Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕон€тие о компьютерной графике: геометрическое моделирование и его задачи. Cad-системы как часть —јѕ–

 

¬¬≈ƒ≈Ќ»≈. ¬ насто€щее врем€ промышленное производство, архитектура и градостроительство, геологические изыскани€, управление в самом широком смысле, включа€ планирование и оценку эффективности боевых действий, и многое другое немыслимо без использовани€ компьютерных технологий.

¬ыпускник высшего учебного заведени€, получающий диплом, отвечающий российским и мировым образовательным стандартам, должен не только иметь подготовку по использованию компьютерных программ геометрического моделировани€ в области своей специализации, но и уверенно примен€ть их при выполнении курсовых и дипломных работ и проектов.

1.1 √еометрическое моделирование и его задачи

 

Ћюбые издели€ в процессе производства описываютс€, прежде всего, геометрическими параметрами, без этого производство невозможно.

ќсновами дл€ геометрического описани€ изделий €вл€ютс€: ≈вклидова геометри€, начертательна€ геометри€ и проекционное черчение, а также аналитическа€ геометри€.

“радиционный способ геометрического моделировани€ состо€л в применении линейки, циркул€ и транспортира на чертЄжной доске, объединЄнных в чертЄжный прибор Ц кульман.

»спользование Ё¬ћ позволило объединить вопросы геометрического моделировани€ и вычислительной геометрии с использованием векторного (аналитического) описани€ геометрической информации.

ћногократно упростились такие вопросы как построение геометрических элементов, копирование фрагментов, редактирование графической и текстовой информации, штриховка, нанесение размеров, улучшилось качество исполн€емых документов.

¬ажно, что внедрение компьютерного черчени€ практически не требует изменени€ традиционного подхода к проектированию.

“еоретические основы систем автоматизированного проектировани€-—јѕ– были сформулированы в 60-х, начале 70-х годов прошлого столети€.

¬ основу идеологии положены разнообразные математические абстрактные модели: геометрические, технологические, прочностные, аэродинамические, тепловые и др.

ќтдельные программы (или модули, или системы):CAD, CAM, —ј≈, TDM развивались как универсальные системы дл€ решени€ задач в конкретных област€х.

 

 

CAD (Computer Aided Design)- модуль компьютерного геометрического моделировани€ (проектировани€).

—AM (Computer Aided Manufaсturing)-модуль технологической подготовки производства.

CAE (Computer Aided Engineering)-модуль компьютерного инженерного анализа.

PDM (Product Data Management)-модуль, позвол€ющий управл€ть данными о продукции на прот€жении всего жизненного цикла издели€ при проектировании и подготовке производства.

TDM (Technical Data Management)- модуль управлени€ базами данных, включа€ документооборот конструкторской и технологической документации.

ѕостепенно расшир€€сь функционально и распростран€€сь на смежные области, стали формироватьс€ объединЄнные системы, решающие весь спектр производственных задач, обозначаемые в соответствии с составл€ющими их модул€ми, например, CAD/CAM/CAE/PDM/TDM.

 

1.2 CAD Ц системы, как часть —јѕ–

 

—труктурна€ схема такого типа —јѕ– представлена на рисунке 1.1.

 

 


       
   
 
 

 


–исунок 1.1.

 

ћодуль —јD, или —јD Ц система, определ€ет область геометрического моделировани€ в —јѕ–.

 

 

1.3  ратка€ характеристика, особенности CAD-систем некоторых —јѕ–

 

ѕоследние версии систем геометрического моделировани€, создаваемые в услови€х острой конкурентной борьбы, отвечают общим сформировавшимс€ и признанным характеристикам.

1. ¬се они €вл€ютс€ прикладными программами, работающими под управлением операционной программы Windows.

2. »нтерфейс систем (совокупность управл€ющих значков-пиктограмм, предоставл€емых пользователю дл€ работы с различными программами) согласуетс€ с интерфейсом операционной системы и по многим параметрам €вл€етс€, как бы, общеприн€тым , во многом интуитивно пон€тным, имеющим развитую систему помощи и подсказки, развитую справочную систему.

3. Ѕольшинство систем располагают модул€ми как плоского, так и объЄмного параметрического моделировани€, обеспечивают ассоциативность всех геометрических элементов моделей, исполнение конструкторских документов в соответствии с требовани€ми ≈— ƒ, имеют развитые библиотеки стандартизированных изделий, ”√ќ, позвол€ют создавать прикладные библиотеки, имеют встроенные €зыки программировани€.

