Системы поверхностного моделирования
В системах поверхностного моделирования математическое описание визуальной модели включает в себя не только сведения о характеристических линиях и их конечных точках, как в каркасном моделировании, но и данные о поверхностях. При работе с отображаемой на экране моделью изменяются уравнения поверхностей, уравнения кривых и координаты конечных точек.
Математическое описание может включать сведения о связности поверхностей, то есть о том, как поверхности соединяются друг с другом и по каким кривым. В некоторых приложениях эти сведения оказываются очень полезными. Например, для формирования траектории перемещения фрезы с ЧПУ может воспользоваться этой информацией для проверки, не задевает ли фреза поверхности, примыкающие к обрабатываемой.
Системы поверхностного моделирования используются для создания моделей со сложными поверхностями, потому что визуальная модель позволяет оценить эстетичность проекта, а математическое описание позволяет построить программу для обработки поверхностей детали на станке с ЧПУ.
Системы твердотельного моделирования
Системы твердотельного моделирования предназначены для работы с объектами, состоящими из замкнутого объема или монолита. В системах твердотельного моделирования, в отличие от систем каркасного и поверхностного моделирования, не допускается создание наборов поверхностей или характеристических линий, если они не образуют замкнутого объема. Математическое описание объекта, созданного в системе твердотельного моделирования содержит сведения, по которым система может определить, где находится точка: внутри объема, снаружи него или на его границе. По этим сведениям можно получить любую информацию об объеме тела, а значит, могут бать использованы приложения, работающие с объектом на уровне объема.
Например, можно написать приложение, формирующее сетку конечных элементов объемного типа по твердотельной модели. Можно написать программу для формирования всех траекторий фрезы с ЧПУ, необходимых для изготовления детали из заготовки. Эта программа будет работать не с отдельными плоскостями, а с объемом в целом, что исключит потребность во вводе данных для каждой плоскости.
Разработчики систем твердотельного моделирования стараются предоставить простые и естественные функции, чтобы пользователи могли работать с объемными формами точно так же, как они работают с физическими моделями, не вдаваясь в подробности математического описания.
ФУНКЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Заметание
Функция заметания формирует объемное тело трансляцией или вращением замкнутой плоской фигуры (рис. 2). Если плоская фигура будет незамкнутой, в результате заметания получится не объемное тело, поверхность. Такой вариант заметания поддерживается системами поверхностно моделирования.
Рис. 2 Заметание при трансляции и вращении
Скиннинг
Функция скиннинга формирует замкнутый объем, натягивая поверхность на заданные плоские поперечные сечения тела (рис. 3). Если к натянутой поверхности не добавить конечные грани (два крайних сечения), в результате получится поверхность, а не замкнутый объем. В таком варианте функция скиннинга представлена в системах поверхностного моделирования.
Рис. 3 Скиннинг
Скругление
Скругление состоит в замене острого ребра или вершины гладкой криволинейной поверхностью (рис. 4).
Рис. 4 Скругление
Поднятие
Поднятием называется перемещение всей грани объемного тела или ее части в заданном направлении с одновременным удлинением тела в этом направлении (рис. 5). При работе с функцией поднятия необходимо правильно указывать направление и дальность поднятия, чтобы добавленная часть тела не пересекалась с исходной.
Рис.5 Поднятие грани
Объектно-ориентированное моделирование
Объектно-ориентированное моделирование позволяет конструктору создавать объемные тела, используя привычные элементы форм. Созданное тело несет в себе информацию об этих элементах, в дополнение к информации об обычных геометрических элементах (вершинах, ребрах, гранях и др.). Например, конструктор может давать команды типа «сделать отверстие такого-то размера в таком-то месте» или «сделать фаску такого-то размера в таком-то месте», и получившаяся фигура будет содержать сведения о наличии в конкретном месте отверстия (или фаски) конкретного размера.
Большинством систем объектно-ориентированного моделирования поддерживаются такие элементы, которые используются при изготовлении деталей: фаски, отверстия, скругления, пазы, выемки и т. д. Такие элементы называются производственными, поскольку каждый из них может быть получен в результате конкретного процесса производства. Например, отверстие создается сверлением, а выемка — фрезерованием.
Один из недостатков объектно-ориентированного моделирования заключается в том, что система не может предоставить все элементы, нужные для всех возможных приложений. Для каждой задачи может потребоваться свой набор элементов. Чтобы исключить этот недостаток, большинство систем объектно-ориентированного моделирования поддерживают какой-либо язык, на котором пользователь при необходимости может определять свои собственные элементы.