Jack人体建模与仿真软件word.docx
- 文档编号:17779593
- 上传时间:2023-08-03
- 格式:DOCX
- 页数:47
- 大小:2.71MB
Jack人体建模与仿真软件word.docx
《Jack人体建模与仿真软件word.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Jack人体建模与仿真软件word.docx(47页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
Jack人体建模与仿真软件word
Jack人体建模与仿真软件
使用说明书
西安交通大学管理学院
国家级实验教学示范中心人因工程实验室编写人:
郭婧
2011年8月30日
目录
1.简介1
2.Jack的界面1
2.1图形界面1
2.2控制栏2
3.基础操作5
3.1Jack文件的保存5
3.2在Jack下导入或导出文件5
3.3对Jack环境的编辑6
3.4视图的调整7
4.工作流程的简介8
4.1建立一个虚拟的环境8
4.2创建虚拟的人体12
4.3把人体放置于环境中13
4.4给人物指派任务16
4.4.1界面介绍16
4.4.2创建运动17
4.4.3运动环境中人物的设定20
4.4.4让人物按路径运动20
5.分析人物的行为22
5.1碰撞探测22
5.2约束23
5.3距离测试25
6.人机工效学分析26
6.1可达区域26
6.2力量和扭矩分析工具28
6.3机动车驾驶员人机工程分析套件29
6.4任务分析套件30
图表目录
西安交通大学管理学院国家级实验教学示范中心人因工程实验室III
图表1:
界面的移动和旋转1图表2:
右键快捷菜单2图表3:
Jack控制栏2图表4:
菜单3图表5:
工具拦3图表6:
移动控制栏3图表7:
物体的移动和旋转3图表8:
Snap的定义4图表9:
信息栏4图表10:
Jack文件的层级模型5图表11:
输出类型选择6图表12:
编辑选项卡的下拉菜单6图表13:
视图菜单下的指令7图表14:
在object→create下的指令9图表15:
在环境中添加了灯光效果9图表16:
在object→ModifyGeometry下的指令9图表17:
object选项下的一系列属性指令10图表18:
调节关节对话框11图表19:
创建motor选项卡11图表20:
Interactivereach对话框12图表21:
基本人物尺寸对话框13图表22:
人物尺寸高级对话框13图表23:
人物属性对话框13图表24:
控制人物对话框14图表25:
脚印指令15图表26:
视线指令15图表27:
视线锥体指令15图表28:
手形指令15图表29:
对人物手的控制和手形的选择16图表30:
抓握指令16图表31:
动画指令窗口16图表32:
创建物体的运动对话框18图表33:
创建关节运动对话框18图表34:
时间轴上的右键快捷菜单19图表35:
用鼠标直接编辑运动时间19图表36:
创建支持运动对话框19图表37:
运动环境中人物的操控20图表38:
在某个时间点或者时间段上对人物动作的控制20图表39:
路径的创建21图表40:
让人物按照路径移动21
图表41:
人物和路线的绑定22图表42:
碰撞探测22图表43:
碰撞探测效果23图表44:
创建约束24图表45:
创建约束后的效果24图表46:
距离的测试25图表47:
标尺指令25图表48:
最短距离的计算26图表49:
基于肩关节角度的可达域计算27图表50:
基于腰扭转角度的可达域计算27图表51:
力量和扭矩分析对话框28图表52:
力量和扭矩分析结果28图表53:
机动车驾驶员人机工程分析套件29图表54:
舒适度测试30图表55:
机动车部件库30图表56:
任务分析工具31图表57:
腰脊椎力分析对话框31图表58:
腰脊椎力分析图视31图表59:
静态力分析工具对话框32
1.简介
Jack是一个人体建模与仿真以及人机工效评价软件解决方案,帮助各行业的组织提高产品设计的工效学因素和改进车间的任务。
Jack最初是由宾夕法尼亚大学的人体模型和模拟中心(CenterforHumanModelingandSimulationattheUniversityofPennsylvania)开发,目前是西门子PLM旗下的软件解决方案一员。
使用Jack可以:
✓建立一个虚拟的环境;
