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家具新产品开发之：三维立体效果图与施工图的绘制
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在完成了初步与深化设计后，要把设计的阶段性结果和完整成熟型创意表达出来，作为设计评判依据，送交有关方面审查；提供给生产的技术部门制造的依据；这就是三维立体效果图和比例模型制作。效果图和模型要求准确、真实、充分地反映未来新产品的造型、材质、肌理、色彩，并解决与造型，结构有关的制造工艺问题。
　　一、三维立体效果图
　　三维立体效果图是将家具的形象用空间投影透视的方法通过彩色立体形式表达出具有真实观感的产品形象，并在充分表达设计创意内涵的基础上，从结构、透视、材质、光影色彩等许多元素上加强表现力，以达到视觉上的立体真实效果。随着设计工具材料的发展和运用，特别是计算机辅助设计迅猛发展，三维立体效果图的表现技法和技能更加丰富多彩。用手工绘制的麦克笔技法，线描加淡彩技法色粉画法、水粉、水彩画法、喷绘画法都具有不同效果的表现力。用计算机三维设计软件绘制效果图，更是近年来普遍采用的方法。由于计算机三维造型设计软件效率更高、更逼真精确的三维建模渲染技术，特别是近年来专业设计软件的开发与升级，使计算机三维造型设计的软件功能越来越强大，（如3D STUDIO MAX、ALIAXS、PRO/E、CATLA）等为效果图设计提供了更现化的便利工具。虽然三维软件模型的生成速度比手工绘图并不见得有很大优势，但其高度的准确性和虚拟性及高速性是手工绘图不能比拟的。一旦数字模型建成，就便于设计反复修改，对形状、材料及颜色的推敲都十分便利，尤其是还可以生成高度真实性的虚拟漫游动画，演示设计方案，论证修改都很方便。所以，计算机三维立体效果图日益成为产品开发设计效果图的首选，成为新一代的数字化设计工具。
　　二、比例模型制作
　　家具产品开发设计不同于其它设计，它是立体的物质实体性设计，单纯依靠平面的设计效果图检验不出实际造型产品的空间体量关系和材质肌理。模型制作是家具由设计向生产转化阶段的重要一环。最终产品的形象和品质感，尤其是家具造型中的微妙曲线，材质肌理的感觉必须辅以各种立体模型制作手法对平面设计方案进行检测和修改。
　　在这方面，世界上很多的也证明了模型制作是家具产品开发中的重要表现手段。丹麦家具设计大师韦格纳是一位坐具艺术大师，在家具设计上对全人类有突出贡献。他成功的经验之一就是对家具材料、质感、结构和工艺上有深入的了解，且自己有精湛的动手技艺，他的所有设计都有严格按比例制作的仿真材料实物模型。
　　芬兰建筑与家具设计大师库卡波罗的Karoselli椅的设计创造，光制模阶段的设计实验就耗时1年，一开始是尝试按身体开头坐在一堆网络线里形成外形，然后固定在管状骨架中，用浸过石膏的麻布覆盖，不断进行修改，推敲人体工学最佳尺度，最后是玻璃钢涛造，以及皮革软垫饰面，钢制弹簧和橡胶阀将椅座和椅子底部连接，贴体舒适、转动自如。
　　在现代家具取得极大成功的北京曲美家具公司的丹麦设计师汉斯也非常重视模型设计制作，他那具有曲线韵味的系列化现代家具都是经过比例模型的精心制作，对光景、空间、环境的设计评估再投入批量生产的。一个传奇故事更是精彩，曲美公司赵老板第一次购买的汉斯设计就是一个纸折的家具床模型。
　　模型制作通常采用木材，黏土、石膏和塑料板材或块材以及金属、皮革、布艺等材料，使用仿真的材料和精细的加工手段，通常按照一定的比例（1∶10或1∶5）制作出尺寸精确，材质肌理逼真的模型。模型制作也是设计程序的一个重要环节，是进一步深化设计，推敲造型比例、确定结构细部、材质肌理与色彩搭配的设计手段。
