Simulink 3D Animation

Visualisez le comportement de systèmes dynamiques dans un environnement en réalité virtuelle

 

Simulink 3D Animation™ propose des applications pour lier des modèles Simulink® et des algorithmes MATLAB® à des objets graphiques 3D. Les objets peuvent être représentés dans les langages de modélisation 3D standard X3D et VRML97. Vous pouvez animer un environnement en 3D en modifiant la position, la rotation, l'échelle et d'autres propriétés des objets lors de la simulation sur ordinateur ou en temps réel. Vous pouvez également identifier des collisions et d'autres événements dans l'environnement virtuel et les reporter dans vos algorithmes MATLAB et Simulink. De plus, les vidéos filmées par les caméras virtuelles peuvent être transférées vers Simulink pour y être traitées.

Simulink 3D Animation dispose d'outils d'édition et de visualisation pour assurer le rendu des scènes virtuelles et interagir avec ces dernières. Grâce à 3D World Editor, vous pouvez importer des fichiers au format CAO et URDF. Vous pouvez également réaliser des scènes détaillées assemblées à partir d'objets 3D. Vous pouvez visualiser l'environnement 3D de façon immersive grâce à la vision stéréoscopique. En outre, vous pouvez incorporer plusieurs affichages de scène en 3D dans les schémas MATLAB et interagir avec l'environnement virtuel avec un joystick à retour de force, une souris 3D ou autre équipement matériel.

Commencer :

Création d'environnements 3D

Utilisez 3D World Editor pour créer et importer des environnements en réalité virtuelle.

Conception d'environnements 3D

L'interface de 3D World Editor présente une arborescence hiérarchique des objets VRML qui constituent l'environnement virtuel. Elle comprend une bibliothèque d'objets, de textures, de transformées et de matériaux enregistrée en local pour un accès simplifié.

3D World Editor. À gauche, l'arborescence hiérarchique des fichiers. À droite, une prévisualisation d'une scène montrant les pièces d'un module lunaire.

Importation de contenu 3D à partir du Web

Vous pouvez construire des environnements 3D avec divers  outils de création 3D et les exporter au format X3D ou VRML pour les exploiter dans Simulink 3D Animation. De plus, vous pouvez télécharger du contenu 3D depuis le Web à utiliser pour construire des scènes en 3D détaillées.

Importation de modèles de CAO

3D World Editor vous permet de manipuler des objets 3D importés depuis la plupart des progiciels de CAO pour développer des environnements en 3D détaillés qui animent les systèmes dynamiques modélisés avec Simscape Multibody™, Robotics System Toolbox™ et Aerospace Blockset™. Simulink 3D Animation vous permet de traiter des fichiers VRML et X3D créés par des outils de CAO comme SolidWorks® et PTC Creo TM (Pro/ENGINEER®). Vous pouvez également importer des modèles de CAO aux formats STL, DAE, COLLADA, URDF et SDF dans 3D World Editor.

Animation 3D de la dynamique d'une transmission à double embrayage modélisée dans Simscape Driveline™ (en haut) et traçage de la trajectoire d'un aéronef calculé à partir de transformations de coordonnées grâce à Aerospace Blockset (en bas).

Affichage des environnements

Visualisez, zoomez et évoluez dans vos environnements graphiques, y compris en vision stéréoscopique.

Afficheurs VRML

Simulink 3D Animation dispose d'afficheurs qui vous permettent de naviguer dans l'environnement virtuel grâce aux fonctions de zoom, de plan panoramique, de déplacement latéral et de rotation autour des points d'intérêt appelés « points de vue ». Dans l'environnement virtuel, vous pouvez établir des points de vue pour mettre en exergue des zones d'intérêt, pour guider des visiteurs ou pour observer un objet en mouvement depuis différents angles. Pendant une simulation, vous pouvez passer d'un point de vue à un autre à votre guise.

Visualisation de la trajectoire d'un mini-drone.

Élaboration d'interfaces utilisateur contenant des environnements 3D

L'outil Simulink 3D Animation Viewer gère les schémas MATLAB pour que vous puissiez combiner des scènes virtuelles (avec MATLAB Handle Graphics®) et de nombreuses visualisations d'un ou plusieurs environnements virtuels.

