3-D моделирование инженерных конструкций

Оглавление

3-D моделирование инженерных конструкций 1

1. Основные сведения о графических системах (ГС). Функции ГС. Блок-схема ГС. 2

Функции ГС 3

Блок-схема ГС. 4

2. Векторный и растровый дисплеи. Получение изображения. Сравнительная характеристика. 5

3. Геометрические преобразования. Однородные координаты. Перенос, поворот, масштабирование в однородных координатах. 6

Двумерные преобразования 6

Перенос 6

Масштабирование 6

Поворот 6

Однородные координаты 7

Перенос 7

Масштабирование 8

Поворот 8

Поворот 8

4. Композиции преобразований 9

(Двумерных) 9

(Трехмерных) 10

5. Преобразование отрезков в растровую форму. Простой, пошаговый алгоритмы, алгоритм Брезенхема. 11

6. Преобразования, как изменение систем координат. 12

7. Устранение искажений в растровых изображениях. Выравнивание. Мелкие и движущиеся объекты. Алгоритм By. 13

Лестничный эффект 13

Сглаживание линий 14

Алгоритм Ву 14

9. Растровая развёртка многоуг-в (метод использования когерентности сканируемых строк). 16

Растровая развёртка многоуг-в (метод использования когерентности рёбер). 17

10. Алгоритм отсечения отрезков Козна и Сазерленда. Алгоритм разбиения средней точкой. 18

12. Методы построения геометрических моделей (построение кривых и поверхностей, кусочно-аналитическое описание, кинематический принцип, булевы операции, полигональные сетки). 21

13. Методы создания реалистических трехмерных изображений. 24

14. Получение проекций. Основные виды проекций. 25

15. Общие сведения об удалении скрытых линий. Сравнительная характеристика алгоритмов. 26

Алгоритм сортировки по глубине 26

Алгоритм разбиения области 26

Алгоритм, использующий z-буфер 27

Алгоритм построчного сканирования (пи) 27

16. Методы закраски полигональной сетки. 28

Однотонная закраска. 28

Интерполяция интенсивностей (метод Гуро). 28

Интерполяция векторов нормали (метод Фонга). 28

17. Фактура. Нанесение узора на поверхность 29

Регулярная текстура. 29

Стохастическая текстура. 30

18. Фактура. Создание неровностей на поверхности. 31

19. Математическое описание перспективных проекций. 32

20. Алгоритм трассировки лучей. 34

21. Общие сведения о свете. Классификация поверхностей по виду отражения. 35

22. Модель освещения. 37

23. Получение теней. 42

24. Mip-mapping. 44

25. Цвет и его характеристики. 47

26. Цветовые модели(RGB, CМY). 49

Цветовые модели (HSV, HLS). Цветовая гармония. 50

1. Основные сведения о графических системах (гс). Функции гс. Блок-схема гс. Основные сведения о графических системах (гс).

Процессы САПР в различных областях техники связаны с созданием и модификацией моделей объектов проектирования. Значительную часть этой модели составляют данные о геометрических или графических характеристиках объектов.

Таким образом, компьютерная — это создание, хранение и обработка моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ.

А графические системы служат для:

- создания;

- поиска;

- хранения;

- модификации графических данных.

Графические системы могут быть:

- пассивные;

- интерактивные.

Пассивные — обеспечивают только вывод графических изображений, но человек при этом не имеет возможности прямого воздействия на графические преобразования.

Интерактивные — обеспечивают возможность пользователю динамически управлять содержанием изображения.

В таких системах используются интерактивные графические дисплеи, позволяющие пользователю работать в диалоге с графическим изображением.

Области применения графических систем

Область применения	Синтез изображения	Анализ изображения	Обработка изображения
Вход	Формальное описание	Визуальное представление	Визуальное представление
Выход	Визуальное представление	Формальное описание	Визуальное представление
Объект	Линии, пиксели, объекты, текст	Сгенерированное или сканируемое изображение	Сканируемое изображение
Задачи	Генерация, преобразование изображения	Распознавание образов, структурный анализ, анализ сцен	Повышение качества изображения

Функции гс

Функции интерактивных графических систем:

- ввод данных;

- вывод графических изображений;

- обработка запросов пользователя;

- поиск и хранение данных;

- реализация преобразований графической информации.

Функции ввода реализуются с помощью графических устройств ввода (клавиатура, планшет, мышь, световое перо и т.д.).

Функции вывода — с помощью графопостроителей, дисплеев, станков с ЧПУ.

Функции обработки запросов пользователя на входных и командных языках реализуются программой, называемой лингвистическим (диалоговым) процессором. Процессор преобразует описания геометрии объектов, заданных на входных языках, в формы, принятые в системе. В настоящее время наиболее эффективный метод работы пользователя с графической системой диалог с использованием меню.

Данные, получаемые системой через диалоговый процессор делятся на два класса:

- Параметры объекта;

- Коды для управления графической системой.

Первые поступают из входных языков, вторые — из командных.

Параметры объекта поступают через СУБД в базу данных.

Коды для управления графической системой поступают в монитор. Он управляет работой системы.

Организация БД графической системы определяется классами моделей объектов. Если объекты проектирования имеют графическое представление (схемы, планы, чертежи), в БД хранятся модели графических изображений этих объектов. Ориентация системы на объект определяет наличие в БД геометрических моделей объектов в трехмерном пространстве.

Формирование моделей и их модификаций, преобразование этих моделей выполняет геометрический процессор. В зависимости от сложности модели объекта в системе может исполняться несколько геометрических процессоров.

Функции геометрического процессора:

- построение сечений и разрезов;

- проверка корректности геометрической компоновки узла конструкции;

- моделирование работы робота.

Для систем, работающих с двумерными геометрическими объектами, функции формирования модификации и преобразования геометрической модели выполняет графический процессор.