Simulink 3D Animation

Visualizzazione del comportamento di sistemi dinamici in un ambiente di realtà virtuale

 

Simulink 3D Animation™ consente di collegare modelli Simulink® e algoritmi MATLAB® a oggetti grafici in 3D in scene di realtà virtuale. Sarà possibile animare un mondo virtuale modificando diverse proprietà degli oggetti, come la posizione, la rotazione e le proporzioni, durante le simulazioni desktop o in tempo reale. Sarà inoltre possibile rilevare collisioni e altri eventi nel mondo virtuale per poi reinserirli negli algoritmi di MATLAB e Simulink. I video registrati dalle fotocamere virtuali sono quindi trasmissibili in streaming a Simulink per un’ulteriore elaborazione.

Simulink 3D Animation include degli strumenti di editing e di visualizzazione per il rendering e per l’interazione con scene virtuali. Grazie a 3D World Editor, si sarà in grado di importare file in formato CAD e URDF, oltre ad eseguire l’authoring di scene dettagliate, assemblate a partire da oggetti 3D. I mondi in 3D potranno poi essere esplorati con tour immersivi, usando la visione stereoscopica. Questo strumento consente di incorporare più viste di scene 3D nelle immagini MATLAB e di interagire con il mondo virtuale servendosi di joystick con force feedback, di SpaceMouse o di qualsiasi altro dispositivo hardware. Simulink 3D Animation supporta X3D, un formato file e un’architettura di runtime dello standard ISO per la rappresentazione e la comunicazione con scene e oggetti 3D.

Per iniziare:

Authoring di mondi 3D

Authoring e importazione di mondi della realtà virtuale con 3D World Editor.

Costruzione di mondi 3D

3D World Editor consente di visualizzare con una struttura gerarchica gli oggetti VRML che costituiscono il mondo virtuale. Questo strumento contiene librerie di oggetti, texture, trasformate e materiali che vengono salvate in locale per una maggiore facilità di accesso.

Schermata di 3D World Editor che mostra la struttura gerarchica ad albero (sinistra) e una scena di anteprima (destra) con i componenti di un modulo lunare.

Utilizzo di contenuti 3D del web

È possibile costruire mondi 3D servendosi di svariati strumenti di authoring 3D e quindi esportarli in formato X3D o VRML97 da utilizzare con Simulink 3D Animation. In più, è possibile scaricare dei contenuti 3D dal web e usarli per assemblare scene in 3D dettagliate.

Drone importato da una libreria Paint 3D, salvato come file FBX e caricato in un mondo 3D.

Importazione di modelli CAD

3D World Editor consente di manipolare oggetti 3D importati da quasi tutti i pacchetti CAD per sviluppare mondi 3D dettagliati in grado di animare sistemi dinamici modellati in Simscape Multibody™Robotics System Toolbox™ e Aerospace Blockset™. Simulink 3D Animation offre la possibilità di elaborare file X3D e VRML creati con strumenti CAD, come SolidWorks® e PTC Creo™. È ugualmente possibile importare modelli CAD da file in formato STL, FBX, DAE COLLADA, URDF e SDF in 3D World Editor.

 Guarda le 2 immagini.

Visualizzazione di mondi virtuali

Visualizza, ingrandisci, crea panoramiche e muoviti all’interno dei tuoi mondi virtuali, usando anche la visione stereoscopica.

VRML Viewer

Simulink 3D Animation include dei visualizzatori che consentono di navigare nel mondo virtuale tramite lo zoom, il panning, muovendosi lateralmente e ruotando attorno a dei punti di interesse, detti viewpoint. Crea dei viewpoint per evidenziare le aree di interesse, guidare i visitatori oppure osservare un oggetto in movimento da posizioni diverse. Durante una simulazione, potrai passare da un viewpoint all’altro.

Visualizzazione della traiettoria di volo di un minidrone.

Realizzazione di interfacce utente contenenti mondi 3D

Simulink 3D Animation Viewer si integra con le immagini MATLAB in modo da poter combinare scene virtuali con MATLAB Handle Graphics®  e più viste di uno o più mondi virtuali.

Esempio di interfaccia grafica realizzata con MATLAB Handle Graphics.

Visualizzazione in remoto di mondi 3D in un browser web

Simulink 3D Animation Web Viewer funziona con browser web che supportano la visualizzazione dei mondi virtuali su computer, smartphone e tablet. È possibile aprire un mondo virtuale sul proprio computer e visualizzarlo da remoto tramite un browser web, un dispositivo mobile o un computer, anche senza aver installato Simulink 3D Animation.

Animazione 3D di un pendolo di Foucault in un browser che supporta HTML5.

Interazione con i mondi virtuali

Usa le interfacce bidirezionali di MATLAB e Simulink per i mondi 3D per consentire l’accesso programmatico, l’interazione con l’utente e la prototipazione virtuale con dispositivi di input 3D.

