1.4 Общие вопросы геометрического моделирования. Графические объекты
Рассмотрим рисунок 1.2, на котором представлены две геометрические модели и определимся с основными понятиями.
Рисунок 1.2
Обе геометрические модели выполнены на компьютере с использованием системы объёмного моделирования КОМПС-3D LT. Электронный аналог призмы записан на жёстком диске в виде набора байтов, которые объединены именем файла и его расширением, характеризующим математический метод создания модели. Результат объёмного моделирования можно оценить только по той информации, которая выводится на экран монитора или по распечатке этого изображения. В обоих случаях эта информация представляется на плоском носителе.
На рисунке 1.2, А информация представлена в виде чертежа, выполняемого на основе ортогонального проецирования, на рисунке 1.2, Б та же информация представлена как аксонометрический чертёж. Таким образом, на рисунке 1.2 представлены плоские графические геометрические
модели призмы с отверстием. В чём же заключается разница в создании графических моделей А и Б?
Разница заключается в МЕТОДЕ создания моделей! Рассмотрим методы создания геометрических моделей с помощью компьютерных программ.
Плоское геометрическое моделирование. Примитивы и их атрибуты
В вопросах геометрического моделирования можно выделить два варианта (САПР и графика, 2002 г., №1, А.Быков. «Желательное и действительное в геометрическом моделировании»).
Первый вариант характеризуется использованием геометрических примитивов, таких как отрезки, дуги, кривые.
При использовании второго варианта основными элементами являются замкнутые плоские контуры, главными операциями – булевы объединения, дополнения, пересечения.
Большинством CAD-систем используются одновременно эти два варианта геометрического моделирования.
Использование плоского моделирования не обеспечивает потребности производства там, где применяются неаналитические кривые, так называемые сплайны.
Сплайны невозможно точно описать системой линейных, угловых и дуговых размеров, поэтому в дополнении к чертежам применяются плазы и шаблоны.
Долгое время замена изделия плоскими изображениями являлась единственным способом решения задач геометрического моделирования, да и в настоящее время плоское моделирование широко используется в производстве.
1.4.2 Объёмное геометрическое моделирование
Объёмная модель однозначно определяет геометрию всей спроектированной поверхности детали. Наиболее распространённым способом образования поверхности является движение образующего плоского профиля вдоль направляющих линий или его вращение относительно оси. Объёмное геометрическое моделирование основывается на создании поверхностей, образующих тело, так называемое поверхностное моделирование, либо на создании геометрических тел – твёрдотельное моделирование.
Поверхностное моделирование строится на двух принципах:
-построение каркасных моделей поверхности;
-построение поверхности на основе многоугольных сетей.
Каркасная модель представляет собой скелетное описание поверхности трёхмерного тела, состоящая из точек, отрезков и кривых, описывающих рёбра тела.
Поверхностная сеть представляет собой модель поверхности тела, состоящую из плоских граней. Поскольку грани сети плоские, формирование криволинейных поверхностей производится путём их аппроксимации.
Моделирование объектов с помощью сетей применяется в случаях, когда можно игнорировать физические свойства объектов (масса, центр масс и т.п.), например, при создании топографической модели холмистой местности.
Т вёрдотельное моделирование основывается на пространственных базовых элементах формы (примитивах), таких как призма, конус, сфера, цилиндр, клин, тор.
Из этих форм путём их объединения, вычитания и пересечения строятся более сложные пространственные тела.
Твёрдотельная геометрическая модель наиболее полно отражает информацию о моделируемом объекте, её легче строить и редактировать, чем поверхностные модели.
Современные САD - системы используют, как правило, оба принципа построения объёмной геометрической модели.
С модели может быть получена информация не только о координатах любой точки на поверхности, но и другая – площадь поверхности, объём, массовые и инерционные характеристики и др. На её основе можно получить плоские модели: виды, разрезы, сечения. На рисунке 1.3 представлены порядок и способы создания твёрдотельных моделей в системе КОМПАС-3D LT, распечатанные из её справочной системы.
Рисунок 1.3
Основные положения использования операционной программы Windows для управления графическими компьютерными программами
Пакеты программ геометрического моделирования, входящие в состав САПР, являются прикладными программами и работают под управлением операционной программы, установленной на компьютере, например, Windows.
Внешний вид элементов интерфейса окна после запуска программы КОМПАС-3D и открытия документа представлен на рисунке 1.4.
Окно имеет стандартные элементы управления с небольшими отличиями, назначение которых может быть установлено с помощью справочной системы программы.
В верхней части окна расположен заголовок, в котором отображается название и номер версии программы, тип открытого документа, полный путь и имя документа.
Сразу же под заголовком расположена строка меню.
В каждом из меню собраны связанные с ним команды, которые активизируются при открытии команды щелчком мыши на его имени.
Рисунок 1.4
Некоторые команды имеют свои собственные подменю или, так называемые, вложенные меню со своим набором команд. Некоторые из команд имеют диалоговые окна, требующие их заполнения.
Под строкой меню располагается панель управления, на которой изображаются кнопки, позволяющие обратиться к наиболее часто используемым командам, таким как: создание, открытие и сохранение файлов, печать и др.
Внизу окна могут располагаться строки текущего состояния и сообщений, в которых отображаются параметры текущего документа и сообщения, запросы системы.
Инструментальные панели содержат инструменты (наборы кнопок), сгруппированные по функциональным признакам, с помощью которых можно создавать геометрические объекты (отрезки, окружности, дуги и др.), редактировать изображения, проставлять размеры, шероховатость поверхности, вводить текст и др.