✓创建一个虚拟人;
✓定义人体形状和生理参数;
✓把人加入在虚拟环境中;
✓给虚拟人指派任务;
✓分析虚拟人体如何执行任务;
✓对于虚拟人进行工效学评价;
✓支持多种虚拟现实外设。
从Jack获得的信息可以帮助您设计更安全、更符合人体工程学的产品、工作场所和更快的流程和使用更低的成本。
2.Jack的界面
2.1图形界面
点击桌面Jack40.bat图标,进入Jack软件。
出现的是一个默认的图形界面视窗(GraphicsWindows)。
通过系统默认选项框(Edit→Systemdefault)可以实现对工作界面的多种自定义,其中包括颜色等。
通过鼠标你可以实现图形界面的随意移动。
具体操作如下面表格所示:
图表1:
界面的移动和旋转
Ctrl+LMB(鼠标左间键)
根据中心位置旋转相机
Ctrl+MMB(鼠标中间键)
平移
Ctrl+RMB(鼠标右间键)
缩放
Ctrl+Shift+LMB
根据某个点旋转视图
Ctrl+Shift+MMB
平移
Ctrl+Shift+RMB
推离/拉近视图
点击鼠标右键会出现窗口右键菜单(Contextsensitivemenu)。
通过在这个菜单中的New指令下可以实现从其他视角观察界面。
通Windowsset指令可以设置视图窗口的排列方式。
同时,通过这个右键菜单中的Save/Readviewerlayout指令可以实现对当前视图方式的保存和读取已保存视图模式,此外,Background指令还可以更改视图的背景,比如,网格方式,阴影方式等。
右键快捷菜单
图表2:
右键快捷菜单
2.2控制栏
Jack的图形界面和控制栏是分开的。
点击windows任务拦里的Jack4.0任务(如下图中圆圈所示)会出现一个包括标准菜单和图标的控制栏。
菜单
控制栏里包括Menus(菜单),Movecontroller(移动控制器),MessageArea(信息栏),IconToolbar(工具拦)。
工具栏
移动控制器
消息栏
图表3:
Jack控制栏
在每个菜单选项卡的下拉菜单的第一行均有一个虚线,点击虚线可以使得此下拉菜单变为独立的菜单。
File,Edit,View选项下主要包含了一些基本的界面操作。
Human和Modules指令可以实现人物的创建,编辑,以及给人物指派任务。
Object则主要是实现对Jack环境中各种不同层级的物体的编辑。
Analysis主要可以实现对人物动作或姿势的可达区域和舒适度的评估。
图表4:
菜单
在工具栏里则是一些常用指令的快捷路径,如下图所示。
其中,Objectselector中所选中的物体类型则是在右键菜单里面出现的和右边移动工具拦里面所能选择的物体类型。
如图2中Objectselector选择的是fig,则移动控制器中所选择的移动对象也是fig,点击右键出现的右键快捷菜单也是对于所选fig格式物体的编辑。
图表5:
工具拦
移动控制栏可以帮助用户实现对Jack环境中每个物体进行移动。
首先通过
或者在空白处输入所要选择物体的名字来选择你想要移动的物体。
图表6:
移动控制栏
Jack采用的是直角坐标系统(XYZ轴)。
你可以通过在移动控制栏里填写坐标位置或者直接用鼠标拖动物体,如下表所示,来实现物体的移动。
此外,同时点击某两个鼠标键可以实现相应的两个方向的移动或旋转。
图表7:
物体的移动和旋转
LMB
X坐标轴方向移动
RMB
Y坐标轴方向移动
MMB
Z坐标轴方向移动
Shift+LMB
X坐标轴方向旋转
Shift+RMB
Y坐标轴方向旋转
Shift+MMB
Z坐标轴方向旋转
通过Snap操作,用户可以实现准确的将物体放置到环境中的某个位置上。
比如,选择Snaptocursorpoint,然后通过手选项或者在空白栏填写物体名字选择你想要移动的位置。
然后,Jack会自动移动物体到用户所选择的位置上。
图表8:
Snap的定义
CursorPoint
物体会移动到所选择的视图上的某个位置的最底层的几何图形上
Site
物体会移动到所选择的位置点上,并且方向变为该位置点的方向
Siteposition
物体会移动到所选择的位置点上
Siteorientation
物体的方向会变为与所选择的位置点的方向一致
Nodeposition
物体会移动到所选择的节点上,物体方向保持不变
Edgeline
物体会移动到由被选边缘确定的一条线上的离需要移动的物体最近的一个点上
Edgeposition
