浅谈三维数字化设计制造技术应用与趋势
本文在阐述了三维数字化设计制造技术的发展历程基础上，对基于三维数模的产品定义、基于三维数模的产品
建模与仿真、基于MBD的数字化工艺设计、基于仿真的三维工艺验证与优化、基于MBD的数字化检测技术等三
维数字化设计制造中的关键技术进行了论述，以及企业未来如何成功实施三维设计制造技术。
一、工程语言演变
1、工程师的语言
语言、文字和图形是人们进行交流的主要方式。在工程界，准确表达一个物体的形状的主
要工具就是图形，在工程技术中为了正确表示出机器、设备的形状、大小、规格和材料等
内容，通常将物体按一定的投影方法和技术规定表达在图纸上，这种根据正投影原理、标
准或有关规定，表示工程对象，并有必要的技术说明的图就称图样。工程图样是人们表达
设计的对象，生产者依据图样了解设计要求并组织、制造产品。这种采用类似工程图样的
产品定义方式常被称为工程师的语言。
2、工程语言的历史演进
2.1 第一代工程语言
工程定义需要明白和无歧义的表达。中国古代工匠就有采用物理实体模型（如：故宫“样
式张”）和二维绘图法表达工程思想的历史。1795年法国科学家加斯帕尔·蒙日（Gaspard Monge，1746～1818）系统地提出了以投影几何为主线的画法几何，把工程图
的表达与绘制高度规范化、唯一化，工程图便成为工程界常用的定义产品的语言——第一
代工程语言。
这种工程设计语言的缺陷是显而易见的，设计师在设计新产品时，首先涌现在脑海里的是
三维的实体形象而不是平面视图。但为了向制造它的人传递产品的信息，必须将这个活生
生的实体通过严格的标准和投影关系变成为复杂的、但为工程界所共识的标准工程图。这
当中的浪费不仅是投影图的绘制，还包括了从实体形象向抽象的视图表达方式转换的思维，以及在转换过程中不可避免出现的表达不清和存在歧义。制造工程师、工人在使用这种平
面图纸时，又要通过想象恢复它的立体形状，以理解设计意图。这又是一番思维、脑力和
时间的浪费。平面图纸的再利用能力几乎没有，定义的质量完全依赖设计人员的个人能力。有时不是创意而是对平面图形的理解程度，制图技术的好坏往往是能否设计、制造出好的
产品的关键。对二维图样的绘制和理解是需要严格的专门训练，要求工程人员有良好的空
间想象能力。直到今日画法几何和工程制图仍然是工科大学最重要的必修课之一。二百年来，制造业为这种平面图形的转换付出了巨大的代价。
2.2 第二代工程语言
２０世纪５０年代后期，随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可能，CAD技术越来越成为工程表达的标准方式，逐渐成为第二代工程语言。
二维CAD将手工二维绘图计算机化，人们借助此项技术来摆脱烦琐、费时、精度低的传统
手工绘图，从而甩掉了沿用200多年的图板。
６０年代初期出现了三维ＣＡＤ系统，起初是极为简单的，只能表达基本几何信息线框系统，不能有效表达几何数据间的拓扑关系，缺乏形体的表面信息。进入７０年代，由于飞
机和汽车工业的蓬勃发展，飞机及汽车制造过程中遇到大量自由曲面问题，此时，基于三
视图方法的多截面视图、特征纬线近似表达所设计自由曲面产生的不完整性，已经不能满
足工程要求，大大拖延了产品研发时间。由于贝塞尔算法的提出，使得用计算机处理曲线
及曲面问题变得可行，从而结束了计算机辅助设计技术单纯模仿工程图纸的三视图模式，
首次实现了计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得ＣＡＤ技术的开发有了现实
的基础。曲面造型系统为人类带来了第一次ＣＡＤ技术革命，改变了以往只能借助油泥模
型来近似表达曲面的落后的工作方式。
由于曲面造型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其他特征，如质量、重心、惯性矩等，从而提出了对实体造型技术的需求。实体造型技术能够精确表达零件的全
部属性，在理论上有助于统一ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ的模型表达，给设计带来了惊人的
方便性。可以说，实体造型技术的普及应用标志着ＣＡＤ发展史上的第二次技术革命。
2.3 第三代工程语言
８０年代中期，一种比无约束自由造型更新颖、更好的算法———参数化特征造型方法开
始出现。它具有基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改的特征。可以认为，参数化技术的应用主导了ＣＡＤ发展史上的第三次革命。此时众多ＣＡＤ／ＣＡＭ／
ＣＡＥ软件开发公司群雄逐鹿。８０年代后期到９０年代，ＣＡＤ向系统集成化方向发展，引起了ＣＡＤ发展史上的第四次革命。特别是波音７７７实现了全数字样机，进一步发展
了数字化设计制造技术，此后，波音公司在以波音787为代表的新型客机研制过程中，全
面采用了MBD技术，将三维产品制造信息与三维设计信息共同定义到产品的三维模型中，
摒弃二维图样，将MBD 模型作为制造的唯一依据。至此，基于三维模型定义技术的MBD已经成为第三代工程语言。
近10余年，以波音、空客和洛克希德?马丁为代表的飞机制造企业在三维数字化设计制造技术
应用方面取得了巨大的成功。波音公司在以波音787为代表的新型客机研制过程中，全面采用
了MBD技术，将三维产品制造信息(Product Manufacturing Information，PMI)与三维设计信
息共同定义到产品的三维数模型中，摒弃二维图样，直接使用三维标注模型作为制造依据，使
工程技术人员从百年来的二维文化（蓝图）中解放出来，实现了产品设计、工艺设计、工装设计、零件加工、部件装配、零部件检测检验的高度集成、协同和融合，建立了三维数字化设计
制造一体化集成应用体系，开创了飞机数字化设计制造的崭新模式，确保了波音787客机的研
制周期和质量。
图一：CAD演变历史
二、国内CAD应用历程
九五”期间CAD应用工程的推广，我国二维CAD的普及取得了明显的效益。
进入21世纪，三维CAD应用逐步开始普及，大部分制造企业也都已经从最初的二维CAD制图转向了CAD的三维应用。
三、当前企业CAD应用现状
通过调查发现，目前，制造企业CAD的应用情况可以概括为以下几类：
1、单纯地使用二维CAD绘制图形。这类企业目前已经比较少了，他们所生产的产品一般都非常简单，基本上是三视图连想都不用想就能够直接画出来，比如一些很简单的钣金件生产企业，不需要思考三视图就能直接画出钣金图纸，直接规则折弯，而如果用三维软件建模再转成二维还没有直接使用二维效率高。这类企业往往规模比较小，基本不进行产品的创新设计，只是在原来的基础上做一些设计变更等简单的工作。
2、二维为主，三维作为建模工具辅助使用。这类企业依旧比较重视二维CAD的应用，他们运用三维CAD基本上不是源于自身产品研发的需求，虽然在应用三维CAD，但是出发点却不太明确。一般是看着别的企业都在大肆地推进三维的应用，效果还不错，迫于竞争的压力，也上了三维；或是应上游企业的要求，上游企业规定必须用某种三维软件进行产品设计以符合他们的要求；等等。这类企业的工程师在设计过程中，采用二三维CAD混用的模式，使用三维CAD进行产品功能结构设计，工程图还是在原来的二维CAD中进行，存档文件也是采用二维图档，指导后续的加工生产。在这些企业中，二维图纸依旧作为信息传输过程中的重要文件，他们认为传统的方式来指导生产已经够了，不太重视三维的推广
和深入应用，这样有可能导致上了三维CAD后，设计效率反而降低。目前，制造业中这种
类型的企业占了大多数。
3、以三维模型文件为主，二维文件作为辅助工具使用。这类企业在运用三维CAD之初，通过软件供应商、第三方咨询公司或者公司专业技术团队的分析，基本上对公司采用三维CAD的出发点、公司所设计产品的开发过程以及产品开发的特点都比较清楚，对所需求三
维CAD的功能特点、通过运用三维CAD想要达到的效果会有比较明确的需求，因此在应用
