Организация графических данных

Для эффективного функционирования программного обеспечения САПР необходима организация данных, которая основана на модели объекта проектирования, т.е. моделирование структур данных. Организация их хранения и доступ к ним.

Под моделью понимается такое представление данных, которое наиболее адекватно отображает характерные свойства реального объекта, существенные для процесса проектирования.

Двухмерные модели позволяют формировать и изменять чертежи: трехмерные модели служат для представления изделия в трех измерениях.

Типы трехмерных изделий:

Каркасные – в них крепятся координаты вершин и соединяющие их ребра.

Поверхностные – задаются поверхностями (плоскостями, поверхностями вращения).

Объемные (твердотельные) – представляют изделие с обеспечением логической связности информации благодаря введению понятия о материале и его физических свойствах (плотности, твердости и др.)

Внутреннее представление твердотельной геометрической модели может быть выражено его границами (гранями, ребрами, вершинами). В этом случае используется данные трех типов: геометрические (описаны аналитические вершины (координаты), ребра и поверхности (уравнениями); топологические, позволяющие с помощью понятий «внутри / вне» определить топологию объекта; вспомогательные – например, цвет, степень прозрачности и др.

Объемные тела и графические изображения, образованные из более простых объектов, называются составными геометрическими объектами. При этом используются операции объединения, пересечения, вычисления. Операция сборки составных геометрических объектов осуществляется с использованием их представления в виде иерархической структуры в форме дерева построения.

Формирование моделей графического изображения.

1 этап – реальный объект подвергается абстракции, в результате которой определяется информационная модель.

2 этап – в информационной модели выделяют уровни структуризации данных и их взаимосвязи, чаще всего с учетом процессов обработки информации в задаче проектирования. Таким образом, осуществляется уточнение и структурирование информации с логической точки зрения. Существенным моментом в этом представлении является то, что оно должно отображать характеристики не одной детали, а целого класса деталей на различных стадиях проектирования, фиксируемых в технической документации. При формировании информационной модели предполагается использование множества конструктивных элементов для получения деталей произвольной формы, геометрических элементов – точек, контуров, поверхностей, элементарных и сложных объектов, которые обеспечивают обработку геометрической информации для всех процессов автоматизированного проектирования. Таким образом, строится модель данных, которая отражает логическую структуру данных.

На 3 этапе осуществляется процесс отображения модели данных во внутри машинное представление – формирование модели доступа. Модель доступа (или размещения) ориентирована на физическое размещение данных в памяти ЭВМ, в модели хранения.

На 4 этапе определяется модель хранения, которая задает отображение данных, заданных в модели доступа, на физическую память и управление ими. Существуют три способа организации данных на физических носителях: последовательный, списковый и прямой. В Auto CAD используется списковый способ хранения геометрических данных, что дает возможность пользователю хранить данные на физических носителях независимо от их логической последовательности.

Методы создания пространственных геометрических моделей и их графических изображений

Обработка графических данных н ЭВМ как область прикладной информатики означает формирование моделей графических изображений и пространственных геометрических моделей, их хранение, отображение, отображение и преобразование можно представить в виде геометрического информационного потока.

Можно выделить два основных вида геометрических объектов:

Постоянный – с постоянными размерами и геометрической формой, например, стандартное изделие с постоянными параметрами.

Параметрически заданный – с переменными размерами и геометрической формой, например, конструктивные элементы типовых деталей и т.д.

Постоянные могут быть сформированы с помощью ACAD.

Методы описания параметрически заданных геометрических образов – создание моделей изделий характеризуются большими затратами на формирование внутри машинного представления. Чтобы сократить эти затраты, пользуются методами: вариантным или генерирующим.

Вариантный метод основан на том, что для определенного класса изделий выявляется модель – представитель, с помощью которой можно получить все геометрические формы этого класса изделий. Представителя класса изделий называют типовой моделью (или комплексной моделью), а полученные из нее формы – вариантами ( исполнениями).исполнение изделия определяется заданными параметрами, обнуление которых приводит к исключению составления элементов геометрических объектов. В простейшем случае изменяют только размеры, а конструкция отдельных вариантов семейства изделий остается неизменной. Такой вид конструирования называется принципиальным (т.е. с сохранением принципа конструкции). При принципиальном конструировании данные технологической документации не подготавливаются каждый раз заново, а закреплены за уже имеющимися принципиальными чертежами. Применение такого метода предполагает, что уже сделан выбор геометрии для проектируемого изделия. Областями применения является проектирование отдельных деталей (например, пружин), комплексных функциональных узлов (например, подшипников), готовых изделий ( например, трансформаторов). Затраты на описание типовой модели велики по сравнению с затратами на получение вариантов, поэтому многие системы используют принцип вложенности моделей. Один раз типовые модели используются для описания других типовых моделей в качестве макрокоманд.

Применительно к технологии обработки в этом случае можно говорить о типовом технологическом процессе. В случае необходимости обновления комплексной информации о типовом техническом процессе или чертеже на группу изделий в систему вводятся новые варианты сочетаний различных исходных параметров.

При генерирующем методе определяются различные сочетания конструктивных и технологических элементов и выбирается наилучшее решение. Принцип работы основан на разделении геометрических образов на элементы и создание новых геометрических образов из имеющихся элементов. Различают группы элементов основные (функциональные), вспомогательные (конструктивные геометрические и элементы формы) и технологические. С помощью основных элементов создаются геометрическая форма детали (наружные и внутренние поверхности), проточки (внутренняя и наружная). Это дает прежде всего общее описание детали. С помощью вспомогательных элементов, которые непосредственно связаны с основными, осуществляется более подробное описание детали, что позволяет полностью передать ее геометрическую форму. Технологические элементы или характеристики относятся и к основным, и к вспомогательным. Они также влияют на простановку размеров. Работающие по генерирующему принципу САПР обладают высокой гибкостью и пригодны для решения различных задач. Использование этого метода эффективно, так как большинство конструкторских разработок, называемых новыми конструкциями, создается путем ранее неиспользовавшегося сочетания элементов, давно известных как по принципу функционирования, так и по исполнению.