 

AutoCAD-одна из первых чисто графических программ, ориентированна€ в начале 80-х годов прошлого столети€ на решение задач архитектуры и строительства.

¬ насто€щее врем€ это Ц одна из мощных CAD- программ (CAD-систем) дл€ разработки конструкторской документации практически в любой сфере промышленного производства, имеюща€ множество приложений, интегрированных с ней и образующих —јѕ– дл€ решени€ задач архитектуры, строительства, производства, геоинформационных вопросов и др. ¬ то же врем€, высока€ степень универсальности и св€занное с этим обсто€тельством усложнение программы, делают еЄ непривлекательной при решении достаточно простых задач геометрического моделировани€, т.е. при использовании в качестве электронного кульмана такой мощной и дорогосто€щей системы. ¬ 2002 году по€вилась полностью русифицированна€ облегчЄнна€ верси€ Auto CAD LT, котора€ обладает всеми возможност€ми в области оформлени€ двухмерных чертежей, совместима с универсальной программой и специализированными приложени€ми на еЄ основе (Auto CAD LT + Electrics, Auto CAD LT + Mechanics и др.).   T-FLEX CAD-профессиональна€ универсальна€ система параметрического двухмерного и трЄхмерного геометрического моделировани€ в интересах, прежде всего, машиностроительного производства. —истема позвол€ет полностью решить проблемы подготовки технической документации Ц чертежей, схем, спецификаций и т.д. ќблада€ мощным параметрическим геометрическим €дром, позвол€ет существенно повысить скорость типового проектировани€. —истема позвол€ет создавать трЄхмерные модели практически любого уровн€ сложности и чертежи на основе проекций трЄхмерных моделей. 3D моделирование может осуществл€тьс€ непосредственно как в 3D пространстве с использованием так называемого дерева построений, позвол€ющего контролировать операции моделировани€, так и на основе данных двухмерного чертежа.   CAD-система  ќћѕј—-3D предназначена дл€ создани€ трЄхмерных параметрических моделей и сборок и последующего полуавтоматического создани€ их чертежей, содержащих все необходимые виды, разрезы и сечени€. »меет определЄнные преимущества дл€ отечественных конструкторов. ¬о-первых, она русско€зычна изначально, термины и определени€ полностью соответствуют терминологии отечественного конструировани€. ¬о-вторых, в системе заложено выполнение всех требований ≈— ƒ. ¬-третьих, имеетс€ очень широкий и одновременно практически необходимый набор функций редактировани€ изображений. ¬-четвертых, система имеет модульную структуру, котора€ позвол€ет ускоренно решать специальные задачи. ¬-п€тых, система включает прикладные библиотеки (конструкторские, справочники материалов и др.), ориентированные на отечественное производство. “ак, прикладна€ библиотека  ќћѕј—- SHAFT Plus позвол€ет не только выполн€ть геометрические прочностные расчЄты цилиндрических и конических зубчатых, черв€чных передач, но и строить их параметрические модели, из которых можно получить как обычный чертЄж с таблицами параметров зубчатых колЄс и изображений профилей зубьев, так и трЄхмерную модель.

ѕрикладна€ библиотека ESK 5, работа€ в среде  ќћѕј—-√–ј‘» ј, содержит несколько тыс€ч графических обозначений электрических элементов и микросхем, имеет средства дл€ создани€ графических обозначений, формировани€ линий св€зей на схемах, позиционных обозначений, перечн€ элементов и базы данных.

 

ќтечественна€ —јѕ– ADEM версий 6.2, 6.2.SLT, 7 предназначена дл€ автоматизации решени€ конструкторских и технологических задач производства.

—истема ADEM CAD объедин€ет все известные методы геометрического моделировани€, что позвол€ет сформировать конечный вид издели€ и создать необходимую конструкторскую документацию. Ќачина€ с 7-ой версии,

можно строить любые виды, разрезы и сечени€ без непосредственного обращени€ к 3D модели. »зображение стрелки вида приводит к автоматическому созданию соответствующего вида или сечени€.

 

»з сравнени€ различных CAD Ц систем от предыдущей версии к последней чЄтко прослеживаютс€ две довольно противоречивые закономерности в их совершенствовании:

-усложнение, универсализаци€, имеюща€ целью решение всех возможных проблем геометрического моделировани€ (Auto CAD Ц 2004);

-упрощение за счЄт исключени€ некоторых функций, позвол€ющее ЂоблегчЄннымї системам более эффективно и с меньшими финансовыми затратами решать специализированные задачи (Auto CAD LT).