上就会有的放矢，一步步推进。包括在三维推广初期对三维产品设计规范的制定，三维模
型的建模要求，三维标准件库的建立，等等。处于这种应用状态的制造企业也占了相当一
部分。
4、基于MBD的数字化设计制造，即基于模型的数字化定义技术，它将三维制造信息PMI与三维设计信息共同定义到产品三维数字化模型中，使CAD和CAM等实现真正高度集成，使生产制造过程可不再使用二维图纸。这种方式在国外发达航空制造企业已经有成功
的应用经验，目前国内航空制造领域的企业也在纷纷地借鉴这种模式。中航工业成飞公司
结合数字化制造技术的发展方向，摒弃了传统的以数字量为主、模拟量为辅的协调工作法，开始采用全数字量传递的协调工作法，并取得了一些阶段性成果。但是，在应用的过程中，他们的三维数模并没有贯穿于整个飞机数字化制造过程中，基于MBD（Model-Based Design）技术的产品定义工作尚处于探索阶段。在国内，以MBD为核心的数字化工艺设计
和产品制造模式尚不成熟，MBD的设计、制造和管理规范还有待完善，三维数字化设计制
造一体化集成应用体系尚未贯通。
5、全三维应用。这是三维CAD应用最理想的状态，是制造企业深化三维CAD应用的
方向。通俗来讲，全三维设计就是在建立三维模型时，不仅要包含精确的产品几何模型，
还需要包含表示产品尺寸、公差、基准等非几何信息，以满足下游工艺设计和检验设计的
要求，替代原二维图样，从而实现取消二维图纸的功能，是MBD技术成熟应用的表现。全
三维应用首先体现在产品设计必须是三维，其次设计过程中的数据一定是独立的、稳定的、可管理的、可重用的，模型中包含的数据信息能在工艺、制造环节有效传递，生产制造包
括后续的过程都高度自动化，实现数字样机和物理样机中间各个环节的通路。但是，就目
前来说，很少有企业实现。一方面，实现全三维，企业需要投入的成本太高，再者，要求
企业人员具备较高的素质。
目前国内企业应用大多数停留在第一和第二阶段。
四、未来三维设计制造技术应用趋势-MBD
基于模型的定义（Model-Based Definition-MBD）
传统的产品定义技术主要以工程图为主，通过专业的绘图反映出产品的几何结构以及制造要求，实现设计和制造信息的共享与传递。基于模型的定义（MBD）以全新的方式定义产品，改变了
传统的信息授权模式。它以三维产品模型为核心，将产品设计信息、制造要求共同定义到该数
字化模型中，通过对三维产品制造信息和非几何管理信息的定义，实现更高层次的设计制造一
体化。
MBD是一种超越二维工程图实现产品数字化定义的全新方法，使工程人员摆脱了对二维图样的
依赖。MBD是一个管理和技术的体系，并不仅仅是一个带有三维标注的数据模型。MBD使制造
信息和设计信息共同定义到三维数字化模型中，使其成为生产制造过程的唯一依据，实现CAD
和CAM（加工、装配、测量、检验）的高度集成。ASMEY14.41、BDS600系列等标准是MBD的重
要基础，这些标准的制定促进了CAD软件公司参照其开发软件新功能，使MBD的思想得以实现，并很快应用到以波音787为代表的生产实践中。
（1）基于三维数模的产品定义
在以二维工程图为核心的设计模式下，产品的设计结果以二维工程图的方法表达，二
维工程图的绘制遵循我国的国标及各个行业标准。二维工程图通常在PDM系统中以文档的
形式进行管理，作为文档附件添加到产品结构树的零部件节点上。在工艺规划、加工仿真、夹具设计等制造阶段，需要通过二维工程图获取设计要求，并根据二维工程图重新建立零
部件的三维模型，以实现后续的数控编程、加工仿真。以二维工程图为核心的设计模式实
际上是传统的手工绘制工程图的计算机化。由于缺乏模型几何等信息的传递手段，使设计
与制造难以实现信息的集成和共享。
在以三维模型为核心的设计模式中，产品的所有定义信息都是以三维模型的形式进行
表达，尺寸、公差、技术要求、制造要求等，以三维模型的标注、属性等进行表达，形成
三维工程图模型，这种设计模式也称为基于模型的定义（MBD：Model-Based Definition）技术。三维模型在PDM的统一管理下，进行发布和传递。工艺人员在获取三维模型后，可
以根据需要，采用相应的工艺设计、NC编程、加工仿真、虚拟装配等软件，进行工艺的设计和仿真分析。三维模型可以通过模型转换技术，传递到其他应用系统中。在实现以三维
模型为核心的产品数字化建模中，需要解决标准规范、建模工具、模型管理等一系列的问题。
在以波音为代表的国际航空企业中，已经广泛实现了基于三维模型定义的设计和制造。其中一项重要的工作是建立三维模型为核心的产品数字化定义的标准规范，包括建模过程、属性信息定义、模型标注、模型检查等标准规范。目前，国际上已经建立的三维建模的标
准包括国际标准化组织的ISO 16792《技术产品文件——数字化产品定义数据实施规程》、美国ASME Y14.41《数字化产品定义数据实施规程》以及我国的GBT24734《数字化产品定
义数据通则》等。这些标准规范为针对以三维模型为核心的数据集定义、三维模型完整性
要求、模型标注、三维模型的表达要求等进行了规范，可以用于指导企业的实践。但是由
于各个行业产品的差异性，以及三维软件工具的差异性，国际上各个行业、企业还针对自
身的产品、软件工具、管理要求等，建立了一系列行业和企业标准，如波音公司的BSD—600系列标准，对采用MBD技术的三维模型定义、各类零件建模要求、装配建模和模型检
查等具体要求进行了规定。波音的标准不仅要在公司内部执行，同时所有参与波音产品的
供应商也需要遵照波音的规范，进行产品模型的定义。
同时，在三维数字化设计制造中，为了实现设计制造的集成以及并行工程的实现，需要在设计过程中考虑后续制造环节的要求，采用设计和工艺一体化（IPPD—Integrate Product and Process Development）的设计模式，在设计过程中将制造过程的各种要求
和约束，包括加工能力、经济精度、工序能力等，融入到设计建模过程中，采用有效的建
模和分析手段，保证设计结果可以方便、经济地制造。这种设计模式称为面向制造与装配
的设计（DFMA—Design for Manufacture and Assembly）。根据制造过程中不同的工艺
方法，DFMA可以分为面向加工的设计（DFM）、面向装配的设计（DFA）、面向检验的设计（DFT）、面向维修的设计（DFS）等。
（2）基于三维数模的产品建模与仿真技术
在产品三维数字模型并行定义阶段，可以全面使用结构分析、热分析、电磁分析等数
字化产品开发工具软件，大幅提升设计分析的效率和质量，取消实物验证，使产品研制能
力产生质的飞跃。
三维数字化设计技术的发展离不开数字化的产品开发工具，从建立单个的数字化辅助
工具，到多工具的集成，从建立工程专业领域的数字化开发系统，再到建立覆盖整个产品
开发过程的数字化产品开发体系，形成整体的数字化产品开发能力，都需要各种建模与仿
真工具的支持，这些工具包括两类：1）具体技术类工具，直接用于产品的建模与仿真分析，如NASTRAN、ANSYS等CAE分析软件；2）产品开发过程应用的系统集成平台，用以组
织和管理开发流程、工具软件、数据和自他资源，如Windchill、TeamCenter等PDM软件
平台。
（3）基于MBD的数字化工艺设计
基于MBD的数字化工艺设计是指，工艺设计人员接收产品设计部门签发的产品结构（BOM）、三维模型、技术要求等信息后，根据这些信息进行三维工艺设计，并对设计结
果进行三维仿真验证，最后编制成三维工艺规程供操作工人和检验人员使用。
三维工艺设计涉及的主要内容包括三维设计模型转换、三维工艺过程建模、结构化工
艺设计、基于MBD的工装设计、三维工艺仿真验证与标准资源库建立等，并最终形成基于
数模的工艺规程MBI。
三维设计模型转换：将接收到的来自设计部门的三维模型转换为制造环节需要的模型
格式，这部分工作一方面包括由于设计制造单位所使用的三维CAD软件不同或者软件版本
不一致导致需要进行模型转换，另一方面包括将设计的三维模型转换为制造环节需要的轻
