Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Переход к 3D-системам






Под геометрическим моделированием понимают создание моделей, содержащих информацию о геометрии объекта. Моделью называется совокупность сведений, однозначно определяющих его форму и размеры. Например, отрезок может быть представлен двумя (двухмерная модель) или тремя (трехмерная модель) координатами двух крайних точек; окружность - координатами центра и радиусом и. т. д.

Двухмерные модели позволяют создавать чертежи; трехмерные модели служат для представления изделия в трех измерениях. Трехмерные модели могут задаваться различными способами: каркасные, задаются вершинами и ребрами. Эта модель проста, но с ее помощью можно представить в пространстве только ограниченный класс деталей, полигональные (поверхностные) -поверхностями (плоскостями, поверхностями вращения и др.), объемные (твердотельные) - формируются из элементарных объектов (базисных тел) с использованием логических операций объединения, вычитания, пересечения. По таким моделям можно построить не только графические изображения (виды, разрезы, сечения), но и рассчитать массоинерционные характеристики, такие как масса, объем, момент инерции и др., если ввести понятия о материале и его физических свойствах. Объемные тела, образованные из более простых объектов с использованием логических операций объединения, пересечения, вычитания, называются составными.

С внедрением САПР в научно-техническую и деловую жизнь общества, появились новые, можно сказать, революционные возможности, которые в корне изменили представление о проектировании. Одно из таких направлений 3D-моделирование. Ранее создавались только плоские виды (чертежи) деталей, которые, на самом деле, представляют собой трехмерный объект. В настоящее время, с точки зрения создания чертежей, такой подход практически не требуется. Существует абсолютно реальная возможность создать такую модель в системе трехмерного твердотельного моделирования. Данный подход прост, наиболее нагляден и подвержен быстрой, по мере надобности, трансформации и доработке.

После создания 3D- модели можно получить графическое изображение, которое ассоциативно связано с ней, т. е. изменяя форму или размер модели, автоматически изменяется изображение на всех связанных с ней видах. А после некоторой доработки (проставление размеров, выполнение разреза и т.д.) данное графическое изображение превращается в полноценный чертеж, выполненный по всем правилам Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Трехмерное моделирование обладает возможностью создания каркасной, поверхностной и твердотельной модели.

Несмотря на то, что 2D-системы позволяют вполне успешно решать стоящие перед большинством пользователей задачи, по мере развития новых технологий все отчетливее проявляются серьезные ограничения, присущие плоскому проектированию.

Основной недостаток 2D-систем заключается в том, при создании плоского чертежа конструктору приходится мыслить не в терминах проектируемой детали – основание, отверстие, ребро жесткости, а в терминах традиционного набора геометрических примитивов – отрезок, дуга, окружность и т.д.. Например, для построения тонкостенного патрубка, конструктор должен разложить его на отдельные отрезки и дуги и построить проекции этих элементов на всех необходимых видах детали. Эта работа уже достаточно рутинна и не несет в себе творческого начала.

Если возникает необходимость внести в деталь какие-либо изменения, то их необходимо заново отобразить на всех видах детали, что опять связано с большими затратами времени. Частично эту проблему можно решить за счет создания параметрических плоских чертежей. Однако не все современные 2D-системы обладают такими возможностями

Ограничения 2D-систем особенно наглядно проявляются, когда поверхность детали имеет сложную форму или когда необходимо построить аксонометрическую проекцию.

Большая трудоемкость построения сложных поверхностей и аксонометрических проекций могут заставить конструктора отказаться от их изображения или упростить форму детали. В первом случае это затрудняет понимание проекта, во втором – снижает привлекательность изделия с точки зрения потребителя.

Список ограничений двухмерного проектирования можно продолжить и дальше. В него можно включить сложность понимания взаимного положения и взаимодействия деталей в сборочных единицах, сложность или невозможность передачи данных в системы инженерного анализа и подготовки управляющих программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Приведенные выше примеры позволяют сделать вывод, что использование только лишь двухмерных систем как средства проектирования и подготовки чертежей порождает серьезные проблемы и замедляет выпуск новых изделий.

