内容：涂胶完成。画面效果描述：切到c6镜头，完成涂胶后推拉摄像机到远景。2.3.6运送玻璃至抓取位置镜头名称：运送玻璃c6时间：5s画面内容：涂胶完成，将涂胶完成玻璃通过履带由主线运往支线。画面效果描述：摄像机镜头跟随玻璃一同移动。镜头名称：运送玻璃至抓取位置c7时间：10s画面内容：玻璃由支线运送至机器人抓取位置，玻璃自动对中。画面效果描述：切镜，镜头视角由右向左移动至抓取位置。对中时镜头拉近。2.3.7机器人自动抓取镜头名称：自动抓取c7时间：10s画面内容：机器人自动抓取玻璃，将玻璃运送至安装位置。2.3.8玻璃安装镜头名称：玻璃安装c8时间：20s画面内容：安装初始到位，激光测距仪开始工作测量准确安装位置，调整机器人位置达到安装完成要求。画面描述：切镜，安装初始位置（镜头拉近），测距仪工作及调整机器人位置（规定镜头），安装完成（镜头拉远）。2.3.9清理胶条镜头名称：清理胶条时间：5s画面内容：人工清理玻璃多余胶条。2.3.10片尾镜头名称：片尾定制时间：5s画面内容：谢谢观赏。2.4项目各部分功能介绍按照脚本在制作的作品中插入的产品细节介绍，包括各部件的名称介绍、机构的详情介绍、系统的详情介绍、每个镜头的作用及功能。它在片子中承担了很重要的责任，使客户能够轻松容易的了解各部分设备的功能及作用。本设备的视频文字标注如下：激光扫描边框确认边框中心法线车体一侧逐一扫描更换末端执行器边框扫描完成开始涂胶人工上件玻璃清理胶条粘贴玻璃自动对中玻璃自动涂胶玻璃由主线运往支线机器人自动抓取安装初始到位激光测距器开始工作调整机器人姿态达到安装要求人工清理胶条3项目制作3.1动画制作动画制作之前，首先要根据客户所提供的图片、图纸、视频等信息制作出三维模型，并根据真实实物赋予对应的材质，然后进行场景的搭建。在次之后对灯光等进行调试，最后渲染序列帧。具体操作分以下几个步骤。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。在有些项目具体分为：是否有模型文件；是否结构明确；是否有技术指导等。在不同情况下会选择不同的建模方法，基本上有以下几种：自我建模：客户没有模型文件，但是有真实图片和相关参数，我们可以直接在3dsMax软件上建立模型，一般结构不是很复杂的建模师能比较轻松的将模型做出来，虽然费时但一般都会比客户提供的模型文件质量更好并且由我们建模师建立的模型更加贴近实物。导入模型：客户提供的项目材料中具有三维模型文件或场景文件。这种情况下通常会将模型文件导入到3dsMax中进行模型修正以及模型面数优化工作。相比于自我建模，这样更加省时省力，只需要将模型修改为符合我们要求的标准即可。在本次项目中项目具有模型文件，由于主要表现对象为涂胶机所以仅需对涂胶机部分进行重新建模，再将其他场景模型文件导入并进行模型优化。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3.1所示。图3.1单位设置界面根据客户提供的涂胶机图片对涂胶机进行建模如图3.2所示。图3.2涂胶机模型图片根据客户所提供的图片信息进行分析，涂胶机分为底座和机械臂两个部分，根据建模原则一般由底向上建模，首先进行对底座进行建模。在右边命令栏有一个“+”创建按钮，选择长方体命令,创建一个正方体，设置其长度为1000mm，宽度为1000mm，高度为28mm,如图3.3所示。图3.3底座下部分过程将所建立的正方体四个角进行切角处理。右键正方体进入可编辑多边形命令，选择边指令，将正方体4个角选定，选择切角命令输入数值40mm完成切角。如图3.4。图3.4底座下部分接下来对底座上部分进行建模，选择正方体上表面两条对边，选择连接命令生成两条线段，选取这两条线段重复上述操作，四条线段两两相交形成一个正方形，在选择命令栏选择面命令，选择中间长方形进行挤出命令，挤出高度为600mm，如图3.5所示。图3.5底座上部分过程底座的最上面部分建立跟上述操作相同。机械臂部分的建模仍遵循建模规则从下往上建立，根据客服所提供图片及模型文件，通过建立长方体转换为可编辑多边形通过挤出、塌陷等命令创建出机械臂底座，如图3.6所示。图3.6机械臂底座部分制作完成后的模型通常会出现一个小问题，一些面面连接处棱角分明不够圆滑，这时我们要进行平滑处理，平滑处理是指将面面连接处的棱角分明变得光滑圆润，一般有三种方法：1.