Grafische 3D-Animation

Die WPF-basierte XAML-Grafik von Movicon.NExT lässt in den Prozessbildern des Projektes auch Objektmodelle mit 3D-Grafik verwenden. Fortschrittliche Dynamikfunktionen animieren die Komponenten des 3D-Symbols und variieren den Blickwinkel des Objektes (Kamera).

Movicon.NExT unterstützt derzeit noch nicht die Realisierung und Bearbeitung von 3D-Szenen und -Modellen. Allerdings lässt Movicon.NExT solche Objekte in die 3D-fähigen Prozessbilder einfügen. Die grafische Echtzeit-Animation wird durch die Verknüpfung der Animationen mit den dynamischen Projektvariablen unterstützt.

Die Symbolbibliothek von Movicon.NExT enthält einige 3D-Modellbeispiele. Der Benutzer wird jedoch sein eigenes 3D-Modell (realisiert mit 3D-CAD oder einer Simulationssoftware) in das Projekt importieren und im Prozessbild verwenden müssen.

Das von Movicon.NExT unterstützte 3D-Format ist XAML; es rendert 2D- und 3D-Vektorgrafik.

Zur Erläuterung der Grundtechniken für die grafische Animation eines 3D-Objektes wird als Beispiel das ‹Raffinerie›-Objekt (Refinery) aus der Symbolbibliothek verwendet. Die Getriebekupplung des Motors soll beim Ausführen eines Start-Stopp-Befehls animiert werden:

Ein bestehendes Prozessbild öffnen oder ein neues Prozessbild erstellen.
In der Symbolbibliothek in der Gruppe ‹3D-Symbole› das Raffinerie-Objekt ‹Refinery› anklicken.
Den Mauszeiger auf die Stelle im Prozessbild setzen, an der das Objekt eingefügt werden soll. Das Objekt mit einem Klick einsetzen. Das Objekt wie gewünscht positionieren und dimensionieren.
Das Objekt anwählen. Über die Schnellschaltfläche am Objektrand auf das Befehlsmenü zugreifen. Den Befehl ‹3D-Bearbeitung aktivieren› ausführen.

Das Befehlsmenü der 3D-Objekte enthält die Schaltfläche ‹3D-Bearbeitung aktivieren›

Durch Anklicken der einzelnen Elemente des 3D-Symbols werden diese farblich pulsierend markiert. Damit wird angezeigt, auf welche 3D-Symbolelemente sich die Animationen beziehen werden.
Setzt sich das 3D-Symbol aus ‹Elementgruppen› zusammen, kann die gesamte Gruppe mit dem Befehl ‹Strg+Klick› angewählt werden.
Während der Bearbeitung kann die Ansicht des 3D-Objektes gedreht werden. Damit werden eventuelle Symbolkomponenten einfacher erreicht oder können bestimmte Ansichten (3D-Kamera-Positionen) gespeichert werden. Diese sind vom Benutzer während der Projektausführung über die rechte Maustaste aufrufbar.

Für die Drehfunktionen und die Speicherung von Ansichten (3D-Kamera-Positionen) sind die Befehle ‹3D-Kamera-Ansicht-Bearbeitung aktivieren› und ‹3D-Kamera-Position bearbeiten› vorhanden. Sie werden nach der Aktivierung des Befehls ‹3D-Bearbeitung aktivieren› verfügbar.

Das angewählte Symbolelement wird mit einem pulsierenden Effekt animiert

Außerdem können die Einstellungen im Tab ‹3D› des ‹Kollektiv-Eigenschaften-Editors› verwendet werden. Bei Anwahl des gesamten Objektes (nicht nur eines Elements) kann das Objekt anhand der Schieberegler X, Y, Z im Raum gedreht werden oder kann eine einfache Drehsimulation ausgeführt werden.

Nach dem Anklicken des Elements im zu animierenden 3D-Modell wird über die Schnellschaltfläche am Objektrand das Befehlsmenü des Objektes verfügbar. Den Befehl ‹Kollektiv-Eigenschaften bearbeiten› ausführen.

Es öffnet sich ein Dialogfenster. Den Tab ‹Animation› betreten. Dort befinden sich die Grafikanimationsbefehle für die Elemente und Gruppen, aus denen sich das 3D-Modell zusammensetzt.

