14.3Устройства ввода и указания

Помимо традиционных для ПК клавиатуры и мыши, в САПР в силу особенностей их применения используются специфичные устройства ввода, в первую очередь – более точного указания координат.

Так как исходно в руки инженеров попали чертежные 2D CAD, первыми спе­цифическими устройствами указания стали дигитайзеры (или графические планшеты) – устройства для перевода бумажных технических чертежей и схем в цифровую форму.

Графические планшеты применяются как для создания изображений на ком­пьютере способом, максимально приближенным к тому, как создаются изображе­ния на бумаге, так и для обычной работы с интерфейсами, не требующими относи­тельного ввода. Хотя ввод относительных перемещений с помощью планшета и возможен, он зачастую неудобен.

В состав дигитайзера (Рис. 14 .85), помимо самого планшета, на котором располагают чер­теж или карту, предназначенную для оцифровки, входит специальный указатель (курсор или перо). Зачастую на рабочем поле дигитайзера располагали и элемен­ты интерфейса CAD-программ, тем самым освобождая дополнительное рабочее пространство графического дисплея для изображения чертежа. Принцип дей­ствия дигитайзера основан на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из проволочных или печатных проводни­ков. Курсор излучает электромагнитные волны, а планшет служит приемником.

Рис. 14.84 Пример многоцветной 30-модели яхты, созданной методом трехмерной струйной печати

Рис. 14.85 Оцифровка чертежа с помощью крупноформатного дигитайзера

Новый этап в использовании дигитайзеров в САПР наступил с появлением крупноформатных тонких ЖКИ дисплеев (Рис. 14 .86) – их совмещение с чувствительной по­верхностью планшета принципиально изменило стиль работы. Теперь точное указание позиции курсора можно осуществлять прямо на изображении, то есть наиболее естественным способом, аналогичным рисованию на бумаге, но с ис­пользованием всех возможностей компьютерных графических редакторов: при­вязки к сетке и объектам, автоматического выравнивания, построения перпенди­куляров и касательных и т. д.

Рис. 14.86 Дигитайзер, совмещенный с рабочим экраном

Современные дигитайзеры обеспечивают не только точный ввод координат, но и могут определять степень нажима пером на поверхность, что сделало их чрез­вычайно популярными в системах создания художественной графики и иллюст­раций.

С развитием трехмерных систем геометрического моделирования появились и средства манипулирования объемным изображением (ЗD-манипуляторы) и вво­да трехмерных данных (ЗD-сканеры).

ЗD-манипуляторы (Рис. 14 .87) – устройства, которые обеспечивают интуитивную навига­цию в трехмерном пространстве, возможность работать обеими руками: панора­мирование, изменение масштаба изображения и поворот выполняются одним плавным движением джойстика, в отличие от работы с обычной мышью, которая позволяет одновременно выполнять лишь одно действие, что влечет за собой мно­гочисленные остановки для позиционирования модели. При работе обеими рука­ми управление видом осуществляется ЗD-манипулятором, а указание координат рабочего курсора – мышью, что сокращает количество переключений и ускоряет работу.

Несмотря на наличие мощных редакторов, для создания ЗD-моделей «с нуля» существует ряд задач, в которых требуется получение полной электронной моде­ли либо информации о ее геометрии по существующему физическому объекту. Это могут быть: контроль качества, реконструкция (воссоздание продукции ком­пании-конкурента), оцифровка макета, созданного дизайнером вручную, исполь­зование геометрии образца для последующего быстрого изготовления упаковки и т. д. Для выполнения таких работ применяются ЗD-сканеры, которые существуют двух основных типов: контактные и бесконтактные.

Рис. 14.87 Работа с мышью и ЗD-манипулятором

Контактные сканеры (Рис. 14 .88) построены по принципу обвода модели специальным вы­сокочувствительным щупом, посредством которого в компьютер передаются трехмерные координаты сканируемой модели.

Достоинством контактных сканеров являются простота сканирования приз­матических частей, независимость от освещения, точное определение ребер. Однако контактное сканирование требует значительного времени, щуп должен касаться объекта сканирования, что не всегда приемлемо, поэтому все более широкое распространение находят бесконтактные сканеры.

Принцип работы бесконтактного сканера (Рис. 14 .89) основан на проеци­ровании лазерного луча на объект сканирования. Все искажения воспринимаются измерительной камерой, которая отслеживает физическое положение лазера. По совокупности этих данных вычисляются координаты точек на поверхности.

Рис. 14.88 Контроль качества геометрии с помощью контактного ЗD-сканера

Рис. 14.89 Работа с ручным лазерным ЗD-сканером

Для привязки к объекту на него в произвольном порядке, с расстоянием от 20 до 100 мм друг от друга, наклеиваются самоклеящиеся светоотражающие круглые маркеры. Это позволяет сканировать объект целиком, со всех сторон, как изнутри, так и снаружи, не прибегая к склейке сканов, что существенно экономит время. Более того, процесс сканирования можно прервать, уточнить и детально рассмотреть уже отсканированное.

Полученные методом сканирования ЗD-модели в дальнейшем могут быть об­работаны средствами САПР и использованы для разработки технологии изготов­ления (САМ) и инженерных расчетов (САЕ).