量化模型，例如将Pro/E的.prt模型转换为.pvz轻量化模型。
三维工艺过程建模：建立产品制造过程中包括毛坯在内的中间工序的三维模型（包括
模型标注），以满足工装设计、工艺参数设计和数控编程等工艺设计活动的需要。
结构化工艺设计：实现从设计BOM到工艺BOM，乃至工艺全要素的完整定义。
基于MBD的工装设计：充分利用三维模型实现工装的快速设计，通过仿真提高工装设
计质量。
三维工艺仿真验证：充分利用三维模型进行机加、装配、钣金、铸造等多专业的工艺
仿真与验证，获得最优的工艺参数。
标准资源库：针对专业特点建立包括工装、材料、设备、标准在内的资源库，辅助工
艺编制。
三维工艺设计最终形成基于数模的工艺规程MBI。目前有人认为基于数模的工艺规程
必须是以三维为主的无纸化的工艺规程，也有人片面地把三维工艺过程仿真理解为三维工艺。工艺规程是由工艺员向操作工人、检验员等转达设计意图并提出工艺要求的文件。传
统的工艺规程是在标准表格上基于设计下发的二维工程图（蓝图）提出工艺要求，工艺规
程必须和二维工程图一起交给操作者和检验员才能进行加工制造。实现三维数字化设计以后，二维工程图取消了，设计下发的是三维模型，需要将设计下发的三维模型转换为轻量
化模型后与工艺规程一起下发。三维工艺规程是一种以文字信息、三维模型、图片、动画
等多媒体信息组成的多维工艺文档，其以三维形式为主还是以文字信息为主应依据由工艺
的专业类型（有的加工专业不适合三维形式表达）和当前的计算机信息技术应用水平决定。
采用三维数字化工艺设计手段有助于实现与产品设计并行的三维工艺设计和分析，提
前发现可能的设计缺陷，保证研制质量，缩短研制周期。三维数字化工艺设计不仅可直观
地为加工制造过程的操作提供多维工艺文档，更重要的是，三维数字化工艺设计可为生产
制造执行过程提供完整的结构化工艺信息。
（4）基于仿真的三维工艺验证与优化
实施三维数字化工艺设计不仅仅是用三维工艺规程取代传统的表格式工艺规程，而是
要彻底改变落后的工艺设计模式，要采用先进的工艺设计理念、方法和工具，最终达到大
幅提升工艺设计能力的目的。为此，三维工艺验证和工艺参数优化工作是一个很重要的环节。
传统的工艺设计过程主要依靠典型工艺、样板工艺、工艺手册等的复制修改，缺少先
进的验证手段，机械加工一般都是依靠试切试装来确定工艺方案的合理性，周期长、成本高、一经确定很难改变。例如，工艺员一般先复制相似产品的工艺方案，接着查工艺手册
修改相关参数，然后申请试验件验证方案的可行性和合理性，再昂贵的零件也要申请试验
件进行试加工。最重要的是，传统的工艺设计方法严重限制了工艺人员的创新性，工艺师
的主要工作其实是文字编辑。
三维工艺验证与优化涉及加工、装配等专业，加工又主要包括切削加工过程和成型加工
过程的工艺验证与优化。切削加工过程的工艺验证与优化，包括用于刀位轨迹和运动过程
干涉检测的运动学仿真及对切削加工特性和加工精度进行预测的动态仿真，目前前者应用
较多，而后者则需要针对不同的切削加工方法，如车、铣、钻、镗、磨等建立由相应的机床、刀具、工装组成的切削系统的动力学模型及误差分析模型，并需要大量的切削试验研
究相配合。通过基于切削过程仿真的切削参数数据库的研究发现：仿真和优化技术是快速
获取优化切削参数的最佳途径。目前成型工艺验证与优化的仿真应用也日益增加，例如通
过基于非线性有限元的数值模拟不仅可以全面预测金属流动规律，如位移场、速度场、应
力应变场和温度场，还可预测成型缺陷的产生和演化过程。美国Northrop公司通过对钣
金件成型的模拟，可预测回弹量、撕裂、起皱等缺陷，使废品率减少95%，周期缩短78%
（5）基于MBD的数字化检测技术
在基于MBD的产品数字样机和工艺数字样机的基础上，还可开展三维工艺检验技术研究，通过三维数字图形转换为测量机等数字化设备能够识别的数字信息的技术方法，并以基于MBD
的三维设计数模、工艺数模和检测方案为依据开发检验数据计算程序，建立基于MBD的三维检验数模，并与产品数字样机和工艺数字样机一起纳入PDM系统进行管理。与此同时，以PDM系统的检测计划和三维检测模型为依据，可实现生产现场自动采集产品检验检测数据。
五、企业如何成功实施MBD
构建一个基于模型的企业是一条漫长之路，需要在许多方面做出突破和改善。企业在摆脱传统的基于二维图纸的设计研发生产模式向基于三维模型的全面数字化企业迈进的过程中，必须从根本上树立起数字化思维和生产经营管理模式，建立科学的战略转型路径。
1、树立数字化企业意识，实现传统思维向数字化思维的转变
数字化技术引发人类思维方式的巨大变化。在企业向数字化迈进的过程中，思维方式的滞后将会使这场变革增加许多无谓的成本，思想的狭隘、保守乃至固步自封将是企业实现基于模型的企业的最大障碍。MBD技术在改变企业生产方式的同时首先要改变企业意识，也就是跳出二维
的思维模式，建立三维的数字化模式。在企业管理和生产活动过程中树立数字化企业的思想，实现数字化思维。在基于模型的系统工程思想指导下，全面部署企业的数字化战略，是企业迈向数字化的关键所在。
2、从基础做起，构建MBD基础环境
MBD的实施是一项长期、复杂而有艰巨的工作。不仅仅要解决技术问题，更主要的是要有效解
决由此带来的对企业文化、管理体制、生产方式的冲突，建立相应的标准规范。
3、在典型应用的基础上，进一步实现MBD技术在整个企业的扩展应用
MBD技术将设计、制造、检验、管理信息融为一体，是产品定义方式的革命和未来设计制造技术的发展方向。企业在推动MBD技术应用时一定要在典型应用成功的基础上，逐步实现整个企业的扩展应用。
4、正确选择合作伙伴，吸收专业咨询公司的技术优势和实施经验
随着信息技术发展，企业信息化必将从简单走向复杂，技术与业务融合成为企业信息化走向成功的关键。但是对于传统的制造企业来说，面对信息技术和构建数字化企业的局面，却仍然感到陌生和力不从心，他们需要选择专业化的信息化咨询服务公司作为合作伙伴，共同组建项目团队，借助专业咨询公司的技术优势和实施经验，向基于模型的企业迈进。
摘要：随着科学技术的不断进步，在很多工程建筑和很多的媒体技术中，三维建模和三维动画的仿真技术被人们广泛运用，本文就三维建模和三维动画仿真技术的概念特点等进行分别介绍，集体研究。 关键词：三维建模；三维动画；仿真技术 中图分类号：j218.7 文献标识码：ａ文章编号：1005-5312（2012）17-0043-01 一、关于三维建模 （一）三维模型 所谓的三维模型就是一个物体用三维的多边形表示出来，然后用计算机或者其他的设备用视频的形式进行显示。现实的物体可以使在现实世界里存在的实际物体，也可以是设计者虚构出的，总之就是不管是有的没得，只要是能想出来的都能用三维模型表示出来。 （二）三维建模的应用范围 三维建模在现在这个科技发展迅猛的时代已经被运用在各个领域，其中在视频游戏中，三维建模是作为计算机和视频游戏中的资源被运用，而在医疗行业中，三维建模被使用于器官的制作模型等，在电影电视行业中，他们被用于特技手段和活动的人物制作，在建筑业中，三维建模用来展示所要表达的建筑物和地貌风景等。 （三）三维建模的方法 1、软件建模 现在市场上有很多比较先进的建模软件，比如3dmax、maya、autocad等等，这些软件的共性是用一些较基本的几何体，如长方体、正方体、立方体和球体等，构建一系列的平移、旋转、拉伸和一些较复杂的几何场景来实现的。能够用团建来进行三维建模的主要是屋里建模、几何建模和行为建模等等，而其中尤几何建模的创建和描述是三维建模之间的重点。 2、仪器设备测量建模 三维建模中重要的工具就是三维扫描仪，又被叫做三维数字化仪。这种仪器能够将现实世界中的彩色努力提的信息快速的转换成计算机能够识别和处理的数字信号，并且能够为三维建模实现数字化提供了有效的方法。 3、图像或者视频建模 在现在的计算机图形学的研究领域，用图像或者是视频来进行三维建模是很多学者比较感兴趣的，这种方法同那些比较传统的建模方法相比，具有很多特别的优势，比如，用图像或者视频创建的模型会比别的方法更加真实和自然，并且，运用这种方法创建模型会变得更方便，速度也会大大提升。质量和速度的提高，是图像或视频建模最大的特色。 二、关于三维动画的仿真技术 （一）动画 借用人的视觉暂留原理，一系列的静态图像播出之后，会在人的视网膜上留下动态的效果，而利用计算机设计的动画效果，就是用计算机中比较高效的图像处理的功能，用一连串的关键帧来对物体的关键时刻进行描述，准确的几率物体关键时刻的位置结构和其他的参数，并且自动的形成中间的图像，然后创建出一幅流畅的画面。 （二）三维动画的的仿真应用 三维动画的仿真技术能够将真实的物体模拟成一个虚拟的动画，但是这个动画会产生一定的价值。三维动画的真实和精确，可操作性，三维动画在教育、军事、建筑和医学、娱乐等领域都有很大的发展性。 在影视制作方面，三维动画能够制作出比较有创意的特效和3d动画，还能够制作出精良的后期效果和特效动画，应用这项技术，吸引了越来越多人的眼球，得到很多客户的青睐，剧中的爆炸，烟雾，下雨和光效还有撞车，变形和很绚丽的片头片尾等等的出现，都得益于