光滑组；2.网格平滑；3.涡轮平滑。光滑组与网格平滑、涡轮平滑不同，光滑组是通过处理面之间的光照信息来达到光滑效果，网格平滑和涡轮平滑是通过增加面，把面分的更细腻来表达曲度，三维空间的面都是直的，没有圆的，所以需要更多的面来表达曲度。涡轮平滑是网格平滑的升级版，平滑效果更加细腻，我采用的是涡轮平滑，平滑前后效果如图3.7所示。图3.7涡轮平滑接下来将客户提供的机械臂模型导入3dsMax软件中，进行图形修正及面数优化达到我们使用标准。如图3.8所示。图3.8涂胶机接下来需要对模型添加一个重要的操作：添加骨骼及绑定虚拟体。这是对后续做动画的一个重要基础。骨骼系统是由骨骼对象组成的一个有层次、有关联的链接系统，通常也称作骨架树。实现三维模型的动画效果一般有两种方式，一种是关键帧动画，另一种则是骨骼动画[14]。本文涂胶机采用骨骼动画完成仿真动作。在机械臂上添加两个骨骼。如图3.9所示。图3.9骨骼骨骼绑定完成之后需要进行虚拟体的建立，虚拟体是用来代替其他物体的，例如一个大的整体的部件，它其中所包含许多小的零部件，当想让这个部件随其他模型一起运动时，可以建立一个虚拟体，将其绑定在虚拟体上，这样一来移动虚拟体这个部件就会跟虚拟体一起运动。为机械臂在动画中所需要运动的部位建立虚拟体，如图3.10所示。图3.10建立虚拟体对已经建好的涂胶机底座和机械臂进行装配。装配同样按照自底向上原则进行，在装配过程中可开启捕捉功能，选择2.5D以及轴约束以便于更加便捷的进行装配，如图3.11所示。图3.11涂胶机装配图由于其他部件不是主要表现对象所以可直接将相应的文件进行倒入后进行模型优化即可。3dsMax与传统的工业软件有着本质的区别，在solidworks、ug等工业软件中模型为实体，而在3dsMax这款软件中模型为空心壳体[7]。所以在进行模型导入时会经常出现问题。在进行模型导入时首先打开其它三维软件的模型文件，如在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[8]。在模型文件导入到3dsMax后需要进行模型面数优化。将处理好的模型按照照片及客户要求进行场景搭建，搭建的场景时，设备摆放、大小比例要跟实际一样，在搭建大场景时要与实际相符合按照由小到大的原则，并注意避免干涉现象的产生以及场景中模型比例不协调等问题，如图3.12所示。图3.11厂房整体布局各个设备工作视角设备与设备之间的比例也要与实际相符，使画面看起来更加真实，如图3.12所示为部分设备工作视角。图3.12部分设备工作视角3.1.2材质贴图材质和贴图是3dsMax制作动画中非常重要的一部分，通过给物体赋予材质和贴图会增加模型的真实感，让人们看到跟实物一样的逼真效果。在赋予模型材质之前，首先你要清楚该模型现实中是由什么材料打造出来的以及什么颜色，通过对材质的透明度，反射性，反射强度，自发光和粗糙度的设置，使模型表面更加生动。贴图就是图片，将带有通道的图片粘贴到三维模型指定的位置。材质不是单一存在的，而是材质中有很多贴图，将不同的贴图放入材质不同的通道中而产生一种贴图，通道有很多种例如环境光颜色通道、漫反射颜色通道、高光颜色贴图通道、光泽度贴图通道、自发光贴图通道等。赋予材质之后，在调节材质前通常会在场景内先简单的设置几盏灯光将场景照亮，根据灯光照出的效果进行调整，这样会避免出现色差等问题，更加贴近真实。本次项目中的车厢、车厢支架、传送带架皆为金属材质。根据图片得知支架皆为蓝色，此时需将材质球调为蓝色金属漆。点击M键打开材质编辑器，将漫反射颜色调为蓝色，参数为红26.绿93.蓝216，漫反射是体现材质的真实颜色。高光光泽度控制物体高光面积的大小，值越小高光面积越大，高光效果越微弱，反之数值越大，高光面积越大，高光效果越强烈。反射光泽度调节物体反射的模糊程度，值越小模糊程度越高，物体显得越粗燥，反之数值越大，模糊程度越小，物体显得越精细。将反色的高光光泽调为0.75，反射光泽调为0.9，将菲涅尔反射打开调为4.0，如图3.13所示。图3.13蓝漆材质参数调节图在本次项目中重点部分是机械手，机械手分为底座和手臂上下两部分。底座材质分为1.2两个子材质，第一个子材质为金属，漫反射颜色参数为红35.绿38.蓝40，这个子材质中没有赋予贴图，只修改了参数，反射光泽为0.9，菲涅尔反射为5.0，折射光泽为1.0，折射IOR为3.0，如图3.14所示。