Interfaccia MATLAB per i mondi 3D

Da MATLAB, è possibile leggere e modificare le posizioni e altre proprietà degli oggetti VRML, leggere i segnali provenienti dai sensori VRML, creare dei callback dagli strumenti grafici, registrare animazioni e mappare i dati sugli oggetti 3D. Utilizza MATLAB Compiler™ per generare delle applicazioni standalone che includano le funzionalità di Simulink 3D Animation.

Proprietà degli oggetti delle scene 3D a cui è possibile accedere in modo programmatico con MATLAB.

Interfaccia Simulink per i mondi 3D

Da Simulink, è possibile controllare la posizione, la rotazione e le dimensioni di un oggetto virtuale presente in una scena per visualizzarne il movimento e la deformazione. Durante la simulazione, si è anche in grado di leggere le proprietà degli oggetti che si trovano nella scena in Simulink. Si potranno regolare le viste rispetto agli oggetti e visualizzare i segnali Simulink sotto forma di testo nel mondo virtuale. Gli output in 2D provenienti dalle fotocamere virtuali (synthetic camera), definite nel mondo virtuale, sono trasmissibili in streaming in Simulink per l’elaborazione video. È anche possibile tracciare la traiettoria 3D di un oggetto nella scena virtuale associata.

Simulazione della dinamica di un veicolo. L’output in 2D di una fotocamera virtuale, montata sull’automobile, viene elaborato tramite un algoritmo di elaborazione video e illustrato nella finestra di visualizzazione video.

Dispositivi di input 3D

Simulink 3D Animation fornisce blocchi Simulink e oggetti MATLAB che consentono di usare dispositivi di input hardware (tra cui mouse 3D e joystick con Force Feedback) per manipolare gli oggetti nei mondi virtuali. Questi possono essere impiegati anche per azionare i blocchi Simulink o controllare gli algoritmi basati su MATLAB.

Modello che prevede l’utilizzo di uno SpaceMouse per controllare un manipolatore nella scena virtuale. Il dispositivo fornisce a Simulink delle informazioni riguardanti la traslazione e la rotazione del suo controller cap e lo stato dei pulsanti.

Rilevamento delle collisioni nei mondi 3D

Usa i dati di collisione come input per i tuoi algoritmi MATLAB e Simulink.

Rilevamento delle collisioni

Simulink 3D Animation consente di rilevare collisioni di nuvole di punti, ray fan e geometrie primitive con gli oggetti della realtà virtuale circostante. È possibile modellare sensori ultrasonici, LIDAR e a sfioramento.

Mondo 3D di un robot dotato di ruote con sensore LIDAR. Le righe verdi mostrano la distanza prima che si verifichi una collisione con gli oggetti circostanti.

Registrazione e condivisione delle animazioni

Registra i dati delle scene e condividi il tuo lavoro.

Registrazione dei dati delle scene

Simulink 3D Animation consente di creare istantanee di fotogrammi di una scena virtuale oppure di registrare animazioni come file video. È possibile programmare e configurare le registrazioni dei dati delle animazioni in file video AVI 2D e in file X3D di 3D Animation per riprodurle in futuro. I file di 3D Animation consentono di ispezionare le animazioni registrate tramite un’esperienza di visualizzazione della realtà virtuale, ovvero sarà possibile osservare scene da diversi punti di vista e utilizzare la visione stereoscopica.

Simulazione di due set di dati sulla dinamica del veicolo nella stessa scena.

Visualizzazione delle simulazioni in tempo reale

Visualizza simulazioni in tempo reale e collega sistemi hardware di input.

Animazioni per applicazioni del mondo reale

Utilizza il codice C generato dai modelli Simulink con Simulink Coder™ per azionare le animazioni. Migliora le simulazioni hardware-in-the-loop o le applicazioni per la prototipazione rapida su Simulink Real-Time™ e Simulink Desktop Real-Time™ fornendo un’animazione visiva del proprio modello di sistema dinamico nel momento in cui viene connesso a sistemi hardware in tempo reale.

Componenti di un ambiente di prova Simulink Real-Time, comprendente Simulink 3D Animation per la prototipazione rapida e la simulazione hardware-in-the-loop.

Funzionalità recenti

Supporto X3D completo

X3D (Extensible 3D), l’attuale standard ISO per la rappresentazione di scene 3D, è ora il formato predefinito di Simulink 3D Animation

Stringhe

I blocchi VR-Sink e VR-Source supportano i tipi di dati in formato stringa

PROTO editing

Usa le definizioni PROTO direttamente in 3D World Editor

Rilevamento delle collisioni

I nodi dei sensori di collisione consentono la simulazione di LIDAR, sensori a sfioramento e di distanza

Rendering di video off-screen

Streaming del blocco VR to Video senza necessità di mantenere la finestra del visualizzatore aperta durante la simulazione

Importazione di file FBX

Carica file FBX come nodi nei mondi virtuali

 

Consulta le note di rilascio per ulteriori informazioni su queste caratteristiche e sulle funzioni corrispondenti.