附件4： 山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行
局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。 任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选
浅谈绿色设计理念下的建筑室内设计 发表时间：2019-08-14T16:02:08.957Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：龚春华[导读] 本文对绿色设计理念的应用问题进行了探究。分析了绿色设计理念的内涵，以及其设计原则和设计思路；还论述了基于绿色设计理念的建筑室内设计方法，对该理念在室内设计领域的合理应用进行了阐述。上海承达企业发展有限公司 摘要：如今，各行各业中倡导节能减排的呼声不断扩大，建筑领域也出现了绿色环保的新风潮。建筑室内设计理念中，逐渐衍生出了绿色设计理念。基于此，本文对绿色设计理念的应用问题进行了探究。分析了绿色设计理念的内涵，以及其设计原则和设计思路；还论述了基于绿色设计理念的建筑室内设计方法，对该理念在室内设计领域的合理应用进行了阐述。 关键词：绿色设计理念；设计方法；环保材料；室内设计 前言 绿色设计理念是基于当前提倡节能环保和可持续发展的社会现状而产生和发展的。建筑的室内设计工作意义重大，可以为使用者打造更为舒适的环境，让建筑的实用性能得到提升。而在建筑室内设计之中应用绿色设计理念，则可以在满足建筑室内设计的基本要求后，提升室内环境的环保特性和节能特性，使建筑室内设计工程的开展更具可持续发展特征。 1绿色设计理念的内涵 绿色设计也可以被称为生态设计，这种设计理念最早产生于上世纪80年代。基于绿色设计理念而开展的设计工作，可以实现最低水平的资源消耗和生态环境影响。在生产活动中运用了绿色设计理念，就必须对生产和后续处理工作的环保性严加要求。运用这种理念，既需要保证各个工作环节的成效，使它们都处于低耗高效的状态；又需要保证生产出的产品符合环保要求，且生产废弃物可以得到妥善地处理，实现可持续发展。所以，我们可以对绿色设计理念的内涵进行总结。该理念是一种基于可持续发展观的，力图达到节能环保和生态平衡的设计理念；是一种力求实现人与自然相和谐的环保设计理念[1]。当绿色设计理念被应用于室内设计领域，则会使室内环境的节能环保特性变得更为突出。在这一理念的指导下开展的室内设计工作，可以将室内环境打造的更为舒适、低碳和健康。设计师将从空间设计、灯光设计、通风设计和色彩搭配等多方面着手，在满足人们的审美和使用需求的同时，提升室内空间的可持续发展能力。 2绿色设计理念在室内设计中的应用原则绿色设计理念的应用可以提升室内设计方案的节能环保特性。因此，在其应用时应该遵循以下原则：第一，节能降耗原则。绿色设计理念应用的节能降耗原则主要体现在室内设计材料的选用方面。设计人员应该尽量选择绿色环保材料和原生态材料装饰室内环境。同时，应该根据设计目标，设定材料数量需求，并以此为依据进行采购，尽量避免浪费。在材料应用环节，也应该提升其使用效率，减少不必要的资源和能源消耗。第二，循环利用原则。为了达到节能环保效果，绿色理念在应用过程中应该遵循循环利用原则。这一原则主要表现在两个方面。一方面，是要实现材料的合理选择和重复利用。应实现对建筑材料或旧有家具器物的多次利用，提高设计的环保性和经济性。另一方面，则应该实现建筑物资的回收利用。在设计环节中，应尽量选择选用可再生资源；并积极拓展回收利用渠道，实现建筑垃圾的二次应用，提高设计方案的可持续发展能力。 第三，生态美学原则。这一原则主要表现在建筑室内设计方案的“自然美”上。在设计环节中，工作人员应该尊重和利用自然条件。突出室内设计方案的质朴性和简洁性，用最符合自然规律的思路对室内空间进行设计。应让生态美学在室内设计方案中得到充分体现。 3绿色设计理念在建筑室内设计中的应用 3.1空间规划和物理环境设计 将绿色理念应用在室内环境中，可以实现对环保、节能、可持续以及人性化的最高追求。基于此理念，室内设计方案可以突出环境内的采光和通风优越性，最大限度地实现自然采光和通风；还能保证室内的功能空间划分合理，界面处理质量达标。如今，城市用地紧张，人均居住空间狭窄，高层建筑变得越来越多。但即便如此，人们仍然希望可以欣赏自然风光，享受大自然带来的环境优势。所以，室内设计的自然性就显得尤为重要。尤其是在室内采光、通风以及空间划分方面。基于绿色设计理念，可以选择使用绿植或玻璃隔断，实现空间划分；以人造手段为室内空间增添自然景致，并保证室内采光充足。在设计时，还应减少墙体设计，以居住者的流动路线作为空间划分的标准。如图1所示，在同一空间中同时具备客厅、餐厅以及厨房的功能，其功能分区并不明显，但是环境却十分适宜，并不会有杂乱无章之感。而且，这种设计可以最大限度地利用空间，并减少施工材料的应用；还可以达到扩大空间容量的效果，为使用者带来良好的视觉体验[2]。设计人员还应该突出绿色设计理念在室内界面中的应用。应选用环保涂料对墙体、地面和顶棚进行粉刷，并选择环保型建材完成装饰。这样不仅可以避免资源浪费，提高设计的经济性；更可以避免因材料应用而产生的环境污染，降低出现甲醛超标等问题的可能，为使用者的身体健康提供保障。 图1 模糊功能区的住宅室内设计
目录 第一部分引言 第二部分 3D打印技术的介绍2.1，3D打印系统的工作原理和制造工艺2.2，3D打印制造的优点 第三部分 3D打印技术的应用3.1 3D打印制造在模具制造中的应用3.2 3D打印技术在医学中的应用 第四部分结束语 参考文献
3D打印技术的应用 摘要：本文介绍了3D打印技术的基本原理及其制造流程。通过一些实例说明了3D打印的应用，主要是说明在机械制造方面的应用和医学 方面的应用。 The using of 3D PRINTING technology Abstract ：In this paper, it describes the theory of 3D打印 and the manufacture process. Some examples are used to make you know the using of 3D打印 technology in machine manufacture and in medicine. 第一部分引言 3D打印（3D PRINTING ）即3D打印技术，又3D打印制造是20世纪80 年代才兴起的一门新兴的技术，是21世纪制造业最具影响的技术之一。随着计算机与网络技术的发展，信息高速公路加快了科技传播的速度，产品的生命周期越来越短，企业之间的竞争不再只是质量和成本上的竞争，而更重要的是产品上市时间的竞争。因此，通过计算机仿真和3D打印增加产品的信息量，以便更快的完成设计及其制造过程，将产品设计和制造过程的时间周期尽量缩短，防止投产后发现问题造成不可挽回的损失。 