【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)

又到了HyperMesh寶典時間啦,今天的主題是空間變換,先說說什么是空間變換吧。

度娘是這么說的:坐標變換是空間實體的位置描述,是從一種坐標系統變換到另一種坐標系統的過程,通過建立兩個坐標系統之間一一對應關系來實現。

空間變換的操作幾乎每天都會用到,比如下面這個“不務正業”的Altair韓國分公司的同事寫的俄羅斯方塊游戲其實就是不斷地使用HyperMesh的平移和旋轉功能。

(要在HyperMesh中玩俄羅斯方塊可從文末下載壓縮包HyperBlock.zip并解壓到一個英文目錄下,然后從其它目錄下拷一個HyperMesh的快捷方式到該目錄并雙擊這個快捷方式就可以開始玩了。使用快捷鍵是jli和空格進行積木的移動和旋轉,但是注意不要在上班時間玩哦)

作為HyperWorks技術人員,方老師出差很多。雖不敢說踏遍祖國萬里江山,走過大江南北還是有的。每次出差,方老師都把它當成是一次旅游,只是旅游的前后需要順便去拜訪一下客戶。作為一名業余攝影愛好者,經常獨自登山遠足,不時能見到一些奇妙的風景。

比如前不久去武功山,那天正下大雨,山上渺無人跡,大霧彌漫,不能遠觀。直到過了1800米海拔線后雨才漸停,露出一望無際的高山草甸。再往上走,終于看到了壯觀的風景。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖1

大自然的巧奪天工藏在每一朵花每一片葉子中,就算一張飽含露珠的葉子也有自己的美麗。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖2

局部放大:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖3

咳咳,扯遠了,忘了大家不是來看照片的,我們還是繼續討論空間變換中最簡單的平移、旋轉、縮放吧。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖4

HyperMesh中的3種基本空間變換操作是這樣的。

第一種基本空間變換:平移

1.  進入translate面板

2.  選擇要平移的對象,這里我們選擇elems

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖5
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖6

如果想保留原始的單元,那么選擇單元后,移動前需要復制一份:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖7

3.  結果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖8

第二種基本空間變換:旋轉

1.   進入rotate面板

2.  選擇要旋轉的對象,這里我們選擇elems

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖9
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖10

3.  結果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖11

第三種基本空間變換:縮放

一提起縮放容易讓人想起俄羅斯套娃,就用它演示了。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖12

1.  進入scale面板

2.  選擇要縮放的對象,這里我們選擇elems,下面的node選擇是縮放時用的原點

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖13
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖14

3.  結果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖15

除了這3種基本空間變換,HyperMesh還有3種衍生變換。

第一種衍生變換:鏡像

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖16

自然界偏愛對稱之美,對稱的事物容易讓人覺得放松和舒服。無論是工程中還是自然界對稱都隨處可見。

鏡像在HyperMesh中叫反射,和mirror是一個意思。

1.  進入reflect面板

2.  選擇要鏡像的對象,這里我們選擇elems

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖17
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖18

選擇單元后,如果希望保存原先的單元,鏡像前可以復制一份:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖19

3.  結果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖20

第二種衍生變換:投影

投影是一種降維的變換。

1.  進入project面板

2.  選擇要投影的對象,這里我們選擇elems

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖21
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖22

3.  結果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖23

第三種衍生變換:定位

1.  進入position面板

2.  選擇要定位的對象,這里我們選擇elems

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖24
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖25

定位的過程可以分成3個步驟:

1.  從原始n1平移到目標n1

2.  通過旋轉將原始n1-n2軸線對齊到目標n1-n2軸線

3.  再次繞n1-n2軸線旋轉將原始n1-n2-n3平面對齊到目標n1-n2-n3平面

以上內容主要是為了給新同學補課,本講的精彩內容還在下面部分。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖26

在HyperMesh2017.2中,平移、旋轉、縮放、鏡像的升級版功能都已經集成在下拉菜單Tools>Transformation Tool中了。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖27

這個工具的優點是可以一次實現多個平移、旋轉或縮放,還可以帶載荷和坐標系。

前面游玩的事還沒有說完,爬山的時候經常能看到各種各樣的蜘蛛網,幾乎每走過一段路就會見到一個,一不小心還可能撞個滿臉滿懷。蜘蛛長相雖不咋地,蜘蛛網卻有一種復雜而有序的美感。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖28

被雨打濕后更是形態各異,美輪美奐。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖29

放大一點:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖30

再放大一點:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖31
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖32

相機焦距所限,沒法再放大了。

這些水滴像不像是一種復雜的陣列?方老師本來準備用Evolve做一個類似前面帶水滴的蜘蛛網的模型,不過倉促之間只完成了個簡陋的替代品。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖33

接下來要做的就是通過移動把蘋果的六面體網格移動到各球的球心位置(如果是一串葡萄就更好看了)

雖然HyperMesh并沒有直接的功能,但是我們可以很容易地分步實現。

1.  把一個蘋果劃分成六面體,這里我們直接把第二期用過的蘋果拿來了。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖34

2.  在每個球的中心生成一個point(也可以是node,但是由于模型通常有很多別的node,不方便選擇,而point除了定位之外一般是沒有別的用處的)。這是一個簡短的腳本。這里的球可以是體也可以是面,球也可以換成圓柱或者立方體等,都不影響結果。

生成point的腳本如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖35

運行效果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖36
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖37

3.  把蘋果平移到各個位置,這也是一個很簡單的腳本(腳本都可以從最后的閱讀原文中下載)。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖38

4.  運行結果如下,大家可以看到每個points下面都掛了一個紅蘋果:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖39

一般而言,在HyperMesh中創建nodes通常比創建points方便,但是從CAD軟件創建并導入HyperMesh的只能是points,如果需要將nodes轉化為points,可以運行以下腳本:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖40
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖41

最后,我們來看一個更有趣的問題:DNA雙螺旋結構。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖42
【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖43

這個問題主要的難點是連接小球的直桿的建模,因為桿的位置和角度都在連續變化,我們只能使用position功能來實現。問題是如果有很多很多的桿時操作會很繁瑣,所以我們需要一個自動化的腳本來協助我們。

第一步:我們需要一個劃好網格的零件作為參考

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖44

第二步:先創建球心的points

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖45

結果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖46

考慮到position面板使用的是nodes而不是points,我們需要將points轉換為nodes。

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖47

運行結果如下:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖48

第三步,將六面體圓柱沿著雙螺旋依次放置

一般的position操作需要3點才能定位,由于這里是圓柱,不需要考慮繞自身旋轉中心的旋轉,我們可以把第三點統一放在一個遙遠的地方(只要三點不會共線就可以)。

這個腳本也很短:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖49

運行結果如下,大功告成:

【HyperMesh寶典】之空間變換之美(獨家美圖放送)的圖50

(說明:本文照片都是方老師拍的原片,幾何圖形是在Evolve中創建的。)

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