Simulink 3D Animation

Visualisieren von dynamischem Systemverhalten in einer Virtual-Reality-Umgebung

 

Simulink 3D Animation™ verknüpft Simulink®-Modelle und MATLAB®-Algorithmen mit 3D-Grafikobjekten in Virtual-Reality-Szenen. Sie können eine virtuelle Welt animieren, indem Sie Position, Rotation, Maßstab und andere Objekteigenschaften während der Desktop- oder Echtzeitsimulation ändern. Sie können auch Kollisionen und andere Ereignisse in der virtuellen Welt erkennen und als Feedback an Ihre MATLAB- und Simulink-Algorithmen zurückgeben. Videos von virtuellen Kameras können zur weiteren Verarbeitung an Simulink gestreamt werden.

Simulink 3D Animation umfasst Editoren und Viewer, mit denen Sie virtuelle Szenen darstellen und mit diesen interagieren können. Mit dem 3D World Editor können Sie Dateien in CAD- und URDF-Formaten importieren und detaillierte Szenen aus 3D-Objekten zusammenstellen. Die 3D-Welt kann mit stereoskopischem Sehen immersiv betrachtet werden. Sie können mehrere Ansichten von 3D-Szenen in MATLAB-Abbildungen integrieren und mit der virtuellen Welt über einen Force-Feedback-Joystick, eine Space-Maus (3D-Maus) oder ein anderes Hardwaregerät interagieren. Simulink 3D-Animation unterstützt X3D, ein ISO-Standarddateiformat und eine Laufzeitarchitektur zur Darstellung und Kommunikation mit 3D-Szenen und -Objekten.

Erste Schritte:

Erstellen von 3D-Welten

Verfassen und importieren Sie Virtual-Reality-Welten mit dem 3D-World-Editor.

Erstellen von 3D-Welten

Der 3D World Editor bietet eine hierarchische Ansicht der VRML-Objekte, aus denen sich die virtuelle Welt zusammensetzt. Er enthält Objekt-, Textur-, Transformations- und Materialbibliotheken, die lokal gespeichert werden, um einen einfachen Zugriff zu ermöglichen.

Der 3D World Editor zeigt eine hierarchische, baumartige Ansicht (links) sowie eine Szenenvorschau (rechts) von Komponenten der Mondlandefähre.

Verwendung von 3D-Inhalten aus dem Web

Sie können mit mehreren 3D-Designtools 3D-Welten erstellen und in das X3D- oder VRML97-Format exportieren, um sie mit Simulink 3D Animation zu verwenden. Außerdem können Sie 3D-Inhalte aus dem Internet herunterladen und sie verwenden, um detaillierte 3D-Szenen zusammenzustellen.

Drohne, die aus einer Paint 3D-Bibliothek importiert, als FBX-Datei gespeichert und in eine 3D-Welt geladen wurde.

Importieren von CAD-Modellen

Mit dem 3D World Editor können Sie aus den meisten CAD-Paketen importierte 3D-Objekte bearbeiten, um detaillierte 3D-Welten zu entwickeln, welche die in Simscape Multibody™Robotics System Toolbox™ und Aerospace Blockset™ modellierten dynamischen Systeme animieren. Mit der Simulink 3D-Animation können Sie X3D- und VRML-Dateien verarbeiten, die mit CAD-Werkzeugen wie SolidWorks® und PTC Creo™ erstellt wurden. Sie können auch CAD-Modelle aus den Dateiformaten STL, FBX, DAE COLLADA, URDF und SDF in den 3D World Editor importieren.

Galerie erkunden (2 Bilder)

Anzeigen von Welten

Zeigen Sie Ihre virtuellen Welten an und zoomen, schwenken und bewegen Sie sich darin. Dies umfasst stereoskopisches Sehen.

VRML-Viewer

Simulink 3D Animation enthält Viewer, mit denen Sie durch Zoomen, Schwenken, Seitwärtsbewegungen und Rotationen um interessante Punkte, sogenannte Blickpunkte, durch die virtuelle Welt navigieren können. Legen Sie Blickpunkte fest, um interessante Gebiete hervorzuheben, Besucher herumzuführen oder ein bewegtes Objekt von verschiedenen Positionen aus zu betrachten. Während der Simulation können Sie zwischen diesen Blickpunkten wechseln.

Visualisierung der Flugbahn einer Minidrohne.

Erstellung von Benutzeroberflächen mit enthaltenen 3D-Welten

Der Simulink 3D Animation Viewer kann in MATLAB-Abbildungen integriert werden, sodass Sie virtuelle Szenen mit MATLAB Handle Graphics® und mehreren Ansichten einer oder mehrerer virtueller Welten kombinieren können.

Beispiel für eine grafische Benutzeroberfläche, die mit MATLAB Handle Graphics erstellt wurde.

Remote-Anzeige von 3D-Welten in einem Webbrowser

Der Simulink 3D Animation Web Viewer verwendet Webbrowser zur Darstellung virtueller Welten auf Computern, Telefonen und Tablets. Sie können eine virtuelle Welt auf Ihrem Computer öffnen und diese dann aus der Ferne in einem Webbrowser auf einem mobilen Gerät oder einem Computer ansehen, auch wenn Simulink 3D Animation nicht installiert ist.

3D-Animation eines Foucaultschen Pendels in einem HTML5-fähigen Browser.

Interagieren mit Welten

Verwenden Sie bidirektionale MATLAB- und Simulink-Schnittstellen zu 3D-Welten für den programmatischen Zugriff, die Benutzerinteraktion und das virtuelle Prototyping mit 3D-Eingabegeräten.