3D打印技术是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状的三维实体的技术总称。简单的讲，3D打印制造技术就是快速制造新产品首版样件的技术，它可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速直接的实现零件的单件生产。该技术突破了制造业的传统模式，特别适合于新产品的开发、单件或少批量产品试制等。它是机械工程、计算机CAD、电子技术、数控技术、激光 技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快速，准确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或零件，以便进行快速评估，修改及功能测试，从而大大缩短产品的研制周期，减少开发费用，加快新产品推向市场的进程。 自从美国3D公司在1987年推出世界上第一台商用快速原形制造设备以来，快速原形技术快速发展。投入的研究经费大幅增加，技术成果丰硕。原形化系统产品的销量高速增长。在这方面美国，日本一直处于领先地位，我国在这方面起步较晚，但是奋起直追，开展研究并取得一定成果，国内也有些成熟的产品问世，他们正在各种生产领域上发挥着作用。 第二部分 3D打印技术的介绍
分析三维动画艺术的审美 摘要:阐述了三维动画艺术特征,并对其简短发展历程进行回顾,进而分析了建立在现代计算机技术之上的三维动画艺术的审美特征,提出了三维动画艺术 具有技术美、运动美、造型美、意境美和精神美的主要美学特点。 关键词:三维动画艺术;技术美;运动美;意境美 1 三维动画艺术的概述 三维动画又称3D动画,是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生 的一项新兴影视艺术。全电脑三维动画主要是指完全由计算机生成的三维动画,它通过三维动画软件首先建立一个虚拟的三维世界,设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现对象的形状、尺寸、位置建立模型,并对物体赋予颜色、肌理和材质,设置光源,然后根据要求设定模型的运动轨迹,最后通过模拟的摄像机镜头全方位的运动、漫游,输出生成最后的动态画面。简单来说,就是利用计算机进行 动画的设计、创作与制作,产生真实的立体场景与动画。 三维动画艺术是一种影视艺术,包括视觉上的美感、听觉上的享受等。虽然传统的影视艺术也满足这样的审美要求,但是动画审美所承载的内容远比传统艺术要多的多,它涉及到角色、场景、构图、景别、摄影机角度、灯光、色彩、音响等多方面的模拟设计制作。全电脑三维动画是相当于二维动画来说的,与二维的动画相比,它多了一个第三维的深度空间,并且它通过对现实拍摄的模拟,透 视效果强,360度全方位空间,不受场景限制。 2 三维动画艺术的发展史 三维动画艺术以计算机为创作的工具和平台,它的产生和发展都是伴随着计算机三维动画技术的发展而发展的。真正的全电脑三维动画艺术的历史很短,可以追溯到80年代,它的发展与制作世界上第一部全三维动画长片《玩具总动员》的皮克斯(Pixar)动画工作室息息相关,在这里笔者就以皮克斯动画工作室的成 长为主线,对全电脑三维动画艺术的发展作一回顾。 技术酝酿期(1984-1994)。1984年到1994年可作为全三维动画艺术的 技术酝酿期,在这十年间,计算机图形技术的开发和应用为全三维动画艺术的产 生做了充足的技术积累和铺垫,期间皮克斯动画工作室一直是这一领域的探路者。从1984年其前身——特效公司“工业光魔”创作第一部3D短片《Andre and Wally B.》开始,皮克斯动画工作室就一直致力于数字电影的制作与技术的开发。1986年他在自动产生阴影、多重光源和动态模糊效果等方面取得了重大突破,制
广西水利电力职业技术学院 题目：基于UG的齿轮油泵 三维建模与仿真 班级：2011机制 姓名：廖建 专业：机械设计及制造 指导教师：陈小芹 答辩日期：2014年5月26日
广西水电职业技术学院 机电工程系 2011届毕业生毕业设计 任务书 2014年 10 月
姓名：廖建班级：2011 专业：机械设计入制造学号：106 设计题目：基于UG的齿轮泵三维建模与仿真 内容：运用UG NX 软件，对齿轮泵油泵这类常用的液压元件进行三维建模设计，虚拟装配以及工作原理的运动仿真。 进度：第一周，图纸分析及各组件的三维设计。 第二周，齿轮泵的虚拟装配及爆炸图的创建。 第三周，工作原理的运动仿真。 第四周，设计说明书的撰写。 第五周，制作PPT准备答辩。 要求：能熟练运用UG NX 开发系统中的基本指令进行设计，装配以及工作原理的运动仿真。
前言 UG 是目前市场上功能最极致的产品设计工具，它不仅拥有现金现今CAD/CAM 软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构功能，能够完成最复杂的造型设计。UG提供工业标准之人机接口，不但易学易用，更有无限次数的undo功能、方便好用的弹出窗口指令、快捷图像操作说明、自订造作功能指令及中文操作接口等特色，并且拥有一个强固的档案转换工具，能转换各种不同CAD软件的图文件，以及重复使用原有资料。 UG是一套复杂产品设计制造的最佳系统，从概念设计到生产产品，UG广泛的使用在汽车业、航天业、磨具加工以及设计业、医疗器材产业等等，近年来更将触角深及消费性市场产业中最为复杂的领域—工业设计。运用其功能强大的复合式建模工具设计者可以工作的需求选择最合适的建模方式：关联性的单一数据库，是大量的零件处理更加方稳定。除此之外，组立功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合，使得UG在工业界成为一套无可匹敌CAD/CAM 系统。 本设计从齿轮泵的三维设计、虚拟装配以及运动仿真方面着手，就UG的一些常用的基本功能进行一个综合运用，是对自己三年来所学的一个检验，更是对自己的一个挑战！ 限于学生本人水平有限，书中难免有错误和不妥之处，希望导师批评指正。
浅谈机械产品绿色设计理念 摘要：随着人类社会的发展和进步，生态环境的破坏也在加剧。传统的机械产品已经不能满足人与自然和谐相处的要求，违背了可持续发展原则。为此，基于绿色设计理念的机械产品应运而生，这也是我们当今社会发展的必然。本文首先介绍了我国机械制造业在环保方面存在的主要问题，接着说明了机械产品绿色设计概念，阐述了机械产品设计中应考虑的主要因素。最后举例说明绿色设计在汽车工业中的应用。 关键词：生态环境，可持续发展，机械产品，绿色设计。 Abstract: with the development and progress of human society, the destruction of the ecological environment is intensifying. Traditional mechanical products have been can't meet the requirements of harmony between man and nature, in violation of the principle of sustainable development. Therefore, based on the concept of green design of mechanical products arises at the historic moment, which we must in today's social development. This article first introduces our country mechanical manufacturing industry on the main problems of environmental protection, and then illustrates the mechanical product green design concept, this paper expounds the main factors should be considered in the design of mechanical products. Finally, an example is given to illustrate application of green design in automobile industry. Key Words：the ecological environment, sustainable development, mechanical products the mechanical product green design. 