11. Подходы к построению и представлению геометрических моделей

Граничное представление (Boundary-representation или B-rep) — задание граничных элементов детали – поверхностей (граней), ребер, вершин. Например, модель B-rep с плоскими поверхностями может быть задана списком граней вместе с инцидентными им ребрами и списком ребер с инцидентными им вершинами. Поверхности сложной формы дополнительно задаются или уравнениями поверхностей или результатами применения функций создания примитивов. К числу таких функций относятся заметание (sweeping), натягивание (skinning), сопряжение (blending). Заметание (называемое также протягиванием) составляет основу кинематического метода синтеза поверхностей, согласно которому задают двумерный контур и траекторию его перемещения, а след от перемещения контура принимают в качестве поверхности детали. Натягивание заключается в натягивании поверхности на заданные плоские поперечные сечения тела. Сопряжение – функция скругления острых ребер, образуемых при пересечении поверхностей.

Позиционный метод (называемый также декомпозиционным), в соответствии с которым рассматриваемое пространство разбивают на ячейки (позиции) и деталь задают указанием ячеек, принадлежащих детали. Ячейки могут иметь форму параллелепипедов одинаковых размеров (воксельное представление), более экономную форму параллелепипедов кратных размеров (октантное представление) или ячейки могут быть неодинаковой формы (ячеечное представление). Очевидно, что с ростом числа ячеек увеличивается точность моделирования, но модели становятся весьма громоздкими.

Метод конструктивной геометрии (Constructive Solid Geometry)— представление сложной детали в виде совокупностей базовых элементов формы (БЭФ) и выполняемых над ними теоретико-множественных операций. Этот подход называют также объектно-ориентированным моделированием или feature-based modeling. Это основной способ конструирования сборочных узлов в современных САПР-К. К БЭФ относятся заранее разработанные модели простых тел, это, в первую очередь, модели параллелепипеда, цилиндра, сферы, призмы. Типичными теоретико-множественными операциями являются объединение, пересечение, разность. Например, модель плиты с отверстием в ней может быть получена вычитанием цилиндра из параллелепипеда.

12. Быстрое прототипирование – ламинирование

Слои прототипа создаются при помощи ламинирования бумажного листа. Контур слоя вырезается лазером, а поверхность, которую нужно затем удалить, режется лазером на мелкие квадратики. После извлечения детали мелко порезанные излишки материала легко удаляются. Структура полученного прототипа похожа на древесную, боится влаги.

13. Быстрое прототипирование – стереолитография.

Стереолитография является самым первым и наиболее распространенным методом прототипирования, во многом благодаря достаточно низкой стоимости прототипа. Принцип метода состоит в послойном отверждении жидкого фотополимера лазерным лучом, направляемым сканирующей системой. Элеватор находится в емкости с жидкой фотополимерной композицией, и после отверждения очередного слоя смещается вниз с шагом 0,025-0,3 мм. Используется достаточно твердый, но хрупкий полупрозрачный материал, подверженный короблению под влиянием атмосферной влаги. Материал легко обрабатывается, склеивается и окрашивается. Качество поверхностей без доводки хорошее.