Обертання навколо проектуючих осей

Лекція –6,7, 4 год.

"Комп’ютерна графіка” (КГ) –загальнонаукова дисципліна, що є необхідною складовою інженерної освіти. Її предметом є комп’ютерне уявлення інформації про геометричні образи, комплекси технічних та програмних засобів, що дають змогу створювати, аналізувати, редагувати та зберігати інформацію про графічні об’єкти. Необхідність вивчення систем комп’ютерної графіки зумовлена інтенсифікацією інформаційного обміну, вимогами підвищення рівня творчості та продуктивності праці інженера, звільнення його від рутинної канцелярської роботи.

Мета викладання дисципліни – розвиток просторової уяви у студентів, здібностей до аналізу і синтезу просторових форм, вироблення навичок автоматизації графічних робіт.

Задачі вивчення дисципліни:

· технічне забезпечення комп’ютерної графіки;

· основи графічного подання інформації;

· алгоритми формування зображень в інтерактивному режимі;

· структура і можливості графічних пакетів;

· виконання графічних побудов і створення зображень за допомогою ПК.

Поняття про комп'ютерну графіку

Жодна із галузей науки і техніки не розвивалася так стрімко, як комп’ютерна. Адже від створення першого комп’ютера пройшло тільки близько 60-ти років. Швидкий розвиток електроніки та обчислювальної техніки призвів до створення на їхній основі багатопланової автоматизованої системи комп'ютерної графіки.

На початку свого розвитку комп'ютерну графіку розглядали як частину системного програмування для ЕОМ або як одну з основних підсистем автоматизованого проектування (САПР). Сучасна комп'ютерна графіка становить ряд напрямів і різноманітних застосувань. Для одних із них основою є автоматизація виконання креслення та технічної документації, для інших - проблеми оперативної взаємодії людини й комп'ютера, а також задачі числової обробки, шифрування та передачі зображень. Сучасне розширення можливостей ЕОМ, створених для виконання обчислень, дає змогу комп'ютеру приймати й наочно відображати результати розрахунків та будувати необхідні комплексні креслення, схеми, тощо.

Зорове сприйняття графічної інформації для людини має важливе значення, обсяг і швидкість сприйняття зорових образів значні. Для уявлення особливостей креслення чи будь-якого процесу досить кількох секунд, протягом яких ми розглядаємо креслення, а для обробки сотень тисяч чисел або формул, якими можуть бути подані ті самі об'єкти, потрібні години. Отже, важливість наочного подання комп'ютером результатів обчислення важко переоцінити.

Однією з основних підсистем САПР, що забезпечує комплексне виконання проектних робіт на основні ЕОМ, є комп'ютерна графіка (КГ).

Комп'ютерною, або машинною, графікою називають наукову дисципліну, яка розробляє сукупність засобів та прийомів автоматизації кодування, обробки й декодування графічної інформації.

Іншими словами, комп'ютерна графіка розробляє сукупність технічних, програмних, інформаційних засобів і методів зв'язку користувача з ЕОМ на рівні зорових образів для розв'язання різноманітних задач при виконанні конструкторської та технічної підготовки виробництва.

Упродовж останнього двадцятиріччя ведеться інтенсивний пошук шляхів та способів розв'язання проблеми різкого підвищення продуктивності інженерної праці під час виконання креслярсько-графічних робіт, конструкторської та технологічної підготовок виробництва. Це спричинено потребою ліквідувати розрив, який утворився між відносно високою продуктивністю автоматизованого процесу основного виробництва та низькою продуктивністю ручного чи механізованого процесу конструкторської й технічної підготовки виробництва.

Вивчення комп'ютерної графіки зумовлене:

- широким впровадження системи комп'ютерної графіки для забезпечення систем автоматизованого проектування, автоматизованих систем конструювання (АСК) та автоматизованих систем технологічної підготовки виробництва (АСТПВ) в усіх сферах інженерної діяльності;

- значним обсягом перероблюваної геометричної інформації, що становить 60...80% загального обсягу інформації, необхідної для проектування, конструювання та виробництва літаків, кораблів, автомобілів, складних архітектурних споруд тощо;

- необхідністю автоматизації виконання численних креслярсько-графічних робіт;

- необхідністю підвищення продуктивності та якості інженерної праці.

Лекція –8 1 год.

Машинобудівні САПР

Інженерну комп'ютерну графіку широко застосовують при розв'язанні актуальної проблеми підвищення продуктивності й точності інженерної праці. Цього досягають автоматизацією розрахунково-графічних робіт, розв'язуючи різноманітні задачі у галузі машинобудування, літакобудування, профілювання складного різального інструменту тощо. Системи комп'ютерного проектування в машинобудуванні, можна умовно поділити на три вагові категорії: легкі, середні і важкі.

Легкі системи призначені для створення простих двовимірних (2D) креслень і можуть мати невеликий набір функцій для 3D-моделювання. Як правило, це “урізані версії” систем більш високого рівня, які використовуються для навчання студентів і молодих фахівців-конструкторів.

Системи середнього рівня, що набули сьогодні найбільшого розповсюдження, є повно функціональними пакетами з можливістю складного параметричного моделювання, підключення різних модулів і наявністю великих спеціалізованих бібліотек. Практично всі вони працюють на платформі Windows, мають модульну структуру, що забезпечує вигідне співвідношення ціна-функціональність.

Машинобудівні САПР Таблиця 2

Пакети важкого рівня (клас high-end) володіють найбільшими можливостями, дозволяючи працювати зі складальними кресленнями, що налічують понад мільйон деталей і вузлів. Як правило, high-end пакети характеризуються великою кількістю інтегрованих модулів САЕ, САМ, PDM. Найбільш відомі – CATIA, Pro/Engineer, Unigraphics. Процес розробки таких систем украй складний і трудомісткий, в результаті нові версії виходять з періодичністю в 5 - 7 років. Використовування цих систем вимагає чималої кваліфікації, тому навчання роботі з ними займає близько 1—2 років. До недавнього часу такі системи працювали виключно на робочих станціях виробництва Sun Microsystems, SGI, DEC, Hewlett-Packard, IBM. САПР даного класу використовуються в крупних авіа-, судно- та автомобілебудівних компаніях.

Далі ми розглянемо найпопулярніші в Україні САПР середнього рівня (таблиця 3), а також найяскравіших представників high-end класу.