3D-X-Winkeldrehung	Winkeldrehung des Objektes auf der X-Achse in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes
3D-Y-Winkeldrehung	Winkeldrehung des Objektes auf der Y-Achse in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes
3D-Z-Winkeldrehung	Winkeldrehung des Objektes auf der Z-Achse in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes
Hintergrundfarbe	Hintergrundfarbe, bezogen auf die Schwellenwerte der Projektvariable
3D-X-Verschiebung	Lineare Verschiebung des Objektes auf der X-Achse in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes
3D-Y-Verschiebung	Lineare Verschiebung des Objektes auf der Y-Achse in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes
3D-Z-Verschiebung	Lineare Verschiebung des Objektes auf der Z-Achse in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes
3D-Dimensionierung	Maßstab-Dimensionierung des Objektes in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes
Undurchsichtigkeit	Undurchsichtigkeit und Sichtbarkeit in Abhängigkeit des Projektvariablenwertes

Im vorliegenden Beispiel wird die Animation der Hintergrundfarbe auf das 3D-Objekt angewandt. Auf dieselbe Weise kann auch jede andere grafische Animation angewandt werden.

Animationseigenschaften

In den Animationen den gewünschten dynamischen Animationsbefehl wählen. Im vorliegenden Fall ist es ‹Hintergrundfarbe›.

Nach dem Hinzufügen der Animation ‹Hintergrundfarbe› erscheint rechts das Detailfenster der entsprechenden Animationseinstellungen. In diesem Fall können die Farbgrenzwerte in Abhängigkeit der voraussichtlichen Variablenwerte definiert werden (Beispiel: 0 = Rot, 1 = Grün). Anschließend kann die zu verknüpfende Projektvariable gewählt werden. Auch die anderen dynamischen Animationsparameter können wie bereits beschrieben eingestellt werden.

Wird im Feld ‹Animationsvariable› keine Variable spezifiziert, verwendet Movicon.NExT die mit dem Objekt verknüpfte Variable (siehe ‹Verknüpfen einer Variable mit einem Objekt›).

Animationseigenschaften - 3D-Y-Winkeldrehung

Das Fenster der Animationseinstellungen durch die Bestätigung mit ‹OK› schließen.
Aus der Toolbox nun eine ‹Umschalt-Schaltfläche› in das Prozessbild einfügen, um die ON-OFF-Funktion der Animation anzusteuern.
Die mit der Animation verknüpfte Projektvariable nun auch mit der Umschalt-Schaltfläche verknüpfen. Auf diese Weise kann die Animationsaktivierungsvariable der 3D-Zeichnung während der Projektausführung geschaltet werden.
Zur Überprüfung der Animation die Projektausführung starten. Die Umschalt-Schaltfläche betätigen. Das gewählte Element wird in Abhängigkeit des Variablenwertes farblich animiert.

3D-Innenprozessbild-Animation

Eine interessante Funktion für die 3D-Objekte ist die 3D-Innenprozessbild-Animation. Diese Funktion lässt innerhalb des 3D-Modells ein ganzes Prozessbild verwalten. Das Prozessbild wird auf einer ‹Fläche› einer Komponente des 3D-Modells positioniert.

Auf diese Weise wird das Innenprozessbild im Inneren des 3D-Modells angezeigt. Es verhält sich sowohl in der Darstellung der enthaltenen Elemente als auch in der Interaktivität mit eventuellen Befehlsobjekten dynamisch.

Beispiel: Es wird ein Prozessbild in der Größe von 600 x 600 Pixeln als Steuertafel mit Anzeigen, Messuhren, Start- und Stopp-Knöpfen (mit allen entsprechenden Variablenverknüpfungen) eingerichtet. Dieses kleine Prozessbild wird nun in ein 3D-Modell eingefügt und an einer 3D-Komponente angebracht. Dazu wird der Tab ‹Innenprozessbild› des ‹Kollektiv-Eigenschaften-Editors› verwendet.
Während der Projektausführung kann das 3D-Modell gedreht werden. Außerdem wird das Prozessbild innerhalb des 3D-Modells in der Größe 600x600 in seiner Position vollkommen interaktiv zu sehen sein.

Im Beispiel ist ein Prozessbild auf einer rechteckigen Komponente des 3D-Modells positioniert - Es wurde anhand der Animation ‹3D-Innenprozessbild› im Inneren des Modells platziert, bleibt aber vollkommen interaktiv