Simulink 3D Animation

動的システムの挙動を仮想現実環境で可視化

 

Simulink 3D Animation™ は、Simulink® モデルと MATLAB® アルゴリズムを 3 次元グラフィックス オブジェクトにリンクするためのアプリを提供します。オブジェクトは標準 3 次元モデリング言語の X3D や VRML97 で表現されます。デスクトップ、またはリアルタイム シミュレーションで、位置、回転、大きさ、およびその他のオブジェクト プロパティを変更して、3 次元空間をアニメーション化することができます。また、仮想世界で衝突やその他のイベントを検知して、MATLAB および Simulink アルゴリズムに反映することもできます。仮想カメラからのビデオは、処理のため Simulink にストリームすることができます。

Simulink 3D Animation には、仮想シーンをレンダリングして操作するためのエディターとビューワーが含まれます。3 次元空間エディターでは、3 次元オブジェクトから組み立てられた詳細シーンをオーサリングすることに加え、CAD および URDF ファイル フォーマットをインポートすることができます。3 次元空間は立体視覚を用いてすぐに見ることができます。MATLAB figure 内の複数の 3 次元シーン ビューをまとめ、フォースフィードバック型ジョイスティック、3 次元マウス、またはその他のハードウェア デバイスを使用して仮想世界を操作することができます。

始める:

3 次元空間のオーサリング

仮想現実世界をオーサリングしてインポートするための 3 次元空間エディターを使用します。

3 次元空間の構築

3 次元空間エディターは、仮想世界を構成する VRML オブジェクトの、階層的なツリー型ビューを提供します。これには、簡易アクセスのためローカルに保存される、オブジェクト、テクスチャ、変換、および素材のライブラリが含まれます。

3 次元空間エディターで、月着陸船のツリー型ビュー (左) とシーン プレビュー (右) を表示

Web から 3 次元コンテンツをインポート

いくつかの  3 次元オーサリング ツール では、3 次元空間を構築して、Simulink 3D Animation での使用に向けて、X3D または VRML97 フォーマットでエクスポートすることができます。くわえて、Web より 3 次元コンテンツをダウンロードして、詳細な 3 次元シーンの構築にそれを使用することができます。

CAD モジュールのインポート

3 次元空間エディターでは、Simscape Multibody™Robotics System Toolbox™、および Aerospace Blockset™ でモデル化された動的システムを表現する、詳細な 3 次元空間を構築するため、ほぼ全ての CAD パッケージからインポートされた 3 次元オブジェクトを操作することができます。Simulink 3D Animation により、SolidWorks® および PTC CreoTM (Pro/ENGINEER®) などの CAD ツールにより作成された、VRML および X3D ファイルを処理することが可能です。STL、DAE COLLADA、URDF、および SDF ファイル フォーマットから、CAD モデルを 3 次元空間エディターにインポートすることもできます。

Simscape Driveline™ でモデル化されたデュアルクラッチ トランスミッションでのダイナミクスの 3 次元アニメーション (上) と、Aerospace Blockset で座標変換を使用して算出された航空機の軌道トレース (下)

空間の参照

立体視覚などの仮想世界で、参照、ズーム、パン、および移動します。

VRML ビューアー

Simulink 3D Animation には、ズーム、パン、横への移動、および関心ポイントの回りでの回転により、仮想世界を移動できる、視点と呼ばれる機能がビューアーに付属します。仮想世界では、関心領域を強調し、来るものをガイドし、異なった位置からオブジェクトの動きを観察する、といった視点を構築することができます。シミュレーション中、これらの視点を切り替えることができます。

ミニドローンの飛行軌道を可視化

3 次元空間を含むユーザー インターフェイスを構築

Simulink 3D Animation ビューアーには MATLAB figures が組み入れられているため、MATLAB Handle Graphics® の仮想シーンと、1 つ以上の仮想世界の複数ビューを組み合わせることができます。

MATLAB Handle Graphics でオーサリングされたグラフィカル インターフェイスの例。画面では、複数 3 次元ビューを組み合わせた、サーキットでの自動車サスペンションのテストが (上)、傾向分析のための 2 次元グラフィックスを持つ、速度データとステアリング ホイールの可視化にあわせて表示 (下)

Web ブラウザーでの 3 次元空間のリモート参照

Simulink 3D Animation Web ビューアーは HTML5 対応 Web ブラウザーで作動し、コンピューター、携帯電話、およびタブレットで仮想世界を表示します。コンピューターで仮想世界を開き、Simulink 3D Animation がインストールされていない、モバイル機器またはコンピューターの Web ブラウザーからリモートで参照することができます。

HTML5 対応ブラウザーでの組み立てラインの 3 次元アニメーション。ブラウザーの IP アドレスはアニメーションを実行しているホストのコンピューターを参照

空間の操作

3 次元空間への双方向型 MATLAB および Simulink インターフェイスを使用します。3 次元マウスやフォースフィードバック型ジョイスティックなどの 3 次元入力デバイスを用いた、ユーザー操作や仮想プロトタイピング向けの Simulink ブロックおよび MATLAB 関数を提供します。

3 次元空間との MATLAB インターフェイス

MATLAB から、VRML オブジェクトの位置およびその他のプロパティを読み込み、変更、VRML センサーから信号を取得、グラフィカル ツールからのコールバック作成、アニメーションの記録、3 次元オブジェクトへのデータのマッピングを実現することができます。MATLAB Compiler™ を使用して、Simulink 3D Animation の機能を持つスタンドアロン アプリケーションを生成することができます。