Современные 3D-системы располагают весьма эффективными средствами моделирования. Они позволяют создавать трехмерные модели самых сложных деталей и сборок. Используя наглядные методы создания объемных элементов, конструктор оперирует простыми и естественными понятиями: основание, бобышка, ребро жесткости, отверстие, фаска, оболочка. При этом процесс проектирования часто воспроизводит технологический процесс изготовления детали.

В процессе построения трехмерных моделей сборочных единиц конструктор имеет возможность временно отключать отображение любых элементов модели. Это особенно удобно, если модель включает в себя корпусные детали, в которых размещены остальные компоненты изделия.

В любой момент непосредственно на экране монитора конструктор может выполнить разрез модели стандартными или дополнительными плоскостями проекций, или построить свой, самый невероятный разрез.

После построения 3D-модели детали или сборки, либо непосредственно в ходе построения, конструктор может получить ее чертеж, избежав таким образом рутинного создания видов средствами плоского черчения. Для этого нужно лишь указать необходимые виды, провести линии разрезов или сечений. Плоский чертеж будет создан автоматически и с абсолютной точностью, независимо от сложности модели. Полученный таким образом документ можно дорабатывать встроенными в систему средствами 2D-черчения: проставить дополнительные размеры, обозначения позиций, заполнить основную надпись или подготовить спецификацию.

Во всех современных 3D-системах объемные модели и плоские чертежи ассоциированы между собой. Это означает, что любое изменение, внесенное в модель, будет немедленно и точно отражено на всех видах чертежа.

Хорошая 3D-система располагает мощными средствами редактирования модели. Возможности таких систем позволяют задавать параметрические связи и ассоциации как между отдельными элементами деталей, так и между деталями в сборочных единицах. Это позволяет быстро вносить изменения в проект, создавать различные варианты как отдельных деталей, так и всего изделия в целом.

По трехмерной модели детали система легко определяет ее физические характеристики: площадь поверхности, объем, координаты центра тяжести и т.д.. Если пользователь определяет свойства материала, то автоматически вычисляется масса. Это касается как деталей, так и сборок любой сложности.

Некоторые современные 3D-системы снабжаются встроенными модулями, расширяющими их возможности: создание литейных форм, работа с деталями из листового металла, проектирование трубопроводов и т.д.

Трехмерные твердотельные модели включают в себя всю геометрическую информацию, необходимую для работы систем инженерного анализа. В этом заключается одно из главных преимуществ 3D-моделирования. Такая модель может быть передана в какую-либо систему инженерных расчетов для выполнения ее анализа: расчёта напряжений и деформаций, частотного анализа для определения собственных частот и форм колебаний, тепловых расчетов и связанных с ними температурных деформаций и напряжений.

Если модель представляет собой сборочную модель какого-либо механизма, то для нее может быть выполнен кинематический анализ с определением координат, скоростей, ускорений и сил взаимодействия отдельных ее звеньев. На основе заданных параметров некоторые системы позволяют сгенерировать AVI-файл, который можно просмотреть с помощью стандартных средств Windows.

Трехмерная модель является гораздо более наглядным преставлением изделия, нежели ее плоский чертеж. Кроме создания любой аксонометрической проекции, 3D-системы позволяют легко строить разнесенные виды изделия, с помощью которых можно демонстрировать порядок сборки, разборки или технического обслуживания изделия. Такая возможность может быть очень полезной при подготовке технической документации и рекламных материалов.

Разнесенные виды и анимационные ролики могут быть использованы как наглядные пособия при подготовке производства, при обучении и переподготовке персонала, занимающегося техническим обслуживанием выпускаемой продукции, а также в отделе маркетинга для демонстрации заказчику возможностей и характеристик предлагаемой продукции ещё до выпуска первых опытных образцов.

Специальные подсистемы создания фотореалистичных изображений на основе твердотельных моделей позволяют нанести на поверхность смоделированных деталей и узлов различные текстуры.

Кроме того, подобные системы позволяют выбрать фоновое изображение, на котором размещена модель. Данные о текстурах и фоновых изображениях выбираются из готовых стандартных библиотек, в которых могут присутствовать различные сорта камня, конструкционные материалы, дерево и многое другое. При необходимости библиотеки могут быть дополнены пользователем самостоятельно. На основе информации о расставленных источниках света генерируются тени и полутени, придающие необычайную достоверность компьютерному изображению еще не существующей реально конструкции.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.