SolidWorks結合KeyShot在工業流水線設計中的應用

徐明昱

（沈陽涵奕工業設計有限公司，遼寧 沈陽 110819）

隨著現代工業的不斷發展，人們對產品設計的要求越來越高，產品設計越來越依靠高性能計算機以及各種強大的CAD/CAM 軟件[1]。SolidWorks 軟件在諸多領域例如模具制造、汽車工業、航天工業等都占據著重要的地位，它具有強大的建模、曲面造型、仿真等功能，使得產品設計和制造更加的智能化、高效。但是隨著工業的發展，產品的宣傳也做得越來越細致。消費者會通過產品的外觀來對產品進行初步判斷[2]，這就要求對產品模型的渲染要達到非常逼真的效果。

1 相關軟件介紹

1.1 SolidWorks 軟件介紹

SolidWorks 軟件是美國SolidWorks 公司開發的一款基于Windows 系統下的三維CAD 軟件，從1995 年開始深受國內機械類企業高校歡迎。SolidWorks 軟件在三維建模方面應用非常廣泛，主要應用于汽車、航空航天、機械設計以及模具設計等眾多領域，它的操作簡單，容易上手，有效提高了產品設計效率，同時降低了制造成本。SolidWorks 擁有很多國家的技術標準零件庫，并可以運用PDM 實現多人一起聯網設計，在工作環境二次開發方面也有很多開放的標準接口，具有參數化建模、TopDown（自頂向下）設計、DownTop（自下向上）設計等諸多功能。

1.2 KeyShot 軟件介紹

KeyShot 是The Key to Amazing Shots 的縮寫，是一個實時性光線追蹤與渲染軟件，只需對導入的三維模型進行簡單的操作就可以獲得相片級的逼真渲染效果[3]。KeyShot 不僅可以渲染輸出圖片還可以輸出渲染動畫，是一款功能強大而且非常好上手的渲染軟件。KeyShot 與其他的渲染軟件例如Vrav 等相比有一個非常突出的優點，就是它可以對3D 模型進行實時渲染，即可以讓使用者在調節渲染參數的同時得到渲染的效果。這個特點對提高渲染效率，獲得更好效果的渲染有著不容忽視的作用。

KeyShot 上手迅速，界面簡潔易懂。在渲染時只需要對模型進行簡單的附材質、選擇顏色以及選擇燈光和背景等操作就可以得到逼真的渲染效果[4]。KeyShot的出現讓原來需要專業人員才能進行的渲染工作變得“簡單化”。

2 使用KeyShot 對SolidWorks 建模進行渲染

2.1 SolidWorks 建模及渲染前的處理

以某企業廠房生產車間流水線作為SolidWorks 建模模型的例子，介紹說明渲染前對SolidWorks 模型的處理。由于在KeyShot 中無法識別模型的各個曲面，直接附材質會導致相連的面都附上同一種材質，所以在導入模型之前必須要對模型不同材質的曲面設置不同的顏色，這樣在KeyShot 中就默認對顏色相同的面附相同的材質而顏色不同的面補不同的材質。渲染前對SolidWorks 模型的處理如圖1 所示，渲染后SolidWorks 模型如圖2所示。

圖1 渲染前對SolidWorks 模型的處理

2.2 使用KeyShot 進行渲染

導入SolidWorks 模型。在KeyShot 中選中模型進行導入操作，KeyShot 可以識別多種三維建模模型的格式，其中包括.prt、.3ds 等格式。動畫設計軟計Maya、3DMax，工業設計軟件Rhino 以及機械設計軟件SolidWorks 等所建立的模型都可以導入到KeyShot 中，體現了KeyShot 具有強大兼容性。隨著KeyShot 軟件的開發研制，其增加了SolidWorks 的外掛插件。使得SolidWorks 模型導入KeyShot 更加方便。模型導入KeyShot 中如圖3所示。

圖3 模型導入KeyShot 中

配置材質和顏色。KeyShot 中自帶多種類型的材質，包含金屬、塑料、玻璃等材質。渲染時，操作者只需用鼠標左鍵拖動材質到模型相應的部位就可完成操作。需要改變顏色時，將鼠標放在模型上右鍵單擊出現編輯材質，點擊編輯材質在選項卡里就可編輯顏色，如圖4 所示。

圖4 KeyShot 中配置材質顏色

HDR 貼圖與背景選擇。KeyShot 支持HDR 環境貼圖，這能使模型上的材質表現出更佳的反光效果，達到更加逼真的渲染。通過選擇比較不同的燈光，進行及時的光影追蹤和效果處理，使用者可以比對出更優的燈光環境，還可以選擇合適的背景貼圖模擬模型在室內或室外的效果，配合調整HDR 就可以讓模型的渲染更加逼真，如圖5所示。

圖5 HDR 環境貼圖

進行渲染及調整。在對模型進行附材質、配置顏色、HDR 貼圖以及背景選擇之后，模型的渲染操作已經基本完成。最后對渲染輸出的圖片進行各項參數選擇，包括分辨率、格式、打印大小和保存路徑等，再點擊渲染就可以得到最終的渲染圖片。

需要注意的是一旦開啟KeyShot，計算機的CPU將達到100%。這會導致計算機非常卡頓、操作滯緩。為了解決這個問題，在渲染時可以選擇部分CPU 進行工作，例如4 核CPU 選擇3 核進行渲染，并且在渲染時可以選擇性能模式，減輕CPU 的負擔。

由于KeyShot 是實時渲染軟件，只要開啟，它就會在設置的參數時間內一直進行渲染操作。為此可以選擇合適的渲染時間參數，既能觀察到實時渲染的效果，又不會因為CPU 負擔過大導致計算機過度卡頓。選擇編輯命令，單擊首選項，在暫停實時渲染前的時間選項內選擇合適的時間參數即可完成操作，如圖6所示。

圖6 KeyShot 渲染時間設置

另外KeyShot 的渲染效果雖然很好，但是隨著渲染像素的增高，所需要的渲染時間也會大大增加。并且有時往往需要在同一個模型上渲染出不同的外觀效果來進行比對或者要渲染多個模型。這時如果再一張張地輸出渲染圖片就會使工作效率低下，此時可以在渲染模式中選擇添加到隊列，將每張圖的渲染任務添加到隊列，最后再選擇處理隊列。這時工作人員無需再守候在電腦前，KeyShot 會自動渲染隊列中的任務。經過以上的操作之后，就可以得到渲染好的圖片。

3 結束語

SolidWorks 作為機械設計軟件，在CAD/CAM 領域內發揮著巨大的作用，它有效地提高了設計效率并且降低了制造成本。KeyShot 作為一款專業實時渲染軟件，可以對SolidWorks 模型進行高效、逼真的渲染處理。如果將兩者有機地結合起來，既能發揮SolidWorks在結構設計與分析時的強大功能，又能利用KeyShot的高效渲染，產品的設計、制造和宣傳將更加高效，企業也將獲得更大的市場效益。