Exemple d'interface graphique créée avec MATLAB Handle Graphics. L'écran affiche un test de suspensions d'une automobile sur un circuit combinant plusieurs vues 3D (en haut). Diverses valeurs sont affichées : les données de vitesse, la visualisation du volant, les valeurs d'accélération ainsi que des graphiques en 2D pour analyser les tendances (en bas).

Visualisation à distance d'environnements 3D depuis un navigateur Web

L'outil Web Viewer de Simulink 3D Animation fonctionne avec les navigateurs Web supportant HTML5 pour afficher des environnements virtuels sur ordinateur, smartphone et tablette. Vous pouvez ouvrir un environnement virtuel sur votre ordinateur et le consulter à distance via un navigateur Web sur un appareil mobile ou un ordinateur ne possédant pas Simulink 3D Animation.

Animation 3D d'une chaîne de montage dans un navigateur supportant HTML5. L'adresse IP dans l'onglet du navigateur renvoie à l'ordinateur hôte qui exécute l'animation.

Interaction avec les environnements

Utilisez les interfaces bidirectionnelles MATLAB et Simulink dans les environnements 3D. Explorez les blocs Simulink et les fonctions MATLAB pour interagir avec les environnements 3D. Effectuez un prototypage avec des périphériques d'entrée comme une souris 3D et un joystick à retour de force.

Interface MATLAB vers les environnements 3D

Depuis MATLAB, vous pouvez lire et changer la position (entre autres) des objets VRML, lire les signaux des capteurs VRML, créer des callbacks à partir d'outils graphiques, enregistrer des animations et cartographier des données sur des objets en 3D. MATLAB Compiler™ vous permet de générer des applications autonomes qui disposent de la fonctionnalité Simulink 3D Animation.

Propriétés des objets de scène 3D obtenues de manière programmatique grâce à MATLAB.

Interface Simulink vers des environnements 3D

Vous pouvez contrôler la position, la rotation et la taille d'un objet virtuel dans une scène pour visualiser son mouvement et sa déformation. De plus, lors de la simulation, les propriétés de l'objet VRML de la scène peuvent être lues dans Simulink. Une série d'outils vectoriels et matriciels pour la transformation des axes permet d'associer les signaux Simulink aux propriétés des objets de votre environnement virtuel. Vous pouvez ajuster les vues relativement aux objets et afficher les signaux Simulink sous forme de texte dans l'environnement virtuel. Les sorties 2D des caméras synthétiques définies dans l'environnement virtuel peuvent être transférées vers Simulink pour un traitement vidéo 2D plus approfondi.

Vous pouvez également tracer la trajectoire en 3D d'un objet dans la scène virtuelle correspondante. Par exemple, vous pouvez effectuer une visualisation de la trajectoire de vol pour le lancement d'un engin spatial.

Simulation de la dynamique d'un véhicule. La sortie 2D d'une caméra synthétique attachée à la voiture est traitée grâce à un algorithme de traitement vidéo (dans le cas présent, une simple détection des bords), puis est affichée dans la fenêtre d'affichage vidéo. 

Périphériques d'entrée 3D

Simulink 3D Animation propose des blocs Simulink et des objets MATLAB qui vous permettent d'utiliser des périphériques d'entrée (souris 3D et joysticks à retour de force) pour manipuler des objets dans les environnements virtuels. Néanmoins, l'utilisation de ces périphériques n'est pas limitée aux objets dans les scènes virtuelles. Ils peuvent plus généralement être utilisés pour déplacer un bloc Simulink ou contrôler des algorithmes basés sur MATLAB.

Dans ce modèle, un manipulateur est contrôlé à l'aide d'une souris 3D. Le périphérique fournit à Simulink des informations à propos de la translation et de la rotation de la sphère de pointage et du statut de ses boutons.

Détection de collisions depuis des environnements 3D

Identifiez les collisions entre objets 3D pour les utiliser en tant qu'entrées dans vos algorithmes MATLAB et Simulink.

