LabVIEW学习分享（2）

LabVIEW实用总结–3D模型控制

小树不修不直溜，人不学习哏揪揪！在今天这样一个大顺的日子里，本小学生特意起了个大早，感受一下清晨的微风♪(＾∀＾●)ﾉ。明天就是端午节了，每到这个时候，我都发自内心地感谢屈原老师，天朝历史上数不清的多少豪杰，唯独屈原老师为我们后人带来了三日假期，虽然总赶上周六周日吧，但就算加班也会有补助，还是很不错的。回归正题，今天和大家分享LabVIEW读取与控制3D模型的方法总结，虽然NI公司的LabVIEW给出了一些3D图片控制的范例，但都稍显复杂与零散，本小学生通过对网上一些大神们给出的范例进行分析与学习，实践编程调试3D模型控制程序，特总结此文，以留纪念，望大神指点！
前期准备工作–3D模型文件
LabVIEW程序框图中自带的三维图片控件，是可以实现简单的三维模型建立的，但仅仅局限于创建空间立方体（长方体、球体、圆柱体），稍微复杂一些的机械结构或零件,就很难直接利用编程LabVIEW创建。NI公司也早已想到了这一问题，因此在三维图片控件中有加载文件的控件选项，以兼容3D绘图软件创建出的模型， 分别可健在VRML文件、加载ASE几何、加载STL几何，本小学生问了几位搞射击的老铁，这几种文件都是3D模型编辑软件的常用文件存储格式，我这里参考一位大神所做的六自由度机械臂程序，相信许多小伙伴也都看过，但是相对更直观一些。我加载的模型创建软件是SolidWorks 2014编辑的，下面分享一下模型处理过程。
在建模软件中转换模型格式：本小学生不是专业的射击师，因此对于建模软件的操作流程不是特别熟悉，我的模型资源来自于一位射击专业的好友，他直接分享给我了一个做好的模型资源，这个资源想来许多机械专业的小伙伴都看到过，是用SolidWorks 2014编辑的港口起重机模型，这个模型是用“实体”搭建出的零件文件（SLDPRT），我不清楚我的这种说法是否准确，如果不对希望大神指正。这个模型十分细致，细致到螺丝钉的程度，不过为了适应我低配电脑的文件处理方便，我对源文件进行了适当修改过程如下：
（1）首先读取源文件：如图1所示读取出的模型文件效果，从左侧的导航栏中可以看出有1369个实体，我朋友告诉我这都不算太多的，只是个一般程度的模型文件吧，于是本小学生对于这些个实体进行重新分类，按起重机的机构分解成三大部分，分别是行走机构、旋转机构与起升机构，如图2、3、4所示分别为拆分出的文件图示。

图1 原模型文件

图2 旋转机构

图3 起升机构
图4 行走机构
（2）如上图4所示，点开隐藏工具栏，点击“工具”选项，下拉菜单中选择“选项”。弹出如图5所示的窗口，点击“文档属性”，再点击左侧的“图像品质”，设置成图5中所示的效果，此处调整图像品质的目的是为了减小3D模型文件的大小，不然我尝试过读取未修改前的文件，电脑异常的卡，将文件减小后，明显改善了不少。

图5 图像品质修改
（3）点击如图6所示的“保存”按钮，选择“另存为”，弹出如图7所示的对话框，选择文件存储路径，注意此时我们保存的格式为“WRL”格式，点击下方的“选项”按钮，弹出如图8所示，选择“VRML97”版本，国际标准版本，单位“米”。这是我经过多次实践，发现的比较好用的格式，目的还是为了LabVIEW调用。

图6 另存选择

图7 另存对话框

图8 VRML文件格式选择
最后将零件文件利用上述方法都转换成WRL格式文件，如图9所示。

图9 转换好的WRL文件
至此准备工作基本完成，我也尝试过利用3DMAX软件将模型文件转换成WRL格式文件，但转换后的文件利用LabVIEW读取总是不成功，可能是版本格式的不兼容的问题，此处将源文件与我修改转换的模型文件分享给大家，希望能帮助到有需要的小伙伴。
百度网盘永久有效链接：
链接：https://pan.baidu.com/s/167b0UpMHkMdZHmaQcVjCbQ
提取码：w3kl
LabVIEW读取与控制3D模型程序
（1）在准备好WRL模型文件的基础上，开始编写LabVIEW程序，我用的是LabVIEW 2016 32位版，编写3D模型的控制程序不需要扩展工具包，好像从很久以前的版本就自带3D控制工具。
我们首先在创建一个新的文件夹，将之前转换好的WRL文件存储于此文件下的自定义文件夹下，如图10所示，我的新建文件夹叫“3D控制”，期内部存储WRL文件夹叫“WRL”（有点频）。

图10 新建文件夹
（2）然后我们先编辑前面板，新建VI（Ctrl+N），单击右键弹出控件选板，选择“图形”选板下“三维图片”控件，如图11所示，添加到前面板上后，适当调整大小与位置的设定，如图12所示，此处操作过后，3D图形显示控件添加完成。

图11 三维图片控件

图12 前面板效果
（3）切换到程序框图（Ctrl+E），首先介绍主要用到的3D控件位置，如图13所示，选板中点击“图像与声音”，选择其中的“三维图片控件”，编写3D控制程序的主要控件都在此处。然后我们首先创建读取WRL的程序，选择“文件IO”选板中的“创建路径”与“拆分路径”程序模块，模块位置如图14所示，为了程序移植考虑选取了“当前VI路径”的“文件常量”因此新建VI要存储于准备的文件夹中。放置并连接好控件，如图15所示，读取WRL文件路径程序完成。