图3.14底座材质参数调节图在调解金属材质时将对材质球第二子材质的漫反射给予贴图并设置数量为100%，将反射的高光光泽以及反射光泽分别调到1.0、0.85，细分调至16，最大深度为5，打开菲涅尔反射调为2.5，折射光泽为1.0，折射IOR为1.6，如图3.15所示。图3.15底座材质参数调节图机械手臂含有两个材质，一个是金属黄漆材质球，一个在凹凸通道赋予漆面凹凸贴图的材质球，具体参数如图3.16所示。图3.16机械臂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球的基础上进行修改，也可直接到制作好的材质库中进行调用。3.1.3制作动画动画制作是本次项目的重中之重，人类具有“视觉暂留”的特性，就是说人的眼睛看到一幅画或者一个物体后，在1/24秒内不会消失[11]3dmax的动画制作和其他软件的动画制作相似。主要依靠着时间轴来进行。本次项目先用机械手动画举例3dmax中动画制作。在动画制作上，会用到平移，旋转和放大。其快捷键分别为w，e，r在动画制作过程中，首先要勾选屏幕左下方的自动关键帧选项，按w进行平移操作。此时目标关键帧会出现一个红色的关键帧。如果进行旋转操作则会出现绿色的关键帧。如果进行放大缩小操作则会出现蓝色的关键帧。此时点击播放则会进行动画的模拟如图3.17所示。 图3.17动画下面介绍ik解算，ik解算，在这里我们先将骨骼孤立出来，首先先选择骨骼，然后按alt+q进行孤立选项。如下图3.18所示。图3.18骨骼 在选择上方动画选项，选择动画下面的ik解算器，在分目录中选择ik肢体解算，何为肢体解算，在动画制作过程中，3dmax所制作的动画人物，动画机械手都依赖着ik肢体结算来进行动作动画的制作。选择ik肢体解算，选择第一节骨骼，在选择第二节骨骼，就完成了解算如图3.19所示。图3.19ik解算+号则是ik解算后的坐标，用此坐标进行平移操作，则会带动骨骼等蒙皮链接物体及逆行平移。在动画制作中，也会遇到其余的约束，首先会用到的是沿路径约束，机械手在扫描过程中会扫描一个方块，其用到的就是沿路径运动。这里拿着虚拟体举例。创建一个虚拟体，画出一个长方形的样条线，选择动画，约束，沿路径约束如下图3.20所示。图3.20路径约束选择右面的命令面板其命令面板，其参数解析如下，沿路径约束可以约束多个，其权重则是沿路径的百分比，百分比越大则沿该路径越大。沿路径百分比：通过该百分比更改进行路径的移动，百分比越大行动的越快。其恒定速度则指的是在该路径上进行匀速直线运动。跟随：在现实生活中车辆如果沿着曲线运动在运动的过程中车头总是沿着速度的加速度方向进行移动，勾选这个则会实现车辆转弯掉头等动画操作。其余的约束动画皆可以在命令面板中得到，其具体的设置方法。点击右方命令面板，选择物体，选择第四个选择框，在指定命令控制器中进行更改。如下图3.21所示。图3.21路径约束参数3.1.4调整灯光材质本节的灯光材质是指在完成场景搭建、材质贴图调节、动画制作的基础上进行的调整灯光材质。首先要知道在前几部中的材质贴图部分已经在具有穹顶光、部分主光源的情况下进行了材质贴图的调节。而这部分时基于以上情况下对于制作的动画中镜头所涉及的主要模型、主要角度进行灯光材质的调节从而达到“终于现实，高于现实”的艺术要求。Max中有五种基本类型的灯光，即泛光灯、目标聚光灯、自由聚光灯、目标直接光和自由直接光。此外，在创建面板中的系统下，还有太阳光照明系统，这实际上是平行光的一种变体。一般来说，在进行室外建筑渲染时，它会模拟阳光。还有一个环境光（可以在“渲染/环境设置”对话框中设置）。环境光没有方向或光源。它通常用于模拟光的漫反射。环境光不宜太亮，否则会稀释场景，导致对比度不会上去，使场景变暗。通常先将环境光亮度值设置为0，然后再设置其他灯光进行微调，这样往往可以获得更好的照明效果。本次项目首先统一对大场景进行灯光设置，然后再根据脚本给出的镜头不同对分尽头进行灯光补充以及材质调节。在厂房内部空间进行灯光创建。首先在厂房棚顶部分建立四个方面向下的面光源目标距离设置为2000mm，倍增器设置为8，颜色设置为白偏黄，如图3.22所示。图3.22工厂内部主光其次是对特写部分进行灯光设置。在厂房内部四周建立面光源设置目标距离为2000mm，倍增器分别为5.6.6.7。