MATLAB を使用してプログラムからアクセスした 3 次元シーン オブジェクトのプロパティ

3 次元空間との Simulink インターフェイス

シーンでの仮想オブジェクトの位置、回転、およびサイズを制御して、動作と変形を可視化することができます。シミュレーション中、シーン内の VRML オブジェクトのプロパティを Simulink で読み取ることも可能です。軸変換向けのベクトルおよびマトリックス ユーティリティにより、Simulink 信号と仮想世界のオブジェクト プロパティを連携させることができます。仮想世界内で、オブジェクトに関連するビューを調整したり、Simulink 信号をテキストとして表示したりすることができます。仮想世界で定義された合成カメラからの 2 次元出力を、Simulink にストリームして、2 次元ビデオの追加処理を行うことができます。

関連する仮想シーンでオブジェクトの 3 次元軌道をトレースすることもできます。たとえば、宇宙船打ち上げ軌道の可視化を行うことができます。

車両運動のシミュレーション。車両に搭載された合成カメラの 2 次元出力を、ビデオ処理アルゴリズム (これの例では、単純なエッジ検出) を用いて処理して、ビデオ ビューアー ウィンドウで表示 

3 次元入力デバイス

Simulink 3D Animation は、ハードウェア入力デバイス (3 次元マウスおよびフォースフィードバック型ジョイスティック) を使用して、仮想世界でオブジェクトを操作できる、Simulink ブロックおよび MATLAB オブジェクトを提供します。しかし、これらのデバイスの使用は、仮想シーンでのオブジェクトに限定されていません。これらを、より一般的な用途で使用して、Simulink ブロックを駆動または MATLAB ベースのアルゴリズムを制御することができます。

このモデルでは、3 次元マウスをマニピュレーターの制御に使用。このデバイスが Simulink に、コントローラー キャップの変換と回転、およびボタンのステータスについての情報を提供

3 次元空間で衝突を検知

3 次元オブジェクト間の衝突を検知し、MATLAB および Simulink アルゴリズムへの入力として使用します。

Simulink 3D Animation により、仮想現実オブジェクト間の点群、レイトレーシング、プリミティブ ジオメトリの衝突を検知することができます。PointPickSensor、LinePickSensor、および PrimitivePickSensor ノードを使用して、超音波、LIDAR、およびタッチ センサーをモデル化することができます。

LIDAR センサーを備えた車輪付きロボットの 3 次元空間。緑の線がセンサー光線を、青の線が周りのオブジェクトとの衝突までの距離を表現

アニメーションの記録と共有

シーンのデータを記録し、作業を共有します。

シーンのデータを記録

Simulink 3D Animation により、仮想シーンのフレーム スナップショット (キャプチャー) を制御、またはビデオ ファイルにアニメーションを記録することができます。現在のビューアーでのシーンのフレーム スナップショットを TIFF または PNG ファイルとして保存することができます。将来再生するときのために、アニメーション データの記録を AVI 2 次元ビデオ ファイルおよび 3 次元アニメーション X3D ファイルに設定することができます。3 次元アニメーション ファイルから、完全な仮想現実体験により記録されたアニメーションを調査することができます。立体視覚を使用して異なった視点からシーンを観察します。

フレーム スナップショットおよびアニメーションのデータに対し、ビデオおよび画像の処理手法を使用することができます。これらのアプローチにより、物理的な実験環境の代わりに、仮想現実環境とのリンクを通した視覚的フィードバックループを使用して、制御アルゴリズムを開発することが可能になります。

Simulink 3D Animation Player で2 台の車両が、高度な安定性制御ユニットを異なった設定にして、車線変更操作を実行する 3 次元アニメーションを表示

共同作業環境を可能に

Simulink 3D Animation により、Simulink を実行している 1 台のマシン、またはローカル経由およびインターネット経由で接続されたコンピューター上の、シミュレーションされた仮想世界を参照して操作することができます。共同作業環境では、TCP/IP プロトコル経由でホスト サーバーに接続された複数のクライアントから、アニメーション化された仮想世界を参照することが可能です。個別の環境 (ネットワーク接続されていない) で作業するときは、モデル化されたシステムと 3 次元の可視化は、同一のホストで実行されます。

リアルタイム シミュレーションの可視化

リアルタイム シミュレーションを可視化して入力ハードウェアと接続します。

Simulink 3D Animation には、リアルタイム シミュレーションを可視化して入力ハードウェアと接続する機能が付属します。 Simulink Coder™  を用いて、Simulink モデルから生成された C コードを使用し、アニメーションを駆動することができます。このアプローチは、リアルタイム ハードウェア接続時に動的システム モデルの視覚アニメーションを提供することにより、 Simulink Real-Time™ および Simulink Desktop Real-Time™ 上での、ハードウェアインザループ シミュレーションまたはラピッド プロトタイピングを強化します。

ラピッド プロトタイピングおよびハードウェアインザループ シミュレーション向け Simulink 3D Animation などの、Simulink Real-Time テスト環境のコンポーネント

新機能

文字列

VR Sink および VR Source ブロックが文字列データ型をサポート

PROTO 編集

3 次元空間エディターから直接 PROTO 定義を編集

マウス ホイールでの移動

マウス ホイールを使用して 3 次元空間でのカメラ視点を移動

FBX ファイルのインポート

仮想現実世界のノードとして FBX ファイルを読み込み

座標変換ユーティリティ

VR 世界と MATLAB 座標の変換

これらの機能および対応する関数の詳細については、リリース ノートを参照してください。

無料評価版を入手する

30 日間の無料評価版はこちら

今すぐダウンロード

あなたは学生ですか?

MATLAB および Simulink 学生向けソフトウェアの入手

詳細を見る