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机电一体化概念设计具有易于使用的建模和仿真功能，能够在开发周期的早期快速创建和验证设计概念。与基于模型的工具不同，MCD不仅可以看到外观，还可以验证功能是否有效。以模型为中心的工具会显示几何图形并允许对零件进行建模，允许在构建产品之前验证产品是否正常工作，更进一步允许基于物理场的交互式仿真来验证机器操作。
传统的实物调试要求把设计对象的实物模型做出来，要软硬件系统也到位的情况下进行，这样传统的实物调试只能在产品设计完的情况下在下一步控制阶段进行。而MCD环境中的虚拟调试是基于设计对象的数字化模型，可以接入控制软件、控制硬件，这样虚拟调试可以在产品设计的各个阶段进行。在虚拟调试阶段，用户通过不断地修改，调整结构设计和控制设计。在最后阶段，可以快速地把控制系统接入实物模型，进行最后的调试和验证。
本文主要介绍了基本机电对象的概述、基本机电对象包含哪些内容以及它们的创建、使用方法。结合知识讲解的需要，如何在一个机电一体化概念设计训练平台环境中对几何三维数模结构进行分类以及简单的操作，为后续一个完整的项目实施做铺垫。
1基本的机电对象概述机电一体化概念设计中的基本机电对象（BasicPhysics)包括刚体（RigidBody）、碰撞体（CollisionBody）、对象源（ObjectSource)、对象收集器（ObjectSink)、对象变化器（ObjectTransformer)和代理对象（ProxyObject)等。
一般创建基本机电对象的操作过程为：
（1）建立几何对象的三维模型；
（2）在NXMCD中设定这些几何体模型为基本机电对象。在几何体三维模型没有被赋予机电对象属性之前，它并不具备重力、碰撞等物理属性，只有赋予几何体三维模型的基本机电对象特征之后，才能够进行物理属性的运动仿真。
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2、创建机电一体化概念设计训练平台机电一体化概念设计训练平台的具体创建步骤如下：
（1）双击桌面NX快捷方式，进入软件系统中；
（2）单击工具栏中“新建”对话框。选中“机电概念设计”选项卡，再选中“常规”或“空白”选项，然后输入文件名，单击“确定”按钮。以上操作完成后，系统就建立一个简单的NXMCD训练环境，后面将在这个环境下测试刚体、碰撞体等基本机电对象的特征。
为了在NXMCD设计过程中方便从不同角度观察所创建的基本机电对象，这里简单介绍NXMCD的视图操作命令。选中“视图“选项卡，会看到”窗口”和”操作”两组命令，第一组是不同方位的视图操作，第二组是视图的缩放和移动操作。
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3、刚体、碰撞体、传输面3.1刚体
刚体（RigidBody）通常是指在运动中或受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体。
刚体组件可使几何对象在物理系统的控制下运动，刚体可接受外力与扭矩力用来保证几何对象如同在真实世界中那样进行运动。任何几何对象只有添加了刚体组件才能受到重力或者其他作用力的影响，例如定义了刚体的几何体受重力影响会落下。如果几何体未定义刚体对象，那么这个几何体将完全的静止。
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3.2碰撞体
碰撞体是能够产生碰撞的物理属性。碰撞体是物理组件的一类，两个碰撞体之间要发生相对运动才能触发碰撞，也就是说至少有一个碰撞体所选的几何体上面定义了刚体对象。如果两个刚体相互撞在一起，除非两个对象都定义有碰撞体时物理引擎才会计算碰撞。在物理模拟中，没有添加碰撞体的刚体会彼此相互穿过。
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MCD利用简化的碰撞形状来高效计算碰撞关系。MCD支持以下几种碰撞形状，计算性能从优到低依次是：方块≈球≈圆柱≈胶囊凸多面体≈多个凸多面体网格。根据多年使用，总结出一些使用技巧：
（1）碰撞体的几何精度越高，碰撞体之间就越容易发生穿透破坏，为了减少不稳定的风险（穿透、粘连、抖动）并最大化运行性能，建议选用尽可能简单的碰撞类型，例如方块、圆柱、凸多面体等。碰撞体太薄也可能引起穿透。
（2）合理利用碰撞体的类别，减少引擎的计算。
一个场景中有很多个几何体，利用类别将会减少计算几何体是否会发生碰撞的时间。
处理复杂运动场景，避免碰撞体之间的相互干扰。
处理复杂运动场景，避免不相干的碰撞体对传感器的干扰。
（3）对于运动行为已经确认的碰撞体，可以取消勾选“碰撞时的高亮显示”，突出其他未经确认的碰撞体。
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3.3传输面
传输面是指具有将所选的平面转化为“传送带”的一种机电“执行器”特征。传输面是一种物理属性，将所选的平面转化为‘传送带’。一旦有其他物体放置在传输面上，此物体将会按照传输面指定的速度和方向运输到其他位置。
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传输面的运动类型有两种：直线和圆。直线选项用于物体在传输带上做直线运动。圆选项用于物体在传输带上做圆弧运动。
运动类型:
直线选项:选择直线选项之后用户需要指定传输面的矢量方向、速度和初始位置。
圆选项：选择圆选项之后用户需要指定传输面传输圆弧的中心点、中间半径、中间速度和起始位置。
指定矢量：直线选项下显示，指定传输面水平方向。
水平速度：设置平行于矢量方向的初始速度。
垂直速度：设置垂直于矢量方向的初始速度。
水平起始位置：设置传输面水平方向初始位置。