从而渲染出贴近实际的效果，如图3.23、图3.24所示。图3.23特写灯光图3.24局部特写渲染图厂房内部灯光基本已经设置完毕以后，在厂房的外部要设置一个太阳光，太阳光是模拟真实的太阳照射出的光，将厂房内部照亮，太阳光中的不同的命令参数起着不同的作用，下面我将列举几个命令说明一下：浑浊度指空气中的清洁度，数值越大，阳光就越暖：强度的倍增越大，光就会越亮；该项目的太阳光数值如图3.25所示。图3.25太阳光参数其他镜头所需场景文件均依照此方法进行灯光设置。而材质方面仅需按照打好的摄像机动画进行跳帧预渲染，从而找出镜头中的不足之处，对某些画面明暗色彩不是很好的模型材质或灯光进行单独的材质调节与灯光调节。如某些金属部件反光过于强烈则可将其反射参数调低，而某些缺少高光的部件则可单独进行补光并将其反射参数调高、漫反射颜色调亮。3.1.5渲染渲染，是指按照场景参数的设置，材质的赋予、灯光的调节等，共同绘制出一幅完整的画面或者一段动画[7]。本次项目的渲染类型属于动画渲染，正常的动画每秒需要25帧序列帧，每一帧需要使用Vray渲染器进行渲染。第一步我们打开三维软件，按F10键打开渲染设置界面，首先选择指定渲染器，我们选择V-RayAdv3.00.03，在公用参数时间输出里选择范围输入需要渲染的数值，要渲染的区域选择为视图输出大小调整为1280*720，选项中勾选大气、效果、置换。在渲染输出中勾选保存文件并选择路径以及命名。接下来在V-Ray参数中选择图像采样，将类型改为块，渲染遮盖无，最小着色速率为6，选择块图像采样器，将最小细分调成1，最大细分调为4，噪波调为0.01。如图3.26所示。图3.26参数设置以上参数调节完毕之后，需要添加一个降噪处理，选择RenderElements，添加一个VRayDenoiser命令，将下面的降噪强度调为强烈，如图3.27。图3.27降噪参数设置当渲染参数调节好后点击右下角预设后的选项框进行保存预设，将当前调节好的预设命名并保存为格式为。rps的渲染预设文件。当其渲染其他镜头动画时仅需在渲染设置界面点击加载预设即可使用本的调节好的预设。但值得注意的是在其他文件中加载预设后需要将文件的渲染帧数、保存位置以及命名方式进行重新设置。3.2后期剪辑后期剪辑在影片的制作过程中是尤为重要的，后期剪辑就像是一个影片的灵魂[16]。渲染完成以后，我们需要将渲染出的序列帧合成在一起形成一个完整的动画视频。首先打开Premiere软件，将序列帧导入进去，按照工作流程将其排序。然后使用Aftereffects制作视频的片头片尾及视频中的文字说明。开头我选用的是一个简单的光影闪烁+粒子闪光动画的效果，首先导入Aftereffects中一张图片素材，在该素材层中添加曲线效果，之后绘制椭圆遮罩，设置参数“反转”和“蒙版羽化”值，之后再合成窗口中预览效果，在调节一些隐藏参数选项，调整位置，设置帧动画，最后在对该层执行网格变形的命令，利用鼠标对网格交叉点进行拖拽变形，达到一种扭曲流动的效果。之后在Producer参数项中，改变粒子的分布状况。接下来再制作光线效果，使用效果控件面板中的分形杂色选项，调整参数，最终达到光线流动的效果，如图3.28所示。图3.28片头制作片头制作完成后，进行对视频中文字说明的创建，打开在网上下载的素材，将文字改为项目所需要的文字，导出视频。如图3.29所示。图3.29文字说明最后用Premiere软件将片头片尾及文字说明与视频合成一起，通过添加特效，最后剪辑出最终成片。3.3海报设计海报主要是对产品进行介绍，主要有以下三个作用：宣传作用，可以让群众各位更为直观的了解商家的意图，产品度的性能，以及对自己的是否需要美观作用，海报中所展出的效果都是问经过美术处理过的理想效果，更容易让广大消费者答所接受便捷作用，海报回相比广告，推销等宣传手段，具有成本低，收益大，答覆盖面广，方便快捷等优势。海报可以帮助企业提供项目服务介绍，宣传企业文化形象，树立品牌，集中消费者的注目，引起大众兴趣。本次项目主要使用Photoshop进行的海报设计，选择了黑色背景色加机械的结合给人一种很强的科技感，海报内容包括一张整个系统的全景图。还详细介绍了系统中占据核心地位的玻璃安装部分。整张海报直观清晰地介绍了整个系统的构造及核心设备。如图3.30所示。图3.30产品海报

