Simulink 3D Animation

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

 

Simulink 3D Animation™ offre app per collegare modelli Simulink® e algoritmi MATLAB® a oggetti grafici in 3D. Gli oggetti possono essere rappresentati con i linguaggi di modellazione 3D standard, come X3D e VRML97. Potrai animare un mondo 3D modificando diverse proprietà degli oggetti, come la posizione, la rotazione e le proporzioni, durante le simulazioni desktop o in tempo reale. Potrai anche rilevare collisioni e altri eventi nel mondo virtuale per poi eseguire il feed negli algoritmi di MATLAB e Simulink. I video registrati dalle fotocamere virtuali possono essere trasmessi in streaming a Simulink per l’elaborazione.

Simulink 3D Animation include degli strumenti di editing e visualizzazione per il rendering delle scene virtuali e per interagire con esse. Grazie a 3D World Editor, potrai importare file in formato CAD e URDF, oltre a 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 ti permette di incorporare più viste di scene 3D nelle immagini MATLAB, e di interagire con il mondo virtuale servendoti di joystick con Force Feedback, di Space Mouse o di qualsiasi altro dispositivo hardware.

Per iniziare:

Authoring di mondi 3D

Usa 3D World Editor per eseguire l’authoring di mondi della realtà virtuale e importarli.

Costruzione di mondi 3D

3D World Editor permette di visualizzare gli oggetti VRML che costituiscono il mondo virtuale con una struttura gerarchica ad albero. 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.

Importazione di contenuti 3D dal web

Puoi costruire mondi 3D servendoti di svariati strumenti di authoring 3D ed esportarli in formato X3D o VRML97 da utilizzare con Simulink 3D Animation. In più, puoi scaricare dei contenuti 3D dal web e usarli per assemblare scene in 3D dettagliate.

Importazione di modelli CAD

3D World Editor ti permette di manipolare oggetti 3D importati da praticamente tutti i pacchetti CAD per sviluppare mondi 3D dettagliati che animano sistemi dinamici modellati in Simscape Multibody™, Robotics System Toolbox™ e Aerospace Blockset™. Simulink 3D Animation ti consente di elaborare file VRML e X3D creati con strumenti CAD, come SolidWorks® e PTC CreoTM (Pro/ENGINEER®). È ugualmente possibile importare modelli CAD da file in formato STL, DAE COLLADA, URDF e SDF in 3D World Editor.

Animazione 3D della dinamica di una trasmissione a doppia frizione modellata in Simscape Driveline™ (in alto) e traiettoria di un velivolo calcolata usando le trasformazioni di coordinate da Aerospace Blockset (in basso).

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 ti permettono di navigare nel mondo virtuale tramite lo zoom, il panning, muovendoti lateralmente e ruotando attorno a dei punti di interesse, detti viewpoint. Nel mondo virtuale, puoi creare dei viewpoint per evidenziare le aree di interesse, guidare i visitatori oppure osservare un oggetto in movimento da posizioni diverse. Durante una simulazione, sarai libero di 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. Nella schermata viene mostrata un’automobile sottoposta a una prova delle sospensioni in pista che combina più viste in 3D (in alto), compresi i dati sulla velocità e visualizzazioni del volante e delle tre forze, con grafici in 2D per l’analisi delle tendenze (in basso).

Visualizzazione in remoto di mondi 3D in un browser web

Simulink 3D Animation Web Viewer funziona con browser web che supportano HTML5 per la visualizzazione dei mondi virtuali su computer, telefoni e tablet. Puoi aprire un mondo virtuale sul tuo computer e visualizzarlo da remoto tramite un browser web su un dispositivo mobile o un computer su cui non è installato Simulink 3D Animation.

Animazione 3D di una linea di assemblaggio in un browser che supporta HTML5. L’indirizzo IP nella scheda del browser fa riferimento al computer host su cui è in esecuzione l’animazione.

Interazione con i mondi virtuali

Usa le interfacce bidirezionali di MATLAB e Simulink per i mondi 3D. Esplora i blocchi Simulink e le funzioni MATLAB per le interazioni utente e la prototipazione virtuale con i dispositivi di input 3D, compresi i mouse 3D e i joystick con Force Feedback.

