Презентация на тему Виды геометрических моделей, их свойства. Понятия о каркасном и твердотельном моделировании. (Лекция 6)

Виды геометрических

моделей, их свойства. Понятия о каркасном и твердотельном моделировании.

моделей, их свойства. 2.Понятие о каркасном

моделировании. 3.Понятие о твердотельном моделировании

СПб.: Питер, 2011. - 576с.
2.Омура Джордж. AutoCAD

2007. СПб.: Питер, 2007. – 432с.: ил.
3. Габидулин В.М. Трехмерное моделирование в AutoCAD 2014 [Электронный ресурс] : учебное пособие. — Электрон. дан. — М. : ДМК Пресс, 2014. — 280 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=66477
4. Онстот С. AutoCAD ® 2015 и AutoCAD LT ® 2015. Официальный учебный курс [Электронный ресурс] : . — Электрон. дан. — М. : ДМК Пресс, 2015. — 416 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=69960

по изучению дисциплины для студентов очной формы обучения направлений:

09.03.03– Прикладная информатика, 09.03.04– Программная инженерия /Сост.:А.П. Борзунов, В.В. Вязанкова; Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики. – Краснодар, 2015- 12с. Режим доступа: http://moodle.kubstu.ru (по паролю).
6. Компьютерная графика: методические указания по самостоятельной работе студентов очной формы обучения направлений 09.03.03– Прикладная информатика, 09.03.04– Программная инженерия /Сост.: А.П. Борзунов; Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики.– Краснодар, 2015- 135с. Режим доступа: http://moodle.kubstu.ru (по паролю).

которое наиболее адекватно отражает свойства реального объекта, существенные для

процесса проектирования. Геометрические модели описывают объекты, обладающие геометрическими свойствами. Таким образом, геометрическое моделирование – это моделирование объектов различной природы с помощью геометрических типов данных. Различают следующие виды геометрических моделей по параметру их информационной насыщенности:
-каркасные (проволочные);
-поверхностные (полигональные);
-твердотельные (объемные).   

в терминах точек и линий. 
Это моделирование

самого низкого уровня. 
   Поверхностное моделирование определяется в терминах точек, линий и поверхностей.  При построении поверхностной модели предполагается, что технические объекты ограничены поверхностями, которые отделяют их от окружающей среды. Такая оболочка изображается графическими поверхностями.
    Твердотельная модель описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемое ею тело. 

такую дисциплину работы с тремя координатами, при которой любое

изменение одного вида автоматически приводит к соответствующим изменениям на всех остальных видах.
     Трехмерное моделирование особенно успешно применяется для создания сложных чертежей, при проектировании размещения заводского оборудования, трубопроводов, различных строительных сооружений, в тех приложениях, где необходимо обеспечить адекватные зазоры между компонентами.
  Возможность генерировать траектории движения инструмента и имитация функционирования роботов делает 3D моделирование неотъемлемой частью интеграции САПР/АСТПП

моделировании

самого низкого уровня и имеет ряд серьезных ограничений, большинство

из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, которые заключены между линиями, и невозможности выделить внутреннюю и внешнюю область изображения твердого объемного тела. 
Однако каркасная модель требует меньше памяти и вполне пригодна для решения задач, относящихся к простым. Каркасное представление часто используется не при моделировании, а при отображении моделей как один из методов визуализации. 
     Наиболее широко каркасное моделирование используется для имитации траектории движения инструмента, выполняющего несложные операции. 

- неоднозначность-  для того, чтобы представить модель в каркасном виде,

нужно представить все ребра (это эффект может привести к непредсказуемым результатам. Нельзя отличить видимые грани от невидимых. Операцию по удалению невидимых линий можно выполнить только вручную с применением команд редактирования каждой отдельной линии, но результат этой работы равносилен разрушению всей созданной каркасной конструкции, т.к. линии невидимы в одном виде и видимы в другом); 
-невозможность распознавания криволинейных граней – мнимые ребра (боковые поверхности цилиндрической формы реально не имеют ребер, хотя на изображении есть изображение некоторых мнимых ребер, которые ограничивают такие поверхности. Расположение этих мнимых ребер меняется в зависимости от направления вида, поэтому эти силуэты не распознаются как элементы каркасной модели и не отображаются на них);