结论本次通过对火车车厢玻璃自动涂胶安装系统动态可视化设计项目的制作从根本上达到预期要求，最终完成近两分半的宣传视频。项目中按照以下流程使用当下主流的三维以及后期软件进行三维动画的制作。(1)本课题利用3dsMax软件进行模型制作以及场景搭建。建模过程中主要通过V-rayMtl材质调节出蓝漆、机械臂、机械手底座等材质球并分别赋予传送带、车架、机械手等零部件使动画更加贴合实际、整体效果更为美观。(2)使用AdobePremier软件进行剪辑。三维动画制作完后根据脚本使用AdobePremier软件对3dsMax中生成的序列帧进行剪辑，剪辑后可使视频更具完整度、节奏更贴近脚本。(4)使用AdobeAftereffects软件进行后期特效制作，完成了开头结尾的视频特效及视频中的文字说明。AdobeAftereffects软件可使视频内容更加丰富多彩并具有科技感。(5)使用AdobePremier软件进行影片合成。将AdobeAftereffects软件中生成的视频片段导入至AdobePremier软件中，将片头片尾、文字说明与视频合成在一起，完成影片制作。3D动画设计是一项考虑方面广，需求多样，技术复杂的工程。在完成本课题的过程中，自己也在不断学习不断努力并获得不小的收获。最后希望以此文章为契机能够达到抛砖引玉的效果使其他人制作时得以参考，最终达到“忠于现实，高于现实”的目标。参考文献[1]曹铁林等.机器人在风挡玻璃涂胶系统的成功应用[J].机器人技术与应用,2006.2:100-101

