Поверхностное моделирование

Поверхностная модель определяется с помощью точек, линий и поверхностей. Таким образом, ее можно рассматривать как модель более высокого уровня, чем каркасная модель, а, следовательно, как более гибкую и многофункциональную.

Поверхностное моделирование имеет следующие преимущества по сравнению с каркасным:

а) способность распознавать и изображать сложные криволинейные грани;

б) способность распознавать грани и таким образом обеспечивать средство получения тоновых трехмерных изображений;

в) способность распознавать особые построения на поверхностях, например отверстия;

г) возможность получения качественного изображения и обеспечение удобной связи со станками с ЧПУ при имитации траектории движения инструмента в трехмерном пространстве для цикла обработки деталей сложных форм по нескольким осям;

д) обеспечение более эффективных средств для имитации функционирования роботов.

Системы поверхностного моделирования могут работать под управлением 16-битовых компьютеров, но в большинстве случаев для достижения их эффективного использования следует реализовывать эти системы на 32-битовых машинах.

Метод поверхностного моделирования наиболее эффективен при проектировании и изготовлении сложных криволинейных поверхностей таких, как корпуса автомобилей.

Типы поверхностей

1 Базовые геометрические поверхности. К ним относятся плоские поверхности, которые можно получить, начертив сначала отрезок прямой, а затем, введя такую команду, которая разворачивает в трехмерном пространстве образ этого отрезка на заданное расстояние. Подобным образом (разверткой окружностей или дуг) могут быть сгенерированы цилиндрические и конические поверхности.

Области поверхностей также могут быть развернуты в трехмерные объекты. Следует отметить, что системы поверхностного моделирования не распознают такие формы, как твердые объемные тела. Они представляют их просто как поверхности, соединенные друг с другом неким образом в пространстве и ограничивающие «пустой» объем.

2 Поверхности вращения могут быть легко получены по команде, создающей поверхность вращением плоской грани вокруг определенной оси (эту процедуру можно трактовать как «круговую развертку»). При этом опять необходимо помнить, что создается не объемное тело, а генерируется только поверхность.

3 Поверхности сопряжений и пересечений. Возможность построения плавного сопряжения одной поверхности с другой является наиболее мощным и часто используемым на практике средством поверхностного моделирования. Кроме этого, может быть доступно средство определения пересечения поверхностей.

4 Аналитические поверхности. Каждая такая поверхность определяется одним математическим уравнением с неизвестными X, Y и Z (эти неизвестные обозначают искомые координаты поверхности). Иначе говоря, чтобы изобразить любую аналитическую поверхность, необходимо знать математическое уравнение, которым она описывается.

5 Скульптурные поверхности (известные также как поверхности «свободных форм» или «произвольные» поверхности) нельзя описать одним математическим уравнением. В большинстве случаев образы этих поверхностей создаются путем построения сплайнов продольных образующих кривых между точками, определенными в трехмерном пространстве.

В настоящее время модели скульптурных поверхностей широко используются при проектировании и производстве корпусов автомобилей, фюзеляжей самолетов, лопаток рабочих колес, а также предметов домашнего обихода: телефонных аппаратов, кухонной утвари и фигурных бутылок для шампанского и виски.