Simulink 3D Animation vous permet de détecter des collisions de nuages de points, d'éventails de rayons et de formes géométriques primitives avec les objets en réalité virtuelle aux alentours. Vous pouvez utiliser les nœuds PointPickSensor, LinePickSensor et PrimitivePickSensor pour modéliser des capteurs ultrasoniques, LIDAR et tactiles.

Environnement 3D d'un robot sur roues avec capteur LIDAR. Les lignes vertes montrent les rayons du capteur. Les lignes bleues montrent la distance de collision avec les objets aux alentours.

Enregistrement et partage d'animations

Enregistrez les données de scène et partagez votre travail.

Enregistrement des données de scène.

Simulink 3D Animation vous permet de contrôler des captures d'écran d'une scène virtuelle ou d'enregistrer des animations au format vidéo. Vous pouvez sauvegarder au format TIFF ou PNG une capture d'écran de la scène en cours. Vous pouvez également programmer et configurer les enregistrements de données d'animation au format AVI pour les fichiers vidéo 2D et au format X3D pour les vidéos 3D si vous souhaitez les visionner ultérieurement. Les fichiers 3D Animation vous permettent d'inspecter les animations enregistrées grâce à la réalité virtuelle. Vous pourrez ainsi observer les scènes depuis différents points de vue grâce à la vision stéréoscopique.

De plus, vous pouvez utiliser des techniques de traitement de vidéo et d'image sur les données de capture d'écran et d'animation. Ces approches permettent de développer des algorithmes de contrôle grâce à une boucle de rétroaction visuelle via le lien avec un environnement en réalité virtuelle. Cela permet d'éviter une configuration expérimentale physique.

Lecteur de Simulink 3D Animation affichant une animation 3D enregistrée de deux voitures qui effectuent une manœuvre de changement de voie. Les unités de contrôle du programme de stabilité avancé des deux voitures sont différentes dans leur paramétrage.

Activation d'environnements collaboratifs

Simulink 3D Animation vous permet de voir et d'interagir avec des environnements virtuels simulés sur un appareil sur lequel est exécuté Simulink, ou sur des ordinateurs en réseau, qu'ils soient connectés entre eux localement ou par Internet. Dans un environnement de travail collaboratif, vous pouvez voir un monde virtuel et animé sur plusieurs ordinateurs clients connectés à un serveur hôte via le protocole TCP/IP. Lorsque vous travaillez sur un environnement individuel (c'est-à-dire connecté à aucun réseau), le système modélisé et la visualisation 3D sont exécutés sur le même hôte.

Visualisation de simulations en temps réel

Visualisez les simulations en temps réel et connectez-vous aux périphériques d'entrée.

Simulink 3D Animation vous permet de visualiser les simulations en temps réel et peut se connecter aux périphériques d'entrée. Vous pouvez utiliser le code C généré par les modélisations de Simulink grâce au  Simulink Coder™ pour faire fonctionner les animations. Cette méthode améliore vos simulations de matériel incorporé (HIL) ou vos applications de prototypage rapide dans  Simulink Real-Time™  et  Simulink Desktop Real-Time™  en affichant une animation visuelle de votre modèle de système dynamique qui se connecte avec du matériel en temps réel.

Composants d'un environnement de test Simulink Real-Time comprenant Simulink 3D Animation pour un prototypage rapide et une simulation de matériel en temps réel.

Nouveautés

Chaînes

Les blocs VR Sink et VR Source supportent les données de type chaînes.

Édition PROTO

Travaillez avec les définitions PROTO directement dans 3D World Editor.

Navigation avec la molette

Déplacez le point de vue de la caméra dans l'environnement 3D grâce à la molette de la souris

Importation de fichiers FBX

Chargez des fichiers FBX en tant que nœuds dans les environnements en réalité virtuelle

Outils pour la transformation de coordonnées

Effectuez des conversions entre les coordonnées de l'environnement en réalité virtuelle et MATLAB

Consultez les notes de version pour en savoir plus sur ces fonctionnalités et les fonctions correspondantes.

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