Interfaccia MATLAB per i mondi 3D

Da MATLAB, puoi 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. Puoi utilizzare 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

Puoi 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, le proprietà degli oggetti VRML che si trovano nella scena possono ugualmente essere lette in Simulink. Grazie a una serie di utility che lavorano su vettori e matrici per le trasformazioni degli assi è possibile associare i segnali Simulink alle proprietà degli oggetti presenti nel tuo mondo virtuale. Potrai 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 possono essere trasmessi in streaming in Simulink per un’ulteriore elaborazione del video in 2D.

È anche possibile tracciare la traiettoria 3D di un oggetto nella scena virtuale associata. Per esempio, si può procedere alla visualizzazione della traiettoria di volo per il lancio di una navetta spaziale.

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 (in questo caso, un semplice rilevamento dei contorni) e mostrato nella finestra di un visualizzatore video. 

Dispositivi di input 3D

Simulink 3D Animation fornisce blocchi Simulink e oggetti MATLAB che ti consentono di usare dispositivi di input hardware (mouse 3D e joystick con Force Feedback) per manipolare gli oggetti nei mondi virtuali. L’uso di questi dispositivi, tuttavia, non è limitato agli oggetti nelle scene virtuali. Infatti, possono essere impiegati anche in senso più generale per azionare i blocchi Simulink o controllare gli algoritmi basati su MATLAB.

In questo modello, uno Space Mouse viene utilizzato per controllare un manipolatore. 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 dai mondi 3D

Rileva le collisioni che si verificano tra gli oggetti 3D per utilizzarle come input nei tuoi algoritmi MATLAB e Simulink.

Simulink 3D Animation ti permette di rilevare collisioni di nuvole di punti, ray fan e geometrie primitive con gli oggetti della realtà virtuale circostante. Puoi utilizzare i nodi PointPickSensor, LinePickSensor e PrimitivePickSensor per modellare sensori ultrasonici, LIDAR e a sfioramento.

Mondo 3D di un robot dotato di ruote con sensore LIDAR. Le righe verdi mostrano i raggi del sensore; le righe blu 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 ti permette di controllare gli snapshot di frame (acquisizioni) di una scena virtuale oppure di registrare animazioni in file video. Puoi salvare lo snapshot di un frame della scena del visualizzatore corrente in formato TIFF o PNG. Puoi 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 ti permettono di ispezionare le animazioni registrate tramite un’esperienza di visualizzazione della realtà virtuale, ovvero potrai osservare scene da diversi punti di vista usando la visione stereoscopica.

Puoi usare tecniche di elaborazione di video e immagini sugli snapshot dei frame e i dati delle animazioni. Questi approcci consentono di sviluppare algoritmi di controllo usando un ciclo di feedback visivo attraverso il collegamento a un ambiente di realtà virtuale invece che a configurazioni sperimentali fisiche.

Schermata di Simulink 3D Animation Player in cui viene mostrata un’animazione 3D registrata di due automobili che stanno effettuando un cambio di corsia con le unità di controllo del sistema di stabilità avanzato impostate in modo diverso.

Creazione di ambienti collaborativi

Simulink 3D Animation ti permette di visualizzare e interagire con mondi virtuali simulati su una macchina su cui è installato Simulink oppure su computer in rete connessi in locale o tramite Internet. In un ambiente di lavoro collaborativo, puoi visualizzare un mondo virtuale animato su più client connessi a un server host tramite protocollo TCP/IP. Se lavori in un ambiente individuale (non in rete), il sistema modellato e la visualizzazione in 3D vengono eseguiti sullo stesso host.

Visualizzazione delle simulazioni in tempo reale

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

Simulink 3D Animation presenta una funzionalità che permette di visualizzare simulazioni in tempo reale e di collegare sistemi hardware di input. Puoi usare il codice C generato dai modelli Simulink con Simulink Coder™ per azionare le animazioni. Questo approccio migliora le simulazioni hardware-in-the-loop o le applicazioni per la prototipazione rapida su Simulink Real-Time™ e Simulink Desktop Real-Time™ fornendoti un’animazione visiva del tuo modello di sistema dinamico nel momento in cui viene connesso a sistemi real-time hardware.

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

Stringhe

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

PROTO editing

Usa le definizioni PROTO direttamente in 3D World Editor

Navigazione tramite la rotella del mouse

Modifica il punto di vista delle fotocamere nel mondo 3D usando la rotella del mouse

Importazione di file FBX

Carica file FBX come nodi nei mondi virtuali

Utility per la trasformazione delle coordinate

Trasforma le coordinate MATLAB in coordinate del mondo virtuale e viceversa

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

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