　　模型制作完成后可配以一定的仿真环境背景拍成照片或幻灯片，进一步为设计评估和设计展示所用，也利于编制设计报告书的模型章节，模型制作要通过设计评估的研讨与确定才能确定进一步转入制造工艺环节。
　　三、家具制造工艺施工图的绘制
　　在家具效果图和模型制作确定之后，整个设计进程便转入制造工艺环节。家具制造工艺图是家具新产品设计开发的最后工作程序，是新产品投入批量特产的基本工程技术文件和重要依据。家具工艺图必须按照国家制图标准（SG137－78家具制图标准）绘制包括总装配图、零部件图以及加工说明与要求、材料等方面的内容。
　　装配图：将一件家具的所有零部件之间按照一定的组合方式装配在一起的家具结构装配图，或称总装图。
总装图 　　部件图：家具各个部件和制造装配图，介于总装图与零件图之间的工艺图纸，简称部件图。
部件图 　　零件图：家具零件所需的工艺图纸或工外购图纸，简称零件图。
零件图 　　大样图：在家具制造中，有些结构复杂而不规则的特殊造型和结构，不规则曲线零部件的加工要求，需要绘制1∶1、1∶2、1∶5的分解大样尺寸图纸，简称大样图。
大样图 　　家具制造工艺图纸也是整个设计文件的重要组成部分，尤其是需要掌握熟悉，了解具体的产生工艺、产品结构、材料，以及需要外购加工的零部件，由于家具的标准化、部件化程度越来越高，有许多零部件可采用市场通用的标准成品可进一步降低开发成本，便于批量生产。家具工艺图纸要严格按照工程技术革新文件进行档案管理，图号图纸编目要清晰，底图一定要归档留存，以便不断复制和检索。
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Unity3D模型制作规范
时间： 11:50 来源：互联网 作者：网络 浏览：
& & 本文提到的所有数字模型制作，全部是用3D MAX建立的模型，即使是不同的驱动引擎，对模型的要求基本是相同的。当一个VR模型制作完成时，它所包含的基本内容包括：场景尺寸、单位，模型归类塌陷、命名、节点编辑，纹理、坐标、纹理尺寸、纹理格式、材质球等必须是符合制作规范的。一个归类清晰、面数节省、制作规范的模型文件对于程序控制管理是十分必要的。&&&&首先对制作流程作简单介绍：素材采集－模型制作－贴图制作－场景塌陷、命名、展UV坐标－灯光渲染测试－场景烘培－场景调整导出。&&&第一章、模型制作规范&&&&1、在模型分工之前，必须确定模型定位标准。一般这个标准会是一个CAD底图。制作人员必须依照这个带有CAD底图的文件确定自己分工区域的模型位置，并且不得对这个标准文件进行任何修改。导入到MAX里的CAD底图最好在（0，0，0）位置，以便制作人员的初始模型在零点附近。&&&&2、在没有特殊要求的情况下，单位为米（Meters）。&&&&3、删除场景中多余的面，在建立模型时，看不见的地方不用建模，对于看不见的面也可以删除，主要是为了提高贴图的利用率，降低整个场景的面数，以提高交互场景的运行速度。如box底面、贴着墙壁物体的背面等。&&&&4、保持模型面与面之间的距离推荐最小间距为当前场景最大尺度的二千分之一。例如：在制作室内场景时，物体的面与面之间距离不要小于2mm；在制作场景长（或宽）为1km的室外场景时，物体的面与面之间距离不要小于20cm。如果物体的面与面之间贴得太近，会出现两个面交替出现的闪烁现象。模型与模型之间不允许出现共面、漏面和反面，看不见的面要删掉。在建模初期一定要注意检查共面、漏面和反面的情况。&&&&5、可以复制的物体尽量复制。如果一个1000个面的物体，烘焙好之后复制出去100个，那么他所消耗的资源，基本上和一个物体所消耗的资源一样多。&&&&6、建模时最好采用Editable Poly面片建模，这种建模方式在最后烘焙时不会出现三角面现象，如果采用Editable Mesh 在最终烘焙时可能会出现三角面的情况。