基于Solidworks和3Dmax的协同设计

吴迪 高驰名 马建章

（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081）

基于Solidworks和3Dmax的协同设计

吴迪 高驰名 马建章

（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081）

近年来，随着虚拟现实行业的发展，虚拟仿真软件的应用被放在了至关重要的地位，其优势也凸显了战略地位。文中根据某厢式车，结合三维机械设计领域的主流设计软件Solid works和三维计算机图形软件3Dmax在各自领域的优势，利用Solid works创建三维模型，经过优化后另存为STL格式文件，最后导入3Dmax中进行效果图制作，提出了三维机械设计与图形渲染表达的新思路。

Solidworks 3Dmax STL格式协同设计

1 引言

2 Solidworks模型创建、优化及导入

Solidworks是由美国SOLIDWORKS公司开发的CAD软件。利用该软件机械建模，具有模型尺寸精确，装配效率高，动态设计和特征管理模式修改方便等优点[1]；然而3Dmax并非一个专业的辅助机械设计软件，不适合用来制作精确的零件，装配管理效率也不高[2]。在渲染和动画制作方面，Solidworks虽自带静态渲染插件photoView 360及动画设计插件MotionManager，但效果无法与具有丰富的造型工具、材质设置及动画工具的3Dmax相比。软件各有优势，取长补短，采用Solidworks建模并装配，优化后在3Dmax中进行模型的渲染和动画制作，可以大大地节约效果图制作周期。

2.1 模型创建

根据车辆提供的技术参数及实际测量的数据，对某厢式车组成零件进行Solidworks三维模型创建，重点绘制外形轮廓、必要零件及特征，最后将零件装配，完成整车模型的制作。

2.2 模型优化

对于已经在Solidworks中建立好的模型，为了减少导入3Dmax后渲染时间及出错，在导入前需要对模型进行优化，包括以下几点：①轻化或删除对结果影响不大的特征；②删除内部及显示不到的零件，这样可有效减少模型的数量；③优化外部特征，删除可以在3Dmax中能简单实现的部分。

2.3 模型导入

Solidworks与3DMAX之间无法直接转换，常用STL(*.stl)类型作为中间介质将Solidworks中的文件导入到3Dmax中[3]。导入对话框中选择快速焊接，他的导入速度比使用阀值快30倍[4]。装配体的导入过程中无需担心零件相互之间的位置，配合关系会传承到3Dmax中。

3 3Dmax效果图制作

3.1 布置布景

布置场景是所有工作的前提，需要考虑取景和构图的问题，合理的构图是优秀效果图的首要条件。否则，就算照明和材质都表现的非常好，那也不能称之为“作品”。

3.2 赋予材质

材质主要用于描述对象如何反射和传播光线，材质中的贴图主要用于模拟对象质地、提供纹理图案、反射和折射等其他效果（贴图还可以用于环境和灯光投影），依靠各种类型的贴图，可以创作出千变万化的材质[5]。给模型加上材质是为了加强作品的真实性，材质是3D动画中必不可少的部分。

3.3 设置灯光

通过场景打灯可以增强场景的真实感，增加场景的清晰程度和三维纵深度[5]。自然环境中的一切事物都处在微妙的光线变化中，光照连接着材质效果与最终渲染，是动画制作中非常重要的一环[6]。

3.4 添加摄像机

摄像机通常是一个场景中必不可少的组成单位，最后完成的静态和动态图像都要在摄像机视图中表现。3Dmax中的摄像机拥有超过现实摄像机的能力，更换镜头瞬间完成，无级变焦更是真实摄像机无法比拟的[5]。

4 实例制作

下面以某厢式车的效果图制作为例来说明整个制作过程。

4.1 优化和导入模型

厢式车Solidworks模型非常复杂，导入前需要进行深度的优化，具体措施如下：①去除厢式车内部所有零件；②去除车体两侧的窗户及开口；③去除车头及箱体的圆角、车头的玻璃部分和车标部分；④车体及车头优化部分的特征在3Dmax中创建。

4.2 布置场景和材质

工程设计中常用的材质有：不锈钢、橡胶、玻璃、金属、铝制和车身等。该效果图要求制作厢式车室外的一张效果图，故在车辆周围布置天空和大地；车辆材质的每个部分也不同：车头及车体窗口处赋予玻璃材质；车体及车头外观部分赋予标准材质，并在漫反射中添加迷彩贴图；轮胎赋予橡胶材质，车轮赋予不锈钢材质；车灯赋予塑料材质；车架赋予金属材质。

4.3 布置灯光和摄像机

在车体四周添加一些平行光和聚光灯等灯光，并调整参数及空间位置，仿真处室外的灯光的效果，添加摄像机，并调整摄像机位置，在摄像机窗口将车体调整到所需位置，详细灯光和摄像机布局示意图如图1所示。

图1 灯光和摄像机布局示意图

4.4 渲染

定义图像输出大小及位置，并设置渲染器，就可以开始对车辆进行渲染。为了达到令自己满意的效果，还需要对模型、材质和灯光等进行复杂调节。厢式车最终效果如图2所示。

图2 厢式车最终效果图

5 结束语

采用SolidWorks建模与3Dmax渲染结合的协同设计方法充分利用了SolidWorks建模专业、精度高、速度快和3Dmax强大的渲染与动画制作能力，大大提高了效果图制作的周期，提升图像逼真程度。相对于靠简单的二维图纸、人员讲解和用户理解的传统方法，此方法制作的效果图能够给用户带来强烈、逼真和直观的感官冲击，获得身临其境的体验感。此方法已经应用在工程项目中，并得到了充分验证，值得在项目投标、项目前期论证、方案设计及方案评审等阶段进行推广和应用。

[1]詹友刚.Solidworks 2012宝典[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]刘正,文怀兴,郭慧.几种三维设计软件在产品开发中的应用[J].机械制造,2004,42(9):13-15.

[3]郑兵,祝强,徐展.基于Pro/E和3DMAX的精确动画制作[J].机电产品开发与创新,2008,9(5):116-117.

[4]阎庆华,林大钧.Solidworks结合AutoCAD与3DMAX实现机械产品设计[J].工程图学学报,2004(3):150-154.

[5]郭发明.火星人-3ds max8白金手册[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[6]韩勇.图解VRAY for 3ds Max超级渲染完美手册[M].北京:科学出版社,2008.

Collaboration Design Based On Solidworks and 3Dmax

WU Di,GAO Chi-ming,MA Jian-zhang
(The 54th Research Institute of CETC,Shijiazhuang Hebei 050081,China)

With the development of virtual reality industry in recent years,the applications of VR have played a significant role and its strategic position becomes more and more important by its advantages.In this paper,by using a kind of van and combining with the advantages of essential design software Solidworks and 3D calculator sketch software 3Dmax in the realm of 3D machine design,a 3D model is established using Solid works and saved as a STL file format after optimization processing,and finally imported into 3Dmax for impression drawing.This paper presents a new method for 3D machine design and sketching.

Solidworks;3Dmax;STL file format;collaboration design

TP317.4

A

1008-1739（2015）18-54-3

定稿日期：2015-08-26