物体会移动到所选择边缘的两个终点的之间
Edgeorientation
物体的方向会变为所选择边缘的方向
Faceposition
物体会移动到所选择表面的里面
Facecenter
物体会移动某个被选表面的中心,但方向保持原有方向
Faceplane
物体会移动到最近的一个表面的平面上
Faceorientation
物体的方向会改变为与正常表面的方向一致
Squareorientation
物体的方向会改变为与整体坐标系统方向一致
Groundplane
移动到最底层的节点上,即Y=0
当用户下达指令时,消息栏为用户提供反馈信息。
图表9:
信息栏
3.基础操作
3.1Jack文件的保存
图表10:
Jack文件的层级模型
Jack的文件分为三个主要的级别。
环境是最高的文件类型,它包含了环境中的所有物体和部件。
物体又包含了所有的部件。
图表10说明了Jack软件的层级关系。
通过菜单上Object选项下的Properties指令可以进入各个文件类型的属性对话框(Propertiesdialog)。
通过属性对话框可以查看和编辑文件的信息。
Segment(.pss)文件(File→Save→Psurf)是Jack环境的最底层的结构。
它包含所有的组成figure的部件的几何数据。
这些数据被保存为ASCII文本,能在文本编辑器中打开并编辑。
Figure(.fig)文件(File→Save→Figures)是多个部分的集合,其中同样也包含所有的相关位置,颜色,关节连接,以及限制。
然而,关节的方向却不被包括在这个文件中。
.fig文件包含部件文件(.pss)的参照。
同时.fig文件同时也被保存为ASCII文本,能在文本编辑器中打开并编辑。
.fig文件能引用.pss文件。
这允许在一个或多个.fig文件中多次引用同一个.pss文件。
这对于修改几何图形时很有用。
当你希望所有引用了某个被修改了的几何图形的.fig文件都采用修改后的几何图形时,你只需要把原来的.pss文件替换成新的.pss文件就能使.fig文件自动更新成修改后的样子。
环境(.env)文件(File→Save→Scene)包括建立一个场景需要的所有信息。
它包括所有物体间相对位置的信息和环境中的约束。
然而环境文件里面并不包括:
映像(reflection),视线锥体(ViewCones),人体骨骼图(skeletons),痕迹(traces),ghosts,投影(projections),
和支持文字。
然而,用户可以保存其对环境的操作(Manipulations)。
既,通过File→Save→
Manipulations,保存操作文件,其中包含了物体的位置和关节的角度。
3.2在Jack下导入或导出文件
Jack可以很好的与其他设计和分析软件相兼容。
它可以很容易的实现文件的导入(File→
Import)。
可以导入的文件格式有:
Vis(.jt),VRML(.wrl),IGES(.igs),Stereolithography(.stl),Inventor(.iv),Optimizer(.csb),
Performer2.1binary(.pfd),DenebIGRIP1.2parts(.igp),Cyberware(.cyb),BYU(.g),
VisualizationToolkit(.vtk),和Marchingcubes(.tri)
这些格式的导入各有利弊。
例如,最常用的为.jt文件。
这类文件能直接在Jack中打开。
但是直接打开此类文件会造成基于节点的运算不能直接进行。
但是,如果这类文件导入到Jack里就会丢失原有的纹理设置。
同时,你可以选择导入的文件在Jack里的输出类型。
图表11:
输出类型
JackType
Output
Psurf
1个.Pss文件
Figure
1个.fig文件以及相匹配的.pss文件
Environment
1个.env文件以及相匹配的.pss文件
批量转换文件(File→BatchTranslateFiles)指令可以使用户一次将多个相同格式的文件转换成Jack的.pss文件。
转换好的文件会被存放在默认的文件夹中。
同时,Jack也支持文件的导出。
通过File→Export指令可以将Jack的3D场景导出为VRML
或者IGES的输出格式。
✓对于导出VRML1.0格式的文件(File→Export→VRML1.0),Jack支持导出单独的figure