&&&&7、模型的塌陷当一栋建筑模型经过建模、贴纹理之后，然后就是将模型塌陷，这一步工作也是为了下一步烘焙做准备。所以在塌陷的时候要注意一些问题:&&（1）按照“一建筑一物体”的原则塌陷，体量特别大或连体建筑可分塌为2-3个物体，但导出前要按建筑再塌成一个物体，城中村要按照院落塌陷。&&（2）用Box反塌物体，转成Poly模式，这时需检查贴图有无错乱；&&&&&&&（3）塌陷物体,按楼或者地块来塌陷，不要跨区域塌陷；&&&&&&&（4）按项目对名称的要求进行严格的标准的命名；&&&&&&&（5）所有物体的质心要归于中心，检查物体位置无误后锁定物体；&&&备注：所有物体不准出现超过20000三角面的情况，否则导出时出错。&&&&8、模型命名。不能使用中文命名，必须使用英文命名，不然在英文系统里会出问题。地块建筑模型不允许出现重名，必须按规范命名。&&&&&&9、树的种植方法用十字交叉树或简模树。在种植树木的时候，要考虑到与周围建筑的关系，不能乱种树，要根据现状放置不同的树种、位置；重点建筑地块需种简模树，并在原地与之对应的种上十字片树（替换用）；导出时模型树和与之对应的十字片树为单棵的，其它十字片树可塌一起，但面数不能超过1万。&&&&10、模型的级别也就是模型的精细程度，有时我们在建模的时候要根据建筑所处的具体位置，重要程度对该建筑进行判断是建成何种精度的仿真模型。可以将建筑分为五个等级。其中，一级为最高等级，五级为最低等级。单个物体的面数不要太大，毕竟是做虚拟现实，而不是制作单张效果图。单个物体面数要控制到8000个面以下。&&&&11、镜像的物体需要修正。用镜像复制的方法来创建新模型，需要加修改编辑器修正一下。&&&&第一步：需要选中镜像后的物体，然后进入Utilities面板中单击Reset XForm,然后单击Reset Selected；&&&&第二步：进入modfiy面板选取Normal命令，反转一下法线即可。&&&&12、烘焙的物体黑缝解决对办法。在烘焙的时候，如果图片不够大的时候，往往会在边缘产生黑缝。处理小技巧 ：&&&&1）如果做鸟瞰楼体比较复杂可以把楼体合并成一个物体变成多重材质，然后对楼体进行整体完全烘焙；这样可以节省很多资源。&&&&2）对于建筑及地形，须检查模型的贴图材料平铺的比例，对于较远的地表（或者草地），可以考虑用一张有真实感的图来平铺，平铺次数少一些。对于远端的地面材料，如果平铺次数大了，真实感比较差。&&&第二章、材质贴图规范&&&&1、材质和贴图类型。我们目前使用的是Unity3D软件作为仿真开发平台，该软件对模型的材质有一些特殊的要求，在我们使用的3dsMax中不是所有材质都被Unity3D软件所支持，只有下面几种材质是被Unity3D软件所支持。 Standard（标准材质）默认的通用材质球。基本上目前所有的仿真系统都支持这种材质类型。 Multi/Sub-Object（多维/子物体材质）将多个材质组合为一种复合式材质，分别指定给一个物体的不同次物体选择级别。要注意的是，在VR场景制作中，Multi/Sub-Object材质中的子材质一定要是Standard标准材质。否则不被unity3d支持。我们在制作完模型进行烘焙贴图前都必须将所有物体塌陷在一起，塌陷后的新物体就会自动产生一个新的Multi/Sub-Object多维/子物体材质。因此，这种材质类型在我们的仿真制作中经常使用。&&&&2、贴图通道及贴图类型。Unity3D目前只支持Bitmap贴图类型，其它所有贴图类型均不支持。只支持Diffuse Color（漫反射）同self-Illumination(自发光，用来导出lightmap)贴图通道。 Self-Illumination（不透明）贴图通道在烘焙lightmap后，需要将此贴图通道的channel设置为烘焙后的新channel，同时将生成的lightmap指向到self-Illumination。