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在虚拟现实环境中实现动态系统行为可视化

开始:

创建三维世界

使用 3d world editor 创建和导入虚拟现实世界。

构建三维世界

3d world editor 提供了构成虚拟世界的 vrml 对象的层级视图。它包含对象、纹理、变换和素材库,均存储在本地以便访问。

3d world editor 显示登月舱各组件的层级树状视图(左)和场景预览(右)。

使用来自 web 的三维内容

您可以使用多种三维创建工具构建三维世界,并将其导出为 x3d 或 vrml97 格式,供 simulink 3d animation 使用。另外,您可以从 web 下载三维内容,使用它们组装详细的三维场景。

从 paint 3d 库导入无人机,另存为 fbx 文件,并加载到三维世界中。

导入 cad 模型

通过 3d world editor,您可以操作从大多数 cad 软件包导入的三维对象,用于开发详细的三维世界,以动画呈现采用 simscape multibody™robotics system toolbox™ 和 aerospace blockset™ 建模的动态系统。simulink 3d animation 支持处理由 solidworks® 和 ptc creo™ 等 cad 工具创建的 x3d 和 vrml 文件。您还可以将 stl、fbx、dae collada、urdf 和 sdf 文件格式的 cad 模型导入到 3d world editor。

浏览图库(共 2 张图)。

查看世界

在虚拟世界中查看、缩放、平移和移动,并可采用立体视觉。

vrml 查看器

simulink 3d animation 包括一些查看器,可通过缩放、平移、侧向移动以及围绕关注点(也称视点)旋转,在虚拟世界间导航。您可以建立多个视点,以突出关注区域、引导访客或从不同位置观察运动中的物体。在仿真过程中,您可以在这些视点之间切换。

迷你无人机飞行路线可视化。

构建包含三维世界的用户界面

simulink 3d animation 查看器可以集成到 matlab 图窗,以便您将虚拟场景与 matlab handle graphics® 和一个或多个虚拟世界的多个视图相结合。

使用 matlab handle graphics 创建的图形界面示例。

在 web 浏览器中远程查看三维世界

您可以在 web 浏览器中使用 simulink 3d animation web 查看器,以在计算机、手机和平板电脑上显示虚拟世界。您可以在计算机上打开一个虚拟世界,然后在移动设备或计算机上的 web 浏览器中远程查看该虚拟世界,即使该设备或计算机未安装 simulink 3d animation。

在支持 html5 的浏览器中显示傅科摆的三维动画。

与世界进行交互

使用双向 matlab 和 simulink 接口与三维世界交互,实现编程方式访问、用户交互和基于三维输入设备的虚拟原型设计。

matlab 三维世界接口

您可以通过 matlab 读取和更改 vrml 对象的位置和其他属性、从 vrml 传感器中读取信号、利用图形工具创建回调、录制动画并将数据映射到三维对象上。您还可以使用 matlab compiler™ 生成包含 simulink 3d animation 功能的独立应用程序。

使用 matlab 以编程方式访问的三维场景对象属性。

simulink 三维世界接口

您可以通过 simulink 控制场景中虚拟对象的位置、旋转和大小,以可视化其运动和变形。在仿真过程中,您还可以将场景中的对象属性读取到 simulink 中。您可以相对于对象调整视图,并在虚拟世界中将 simulink 信号显示为文本。您可将虚拟世界中定义的合成摄像机的二维输出流式传输到 simulink 以进行视频处理。您还可以跟踪某一对象在其关联虚拟场景中的三维轨迹。

车辆动力学仿真。使用视频处理算法处理汽车上挂装的合成摄像机的二维输出,然后在视频查看器窗口中显示。

三维输入设备

simulink 3d animation 提供 simulink 模块和 matlab 对象,支持使用硬件输入设备(包括三维鼠标和力反馈操纵杆)操纵虚拟世界中的对象。您也可以使用这些设备来驱动任何 simulink 模块或控制基于 matlab 的算法。

在这个模型中,使用三维鼠标在虚拟场景中控制操纵器。该设备向 simulink 提供其摇杆键帽平移和旋转及其按钮状态的信息。

在三维世界中检测碰撞

在您的 matlab 和 simulink 算法中,将碰撞数据用作输入。

碰撞检测

simulink 3d animation 支持检测点云、光扇图和原始几何形状与周围虚拟现实对象的碰撞。您可以对超声波、lidar 和触碰传感器建模。

带有 lidar 传感器的轮式机器人的三维世界。绿线显示与周围物体碰撞点之间的距离。

录制并分享动画

录制场景数据并分享您的成果

录制场景数据

simulink 3d animation 支持创建虚拟场景的帧快照(截图),或将动画录制为视频文件。您可以通过调度和配置,将动画数据录制为 avi 二维视频文件或三维动画 x3d 文件,以供将来回放。三维动画文件支持您以完整的虚拟现实体验查看录制的动画,也就是说,您可以采用立体视觉从不同的视点观察场景。

在同一场景中对两组车辆动力学数据进行仿真。

可视化实时仿真

可视化实时仿真并连接输入硬件。

动画演示实时应用程序

使用 simulink coder™ 从 simulink 模型生成 c 代码,并以此驱动动画。对于连接到实时硬件的动态系统模型,您可以应用此方法进行直观的动画演示,从而增强基于 simulink real-time™ 和 simulink desktop real-time™ 的硬件在环仿真或快速原型应用程序。

一个 simulink real-time 测试环境的组件,其中包含 simulink 3d animation,用于增强快速原型设计和硬件在环仿真。

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