和整个场景两种选项。
但是,集合信息并不能被保存。
✓对于导出IGES5.3格式的文件(File→Export→IGES5.3),Jack支持保存polygonaldataasboundplane或者trimNURBS数据。
选择preservehierarchy选项可以保持部件定义。
Jack也可以通过这个屏幕截图指令(File→ScreenCapture)保存高质量的图片。
3.3对Jack环境的编辑
Jack了的视图,纹理映射和照明功能,帮助您赋予您的虚拟环境更有说服力的外观。
对基础的图像文件,如云彩、公路、工厂内部或机器的控制面板添加纹理,可用于增加视觉细节场景,而不会增加额外的几何形状。
Jack的经典照明功能,可以帮助您突出环境中的区域和加强场景的真实感。
图表12:
编辑选项卡的下拉菜单
Undo
撤销上一次操作
DeleteScence
删除在当前Jack环境下的所有物体
Scale
缩放比例
Material
Jack环境中物体颜色的设置
Texture
把图片文件添加在物体表面
keybuilding
热键
Systemdefault
系统设置
Scale可以分为对场景,物体,和部件的缩放。
其中对于物体的缩放可以选择对XYZ三个方向均缩放同一数值,也可以选在单方面的缩放。
在对环境进行缩放的时候,人物是不会缩放的。
在缩放对话框的最下方,如果勾上Updateinteractively选项可以对用户的操作进行实时缩放。
同时也可以选择在完成所有缩放操作后,点击Apply。
Material对话框中,可以实现对被选对象颜色的设置。
它提供了一些常用的颜色,也可以进一步采用下面的对话框进行编辑。
后面三个选项都可以从红绿蓝三个颜色进行调整。
✓Ambient:
当不受灯光影响时,表面的颜色。
✓Diffuse:
当颜色受到白色灯光照射时,表面的颜色。
✓Specular:
物体的镜面高光的颜色
✓Golssiness:
综合的反光程度。
3.4视图的调整
在Jack中可以很容易地改变视图,通过鼠标按钮可以基于一个参考点,水平或垂直或放大“相机”。
此外,您也可以将视图参考点定位到指定的对象上,为某些对象加上相机,如人的眼睛,并建立剖视图。
具体指令如下:
图表13:
视图菜单下的指令
Centerall
重新将整个工作场所放到场景的正中
Zoomto
推进到场景中所选择的地方
Makeallfiguresvisible
显示所有隐藏了的物体
Togglesegmentvisibility
反选所有物体的显示设置
Shadescene
将线框物体转变为阴影物体
Wireframescene
将阴影物体转变为线框物体
Figureprojection
显示人物投影
Textureon/off
显示或隐藏纹理
Viewcontrol
视图控制
Namedview
保存经常使用的视图设置
Createwindows
创建一个新的视图对话框;从不同的方向看工作场景
Windowsset
选择视图对话框的排列
Currentwindows
选择一个视图对话框为现在工作的视图
Stereoproperties
对于外置的虚拟显示设备参数设置
Objectivehierarchy
显示出所有场景里面的物体,人物,和其部件的关系
Togglelogwindow
显示日志文件
Toolbars
自定义工具图标
4.工作流程的简介
4.1建立一个虚拟的环境
Jack是一个功能强大的互动性、实时视景仿真解决方案。
您可以导入CAD数据(File→Import),在周围的环境中移动物体(参照移动控制栏,Movecontroller,章节),交互式地改变相机的视图(参照视图的调整章节)和创建特殊效果(参照对环境的编辑章节),以提高您“现场”的真实性。
Jack也允许您从草图开始建立模型,用于概念设计。
您可以创建简单的几何图形,如立方体、球、圆柱、圆锥和圆环。
熟练操作后,您可以合并这些简单的图形成为更加复杂的部件,如机械工具和车辆。
Jack还提供了一套基本的工具(锤子,钳子,梯子,齿轮,锯,螺丝刀和扳手)。
在Jack中所有的物体都呈现为由平面组成的表面几何布局形态。
平面是由三个或三个以上的节点(Nodes)组成。
而节点(Nodes)则是被放置在XYZ空间中的坐标点。
在表面(Faces)上链接两个节点的连接线被成为(Edges)。
通过编辑菜单下的创建选项可以创建site,joint,node,face,灯光,CAD物体,基本立方体形状,物体库。
