Виды трехмерных геометрических моделей.

1.Каркасная модель представляет собой мн-во вершин и мн-во рёбер, объединяющих данные вершины.

2.Поверхностная модель: вначале создается трёхмерный каркас, на который затем “натягиваются” различные виды математических поверхностей. Системы поверхностного моделирования поддерживают различные виды поверхностей: линейчатые поверхности, кинематические поверхности и скульптурные поверхности. Над поверхностями можно проводить следующие операции: обрезание пов-сти другой пов-стью или пространственной кривой на поверхности, построение гладких переходов или скруглений между пов-стями.

Преимущество поверхностного моделирования: можно создавать геом. объекты любой степени сложности.

3.В том или ином роде разработка твердотельных моделей является неотъемлемой частью процесса разработки и производства практически всех современных конкурентоспособных изделий. Твердотельные 3D модели применяются для проектирования изделия, расчета его конструкции, разработки технической документации, программирования станков с ЧПУ для производства деталей изделия и во многих других областях.

Основная идея твердотельного моделирования состоит в том, чтобы всегда гарантировать физически непротиворечивое представление геометрических объемных тел и оперировать понятиями добавления/удаления материала. Корректное твердое тело содержит внутренний объем, ограниченный внешней поверхностью тела. Такое представление позволяет определять объем тела, его массу, моменты инерции, центр тяжести и т.п. Эти параметры зачастую являются критическими при оценке эффективности конструкции изделия и чрезвычайно важны для конструктора.

Построение

Построение твердотельных моделей базируется на булевых операциях:

* объединение;

* пересечение;

* разность.

Метод граничного представления.

Метод граничного представления позволяет создавать твердотельную модель, используя приемы, сходные с проектированием поверхностных моделей. Сначала создается поверхностная модель с применением стандартных методов работы с поверхностями. Затем выполняется программа, структурирующая данные об этой поверхности в терминах ее топологии, описывающей формы, и ее геометрии (размещение в пространстве вершин, ребер и граней).

Главное достоинство – возможность более легкой модификации граничной поверхности. Быстрое овладение методом проектирования по сравнению с предыдущим.

Недостаток – требование большого объема компьютерной памяти. Получаемые модели недостаточно точны.

Метод граничного представления состоит в построении твердотельных моделей из базовых элементов, называемых твердотельными примитивами.

Твердотельные примитивы определяются границей, которую они занимают в трехмерном пространстве. Данная граница описывается в терминах ребер и граней и характеризуется формой, размерами, точкой привязки и ориентацией.

5. Формирование объемных твердотельных моделей объектов графическими системами (компас, AutoCad, k3) Твердотельное моделирование в компас-3d

Моделирование – сложный процесс, результатом которого является законченная трехмерная сцена (модель объекта) в памяти компьютера. Моделирование состоит из создания отдельных объектов сцены с их последующим размещением в пространстве. Для выполнения трехмерных моделей объектов существует множество подходов:

• создание твердых тел с помощью булевых операций – путем добавления, вычитания или пересечения материала моделей. Этот подход является главным в инженерных графических системах;

• формирование сложных полигональных поверхностей, так называемых мешей (от англ. mesh – сетка), путем полигонального или NURBS-моделирования;

• применение модификаторов геометрии (используются в основном в дизайнерских системах моделирования). Модификатором называется действие, назначаемое объекту, в результате чего свойства объекта и его внешний вид изменяются. Модификатором может быть вытягивание, изгиб, скручивание и т. п.

КОМПАС-3D – это система твердотельного моделирования. Это значит, что все ее операции по созданию и редактированию трехмерных моделей предназначены только для работы с твердыми телами.

