Моделирование границ

Функции моделирования границ используются для добавления, удаления и изме­нения элементов объемного тела — его вершин, ребер и граней. Следовательно, процедура, использующая функции моделирования границ, будет выглядеть точно так же, как в системах поверхностного моделирования. Другими словами, вначале создаются точки, затем создаются ребра, соединяющие эти точки, и на­конец, граничные ребра определяют поверхность. Однако в системах твердотель­ного моделирования, в отличие от систем поверхностного моделирования, нуж­но определить все поверхности таким образом, чтобы образовался замкнутый объем. Создание клина при помощи функций моделирования границ иллюстри­рует рис. 1.15. Процедура включает создание точек, граней и поверхностей.

Рисунок 1.15 - Создание тела при помощи функций моделирования границ

Создавать объемное тело исключительно при помощи функций моделирования границ очень утомительно. Эти функции используются главным образом для создания плоских фигур, которые затем служат сечениями объемным телам, образуемым заметанием или скиннингом. Однако функции моделирования гра­ниц удобно применять для изменения формы уже существующего тела. Верши­ну можно передвинуть в новое положение, изменив соответствующим образом соседние ребра и грани (рис. 1.16). Прямое ребро можно заменить криволинейным, в результате чего изменятся связанные грани и вершины (рис. 1.17). Пло­скую поверхность можно заменить на криволинейную с модификацией ребер и вершин (рис. 1.18). Иногда плоскую поверхность можно заменять криволинейной, импортированной из системы поверхностного моделирования. Перечислен­ные функции моделирования называются функциями тонкого редактирования (tweaking functions). Они используются для моделирования тел, ограниченных криволинейными поверхностями, поскольку такие поверхности легко получать из плоских граней многогранника.

Рисунок 1.16 - Модификация объекта перемещением вершины

Рисунок 1.17 - Модификация объекта заменой ребра

Рисунок 1.18 - Модификация объекта заменой поверхности

Объектно-ориентированное моделирование

Объектно-ориентированное моделирование (feature-based modeling) позволяет конструктору создавать объемные тела, используя привычные элементы форм [features). Созданное тело несет в себе информацию об этих элементах в допол­нение к информации об обычных геометрических элементах (вершинах, ребрах, гранях и др.). Например, конструктор может давать команды типа «сделать отверстие такого-то размера в таком-то месте» или «сделать фаску такого-то раз­мера в таком-то месте», и получившаяся фигура будет содержать сведения о на­личии в конкретном месте отверстия (или фаски) конкретного размера. Набор доступных в конкретной программе элементов формы зависит от спектра применения этой программы.

Большинством систем объектно-ориентированного моделирования поддерживаются такие элементы, которые используются при изготовлении деталей: фаски, отверстия, скругления, пазы, выемки и т. д. Такие элементы называются произ­водственными, поскольку каждый из них может быть получен в результате кон­кретного процесса производства. Например, отверстие создается сверлением, а выемка — фрезерованием. Следовательно, на основании сведений о наличии, размере и расположении производственных элементов можно попытаться авто­матически сформировать план технологического процесса. Автоматическое пла­нирование технологического процесса, если оно будет разработано на практиче­ском уровне, перебросит мост между CAD и САМ, которые в настоящий момент существуют отдельно друг от друга. Таким образом, в настоящий момент лучше моделировать объекты, подобные изображенному на рис. 1.19, с использованием команд объектно-ориентированного моделирования «Выемка» и «Отверстие», а не просто булевских операций. Модель, созданная при помощи таких команд, облегчит планирование технологического процесса, если не сделает его полно­стью автоматическим. Использование производственных элементов в моделиро­вании иллюстрирует рис. 1.20.

Рисунок 1.19 - Модель, созданная командами "Выемка" и "Отверстие"

Рисунок 1.20 - Производственные элементы: а- фаска; б - отверстие; в - колодец;

г - скругление

Один из недостатков объектно-ориентированного моделирования заключается в том, что система не может предоставить все элементы, нужные для всех возмож­ных приложений. Для каждой задачи может потребоваться свой набор элементов. Чтобы исключить этот недостаток, большинство систем объектно-ориентирован­ного моделирования поддерживают какой-либо язык, на котором пользователь при необходимости может определять свои собственные элементы. После опре­деления элемента необходимо задать параметры, указывающие его размер. Эле­менты, как и примитивы, могут быть разного размера, а задаются размеры пара­метрами в момент создания элемента. Создание элементов разного размера путем присваивания различных значений соответствующим параметрам является раз­новидностью параметрического моделирования.