这些对环境中具体物体的创建和编辑通过菜单上object选项下的指令完成。
通过object→create指令可以在环境中创造物体
图表14:
在object→create下的指令
CreateSite
确定关于某个部件的site的位置
CreateJoint
创建连接部件或者site的关节
CreateNode
创建,移动,或者删除node
CreateFace
移动,创建,删除,反转,或者确定face
CreateLight
创建灯
CADobjects
创建常见的CAD物体,如圆锥体,齿轮
Rectangularsolid
设置基本立方体的形状
Figuresfromlibrary
选择一些储存在资料库内的物体
以创建灯为例。
通过添加不同的灯会对视图的颜色产生变化。
同时用户也可以通过移动灯的位置和方向来改变其对视图颜色的影响。
图表15:
在环境中添加了灯光效果
通过object菜单下的修改几何布局(ModifyGeometry)选项可以实现对部件(segment)的编辑。
图表16:
在object→ModifyGeometry下的指令
EditPsurf
对所选部件进行修改,或者创建新的和删除旧的。
MergeSegmentGeometry
将一个segment与另一个segment组合起来
SplitSegmentGeometry
将组合过的segment分离。
FixSegmentOrientation
固定segment的方向
通过Object选项下的Properties指令,可以进入各种不同级别的属性对话框。
图表17:
object选项下的一系列属性指令
✓Figure属性对话框可以实现对物体信息的编辑和进入下级属性对话框。
✓Segment属性对话框适用于Jack环境中任何物体。
用户可以查看和编辑segment的基本信息和显示属性。
✓Site用于定义3D空间中的坐标位置。
它是一个用来确定部件的局部坐标框架的相对位置和方向的三合一的坐标轴。
它可以帮助用户确定具体的目标约束,关节中心,甚至测量点。
通过其属性(properties)选项卡,用户可以看到具体某个site的信息或者建立一个新的site。
Rootsite是一个物体建设的基础,它代表部件的局部坐标(0,0,0)
✓Joint属性(properties)选项卡可以实现对某个joint信息的查看和编辑或者建立一个新的joint。
在新建一个Joint的时候,你可以选择在部件间建立一个joint,或者在sites间建立一个joint。
✓表面(Faces)同样是Jack几何图形中很重要的部分。
表面被一系列的节点所确定。
表面属性对话框包含了具体某个表面的构建信息和所有组成表面的节点。
在表面属性对话框中勾选reflective选项,可以实现表面显示环境中的其他物体。
✓边缘Edges连接在一个表面上的两个节点。
Edges决定了当一个物体呈现线型框架时的样子。
边缘属性对话框包含某个具体边缘的构建信息。
✓节点(Node)是几何结构的最基础层。
节点确定那些用于确定面部和边缘在3D空间中的具体坐标。
在Psurf(.pss)文件中,它是位于第一部分的数据。
✓灯光(Light)属性对话框可以使用户实现对于灯光颜色的调节。
通过勾选或者不勾选visible
选项达到调节灯光是否在环境中显示出来。
通过调节关节对话框(Adjustjointdialog),用户可以实现对关节的操控。
首先你可以通过填写名称或者手图标选择你想要操控的关节,之后你就可以通过调节滑动条,输入数据,或者在图像中直接用鼠标来操控关节。
当你用鼠标调节关节时,一个箭头或者旋转轮盘会显示调节的类型和方向。
箭头标明了平移的方向,而旋转轮盘则表明调整的方向。
旋转轮盘会出现红色和绿色两个部分。
绿色的部分为关节可以被调节的范围,红色则相反。
图表18:
调节关节对话框
通过object→motorson/off,可以实现对环境中的所有motor的开启和关闭。
此外,通过
createjoint对话框中的motors选项卡对个别motor的调整。
图表19:
创建motor选项卡
交互式达到指令(object→interactivere
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Jack 人体 建模 仿真 软件 word