1.引言 工业革命以来,人类社会经过100多年的快速发展, 目前已经面临社会发展与环境和资源之间的深刻矛盾。在人类对自己长期以来采用较为粗放的、大规模工业发展模式及由此而引起的资源枯竭、环境恶化等问题的反思之后, 如何选择一条适合该国国情的可持续发展道路, 实现人与自然的和谐相处,成为世界大多数国家的共识。 作为人类社会可持续发展的重要标志, 是使子孙后代拥有与当代人相同, 甚至比当代人还多的人均财富和生存发展空间。这就要求当代人要有对历史和子孙后代负责的精神, 切实地改变现在传统的发展思维模式以及由这种思维模式而产生的生产、生活和经济发展方式, 特别是在这么一个经济快速增长、人口众多、人均资源不到世界平均水平1/2的发展中国家更是如此。应该看到, 由于中国经济基础薄弱, 技术相对落后,发展大部分是通过以自然资源和劳动力为主要的投入手段所推动的, 是一种粗放型的经济增长方式。这种发展的结果, 是现在面临越来越严重的资源短缺和生态环境恶化问题。 随着当前世界经济的飞速发展，机械产品生产数量以及迅速的换代速度导致越来越多的废弃产品，资源的浪费与过度开发对当今生活环境和生态带来严重的破坏。实施机械产品的绿色设计和制造，能在有效利用资源的同时降低废弃物的生成，提高产业效率，降低成本，减少污染，避免制造业的恶性循环，形成可持续发展生产模式，因此以绿色设计 和绿色制造为主要特征的绿色浪潮正在席卷全球。 本文主要介绍绿色设计理念在机械产品制造上的体现。 2.我国机械制造业在环保方面存在的主要问题 目前，我国的机械制造业大多采用的还是高投入的粗放型发展模式，资源和
Maya人物完整头像之细致调整班级：11级财务管理姓名：朱俊学号：1102121092 [摘要]Maya可以说是当今三维动画领域之王，在这几年，它已逐步发展成 故事电影、动画片制作行业的创立者和领先者。它具有非常著名的全能建模工具，强大的角色动画与特效制作能力，它是一款及其深奥和可扩展的软件系统，具有极强的协作开发能力。下面来具体介绍下利用Maya软件制作模型的过程。 一、创建基本的头像模型 将人物头像进行基本的创建 二、细致建造完整的头部模型 1、调整头部轮廓 将这些点向外扩散，将面进行挤压选择点进行捕捉，对侧视图进行调整。
将头部的侧边进行挤压、缩放。将各个点用同样的方法进行捕捉，调整一下它的形状，回到前视图，进行调整。 按键盘上的向上键选择点调整。调整完成后切换到侧视图。选择脸部边上的边，实行挤压，将它挤出。使用同样的方法将它创建。一起将它挤出，再进行调整。捕捉点，选择边，进行挤压。然后会出现一个五边形，使用添加多边形编辑工具。 再回到侧视图进行调整，将三角形进行改变一下，使用分割多边形命令，在这里添加一条线，调整一下，这样它就是四边形。再选择分割多边形命令，将三角形进行改变，这样就全部都是四边形了。 再来进行调整，再回到侧视图，调整一下。调整完成后，再回到侧视图。接下来将它的眼睛、鼻孔和嘴的细节部分进行创建。为了观察它的形状更加的准确，可以使用光滑代理。打开代理对话框，实行命令，则对边会出现一个圆滑过的结果。切换到显示图看一下。 2、调整眼睛部分 处理一下眼睛的厚度。首先选择眼睛的外圈边界线，在选择菜单下选择边界线，执行挤压命令，将挤压出来的线向后拖动，在这里就会出现一个厚度。再来挤压一次，同样将它向后移动一些。使用键盘上的4键，这样可以看到更清楚一些。
国内外三维动画电影的现状及发展分析 摘要三维动画已成为全球性大型产业，它所带来的经济效应与影响力日趋增强，三维动画在我国的发展受到极大的关注。但是，它在我国的发展遇到了很多困难，缺乏专业人才，人才培养不够系统，剧本没有创新，缺少本土品牌等。三维动画制作的人员一定要有坚定信念，努力学习；从事三维动画的培训机构为动画产业提供优质的人才；三维动画制作企业也要以创造本土品牌为己任；政府要为本土动画产业提供更多的有利条件。关键词三维动画产业；创新；本土品牌1904年，随着第一部动画影片在法国问世，动画这一新兴艺术形式逐渐登上历史舞台，并逐步发展成为集艺术与商业为一体的全球性大型产业。如今，在美国、日本等国家，动画已作为一种现代产业，由影视片出品，延伸到书刊画册、DVD音像制品等，进而发展到以角色为依托的文具、玩具、服装、工艺等周边产品，甚至扩大到相关游乐园等，越来越广泛地渗透到人们的生活中，并过渡到商业化阶段。动画已经成为使用率最高、最大众、最普及和最通俗的艺术形式。随着科技的发展，现今的动画可以通过计算机生成，从制作方式到观念，都产生了革命性的变化。计算机动画不仅摆脱了繁重的手工制作，并以其简便、高效、更具表现力的特点得到越来越广泛的应用。其中，三维动画更是动画业的骄傲。它主要依靠电脑图像技术，在虚拟的三维空间中，建造模型，设置色彩与材质，模拟真实灯光，并使这些物体在三维空间中动起来，通过虚拟摄像机设定拍摄整个运动过程，渲染和生成视觉真实的三维画面。与二维动画相比大大减少了重复劳动。画面效果不仅真实、生动，更能展现现实所无法模拟的魔幻场面，深受观众的喜爱，所带来的经济效益也是非常巨大的，像赫赫有名的PIXAR（皮克斯）、迪斯尼、梦工厂等大型影视动画公司所制作的三维动画影片不断创下票房之最，所创经济效益和文化影响力是空前的。因此，三维动画产业在中国的发展备受关注。近几年，打开电视机，常会看到一些本土三维动画片在播放，这在十年前是根本没有的现象，甚至在五年前也是极少有的。在三维动画电影方面，也仅有前年深圳环球数码公司推出的《魔比斯环》上映，是我国第一部三维动画影片。从这些情况来看，三维动画在我国实属新兴产业，本着对此行业的浓厚兴趣和密切关注，在此浅谈中国三维动画产业的现状。一、国际三维动画产业迅猛发展，并进入全盛期三维数字技术不是诞生在中国，有必要提到三维动画产业的国际环境。1995年，由美国迪士尼公司与皮克斯公司合作的三维动画故事片《TOY STORY》（玩具总动员）在全球上映，影片获得巨大成功，该片导演获当年奥斯卡特殊成就奖。此片是第一部在全球上映的三维动画电影，故事情节固然具有极强的吸引力，但是逸真的虚拟画面更让观众瞠目。从此，三维技术在影视产业中强势登陆，进入全世界观众的眼球。而后的十年里，皮克斯、迪斯尼、梦工厂、福克斯、华纳兄弟等大型影视公司，在激烈的竞争中创造了一个又一个三维动画影片的票房奇迹。其中不得不提的有《昆虫总动员》、《怪物史莱克》系列、《怪物公司》、《海底总动员》、《鲨鱼黑帮》、《冰河世纪》系列、《极地特快》、《超人特工队》、《料理鼠王》等等，一步步将三维动画产业推向高峰，时至今日，国际三维动画产业已步入全盛时期。二、中国三维技术在地产业中萌芽在国际三维动画发展初期，中国的三维动画产业还是空白，改革开放虽已多年，但由于三维动画产业在全世界也很年轻，制作技术含量极高，大部分依赖电脑制作，而当时中国的IT业也处于起步阶段，电脑人口很少，所以国外三维技术的传入还需时间。一些很富有探索精神的年轻人，在当时基本没有相关培训机构的情况下，收集仅有的外文书面资料进行自学。只能做一些简单的形体动画演示，大部分作品也只是静态，还没有动起来。他们算得上是中国三维动画的拓荒者。20世纪90年代末，中国地产业红火起来，地产商对建筑效果图的需求量加大，于是，三维技术首先在地产业得以应用，三维技术人员在地产业中生存壮大起来。学术院校随即增设相关专业，环境艺术专业成为报考热门。由于人才缺口很大，校外培训机构也如雨后春笋般林立，但至此，三维技术仍仅限于地产业内。三、中国三维动画发展伊始问题重重在从业人数增加与国外动画产业的影响下，一些从业人员逐渐转向动画领域。中国有世界加