 

1.4 ќбщие вопросы геометрического моделировани€. √рафические объекты

–ассмотрим рисунок 1.2, на котором представлены две геометрические модели и определимс€ с основными пон€ти€ми.

 

–исунок 1.2

 

ќбе геометрические модели выполнены на компьютере с использованием системы объЄмного моделировани€  ќћѕ—-3D LT. Ёлектронный аналог призмы записан на жЄстком диске в виде набора байтов, которые объединены именем файла и его расширением, характеризующим математический метод создани€ модели. –езультат объЄмного моделировани€ можно оценить только по той информации, котора€ выводитс€ на экран монитора или по распечатке этого изображени€. ¬ обоих случа€х эта информаци€ представл€етс€ на плоском носителе.

Ќа рисунке 1.2, ј информаци€ представлена в виде чертежа, выполн€емого на основе ортогонального проецировани€, на рисунке 1.2, Ѕ та же информаци€ представлена как аксонометрический чертЄж. “аким образом, на рисунке 1.2 представлены плоские графические геометрические

 

модели призмы с отверстием. ¬ чЄм же заключаетс€ разница в создании графических моделей ј и Ѕ?

–азница заключаетс€ в ћ≈“ќƒ≈ создани€ моделей! –ассмотрим методы создани€ геометрических моделей с помощью компьютерных программ.

 

1.4.1 ѕлоское геометрическое моделирование. ѕримитивы и их атрибуты

 

¬ вопросах геометрического моделировани€ можно выделить два варианта (—јѕ– и графика, 2002 г., є1, ј.Ѕыков. Ђ∆елательное и действительное в геометрическом моделированииї).

ѕервый вариант характеризуетс€ использованием геометрических примитивов, таких как отрезки, дуги, кривые.

ѕри использовании второго варианта основными элементами €вл€ютс€ замкнутые плоские контуры, главными операци€ми Ц булевы объединени€, дополнени€, пересечени€.

Ѕольшинством CAD-систем используютс€ одновременно эти два варианта геометрического моделировани€.

»спользование плоского моделировани€ не обеспечивает потребности производства там, где примен€ютс€ неаналитические кривые, так называемые сплайны.

—плайны невозможно точно описать системой линейных, угловых и дуговых размеров, поэтому в дополнении к чертежам примен€ютс€ плазы и шаблоны.

ƒолгое врем€ замена издели€ плоскими изображени€ми €вл€лась единственным способом решени€ задач геометрического моделировани€, да и в насто€щее врем€ плоское моделирование широко используетс€ в производстве.

 

1.4.2 ќбъЄмное геометрическое моделирование

 

ќбъЄмна€ модель однозначно определ€ет геометрию всей спроектированной поверхности детали. Ќаиболее распространЄнным способом образовани€ поверхности €вл€етс€ движение образующего плоского профил€ вдоль направл€ющих линий или его вращение относительно оси. ќбъЄмное геометрическое моделирование основываетс€ на создании поверхностей, образующих тело, так называемое поверхностное моделирование, либо на создании геометрических тел Ц твЄрдотельное моделирование.

ѕоверхностное моделирование строитс€ на двух принципах:

-построение каркасных моделей поверхности;

-построение поверхности на основе многоугольных сетей.

 

 аркасна€ модель представл€ет собой скелетное описание поверхности трЄхмерного тела, состо€ща€ из точек, отрезков и кривых, описывающих рЄбра тела.

ѕоверхностна€ сеть представл€ет собой модель поверхности тела, состо€щую из плоских граней. ѕоскольку грани сети плоские, формирование криволинейных поверхностей производитс€ путЄм их аппроксимации.

ћоделирование объектов с помощью сетей примен€етс€ в случа€х, когда можно игнорировать физические свойства объектов (масса, центр масс и т.п.), например, при создании топографической модели холмистой местности.

“вЄрдотельное моделирование основываетс€ на пространственных базовых элементах формы (примитивах), таких как призма, конус, сфера, цилиндр, клин, тор.

»з этих форм путЄм их объединени€, вычитани€ и пересечени€ стро€тс€ более сложные пространственные тела.

“вЄрдотельна€ геометрическа€ модель наиболее полно отражает информацию о моделируемом объекте, еЄ легче строить и редактировать, чем поверхностные модели.

—овременные —јD - системы используют, как правило, оба принципа построени€ объЄмной геометрической модели.