MATLAB-Schnittstelle zu 3D-Welten

In MATLAB können Sie die Positionen und andere Eigenschaften von VRML-Objekten lesen und ändern, Signale von VRML-Sensoren lesen, Rückrufe von grafischen Tools erstellen, Animationen aufzeichnen und Daten zu 3D-Objekten zuordnen. Verwenden Sie MATLAB Compiler™, um eigenständige Anwendungen zu generieren, die Simulink 3D-Animationsfunktionen enthalten.

Objekteigenschaften einer 3D-Szene, auf die mit MATLAB programmatisch zugegriffen wird.

Simulink-Schnittstellen zu 3D-Welten

Sie können in Simulink die Position, Rotation und Größe eines virtuellen Objekts in einer Szene steuern, um dessen Bewegung und Verformung darzustellen. Während der Simulation können auch Objekteigenschaften in der Szene in Simulink eingelesen werden. Sie können Ansichten im Verhältnis zu Objekten anpassen und Simulink-Signale in Textform in der virtuellen Welt anzeigen. 2D-Ausgaben synthetischer Kameras, die in der virtuellen Welt definiert wurden, können zur Videoverarbeitung in Simulink gestreamt werden. Sie können auch die 3D-Bewegungsbahn eines Objekts in der zugehörigen virtuellen Szene verfolgen.

Simulation von Fahrzeugdynamik. Die 2D-Ausgabe einer am Fahrzeug angebrachten synthetischen Kamera wird mit einem Videoverarbeitungsalgorithmus verarbeitet und in einem Videobetrachtungsfenster angezeigt.

3D-Eingabegeräte

Die Simulink 3D-Animation bietet Simulink-Blöcke und MATLAB-Objekte, mit denen Sie Hardware-Eingabegeräte (einschließlich 3D-Mäuse und Force-Feedback-Joysticks) zur Manipulation von Objekten in virtuellen Welten verwenden können. Diese können auch zur Ansteuerung beliebiger Simulink-Blöcke oder zur Steuerung von MATLAB-basierten Algorithmen verwendet werden.

Modell, in dem eine Space-Maus zur Steuerung eines Manipulators in der virtuellen Szene verwendet wird. Das Gerät stellt Simulink Informationen über die Verschiebung und Rotation seines Steuerkörpers und den Status seiner Tasten bereit.

Kollisionserfassung in 3D-Welten

Verwenden Sie Kollisionsdaten als Input für Ihre MATLAB- und Simulink-Algorithmen.

Erfassen von Kollisionen

Mit Simulink 3D-Animation können Sie Kollisionen von Punktwolken, Strahlenfächern und primitiven Geometrien mit umgebenden Objekten der virtuellen Realität erfassen. Sie können Ultraschall-, LIDAR- und Berührungssensoren modellieren.

3D-Welt eines rollenden Roboters mit LiDAR-Sensor. Grüne Linien zeigen den Abstand bis zur Kollision mit umgebenden Objekten an.

Aufzeichnen und Weitergeben von Animationen

Zeichnen Sie Szenendaten auf und geben Sie Ihre Arbeit an andere Personen weiter.

Aufzeichnen von Szenendaten

Mit Simulink 3D-Animation können Sie Einzelbildschnappschüsse (Captures) einer virtuellen Szene erstellen oder Animationen als Videodateien aufzeichnen. Sie können Aufzeichnungen von Animationsdaten in 2D-AVI-Videodateien und X3D-Dateien von 3D-Animationen planen und konfigurieren, um sie später wiederzugeben. Mit 3D-Animationsdateien können Sie aufgezeichnete Animationen in voller virtueller Realität betrachten – beobachten Sie Szenen aus verschiedenen Blickwinkeln und nutzen Sie stereoskopisches Sehen.

Simulation zweier Fahrdynamik-Datensätze  in derselben Szene.

Visualisierung von Echtzeitsimulationen

Visualisieren Sie Echtzeitsimulationen und verbinden Sie sie mit Eingabehardware.

Animationen für Echtzeit-Anwendungen

Verwenden Sie C Code, der aus Simulink-Modellen mit Simulink Coder™ generiert wurde, um Animationen zu steuern. Verbessern Sie Ihre Hardware-in-the-Loop-Simulationen oder Rapid-Prototyping-Anwendungen auf Simulink Real-Time™ und Simulink Desktop Real-Time™, indem Sie eine visuelle Animation Ihres dynamischen Systemmodells bei der Verbindung mit der Echtzeit-Hardware bereitstellen.

Komponenten einer Testumgebung von Simulink Real-Time, die Simulink 3D Animation für Rapid Prototyping und Hardware-in-the-Loop-Simulationen enthält.

Neue Funktionen

Volle X3D-Unterstützung

X3D (Extensible 3D), die derzeitige ISO-Norm zur Darstellung von 3D-Szenen ist jetzt das Standardformat für 3D-Animation in Simulink

Strings

Unterstützung von String-Datentypen durch die Blöcke VR Sink und VR Source

PROTO-Bearbeitung

Arbeiten mit PROTO-Definitionen direkt im 3D World Editor

Erfassen von Kollisionen

Kollisions-Sensorknoten erlauben die Simulation von LIDARs, Entfernungs- und Berührungssensoren

Rendern von Videos außerhalb des Bildschirms

Streamen von VR zum Videoblock, wobei das Viewer-Fenster während der Simulation nicht geöffnet bleiben muss

Import von FBX-Dateien

Laden von FBX-Dateien als Knoten in Virtual-Reality-Welten

Siehe Versionshinweisefür Einzelheiten zu jedem dieser Merkmale und den entsprechenden Funktionen.