1.2. Принципы построения систем графического моделирования Двухмерные графические системы

Широко применяются при автоматизации чертежных работ. Чертежи любой сложности строятся из базовых графических элементов: точек, прямых, окружностей и других кривых. Каждый элемент задается группой характерных точек, координаты которых могут определяться в абсолютной системе координат или относительно предыдущей введенной точки (инкрементный ввод). При этом используют несколько способов задания точек:

–мышью, используется для создания эскизов;

–введение чисел с клавиатуры, используется для построения точных изображений;

–«привязка» к некоторому элементу чертежа для построения точных изображений, особенно удобен, позволяет «захватить» ближайший к курсору элемент и ввести координаты конца или середины отрезка, центра окружности, точки пересечения и т.д.

В средствах двухмерной графики есть несколько способов построения одного и того же элемента. Например, отрезок можно построить, но двум точкам, либо по начальной точке, длине и углу наклона, а окружность – по центру и радиусу, по трем точкам, по двум точкам и радиусу и т.д. Кроме того, в таких системах имеется ряд средств, автоматизирующих процесс черчения.

Автоматическое построение округления и фаски (fillet, chamber)– необходимо указать на стороны угла и ввести значение радиуса округления или размер фаски. Отрезки на стыке угла и округления (фаски) автоматически «срезаются» (рис. 1.2).

А втоматическая штриховка и закраска (hatch) – ввести угол и шаг штриховки или закраски, а затем указать мышью на внутреннюю часть области, которую надо заштриховать или закрасить (рис. 1.3).

А втоматическая простановка размеров (dimension) – указать образмериваемые элементы и точку уровня размерной линии, система автоматически вычислит значение размера, выведет его на экран и нарисует выносные и размерные линии (рис. 1.4).

На любом этапе выполнения компьютерного чертежа можно удалить и модифицировать графические элементы изображения. Обычно, двумерные САПР позволяют выполнять следующие процедуры редактирования:

Отсечение (trim) – позволяет удалить лишние вспомогательные линии на чертеже. Например, после указания мышью на секущую прямую и окружность из чертежа удаляется сегмент окружности. Такая же процедура может быть выполнена для любой комбинации графических элементов (рис. 1.5).

« Резиновое» растяжение (stretch) – позволяет растягивать или сжимать различные формы; например, с помощью мыши можно переместить любую из вершин ломаной, которая соединяется с соседними при помощи пунктирных («резиновых») линий, а после отпускания кнопки мыши пунктирные линии заменяются сплошными (рис. 1.6).

Н анесение сетки (snap to grid) – сетка позволяет указывать только на те точки экрана, в которых располагаются узлы. В таком режиме осуществляется автоматический «захват» ближайшего узла и от конструктора не требуется точного указания точки. В результате можно легко ввести точки с заданным шагом (рис. 1.7).

П остроение сплайнов (spline) – автоматическая генерация двумерных гладких кривых (сплайнов), проходящих через заданные точки, очень удобны при создании нестандартных геометрических форм и позволяют дополнить автоматизированное черчение элементами автоматизированного проектирования (рис. 1.8).

Увеличение и панорамирование (zoom, pan) – для увеличения или уменьшения любой области чертежа для более подробного просмотра или редактирования, панорамирование (сдвиг) области чертежа в любом направлении позволяет проанализировать другие элементы чертежа и использовать один сборочный чертеж, вместо множества небольших чертежей, для изделий любого размера и сложности, при необходимости можно получить твердую копию любой области чертежа.

Копирование, поворот и перенос (copy, move, rotate) – для двумерного поворота элемента или группы элементов достаточно задать положение центра вращения и угол попорота, при переносе обычно вводятся две точки, определяющие вектор смещения, широко применяются при вставке в чертеж стандартных библиотечных элементов.

Преобразования (mirror, array, scale) – зеркальное отражение, пошаговое размножение и масштабирование изображения применяются для построения чертежей регулярных структур, например, для создания чертежа зубчатой рейки достаточно построить половину профиля одного зуба, далее применить операции преобразования.

Выбор элементов и объединение их в группы (select all, group)– операции редактирования могут выполняться как над отдельным элементом, так и над группой элементов; достаточно «выбрать» элементы путем указания на каждый из элементов мышью, либо выделить их на чертеже прямоугольной областью (окном); иногда удобнее объединить выбранные элементы в группы (блоки), образуя многоуровневые иерархические структуры; при необходимости можно выполнить и обратную операцию разделения составного элемента на отдельные элементы.

Расслоение (layer) – позволяет разделить чертеж на несколько частей, наложенных друг на друга, что эквивалентно созданию нескольких чертежей, каждый из которых выполнен на прозрачной пластине, причем можно рассматривать каждую пластину по отдельности, либо складывая их, получать совместное изображение. При выполнении чертежей механических конструкций можно, например, разместить все геометрические элементы в одном слое, а все размеры и пояснительные надписи в другом.

Двухмерные системы позволяют построить упрощенные геометрические модели реальных физических объектов, состоящие из трех независимых проекций (видов), модель куба, например, задается 12 двумерными точками с координатами XY, при внесении изменений конструктор должен редактировать отдельно каждую из проекций.