— модели может быть получена информаци€ не только о координатах любой точки на поверхности, но и друга€ Ц площадь поверхности, объЄм, массовые и инерционные характеристики и др. Ќа еЄ основе можно получить плоские модели: виды, разрезы, сечени€. Ќа рисунке 1.3 представлены пор€док и способы создани€ твЄрдотельных моделей в системе  ќћѕј—-3D LT, распечатанные из еЄ справочной системы.

 

 

–исунок 1.3

 

1.5 ќсновные положени€ использовани€ операционной программы Windows дл€ управлени€ графическими компьютерными программами

 

ѕакеты программ геометрического моделировани€, вход€щие в состав —јѕ–, €вл€ютс€ прикладными программами и работают под управлением операционной программы, установленной на компьютере, например, Windows.

¬нешний вид элементов интерфейса окна после запуска программы  ќћѕј—-3D и открыти€ документа представлен на рисунке 1.4.

ќкно имеет стандартные элементы управлени€ с небольшими отличи€ми, назначение которых может быть установлено с помощью справочной системы программы.

 

¬ верхней части окна расположен заголовок, в котором отображаетс€ название и номер версии программы, тип открытого документа, полный путь и им€ документа.

—разу же под заголовком расположена строка меню.

¬ каждом из меню собраны св€занные с ним команды, которые активизируютс€ при открытии команды щелчком мыши на его имени.

 

 
 

 


       
   
 
 

 


–исунок 1.4

 

Ќекоторые команды имеют свои собственные подменю или, так называемые, вложенные меню со своим набором команд. Ќекоторые из команд имеют диалоговые окна, требующие их заполнени€.

ѕод строкой меню располагаетс€ панель управлени€, на которой изображаютс€ кнопки, позвол€ющие обратитьс€ к наиболее часто используемым командам, таким как: создание, открытие и сохранение файлов, печать и др.

¬низу окна могут располагатьс€ строки текущего состо€ни€ и сообщений, в которых отображаютс€ параметры текущего документа и сообщени€, запросы системы.

 

 

»нструментальные панели содержат инструменты (наборы кнопок), сгруппированные по функциональным признакам, с помощью которых можно создавать геометрические объекты (отрезки, окружности, дуги и др.), редактировать изображени€, проставл€ть размеры, шероховатость поверхности, вводить текст и др.

 

1.6 »спользование справочной системы. ѕрименение интерактивных графических систем дл€ решени€ задач геометрического моделировани€

 

ѕриобрести уверенные навыки по созданию и редактированию графических документов с помощью компьютерных технологий невозможно без практики.

ѕри этом невозможно, да и нет необходимости, предварительно изучить все возможности графических программ. Ѕольшинство учебных пособий по компьютерной графике, как отечественных, так и зарубежных, построены по принципу постепенного изучени€ в процессе практического освоени€ материала.

ѕри этом очень удобно использовать небольшими порци€ми разъ€снени€ справочной системы, имеющейс€ по каждой компьютерной программе.

—правочна€ система  ќћѕј— выгодно отличаетс€ от справочных систем других графических компьютерных программ тем, что она изначально русифицированна€, методически просто и доступно построена, содержит рекомендации по всем вопросам работы с программой.

ќбращение к справочной системе в процессе работы €вл€етс€ признаком грамотного использовани€ компьютерных программ.

ƒоступ к справочной системе осуществл€етс€ через меню —правка в строке меню, которое открываетс€ щелчком левой кнопки мыши.

ћеню —правка состоит из нескольких разделов.  оманда меню —одержание выводит на экран окно с содержанием справочной системы, оформленной в виде списка закрытых книг (рисунок 1.5).

 

–исунок 1.5

ƒл€ получени€ справки по интересующему вопросу необходимо указать его мышью (выделить), после чего нажать кнопку ѕоказать. «начок книги приобретает вид открытой книги, на экран выводитс€ список вложенных разделов, оформленных в виде закрытых книг (рисунок 1.6).

 

–исунок 1.6

¬ыделением нужного раздела мышью и нажатием кнопки ќткрыть можно получить доступ к вопросам, содержащимс€ в данном разделе.

 

ћеню справочной системы позвол€ет получить информацию также по ключевым словам, по клавишам, по командам меню и панелей.

”добной в пользовании €вл€етс€ ќбъектна€ справка, котора€ позвол€ет получить справку по командам, кнопкам и другим объектам экрана.

ѕосле вызова команды нажатием кнопки на панели управлени€ курсор мыши изменит внешний вид на вопросительный знак со стрелкой.

