產品協同設計第三組

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V-rep 動態模擬

 人物簡化

首先在 onshape 將想要使用的零件圖或組合圖按照圖 1.1 及圖 1.2 匯出成 .stl 檔,再從 v-rep 中開啟 .stl 檔(使用[ File --> Import --> Mash... ]),會出現如圖 1.3 的對話框,依據個人所需去做點選,在按 OK 即可在視窗中導入模型。可以從圖 1.4 中看出,導入的模型是未分離的模型(如若是零件圖則不須此步驟),所以我們使用[ Edit --> Grouping/Merging --> Divide selected shapes ]來將模型中的物件全都爆開,如圖 1.5。

圖1.1:onshape匯出

圖1.2:onshape匯出對話框

圖1.3:匯入 .STL 檔後的對話框

圖1.4:分離模型步驟點選

圖1.5:模型爆開後

接下來說明人物簡化步驟,先來進行人物頭部的簡化,先選擇人物將其複製(使用[ Edit --> Copy selected Objects ])到一個新建的場景(使用[ File --> New scene ]),再將人物貼上(使用[ Edit --> Paste buffer ])。再點選頁面選擇器工具欄按鈕 ,如圖1.6,使得在簡化的過程中更容易點選,接著選取人物再點選 形狀編輯模式工具欄按鈕 來進行簡化,如圖1.7,在此我框選人物的頭部如圖1.8,再點選簡化的對話框 Operations on selected triangles 中的 Extract cuboid 如圖1.9,之後會出現 Primitive cuboid 的對話框並按下 OK 即會產生一個立方體如圖1.10,頭部的簡化就完成了,再將簡化對話框關閉,此時會出現 Shape edit mode 對話框詢問是否應用這些變化嗎?(點擊否會保
留提取的對象),所以在這選擇 No 將新加入的物件保留。

圖1.6:頁面選擇器工具欄按鈕

圖1.7:形狀編輯模式工具欄按鈕

圖1.8:框選人物頭部

圖1.9:簡化的對話框 - 人物

圖1.10:頭部簡化完成後

再來要說明人物身體的簡化,其簡化步驟和人物頭部簡化很相似,所以直接跳至身體簡化所需框選的部位如圖1.11,之後再點選簡化的對話框 Operations on selected triangles 中的 Extract cuboid 如圖1.9,身體簡化完的圖片如圖1.12。

圖1.11:框選人物頭部以下的部位

圖1.12:頭部簡化完成後

人物的簡化就到這,接著要將兩個新增的物件合併成一個全新的物件,先將兩個物件選取(使用[ Edit --> Grouping/Merging --> Group selected shapes ]),如圖1.13,新物件的名稱為 people_dyn ,之後在剪下貼回第一個場景,如圖1.14。

圖1.13:合併物件

圖1.14:新物件people_dyn新加並貼回原位

其餘人物的簡化可以使用複製將剛剛簡化後的新物件複製在貼上,如圖1.15,之後點選新貼上的物件使用 Ctrl 在選取其他尚未簡化的一個人物,如圖1.16,點擊操作物件傳送工具欄按鈕 如圖1.17,會出現工具欄按鈕對話框,如圖1.18,點選 Postion 中的 Apply to selection 使新貼上的物件能和為簡化的人物箱貼合,如圖1.19,這樣就無需再簡化無限多次。

!圖1.15:合併物件

圖1.16:使用ctrl在點擊工具欄按鈕

圖1.17:物件傳送工具欄按鈕

圖1.18:工具欄按鈕對話框

圖1.19:貼完後

軸、篩子簡化

在來先進行軸的簡化,複製軸到新的場景,選取軸並點選形狀編輯模式工具欄按鈕,如圖1.7,將軸全部框選,如圖2.1,再點選簡化的對話框 Operations on selected triangles 中的 Extract cylinder 如圖2.2,之後會出現 Primitive cylinder 的對話框並按下 OK 即會產生一個圓柱如圖2.3,將新圓柱物件命名為 Cylinder_dyn,並剪下貼回第一場景上即可。

圖2.1:框選軸需簡化的部分

圖2.2:簡化對話框 - 軸

圖2.3:軸簡化後產生的新圓柱


接下來要進行篩子的簡化,複製篩子至新的場景,之後的簡化也和軸非常相似,選取篩子並點選形狀編輯模式工具欄按鈕,將篩子全部框選進行簡化,如圖2.4,再點選簡化的對話框 Operations on selected triangles 中的 Extract cylinder ,之後會出現 Primitive cylinder 的對話框並按下 OK 即會產生一個圓柱如圖2.5,將新圓柱物件命名為 s1_dyn,並剪下貼回第一場景上即可。