&&&&&&&3、贴图的文件格式和尺寸。建筑的原始贴图不带通道的为JPG，带通道的为32位TGA，但最大别超过2048；贴图文件尺寸必须是2的N次方（8、16、32、64、128、256、512），最大贴图尺寸不能超过()。在烘培时将纹理贴图存为TGA 格式。&&&&&&4、贴图和材质应用规则&&&&&&&（1）贴图不能以中文命名，不能有重名；&&&&&&&（2）材质球命名与物体名称一致；&&&&&&&（3）材质球的父子层级的命名必须一致；&&&&&&&（4）同种贴图必须使一个材质球；&&&&&（5）除需要用双面材质表现的物体之外，其他物体不能使用双面材质；&&&&&&&（6）材质球的ID号和物体的ID号必须一致。&&&&&&&（7）若使用CompleteMap烘焙，烘焙完毕后会自动产生一个Shell材质，必须将Shell材质变为Standard标准材质，并且通道要一致，否则不能正确导出贴图。&&&&&&&（8）带Alpha通道的贴图，在命名时必须加_al以区分。&&&&5、通道纹理应用规则。模型需要通过通道处理时需要制作带有通道的纹理。在制作树的通道纹理时，最好将透明部分改成树的主色，这样在渲染时可以使有效边缘部分的颜色正确。通道纹理在程序渲染时占用的资源比同尺寸普通纹理要多。通道纹理命名时应以-AL结尾。&&&
(责任编辑：雷霆风)
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() 可视化效果和过程控制力度的增强一、引言大型钢结构是武昌造船厂民品的重要组成部分,主要包括大型桥梁产品和成套设备等目前武昌造船厂在国内大型钢结构制造业迅速崛起,放眼不断开拓的市场,要争取绝对的竞争优势,提升自主创新能力成为关键鉴于此,引进了ptc公司的pro/e三维设计软件,以不断推进工厂在传统大型钢结构制造领域内设计模式和管理理念创新二、大型钢结构三维设计的主要特点pro/e三维设计软件通过与传统大型钢结构生产设计的结合应用,形成的大型钢结构三维设计与传统二维设计相比有了很大飞跃,集中体现在以下三方面() 设计思路的开拓基于pro/e软件的三维设计采取自顶向下的设计思路,即先构架产品的整体框架模型,再依次进行单元件和零件的详细设计由于框架模型中多层次分布的骨架包含了整个产品的主要定位和参考信息,因此这种设计思路提升了产品主管对产品的整体把握能力() 技术含量的提升在pro/e参数化设计技术下,由于所有点、线、面及实体等特征均通过可变尺寸参数和约束来控制,施工图的基本图面信息由三维模型自动生成,而且以骨架为首的尺寸和约束的改变将能快速驱动相关三维模型及二维工程图的关联性变更,因此与二维cad技术下相对松散的图面信息组合方式相比,设计的严密性、精度及变更响应能力明显增强三维设计将设计人员专业的三维空间想象变为直观的三维数字模型,使设计更贴近产品实物;而三维建模本身是对产品制造和装配过程的数字化模拟,可使产品建造环节中的潜在工艺和技术问题在设计环节得到提前发现和解决三、自顶向下的大型钢结构参数化三维设计流程在pro/e软件自顶向下的参数化设计指导思想下,大型钢结构三维设计在流程上大体可分图所示的设计准备、模型构造和图表生成三大节拍图 大型钢结构三维参数化设计主流程. 大型钢结构的三维设计准备在以pro/e软件为技术平台的大型钢结构三维设计过程中,设计准备节可按设计策划、方案设计和框架设计三个子环节依次进行.. 