Твердое тело – область трехмерного пространства, состоящая из однородного материала и ограниченная замкнутой поверхностью, которая сформирована из одной или нескольких стыкующихся граней. Любое твердое тело состоит из базовых трехмерных элементов: граней, ребер и вершин (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Твердые тела: призма (состоит из семи граней) и шар (из одной грани)

Грань – гладкая (не обязательно плоская) часть поверхности детали, ограниченная замкнутым контуром из ребер. Частный случай – шарообразные твердые тела и тела вращения с гладким профилем, состоящие из единой грани, которая, соответственно, не имеет ребер.

Ребро – пространственная кривая произвольной конфигурации, полученная на пересечении двух граней.

Вершина – точка в трехмерном пространстве. Для твердого тела это может быть одна из точек на конце ребра.

Твердые тела в системе КОМПАС-3D создаются путем выполнения булевых операций над отдельными объемными элементами детали (призмами, телами вращения и т. д.). Другими словами, процесс построения состоит из последовательного добавления и (или) удаления материала детали. Контур формы добавляемого или удаляемого слоя материала определяется плоской фигурой, называемой эскизом, а сама форма создается путем перемещения этого эскиза в пространстве (вращение вокруг оси, выдавливание перпендикулярно плоскости эскиза, перемещение по траектории и пр.). В общем случае любое изменение формы детали (твердого тела) называется трехмерной формообразующей операцией, или просто операцией.

Формировать твердотельные модели в КОМПАС-3D можно в двух типах документов: КОМПАС-Деталь и КОМПАС-Сборка. В отличие от графических документов (чертеж и фрагмент), оба типа трехмерных документов равноценны, среди них нет главного или вспомогательного.

Документ Деталь предназначен для создания с помощью формообразующих операций и хранения модели целостного объекта (чаще всего какого-либо простого изделия, отдельной детали, компонента). Хотя, как было отмечено в гл. 1, вовсе не обязательно, чтобы модель в документе КОМПАС-Деталь отвечала реальной единичной детали на производстве. Например, никто не мешает представить вам в качестве единой детали трехмерную модель подшипника (в действительности состоящего из нескольких деталей), если вам так удобнее использовать его в сборках, параметризировать или редактировать.

В документе Сборка собираются в единый агрегат смоделированные и сохраненные ранее детали: вы сначала размещаете их в пространстве, сопрягаете вместе и фиксируете. Более того, в десятой версии программы функционал по наполнению сборок заметно расширился: теперь вы можете создавать прямо в сборке тела, которые будут принадлежать сугубо сборке (храниться в файле сборки, а не в отдельном файле детали или библиотеке стандартных элементов). Грубо говоря, начиная с десятой версии приложения сборка стала чем-то наподобие документа-детали, в который можно вставлять другие детали из несвязанных документов.

AutoCAD

Классическое определение сложного твердотельного объекта в AutoCAD трактуется как результат проведения процедур вычитания, объединения или пересечения двух и более тел, при этом конфигурация исходных и вновь созданного тела в расчет не принимается. Например, в результате объединения двух примитивных тел - цилиндра и параллелепипеда получится сложное однородное тело, имеющее один общий объем.  

Способов, которыми AutoCAD формирует ЗD тела не так много и условно можно разделить их на две группы.

Первая группа - формирование тел из плоских замкнутых контуров: •выдавливание; •вращение; •сдвиг; • лофтинг.

Вторая группа - формирование тел из промежуточных тел (тел - заготовок): •объединение; •вычитание; •пересечение; • взаимодействие.

В дополнении к этому возможна трансформация некоторых типов поверхностей и объектов-сетей в ЗD тела.

 

В свою очередь твердотельный объект можно создать, применяя либо только один из способов, либо комбинацию нескольких .

К3

 К3 (читается «ка три») — система твердотельного пространственного моделирования, разработанная нижегородскойкомпанией «Центр „ГеоС“» на основе ПО «Спич» и «Китеж». Программный продукт «К3-Мебель» является одной из самых распространенных САПР для мебельного производства на российском рынке, наряду с такими программами как «Базис» иbCAD Мебель.