ƒл€ получени€ справки надо подвести курсор к интересующему объекту экрана и щЄлкнуть* по нему мышью.

 

ќперационна€ система Windows позвол€ет открыть одновременно несколько окон с разными программами или копи€ми одной программы и работать с ними в интерактивном режиме. ”добно на тексте лекции, выполненной в компьютерном варианте, расположить окно программы и выполн€ть действи€, рассматриваемые в лекции (рисунок 1.7).

 

 


–исунок 1.7.

 

*быстро нажать и отпустить левую кнопку мыши

 

1.7 ќбщие вопросы создани€ и редактировани€ графических документов (на примере  ќћѕј—-3D)

 

—оздание графических документов предполагает их выполнение, редактирование и оформление в соответствии с требовани€ми ≈— ƒ.

—истема  ќћѕј—-3D LT позвол€ет создавать графические документы трЄх типов:

-чертежи;

-фрагменты;

-аксонометрические изображени€.

„ертЄж состоит из рамки, основной надписи (штампа), технических требований, видов, разрезов и сечений, обозначений шероховатости поверхностей. –азмер чертежа ограничен установленным дл€ него форматом.

‘рагмент представл€ет собой неограниченный пустой электронный, не имеющий элементов оформлени€ лист, на котором можно чертить.

Ёлектронные версии создаваемых чертежей хран€тс€ на жестком диске компьютера.

ќбобщЄнна€ схема разработки, редактировани€ и сохранени€ конструкторского документа представлена ниже.

 

 

—ќ«ƒј“№ Ќќ¬џ… ƒќ ”ћ≈Ќ“   ќ“ –џ“№ ƒќ ”ћ≈Ќ“  
ƒ≈“јЋ№, Ћ»—“, ‘–ј√ћ≈Ќ“

  ѕј–јћ≈“–џ “≈ ”ў≈√ќ Ћ»—“ј,  ќћѕќЌќ¬ ј

√–ј‘»„≈— ќ≈ »—ѕќЋЌ≈Ќ»≈, –≈ƒј “»–ќ¬јЌ»≈, ќ‘ќ–ћЋ≈Ќ»≈

  —ќ’–јЌ≈Ќ»≈
   

ƒл€ того чтобы работать с документом, необходимо создать лист, разумеетс€, компьютерный, на котором впоследствии будет разработано его содержание, либо найти созданный ранее документ.

–анее созданные графические документы хран€тс€ в виде файлов на жЄстком диске.

ѕоиск и открытие нужных файлов, выполненных с помощью графических программ, ничем не отличаютс€ от подобной работы с документами, выполненными по другим прикладным программам, работающим под управлением операционной системы.

Ётапы построени€ модели позвол€ет проследить ƒерево построени€. “ак, например, построение модели призмы с фронтально проецирующим отверстием (рисунок 1.8) выполнено в два этапа. Ќа первом этапе операцией выдавливани€ выполнено построение призмы, на втором - вырезано отверстие, также операцией выдавливани€.

—овременные CAD-системы позвол€ют на основе разработанной 3D модели построить в автоматическом режиме заготовку, представленную на рисунке 1.9.

 

 

–исунок 1.8

 

 

–исунок 1.9

 

ƒл€ сохранени€ документа (т.е. дл€ записи в соответствующую папку на жЄстком диске) необходимо задать соответствующую команду меню ‘айл, либо нажать кнопку —охранить документ панели управлени€ и заполнить последовательно по€вл€ющиес€ диалоговые окна.

 

«аключение.

 

ѕо данным кафедр графики ћ»»√ј, ћјћ» и др. применение графических систем геометрического моделировани€ в три Ц четыре раза сокращает врем€ при выполнении чертежей. „ем сложнее чертежи, тем лучше результат.

Ўирокое использование, можно сказать даже определ€ющее, систем объЄмного моделировани€ в современных —јѕ–, свидетельствует об огромном экономическом эффекте от их применени€ при Ђсквозномї проектировании изделий машиностроени€. Ётим же объ€сн€етс€ и бурное развитие этих систем в насто€щее врем€.



<== предыдуща€ лекци€ | следующа€ лекци€ ==>
Ќезаконный оборот наркотических средств | «адача 1. ќпределить веро€тность безотказной работы –с , если q1 =q4 =q7 =0.15; p2 = p6 =0.75; p3 = p5 =0.9 ; q8 = 0.2
ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-08; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 3962 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тудент может не знать в двух случа€х: не знал, или забыл. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

2552 - | 2143 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.067 с.