大型钢结构的三维设计策划在正式接到产品设计务后,为保证后续设计环节正确有序的进行,需要进行包括以下四项主要内容的设计策划() 审图,首先应明确并及时消除设计院蓝图中潜在疏漏之处和不定因素,再针对钢结构横纵剖面的定位基准及板厚分布规律进行重点分析,然后签署审图意见,使设计蓝图具备三维设计条件() 工艺拆分,即产品主管应结合厂内的工艺生产条件,进一步明确钢结构分/节段类型,并对各分/节段的横向和纵向进行板单元拆分及优化() 制订出图计划,计划中应包含详细图纸目录、相关人及交图期() 通用件规划,主要对在各分/节段间通用的零部件进行分类统计.. 钢结构产品三维框架模型的方案设计在pro/e软件平台下,由于钢结构产品的三维框架模型实质上是一个自顶向下由装配件和骨架两类文件通过一定层次和一系列虚拟装配关系组装起来的模型树,因此相应框架设计方案应主要包括装配树结构设计、骨架设计和装配关系设计三部分第一产品框架模型树结构设计在大型钢结构产品的装配树结构设计环节,主装配结构通常为产品&分/节段&单元件三个装配级,骨架应分别布局于这三级装配组件下;同时结合产品的具体工艺及生产组织等特点,主装配结构可作适当调整第二产品框架模型骨架设计在装配树结构设计完成后,首先应根据骨架的布局及联系和自顶向下的思路明确各装配级骨架之间的继承方案,保证骨架对整个产品模型具有足够的控制能力,然后针对典型骨架进行建模方案的总体规划,最后分别对各具体骨架的建模方案进行详细设计第三产品框架模型树装配关系设计为确保产品框架模型结构紧凑,应按照以下规则进行装配关系设计() 按缺省装配、坐标系对齐装配、正装配(指三对装配面均对齐)和反装配(指两对装配面匹配、一对装配面对齐)顺序依次选用装配类型;() 装配特征优先参考骨架;() 根据零部件(在斜轴侧视角下)独立显示时结构侧可见的原则确定与上级装配体的正反装配关系.. 钢结构产品三维框架模型设计产品框架模型的方案设计完成后,可进行框架模型的三维设计,通常相对完整的框架设计依次可分为以下两个主要流程() 架构产品顶级装配,依次包括创建产品总装配体、创建并产品的纵、横向总骨架、创建并装配产品的各分/节段装配件;() 对各分/节段进行框架设计,依次包括在分/节段下创建并分/节段骨架、创建并装配各横纵向单元件以及在各单元件下创建并相应骨架对于复杂产品,在保证对产品有效控制力度的前提下,可对分/节段以下框架设计务进行并行设计分工,以缩短设计周期并有助于设计人员平稳进入设计角色#p#分页标题#e#. 大型钢结构产品三维实体模型构造根据大型钢结构产品零件特征简单而装配结构关系复杂的特点,分/节段三维实体建模应遵循以下规则() 缺省装配和骨架参照优先即对新创建的零部件尽可能采用缺省装配,以降低装配难度;零件的实体特征设计及装配尽可能参照骨架,以保证骨架对模型自顶向下的有效控制某桥的三维模型() 零件实体特征的生成以拉伸为主、挖补为辅即对于矩形板或型材,通常根据横截面特征拉伸生成实体;而对于异形板,通常先按基本外形轮廓沿板厚方向拉伸成实体,再通过局部挖补得到异形实体特征在以上建模规则下,分/节段的三维实体建模可按以下流程进行() 创建并用缺省装配关系装配首次出现的单元件;() 完成各单元件下零部件的创建装配及特征建模;() 引入并装配重复出现的单元件和通用件;() 完成分/节段散件的创建、装配及特征建模;() 填写分/节段三维模型的材质、规格及工艺路线等工艺信息;() 对三维模型进行完整性和正确性检查及模型完善;. 大型钢结构三维设计的图表生成根据大型钢结构由零件&单元件&分/节段的制造模式,设计人员需依次提供下料、装配制作施工图.. 完善零件图的出图流程目前下料施工图主要由自主开发的套料软件通过套料设计生成,pro/e软件主要通过零件分离向套料软件提供带有工艺信息和标识的零件平面图,零件分离主要包括三个流程() 零件后处理按产品装焊工艺要求,对零件边缘加放余量、补偿量等工艺信息,得到零件的下料轮廓;() 生成零件平面视图;() 完善零件图在零件二维平面图上增加坡口、关键尺寸等标识信息.. 