垂直起始位置：设置传输面垂直方向初始位置。
中心点：圆选项下显示，指定圆心位置。
中间半径：指定圆弧转动的中间半径值。
中间速度：指定圆弧转动的中间速度值。
起始位置：指定圆弧转动的中间起始位置值。
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4对象源、碰撞传感器、对象收集器4.1对象源
对象源（ObjectSource）就是在特定时间间隔创建多个外表、属性相同的对象。这种特点特别适用于物料流案例，可以模拟不断产生相同物件的情况。
（1）每次激活一次在设置属性“活动的（active）”变成true之后，对象源会自动置位属性“活动的(active)”。
（2）对象源会拷贝刚体，和与刚体相关的所有碰撞体
（3）若需要拷贝的对象具有自由度约束，或者一些运动行为，比如速度，则需要将拷贝的对象内置于一组件，然后通过对象源拷贝整个组件。
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要复制的对象
选择需要复制的对象，这里可以选择刚体、几何体或者组件
触发
基于时间选项：根据设定的时间间隔来复制对象。
每次激活时一次选项：对象源的属性“活动的（active）”变成true
一次复制一次对象。
时间间隔
该选项在基于时间触发下可见，用于设置时间间隔。
起始偏置
该选项在基于时间触发下可见，用于设置出现第一个复制对象的等待时间。
4.2碰撞传感器
传感器是一种检测装置，能够探测、感受到外界的信号、物理条件等被测量的信息，并能将探知的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
碰撞传感器是指当碰撞发生的时候可以被激活输出信号的机电特征对象，可以利用碰撞传感器来收集碰撞事件。碰撞事件可以被用来停止或者触发某些操作，或停止或者触发执行机构的某些动作。
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碰撞传感器有如下两个属性：
（1）triggered:表示碰撞事件的触发状态，true表示没有发生碰撞。
（2）active:表示对象是否激活的状态，true表示已经激活，false表示未激活。
在虚拟调试中传感器的结果往往被传回外部控制系统，在连接到外部控制系统之前，碰撞传感器在MCD模型中可以用来完成以下操作：
作为仿真序列执行的条件；
作为运行时表达式的参数；
用来计数；
检测对象的位置；
获取对象，例如将触发碰撞传感器的刚体通过仿真序列依附到运动副上；
用来收集对象，例如对象收集器；
用来改变几何体颜色，例如颜色变换器等。
4.3对象收集器
对象收集器：当对象源生成的对象接触到指定的碰撞传感器时，从当前场景中消除这个对象。对象收集器和对象源配合使用。仿真过程中过多的物料堆积造成的碰撞体检查，会使系统的的仿真变慢，合理使用对象源和对象收集器可以避免物料堆积，提高仿真效率。
对象收集触发器
选择碰撞传感器：当对象源生成的对象接触到该碰撞传感器时，从当前场景中消除这个对象。
源
“任意”选项：任何对象源生成的对象都能被消除。
“仅选定的”选项：仅指定的对象源生成的对象能被消除。当选择“仅选定的”，需要指定消除的对象源。
技巧和说明
对象源需要和碰撞传感器配合使用;
对象源选择的碰撞传感器的类别设置应与对象源所拷贝对象的类别设置相互作用。
只有对象源产生的对象可以被对象收集器消除。单独的刚体不能被对象收集器消除
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5对象变换器、碰撞材料5.1对象变换器
对象变换器(ObjectTransformer)的作用是模拟NXMCD中运动对象外观的改变，如模拟待加工物料与加工成品之间的外形变化。
在使用的过程中，需要建立两个三维模型，分别用于表示触发变换之前的物料模型和变换之后的物料模型；另外，还需要设置对象变换的触发事件，例如，设置一个碰撞传感器，当传感器检测到碰撞发生时，就触发对象变换，使物料外形发生改变。
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5.2碰撞材料
碰撞材料（ChangeMaterial）用来定义一个新的材料属性。主要的材料属性包括动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数等。碰撞材料将会被碰撞体使用，由于材料属性不同，使用不同的碰撞材料用于碰撞体、传输面等会产生不同的运动行为。
一般操作流程：
（1）首先，打开零部件。
（2）若当前处于建模模块，或者其他模块，选择“文件”-“所有应用模块”-“机电概念设计”，进入机电概念设计模块。
（3）进入“主页”-“机械组”-“碰撞材料”，打开碰撞材料对话框。
设定碰撞材料属性：
动摩擦系数：0.5
滚动摩擦系数：0
恢复系数：0.01
（4）输入名称Material1。
（5）点击“确定”。
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6总结在机电一体化概念设计中，基本机电对象是基础，它是通过对已有的三维模型添加机电特征的方法，使其具有逼真的物理特性。基本机电对象的作用是：刚体能够使几何体模型具备质量、重力特征，碰撞体能够使模型具备碰撞特征，对象变换器能够模拟生产流程中几何体外观的改变，碰撞材料能够改变碰撞体的摩擦系数，对象源与对象收集器分别用于产生和消除物料的模拟。
机电一体化的解决方案将开启产品设计的新思路，它可以使设计人员充分施展各种创意，在所有领域，由始至终，进行全过程的产品设计。该解决方案可使工程设计人员只需几步就可以获得机械概念、所需功能、以及机械行为的虚拟定义，并支持3D建模以及机电一体化产品中常见的多体物理学和自动化相关行为的概念仿真。