[2]姜涛，曹孔庚等.机器人风挡玻璃涂胶的成功应用范例[J].机器人技术与应用,2001.3:200-201

[3]蒲洪彬,许阳钊.基于机器人的抛丸机自动化生产线构造[J].机床于液压,2010.1（24）:5

[4]高微,杨中平,赵荣飞,.机械手臂结构优化设计[J].机械设计与制造,2006.2(01):14-16

[5]马可,张波.机器人在汽车挡风玻璃自动涂胶系统中的应用[J].华北科技学院学报,2007(01):53-57

[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

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[10]罗维.基于机器人的汽车风挡玻璃自动涂胶装配运用[J].时代汽车,2018.300(09):118-119

[11]陈幼平,马志艳,袁楚明,等.六自由度机械手三维运动仿真研究[J].计算机应用研究,2006.23(6):205-207

[12]卢泉奇,苗同升,汪地,基于HALCON的机械手视觉抓取应用研究[J].光学仪器，2015.10(6):492-498

[13]张友发,张晴.码分多址自动测距系统[J].嘉应学院学报,2014.018(3):41-45

[14]刘丹青,贺孝梅,姚新港.竖井系统中利用3DMAX动画阵列方法进行运动模拟[J].煤矿机械，2016.10(11):78-79

[15]李利明.3DMAX中常用渲染插件特点解析[J].漯河职业技术学院学报，2015.5(2):74-75[16]吴晓文.浅析动画片剪辑技术[J].文艺生活·文海艺苑,2013(7):32致谢本次论文的顺利完成首先在这里我尤其要感谢我的导师-吴太玉老师和朱照泽老师，在经历了两个月的毕业作品和论文完成的过程中，老师给予我了很多帮助，帮我攻克了很多难题，老师无私奉献，严谨认真的工作态度也深深的感染了我，让我有了更加努力的动力和决心。明师之恩，诚为过于天地，重于父母多矣。老师对我的帮助让我感激在心。其次我要感谢大学生活的每一个帮助过我教我知识的老师，没有你们在我大学期间的学习帮助，我就不能顺利的完成我的毕业作品，谢谢你们在我人生旅程上，丰富我的心灵，开发我的智力，为我点燃了未来希望的光芒。最后我要感谢我实习的公司沈阳创新设计服务有限公司，给我提供良好舒适的做毕业设计的环境。大学四年时光匆匆流逝，眼看着我们就要走出学校的保护圈自己独闯社会了，未来都是不定但却让我充满期待。眼看着离开，有不舍，有遗憾，我很庆幸有这么一段独家记忆，在最难忘美好的时光和一群最可爱的人在一个最安宁的地方渡过了一段最永生难忘的岁月，我定会带着感恩的心、热情和不忘初心的决心继续前行!用实际行动去回报母校为母校争光。

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息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定假设的研究方法。核心在于对所要研究的对象在条件方面加以适当的控制，排除自然状态下无关因素的干扰。

（一）典型例子

采取实验法的一个典例是罗森塔尔效应的提出，美国心理学家罗森塔尔和L.雅各布森通过对小