圖2.4:框選篩子需簡化部分

圖2.5:篩子簡化後產生的新物件

其餘的篩子及軸的簡化,可以參考人物簡化的最後一段。

足球桌簡化

足球桌簡化
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影片簡易版

Toggle shape edit mode(左六)僅對於"一個"物體作簡化形成多個三角形

先開啟另一個New scene,將球桌複製過來做簡化。

球桌長板子有兩種方式,按Toggle shape edit mode後,

1.為選取所想要的平面(可不須全選),選取四角後按Extract cuboid後(系統會將所選所有三角形自動計算出最大尺寸)。

選取三角形後按Extract cuboid

OK

關閉Shape Edition後按 NO


Scene objects properties(左二)>Shape>View/modify geometry>Keep proportions取消勾選,在Bounding box size長厚度後,在Object/item shift(上七)座移動,與球桌對齊。

View/modify geometry

取消勾選並調整板厚

X方向調整

調整位置

2.為選取所想要的平面(可不須全選),選取四角後"再選取平面上方三角形(厚度)"Extract cuboid後(系統會將所選所有三角形自動計算出最大尺寸),就完成了。

多選取板厚的三角形

選取完後一樣按Extract cuboid>OK>關閉Shape Edition>NO

兩種方式厚度比較

其他地方的板子操作也是如此,之後會發現板子相互干涉,但對模擬或是簡化不會有影響。

簡化後的板子相互干涉

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Extract shape 為類似像皮膚一樣的一層

Extract cuboid 為長平板

Extract cylinder 為長圓柱

Extract sphere 為長球

模擬步驟

將所有物件都簡化好後,開始進入模擬的步驟,為了在場景層次結構中的物件更好找到,將所有的物件都命名能更快的找的所需要使用的物件。首先先加入平移軸Prismatic joints (使用[Add-->Joint-->Prismatic])及旋轉軸Revolute joints (使用[Add-->Joint-->Revolute]),並分別命名為 Prismatic_joint_1 及 Revolute_joint_1 ,之後將所有我需要用的物件都拉到 Table_dyn 下,如圖4.1及圖4.2。

圖4.1:將所需物件拉入 Table_dyn 下-1

圖4.2:將所需物件拉入 Table_dyn 下-2

選取 Prismatic_joint_1 (平移軸)及 cylinder_L1_dyn (軸)並點選物件傳送工具欄按鈕如圖x . x,會出現 Object/Item Translation/Position的對話框,切換至 Postion 按下按鈕 Apply to selection ,平移軸及軸會相貼合,如圖4.3,再點選物件旋轉工具欄按鈕圖4.4,會出現 Object/Item Rotation/Orientation的對話框,切換至 Orientation 按下按鈕Apply to selection ,平移軸及軸方向會相同,如圖4.5,之後的旋轉軸也是一樣的方法,圖4.6可以看出平移軸、旋轉軸及軸位置及方向都相同。

圖4.3:平移軸和軸相貼合

圖4.4:物件旋轉工具欄按鈕][8-1]

圖4.5:平移軸和軸方向相同

圖4.6:平移軸、旋轉軸及軸位置及方向皆一致

再將拉入 Table_dyn下的物件依照圖4.7 去排序,在選取物件 h_L1、 people_L1_1 、 s_L1_1 及 s_L1_2 (使用[Edit-->Grouping/Merging-->Group selected shapes])將物件合併,命名為 h_L1 ,另一部分的 people_L1_1_dyn 、 s_L1_1_dyn 及 s_L1_2_dyn 也一樣使用相同方法進行合併,命名為 s_L1_2_dyn ,完成後如圖4.8。

圖:4.7樹狀圖排列

圖4.8:合併並排列好

之後點擊兩次 Table_dyn 前的圖案,會產生 Scene Object Properties 點選 common ,將 Visibility 下的 Camera visibility layers 中的勾勾關掉,如圖4.9,將 s_L1_2_dyn 及 cylinder_L1_dyn 也使用相同方式關閉圖層。

圖4.9:Scene Object Properties 對話框

點擊兩次 Table_dyn 前的圖案,並點及對話框中的 Show dynamic properties dialog,會出現另一個 Rigid Body Dynamic Properties 對話框,將 Body is respondable 打勾,再將 Local respondable mask 從第3個勾開始不打勾到第8個,如圖4.10;再來點擊兩次 cylinder_L1_dyn 前的圖案,依照圖4.11去進行勾選,其中打開 Body is dynamic 能使物體產生動態;再點擊兩次 s_L1_2_dyn 前的圖案,依照圖4.12 去進行勾選。

圖4.10:對話框勾選 - Table_dyn

圖4.11:對話框勾選 - cylinder_L1_dyn

圖4.12:對話框勾選 - s_L1_2_dyn

接下來要讓軸能轉動,所以點擊兩次 Prismatic_joint_1 前的圖案,在按下 Show dynamic properties dialog ,會產生 Joint Dynamic Properties 將 Motor properties 下的 Motor enabled 打勾,在 Target velocity 打入0.001,如圖4.13 所展示;再來點擊兩次 Revolute_joint_1 前的圖案,在按下 Show dynamic properties dialog ,會產生 Joint Dynamic Properties 將 Motor properties 下的 Motor enabled 打勾,在 Target velocity 打入1,如圖4.14,最後看圖4.15 可以看到模擬。

圖4.13:對話框勾選 - Prismatic_joint_1

圖4.14:對話框勾選 - Revolute_joint_1

圖4.15:模擬圖


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