三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现 摘要：沙盘在展示虚拟建筑时，由于空间的约束性，在虚拟建筑空间的细节处理上效果差，缺乏有效渲染以及动画呈现方式，导致建筑空间仿真效果差。提出三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现方法，在对建筑空间进行虚拟现实和仿真设计时，基于构建的建筑空间坐标系和比例尺，采用构件的位置和参数构建建筑空间构件数学模型，对各构件的数学模型实施融合后构建总体建筑空间的数学模型。采用OpenGL虚拟现实技术，基于目标建筑空间数学模型对目标建筑进行扩展加工，给目标建筑赋予材质和纹理特征，获取理想的建筑空间三维虚拟视图，将建筑空间三维虚拟视图进行三维渲染处理，呈现出生动形象的建筑空间三维虚拟效果图，使用动画设计技术对建筑空间三维虚拟效果图进行动画展示。实验结果表明，所提设计方法的点线渲染和整体渲染效果佳，能得到更加逼真的三维虚拟建筑空间仿真设计成果，并且具有较高的交互性和实用性。 关键词：三维虚拟建筑空间；仿真设计；三维渲染；三维建模；动画设计；数学模型 中图分类号：TN812?34；TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2018）16?0168?04 Abstract：Virtual building exhibition on the sand table has
poor detail processing effect of virtual building space due to space constraint，and poor simulation effect of building space due to lack of effective rendering and animation presentation mode. Therefore，a simulation design and implementation method of 3D virtual building space is proposed. During the virtual implementation and simulation design of building space，the position and parameter of the component are used to construct the mathematical model of the building space component based on the constructed building space coordinate and proportional scale. The mathematical model of the whole building space is constructed after fusing mathematical models of various components. The OpenGL virtual reality technology is used to perform extend processing of the target building based on the mathematical model of target building space. The material and texture feature of the target building are given to obtain the optimal 3D virtual view of building space. The 3D rendering for the 3D virtual view of building space is performed to present a vivid 3D virtual effect image of building space. The animation design technology is used to conduct animation display of the 3D virtual effect image of building space. The experimental results show that the proposed design method has good effects of dot?line rendering and whole rendering，can
浅谈绿色建筑设计理念的应用 发表时间：2019-09-11T16:06:55.640Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：李萍 [导读] 摘要：本文简单介绍一下在实际工作中遇到的一些问题，总结的一些经验，领略的一些感悟，浅谈绿色建筑设计中个人理解。 雅克设计有限公司海南海口 570125 摘要：本文简单介绍一下在实际工作中遇到的一些问题，总结的一些经验，领略的一些感悟，浅谈绿色建筑设计中个人理解。主要讲述可再生能源的利用，建筑自身节能措施的运用和海绵城市的应用和发展对建筑和社会的影响。 关键词：绿色建筑设计理念；绿色节能；可持续发展；绿色设计 据统计，我国建筑用能约占全国能源消耗总量的27.5%，并将随着人民生活的提高逐步增加到30%以上。其中公共建筑用能数量巨大，浪费严重，对建筑实施节能设计有利于改善室内环境，提高建筑用能系统的能源利用效率，合理利用可再生能源，降低建筑的能耗水平，为实现节约能源保护环境做出贡献。 在城市不断发展的今天，我们已经被钢筋混凝土所包围。生态环境一再遭到破坏，作为设计师我们有能力也有义务，使用绿色设计创建我们的家园，使之更加和谐！ 建筑设计应遵循被动节能措施优先的原则，充分利用天然采光、自然通风，结合围护结构保温隔热和遮阳措施，降低建筑的用能需求。 怎么才能控制和降低建筑能耗，绿色建筑是否具备应对降低能耗的办法？那么如何才能合理的把自然、绿色的节能方式融入现代建筑的设计、施工、运行中呢？ 首先，绿色设计应遵循因地制宜的原则，结合建筑所在地域的气候、资源、生态环境、经济、人文、政策等特点进行设计及施工。 其次，改善现代人对绿色建筑的了解，从思想上提升节能意识，设计师在建筑设计过程中尽量把可再生资源与建筑有机结合，在改善建筑室内环境和提高能源利用效率的同时，从而降低建筑能耗，把绿色节能理念从每个人，每个地方贯彻，实现绿色家园、绿色人生。 绿色建筑并不是单单建筑本身，也包括再生能源的利用、建筑本身的绿色设计和施工、海绵城市系统等等，绿色建筑还需要设计、施工、建设单位、政府监管单位公共协作才能发挥它应有的价值。 一、太阳能设计过程中存在的问题 在海南，太阳能如此丰富的地区，如若不能合理的利用太阳能就是一种资源的浪费。 在实际设计过程中，应尽可能多的使用，可以太阳能发电、太阳能制热水等；在海南太阳能热水系统在住宅、宿舍和酒店使用较多，太阳能发电并未发现多少建筑在使用。采用太阳能热水系统存在两个方面问题，一是政策导向，二是项目的后期运维。特别是住宅项目，前期根据政策要求，设计单位按标准设计，施工单位按标注施工；但后期太阳能的运行和维护，并没有得到有效的监管和使用。购房业主花钱买了个摆设，造成资源的极大浪费。个人建议，政府机构能够对住宅项目加大监管力度，定期抽查或检查，为现有资源使命的体现，尽应有的职责。 