制作施工图的出图流程及主要技术方案目前制作施工图均采用规定形式,以下列以单元件图册的出图流程() 创建图册文件并添加各单元件三维模型作为对象关联;() 生成各单元件视图;() 完善单元件图面信息,包括创建球标、画辅助线、出示意图、标注尺寸、符号和插入注释等前一页单元件图完成后,后续单元件出图可按照()&()步骤依次进行分/节段制作图的出图特点主要在于关联对象为分/节段三维模型,有专门配套表内页,且三维模型与图册页面呈一对多关系在用pro/e出单元件和分/节段总成图过程中,针对常见技术问题提出以下解决方案() 复杂视角和剖面的定义通过在三维建模环境下分别通过重定向视图工具和视图管理器中实现,当视角方向与剖面垂直时,可在同一视图中配合使用;() 视图辅助信息的生成首先在绘图环境下根据bom表球标,实现了视图中各零部件的快速自动关联标识,其次通过线草绘或偏置视图边界获得视图的辅助线信息,解决了辅助尺寸的标注问题,再者通过建立标准符号库解决了焊缝等符号的标识问题;() 示意图的生成由于示意图通常包含工艺信息,在理论三维模型中体现代价很大甚至无法体现,为此提出两种解决方案第一,三维模型关联生成法,即先根据示意图的特征建立相应三维模型,然后将三维模型关联到绘图中,生成相应视图;第二,图元绘制法,即在绘图环境下通过线草绘等功能获取示意图图元信息四、系统集成环境下的大型钢结构三维设计在与传统大型钢结构生产设计的结合应用过程中,pro/e作为设计软件,主要提供更先进的设计平台和产生更好的信息载体,而三维设计价值的充分体现还有赖于整个设计管理体系的架构鉴于此,采取了先将pro/e软件与数据管理软件集成,然后以数据管理软件为信息管理中枢,实现三维设计信息对套料软件等系统软件有效控制的总体集成方案通过系统集成,大型钢结构三维设计尤其在组织工作模式和套料管理方面产生了积极影响. 大型钢结构三维设计组织工作模式的改善在仅有pro/e软件的环境下,大型钢结构产品的三维设计主要采用文件共享的工作模式即在共享工程项目文件夹中建立框架模型总装配体、各分/节段和通用件子文件夹,各团队成员然后在共享文件夹上进行相应分/节段的三维设计而在系统集成的环境下,团队三维设计主要采取本机建模与定期入库相结合的方式即先将产品的框架模型入库到数据库,再通过数据管理软件将分/节段设计务分给设计人员,设计人员通过身份验证访问数据库,找到相应设计务并提取相应的框架模型到本机,便可在本机进行三维建模,待建模到一定阶段再将设计数据送回数据库,实现数据更新这种系统集成的三维设计工作模式更有助于提高团队三维设计整体效率和数据管理控制力度#p#分页标题#e#. 大型钢结构套料管理模式的改进在系统集成前,pro/e软件主要向套料软件提供完善零件图,套料设计的管理主要通过经验控制;而在实现了系统集成后,由pro/e软件产生的三维设计信息作为信息载体的作用在套料设计环节得到了充分的发挥通过管理软件的数据处理,套料务的创建、套料零件清单的以及套料零件装焊去向的记录均可在产品三维模型的模型树上进行,而套料务中零件的筛选也可严格按照产品三维模型中定义的材质、板厚等工艺参数进行,从而实现了三维设计信息对套料设计的准确管理控制五、结语通过pro/e软件与大型钢结构三维设计的结合应用,传统大型钢结构的生产设计在设计思路、技术含量以及组织工作模式等方面上都有明显提升随着应用的不断深入,pro/e软件的技术潜力和集成优势将得到不断的挖掘和显现,三维设计流程将得到进一步优化,三维设计的技术含量将得到进一步提高,三维设计信息的使用价值将得到不断提升,传统大型钢结构设计制造的精益程度、集约程度及经济效益也将得到明显提高与此同时,设计管理人员应注重不断增强软件应用能力、自主创新能力、组织管理和协调工作能力,以充分发挥大型钢结构三维设计的团队并行协作优势