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

Июль 30, 2022

Главная
Информатика
Виды геометрических моделей, их свойства. Понятия о каркасном и твердотельном моделировании. (Лекция 6)

Содержание

2. Дисциплина: «КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА»
3. ЛЕКЦИЯ Виды геометрических моделей, их свойства. Понятия о каркасном и твердотельном моделировании.
4. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Виды геометрических моделей, их свойства. 2.Понятие о каркасном моделировании. 3.Понятие о твердотельном моделировании
5. УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1.Соколова Т.Ю. AutoCAD 2011.Учебный курс. СПб.: Питер, 2011. - 576с. 2.Омура Джордж. AutoCAD 2007.
6. УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА 5. Компьютерная графика: методические указания по изучению дисциплины для студентов очной формы обучения направлений:
7. 1.Виды геометрических моделей, их свойства.
8. Модель – такое представление данных, которое наиболее адекватно отражает свойства реального объекта, существенные для процесса проектирования.
9. Каркасная модель полностью описывается в терминах точек и линий. Это моделирование самого низкого уровня. Поверхностное моделирование
10. Трехмерные системы обеспечивают такую дисциплину работы с тремя координатами, при которой любое изменение одного вида автоматически
11. 2.Понятие о каркасном моделировании
12. Каркасное моделирование -это моделирование самого низкого уровня и имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает
13. Недостатки каркасной модели: - неоднозначность- для того, чтобы представить модель в каркасном виде, нужно представить все
14. - невозможность обнаружить взаимное влияние компонент (каркасная модель не несет информации о поверхностях, ограничивающих форму, что
15. Каркасная модель представляет собой скелетное описание 3D объекта, состоящее из отрезков и кривых. Использование каркасных моделей
16. Для создания каркасной геометрии на основе областей и 3D тел и поверхностей используется команда ИЗВЛРЕБРА. Команда
17. 3.Понятие о твердотельном моделировании.
18. Твердотельное моделирование является самым совершенным и самым достоверным методом создания копии реального объекта. Преимущества твердотельных моделей:
19. Методы создания трехмерных твердотельных моделей подразделяются на два класса: -метод конструктивного представления (C-Rep); -метод граничного представления
20. Метод граничного представления – описание границ объекта или точного аналитического задания граней, описывающих тело. Это единственный
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Дисциплина:
«КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА»

Слайд 3

ЛЕКЦИЯ Виды геометрических моделей, их свойства. Понятия о каркасном и

твердотельном моделировании.

Слайд 4

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Виды геометрических моделей, их свойства. 2.Понятие о каркасном

моделировании. 3.Понятие о твердотельном моделировании

Слайд 5

УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Соколова Т.Ю. AutoCAD 2011.Учебный курс. 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

Слайд 6

УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА
5. Компьютерная графика: методические указания 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).

Слайд 7

1.Виды геометрических моделей, их свойства.

Слайд 8

Модель – такое представление данных, 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).

Слайд 9

Каркасная модель полностью описывается 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.

Слайд 10

Трехмерные системы обеспечивают 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

Слайд 11

2.Понятие о каркасном моделировании

Слайд 12

Каркасное моделирование -это моделирование 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.

Слайд 13

Недостатки каркасной модели:
- 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);

Слайд 14

- невозможность обнаружить взаимное влияние компонент (каркасная модель не 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.

Слайд 15

Каркасная модель представляет собой скелетное 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.

Слайд 16

Для создания каркасной геометрии на 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.

Слайд 17

3.Понятие о твердотельном моделировании.

Слайд 18

Твердотельное моделирование является самым 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.

Слайд 19

Методы создания трехмерных твердотельных 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.

Слайд 20

Метод граничного представления – описание 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.