Каркасные модели тел
Описание каркаса 3d – объекта
Каркасная модель полностью описывается в терминах точек и линий. Это моделирование самого низкого уровня. Имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, заключенных 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.
Широко используются для имитации траектории движения инструменты, выполняющие несложные операции обработки деталей по 2,5 или 3 осям. "2,5 оси" - более простые системы могут моделировать формы только с постоянным поперечным сечением. Такую форму можно построить следующим образом: сначала вводится вид (X,Y), а затем любой точке приписывается третья координата, характеризующая глубину изображения. Такие формы относятся к так называемым "2,5 геометрии".
Ограничения каркасного моделирования
Ограничения каркасной модели включает в себя:
1) Неоднозначность.
Это эффект может привести к непредсказуемым результатам. Нельзя отличить видимые грани от невидимых. Операцию по удалению невидимых линий можно выполнить только в ручную 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.
2) Невозможность распознания криволинейных граней.
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.
3) Невозможность обнаружить взаимное влияние компонентов.
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.
4) Трудности при вычислении физических характеристик.
5) 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.
Каркасное моделирование 3d-объектов в системе AutoCad
Каркасные модели представляют собой модели объектов, как бы созданные из проволоки: они не имеют поверхностей, а просто дают представление о форме 3d объектов, показывая их ребра.
Каркасные модели в AutoCAD наиболее просты в построении и представляют собой, по сути, двухмерные объекты, помещенные в трехмерное пространство. При их построении можно использовать весь спектр инструментов, предназначенных для двухмерного черчения в autocad. В дальнейшем они бывают очень полезны как основа при создании поверхностных 3d моделей.
Каркасная модель является скелетным представлением 3D объекта, состоящим из отрезков и кривых.
Для улучшения условий просмотра структуры 3D объектов (тел, поверхностей и сетей) можно использовать визуальный стиль "Каркас". В старых чертежах тоже могут встречаться каркасные модели, которые были созданы способами, принятыми в предыдущих версиях.
Рис. 1.
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.
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 требуемых исходных элементов модели.
Плотность линий тесселяции, используемых для визуализации криволинейных элементов модели, определяется системной переменной ISOLINES. Системная переменная FACETRES задает степень сглаживания тонированных объектов со скрытыми линиями.
Имеется возможность создавать каркасные модели путем размещения плоских 2D объектов в любом месте 3D пространства. Для этого предлагаются следующие способы:
Команда ИЗВЛРЕБРА используется для создания каркасной геометрии на основе областей, 3D тел, поверхностей и сетей. Команда ИЗВЛРЕБРА извлекает все ребра на выбранных объектах или подобъектах. Извлеченные ребра формируют каркас, составленный из 2D объектов (отрезков, окружностей) и 3D полилиний.
Введите значения 3D координат, определяющих положение объекта по осям X, Y и Z.
Задайте используемую по умолчанию плоскость построений (т. е. плоскость XY ПСК) для рисования объекта.
Перенесите или скопируйте созданный объект в требуемое местоположение в пространстве после его создания.
Каркасное моделирование требует определенных навыков, приобретаемых в процессе практической работы. Для освоения каркасного моделирования лучше начинать с построения простых моделей с последующим переходом на более сложные.
Создание каркасных 3D моделей является более трудоемким процессом, чем построение их двумерных проекций. В связи с этим рекомендуется следовать следующим инструкциям, позволяющим повысить эффективность работы:
Спланируйте послойную структуру создаваемой модели таким образом, чтобы можно было упрощать выводимую модель отключением тех или иных слоев. Используйте цвета для идентификации объектов на различных видах.
Используйте вспомогательные элементы для оценки формы модели.
Используйте несколько видов, особенно изометрические, для визуализации модели и упрощения выбора объектов.
Изучите управление ПСК в 3D пространстве. Плоскость XY текущей ПСК является плоскостью построений, которая задает ориентацию плоских объектов, таких как круги и дуги. ПСК также определяет плоскость для выполнения операций обрезки, удлинения, смещения и поворота объектов.
Используйте режимы объектной и шаговой привязки для обеспечения точности построения модели.
Используйте координатные фильтры для построения перпендикуляров и указания точек в трехмерном пространстве на основе координат точек имеющихся объектов.