二、绿色建筑节能设计在建筑设计、施工中应用 海南位于夏热冬暖地区，节能设计的主要任务就是建筑的保温隔热、通风采光，设计人员通过制定完善的设计方案，能够保证室内环境更加合理，提高人们的居住满意度。 １.建筑保温隔热设计 建筑设计人员在设计的过程中，结合该地区的气候特点，合理选材，经常用到的外墙围护主要为加气混凝土砌块或者无机保温砂浆 +灰砂砖。屋面常采用耐火等级为B1级的挤塑聚苯板保温或采用耐火等级为A级的膨胀珍珠岩板保温；外窗的选材主要有中空玻璃、镀膜玻璃、镀膜中空玻璃和LOW-E玻璃等。例如我司设计的复兴城项目，主体的外围护结构主要是玻璃，节能设计方案选用的是LOW-E玻璃，开发商为节约成本，未经设计院同意直接将LOW-E玻璃改为普通玻璃施工，可想而知，在日照如此强烈，气温如此高的海南，室内环境有多糟糕。之后开发商为了弥补这个错误的决定玻璃不光需要镀膜，而且做了大量的遮阳设施，成本反而会更高。这就是对节能设计的不重视导致的后果。 ２.合理利用自然风和光 据了解，在公共建筑的全年能耗中，供暖空调系统的能耗约占40%~50%，照明能耗约占30%~40%［1］，照明系统仅次于供暖空调系统，这样看来，在空调和照明能耗这块有较大的节能潜力。 为了保证绿色建筑设计理念在建筑设计中得到更好的运用，设计人员要充分利用各项自然资源。在该项目建筑设计过程中，设计人员通过合理利用自然风，能够有效减少空调的使用次数，保证建筑室内温度得到更好的调节，提高空气的流动率，从而营造一个更加舒适的工作环境。设计人员根据自然风流向，结合计算机软件的模拟，合理设计建筑室内门窗的朝向，保证自然风得到更好的利用。在该项目建筑设计过程中，通过对建筑的建模分析，进行了建筑视野分析、天然采光分析、眩光分析。在有效利用天然采光的同时，避免强光反射造成的眩光。 ３.提高建筑环保材料的利用率 由于建筑材料种类的不断增多，建筑环保材料的应用已经引起人们的重视，在建筑工程施工过程中，通过应用先进的环保型施工材料，不仅能够有效减小建筑施工对周围环境的污染，而且能够提升建筑工程的整体施工质量。与传统的建筑施工材料相比，环保型施工材料具有节能、环保、循环利用等特点，能够推动建筑工程的可持续发展［3］。很多时候外墙保温我们习惯采用灰砂砖+保温砂浆的做法而不用加气混凝土砌块，就是因为灰砂砖的防水性能会好一些，随着科技的进步，施工技术的不断提升，加气混凝土砌块用作外墙自保温也越来越多，加气混凝土轻质条板内墙也越来越多，装配式技术日趋成熟。墙体采用自节能砌块，能够有效地减少材料损耗、减化施工环节，避免使用过程中对保温层的破坏，从而达到绿色环保的效果。 三、海绵城市在设计中的应用 海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。 “海绵城市”材料实质性应用，表现出优秀的渗水、抗压、耐磨、防滑以及环保美观多彩、舒适易维护和吸音减噪等特点，成了“会呼吸”
浅谈三维动画特效在电影中的应用 随着现代科技信息的迅速发展，人们对生活质量要求的提高，电影成为了人们生活中必不可少的一项解压的功能。三维动画技术百年的发展也是现代媒体艺术形式重要的篇章，它为艺术家提供了一种新的创作思路。尤其是它被电影艺术吸收之后，几乎成为所有的电影后期特效制作一个非常重要的部分，在此基础上，本文从三维动画特效在电影艺术表现形式的发展中，三维动画特效技术的出现带来的巨大影响。 标签：三维动画特效技术；电影；应用；影响 电影中的艺术表现力，让人们在自己狭小的世界里，去感受整个世界乃至宇宙的广阔。尤其是随着三维动画特效技术的不断发展，在电影中的应用也提到了前所未有的地位。与此同时，动画电影业随着电影的发展步入了我们的视线。而且动画电影的表现手法的丰富程度使得电影艺术大放光彩，电影艺术的表现形式更加多元化，同时也给观众带来非同凡响的观看体验。这都得益于三维动画特效技术的发展，但是与此同时，三维动画特效技术对电影表演艺术形式也具有杀伤力。 一、三维动画特效技术的发展 三维动画是动画的新生儿，而特效是为三维动画的出彩作铺垫的。在三维动画影片创作中，运用三维软件作为平台支柱，将三维的理念和思维呈现在人们的面前，从而打破了二维手绘和单调静态的动画手法，让人们真正的体验出了立体环绕的感觉。随着三维技术的不断成熟发展，人们的要求也相应的提高，对单纯三维动画的要求已经达不到观众视觉冲击力的需求，相应的特效应运而生。 如今，三维动画已经越来越广泛的进入到了社会各个领域，不仅成为了人们精神和物质生活中不可缺少的部分，还与市场关系越来越密切。借助了三维动画技术的影视广告作品，以其灵活的拓展性也自然而然的成为了人们所关注焦点。 动画特效技术大致上可以被分为两种类型，即二维动画与三维动画。三维动画又称3D动画，是通过三维动画软件在计算机中虚拟建立以立体长、宽、高的空间来展示动画的。三维动画在制作的过程中其制作流程与传统动画基本如出一辙，只是在其中加入了三维动画效果的制作，把传统动画中需要手绘的角色形象与场景，通过三维动画软件制作成立体效果，模拟出需要的角色形象与场景。并在三维动画软件中赋予其动作、灯光、材质、渲染等参数设置，最后生成精美的动画画面。目前技术应用也以三维动画最为流行。三维动画是通过人物形象的设计、3D建模、赋予材质、绑定骨骼动画、渲染输出等工序来完成的。虽然这些工序看起来要比二维动画制作的工序复杂很多。三维动画软件中分工非常细致明确，即便没有很强的美术功底，也可以通过软件的命令来胜任这项工作，在人员上得到解放。
第四届全国三维数字化创新设计大赛西南交通大学峨眉校区选拔赛 策 划 书 主办单位：西南交通大学峨眉校区团委 机械工程系团总支 承办单位：机械专业软件应用协会
一、活动背景 “全国三维数字化创新设计大赛”由科技部高新技术发展及产业化司、教育部科学技术司、国家制造业信息化培训中心等部门共同指导，国家制造业信息化培训中心3D 办与3D 动力（全国3D 技术推服务与教育培训联盟）主办，简称“3D 大赛（3DDS）”。“全国三维数字化创新设计大赛”以“推动3D 技术普及、提升自主创新能力”为主题，以“学3D！用3D！我创造！我快乐！”为口号，以“以赛促教、以赛促训、以赛促用、以赛促新”为宗旨，弘扬创新文化，推动人才培养，选拔优秀院校、应用人才和成功案例，在3D 技术应用企业与3D 人才培训院校间搭建桥梁，引领创新实践与就业创业，掀起全民创新热潮，支撑产业升级和发展方式转变，践行创新型国家建设。 二、活动目的 “全国三维数字化创新设计大赛”以推动“设计实践、全民创新”为目标，鼓励学生参与设计、科技创新，并以数字仿真方式进行设计实践活动。弘扬创新文化，推动人才培养领创新实践与就业创业，掀起全民创新热潮，支撑产业升级和发展方式转变，践行创新型国家建设。 三、活动步骤 1、比赛的筹划准备（社团内部合理分工，其中秘书处负责邀请老师评奖和活动的策划、总结；办公室负责喷绘制作；项目部负责宣传比赛、组织报名及收集整理作品）。 2、比赛的报名（本次大赛旨在针对本校全体全日制本科在读学
生）。 3、比赛的举办（赛前项目部做好宣传报名工作，参赛学生须在规定期限内提交作品，由项目部做好比赛作品的收集整理）。 4、作品的评阅（评阅组委会由机械工程系专业老师组成，本着公平公正的原则，赛后如对自己作品有异议，可以向大赛组委会询问有关事宜）。 5、由组委会评出相关奖项。 6、比赛结束，颁发相关奖项，社团内部对本次活动作出详细的总结，认真分析得与失，不断提高工作质量。 四、作品设计要求 1、按参赛方向分组：大赛分工业工程组和数字表现组两个组别； 1.1、工业工程组：面向生产制造等工程应用为目的的设计， 包括产品造型、结构设计、模具设计、数字样机、仿真 优化、数控加工编程等； 1.2、数字表现组：面向视觉表现等文化创意为目的的设计， 包括艺术外观造型，动漫、动画制作，装饰、装潢设计 渲染，游戏、虚拟现实交互等。 2、参赛作品须应用三维数字化技术（3D技术）完成，可以使用一款或多款软件完成设计，软件种类不限。学生组复赛、决赛阶段参赛作品须由团队协同完成。