图13 程序框图中的三维控件

图14 路径读取控件

图15 读取路径程序框图
（3）开始编辑显示程序，这个过程就像盖房子一样，从下而上，逐步搭建，首先我们利用LabVIEW的三维控件编辑出一个轨道的模型，如图16所示选择“三维图片控件”中的“几何”，在选择“创建盒”，以及如图17所示的“颜色改变”控件，在添加“创建对象”控件时，需要注意添加的是如图18中所示的左侧的VI模块，操作是程序框图中右键，然后点击“选择VI”，弹出窗口选择如图19所示的VI，其路径在我的电脑中如下，供大家参考。
D:\Program Files\National Instruments\LabVIEW2016\vi.lib\picture\3D Picture Control\Object

图16 创建盒控件

图17 颜色改变控件
图18 创建对象控件对比

图19 创建对象VI加载位置
然后我们再选择“助手”中的“应用纹理”控件如图20所示，并将各个控件接线如图21所示，然后利用PS软件绘制简单的轨道图片，如图22所示，保存成BMP格式，并且参数设置如图23所示，并将此BMP文件同样保存到工程文件夹的WRL文件夹下如图24所示。
图21 应用纹理控件

图22 PS制作轨道图

图23 BMP文件格式

图24 文件存储位置
然后选取“对象”中的“创建对象”控件如图25所示，创建“Scene”场景对象，为后期控制做准备，再添加如图26所示的“添加对象”控件，将对象组合起来。然后我们添加while循环结构，再添加如图27所示的“缩放对象”控件用来控制显示模型的大小，其中含有簇类型数据，控件位置参见图28，然后添加“设置平移”控件，如图29所示，以便于调节模型的显示位置。然后我们将创建好的VI存储于步骤（1）中的工程文件夹如图30所示。然后在前面板中调节3D图片显示控件的属性，如图31所示的视角控制器和自动投影属性。最后点击前面板的“连续运行”按钮，得到如图32所示的前面板效果。

图25 创建场景

图26 添加对象控件

图27 缩放对象控件

图28 按名称捆绑

图29 设置平移控件


图31 3D显示控件属性调节

图32 运行效果
至此利用LabVIEW创建几何模型操作结束，下面开始加载起重机模型文件，与控制调试程序编辑。
（4）加载行走机构模型：如图33所示，选择“加载VRML文件”控件，同时参照加载BMP文件时程序，创建路径程序。然后运行看一下效果，如图34所示，似乎在坐标轴上出现了问题，我们添加如图35所示的“旋转X轴”控件，再运行调试效果如图36所示，似乎需要对Z轴向进行平移操作，最后调整好的程序框图如图37所示，这一过程就是在不断的调试中实验得到的结果，运行效果如图38所示。

图33 加载VRML文件控件

图34 初步加载效果

图35 X轴旋转控件

图36 旋转轴后的效果
图37 调整好的程序框图

图38 加载行走机构模型运行效果
至此加载行走机构模型基本成功，这一过程同样适用于接下来的模型加载与调试控制过程。
（4）加载旋转机构模型：如图39所示我们直接按照之前加载行走机构的方添加路径与对象控件，其运行效果如图40所示，我们会神奇的发现好像直接自动就装配好了，无需再进行平移操作，或许是因为原模型文件中本身就存在着装配关系，我们只是把它们拆开了，但装配关系不变，相对空间位置也不变。但这还没有结束，旋转机构自然需要添加旋转控制，如图41所示，在程序面板中添加“设置旋转”控件，并如图接线。前面板点击“连续运行”并调节控件“旋转机构”，得到如图42的效果。

图39 加载旋转机构程序框图

图40 初次加载旋转机构的运行效果

图41 旋转机构调控程序框图

图42 旋转调控运行效果
至此旋转机构模型加载与调控程序编辑完成，下面加载起升模型
（5）加载起升机构模型：如图43所示仿照前面的方法，添加创建路径与对象添加控件，并如图所示连接程序框图。运行仿真的结果如图44所示，仍旧直接装配到旋转机构。同样为了实现起升控制的功能，添加如图45所示的“设置缩放”与“设置平移”控件，并利用开关（布尔）控件与条件结构相配合，实现控制效果。其运行效果如图46所示。

图43 加载起升机构程序框图

图44 初步加载起升机构运行效果

图45 起升控制程序框图设计

图46 起升控制运行效果
至此起升机构的加载与简单控制程序编辑完成，接下来我们编程实现行走功能。
（6）行走功能实现：行走功能即沿轨道进行平移，如图47所示，添加“设置平移”与控件，接线如图所示。前面板中“连续运行”状态下，调节“行走机构”控件，运行效果如图48所示。

图47 行走机构控制程序设计

图48 行走机构控制运行效果
至此加载港口起重机模型与运行控制程序编辑完成。
（7）背景色调节与运行改进：有时需要对3D图片的显示背景进行调节，此时可以利用“属性节点”调用的方法实现此功能，如图49所示即为添加“背景色”属性节点的操作，将其转换为写入后再添加其余控件与其配合，添加“延时等待”调整运行效果，如图50所示为最终程序框图效果。同样前面板“连续运行”状态下，调节“背景颜色”控件，运行效果如图51所示。

图49 背景色属性节点添加操作

图50 最终程序框图

图51 背景色切换效果
至此完整的LabVIEW读取与控制3D模型程序，分享完毕，总结至此，希望能为有需求的小伙伴提供思路，也希望能在这个“金钱至上”的社会，给大家提供更多免费的学习资源。
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