несет информации о поверхностях, ограничивающих форму, что обуславливает невозможность

обнаружения нежелательных взаимодействий между гранями объекта и существенно ограничивает использование каркасной модели в пакетах, имитирующих траекторию движения инструмента или имитацию функционирования робота, так как при таком моделировании не могут быть выявлены на стадии проектирования многие коллизии, появляющиеся при механической сборке); 
-трудности, связанные с вычислением физических характеристик; -отсутствие средств выполнения тоновых изображений (основным принципом техники выполнения тоновых изображений, т.е. обеспечение плавных переходов различных цветов и нанесение светотени, является то, что затенению подвергаются грани, а не ребра.

описание 3D объекта, состоящее из отрезков и кривых. 

    Использование каркасных моделей позволяет:
-рассматривать модели из любой точки;
-автоматически генерировать ортогональные и дополнительные виды;
-легко генерировать расчлененные и перспективные виды. 
-рассматривать взаимное расположение элементов в пространстве, оценивать кратчайшие расстояния между вершинами и ребрами и т.д.;
-сократить число необходимых исходных элементов модели. 
   Каркасные модели состоят только из точек, отрезков и кривых, описывающих кромки объекта. Поскольку каждый из составляющих такую модель объектов должен рисоваться и размещаться независимо от других, затраты времени на моделирование часто бывают крайне велики.

основе областей и 3D тел и поверхностей используется

команда ИЗВЛРЕБРА.
Команда ИЗВЛРЕБРА извлекает все ребра на выбранных объектах или подобъектах.
Способы построения каркасных моделей:
-ввод значений 3D точек в ходе построения объекта;
-задание плоскости построений по умолчанию (т.е. плоскости XY ПСК) для рисования объекта;
-перемещение или копирование созданного 2D объекта для задания его пространственной ориентации.

моделировании.

совершенным и самым достоверным методом создания копии реального объекта.

   Преимущества твердотельных моделей:
-полное определение объемной формы с возможностью разграничивать внутренний и внешние области объекта, что необходимо для взаимовлияний компонент;
-обеспечение автоматического удаления скрытых линий;
-автоматическое построение 3D разрезов компонентов, что особенно важно при анализе сложных сборочных изделий;
- автоматическое построение 3D разрезов компонентов, что особенно важно при анализе сложных сборочных изделий;-применение методов анализа с автоматическим получением изображения точных весовых характеристик методом конечных элементов;
-получение тоновых эффектов, манипуляции с источниками света. 

моделей подразделяются на два класса:
-метод конструктивного

представления (C-Rep); 
-метод граничного представления (B-Rep). 
     Каждый из двух названных методов имеет свои достоинства и недостатки, по сравнению с другим.
    Метод конструктивного представления заключается в построении твердотельных моделей, из базовых составляющих элементов, называемых твердотельными примитивами, и определяемых формой, размерами, точкой привязки и ориентацией.
      Модель конструктивной геометрии представляет собой бинарный древовидный граф G=(V,U) , где V – множество вершин – базовые элементы формы – примитивы, из которых конструируется объект, а U– множество ребер, которые обозначают теоретико-множественные операции, выполняемые над соответствующими базовыми элементами формы.

границ объекта или точного аналитического задания граней, описывающих тело.

Это единственный метод, позволяющий создать точное, а не приближенное представление геометрического твердого тела.
    При таком подходе от пользователя требуется задание контуров или границ объекта, а также эскизы разных видов объектов, и указание линий связей между этими видами, чтобы можно было установить взаимное соответствие.
  Система с c-rep представлением имеет преимущества при первоначальном формировании модели, так как построить объемную модель правильной формы из объемных примитивов с использованием булевых операций достаточно просто. Кроме того, этот метод обеспечивает более компактное описание модели в БД. Однако b-rep представление является актуальным при создании сложных форм, которые воссоздать с помощью c-rep метода очень трудоемко. 
 С другой стороны модели c b-rep представлением хранит точное описание границ модели, для этого нужно больше памяти, но не требуется почти никаких вычислений для воссоздания изображения.