4.3. Этапы проектирование 3d модели
Общепринятым порядком моделирования твердого тела является последовательное выполнение булевых операций (объединения, вычитания и пересечения) над объемными элементами (сферами, призмами, цилиндрами, конусами, пирамидами и т.д.). Пример выполнения таких операций показан на рис. 30.
|
|
|
|
а) |
б) |
в) |
г) |
Рис. 29. Пример булевых операций над объемными элементами:
а) цилиндр; б) объединение цилиндра и призмы; в) вычитание призмы; г) вычитание цилиндра
Помимо этого для задания формы объемных элементов выполняется такое перемещение плоской фигуры в пространстве, след от которого определяет форму элемента (например, поворот дуги окружности вокруг оси образует сферу или тор, смещение многоугольника - призму, и т.д.) (рис. 31).
|
|
|
а) |
б) |
в) |
Рис. 30. Образование объемных элементов:
а) призмы, б) тора, в) кинематического элемента
Плоская фигура, на основе которой образуется тело, называется эскизом, а формообразующее перемещение эскиза - операцией. Эскиз может располагаться в одной из ортогональных плоскостей координат, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной плоскости, положение которой задано пользователем. Эскиз изображается на плоскости стандартными средствами чертежно-графического редактора. При этом доступны все команды построения и редактирования изображения, сервисные возможности. В отличие от изображений в чертежах эскизы, участвующие в образовании трехмерной модели, могут создаваться в параметрическом режиме.
При этом доступны следующие типы операций: 1) вращение эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза, 2) выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза, 3) кинематическая операция - перемещение эскиза вдоль указанной направляющей, 4) построение тела по нескольким сечениям-эскизам. Эскиз может быть построен на плоскости (в том числе на любой плоской грани тела). Для выполнения некоторых операций (например, копирования по окружности) требуется указание оси (осью может служить и прямолинейное ребро тела). Если существующих в модели граней, ребер и плоскостей проекций недостаточно для построений, пользователь может создать вспомогательные плоскости и оси, задав их положение одним из предусмотренных системой способов. Для выполнения многих команд построения трехмерных элементов требуется указание или выделение объектов, на которых базируется это построение - эскизов, вершин, ребер и граней, конструктивных осей и плоскостей. Выделение объектов происходит, когда не активна ни одна команда трехмерных построений.
Объекты выделяют для того, чтобы их просмотреть, или перед вызовом какой-либо команды. При выделении и указании вершин, ребер, граней, осей и плоскостей в окне редактирования детали происходит динамический поиск объектов: при прохождении курсора над объектом, который может быть выбран в данный момент, этот объект подсвечивается, а курсор меняет внешний вид.
Иногда в “ловушку” курсора попадает сразу несколько объектов (например, грань и ее ребро), причем подсвечивается не тот объект, который Вы хотите выделить. Для облегчения выбора объектов нужного типа используются Фильтры объектов.
Таким образом, как мы уже отмечали выше, существенные различия между наиболее распространенными на рынке системами геометрического моделирования для конечного пользователя заключаются, в основном, в некоторых аспектах, и, прежде всего, в функциональности и удобстве программного интерфейса (ПИ). Анализ существующих ПИ позволил выявить две их основные модели - лингвистическую и объектно-ориентированную. Лингвистическая модель состоит из модуля внешнего представления, выполняющего лексическую функцию, модуля управления логикой диалога, выполняющего синтаксическую функцию, и модели прикладного интерфейса, определяющей семантику ПИ.
Объектно-ориентированная модель получила название MVC по названию своих компонент - Model (модель), View (вид) и Controller (контроллер). Компонента "Модель" представляет собой структурированные прикладные данные и имеет средства доступа к ним. Компонента "Вид" выполняет все задачи визуализации - запрашивает данные от модели и изображает их.
Компонента "Контроллер" обеспечивает ввод с графических устройств ввода и управляет видами и моделью. Несмотря на столь различный по характеру подход к организации интерфейса, начало создания 3D модели в большинстве современных САПР начинается с создания нового документа.
Программы рассматриваемого класса используют три типа основных документов, достаточных для построения целостного проекта (названия могут отличаться в зависимости от терминов, принятых у производителя): 1) деталь; 2) сборка; 3) чертеж.
Название документов полностью характеризует функции, доступные пользователю при открытии того или иного документа. Так, в документе «деталь» обычно производится построение модели детали средствами твердотельного или поверхностного моделирования; в документе «сборка» производится создание сборочных единиц путем наложения взаимосвязей, препятствующих движению в той или иной плоскости компонентов сборки; в документе «чертеж» производится оформление на основе 3D модели конечной цели современного процесса проектирования – двухмерных чертежей.
Отечественные САПР используют различные подходы. Так, при построении модели в САПР T-FLEX CAD Российской фирмы “ТОП СИСТЕМЫ” сразу открывается 3D окно. В последней версии T-FLEX CAD можно вообще обходиться без привычного пользователям 2D окна.
Для того чтобы начать создавать 3D модель, необходимо сначала создать первую рабочую плоскость. Выбираем, например, один из набора стандартных видов – вид спереди.
В сцене появиться изображение плоскости. Можно настроить систему таким образом, чтобы при создании нового документа автоматически создавалась первая рабочая плоскость, от которой будут производиться дальнейшие построения. Операции вращения, перемещения или масштабирования 3D сцены можно производить в прозрачном режиме. Система позволяет не выходить из текущей команды – просто нажимаем левую кнопку мыши и, удерживая ее, перемещаем курсор. При этом сцена начинает вращаться.
Масштабировать и перемещать изображение также легко можно с помощью специального колеса мыши. Для быстрого создания 3D профиля можно воспользоваться новыми функциями черчения T-FLEX CAD в команде эскизирования. При создании эскиза можно задавать точные значения координат, работает автоматическая привязка к характерным элементам линий изображения – в общем, имеется полный набор функций «электронного кульмана».
На основе построенных линий можно сразу создать 3D элемент или тело. В T-FLEX CAD 7.0 можно применять все инструменты параметрического 2D проектирования при работе в 3D окне с 3D моделью. Еще до подтверждения создания любой операции можно наблюдать результат – имеется возможность предварительного просмотра.
Вопросы для самоподготовки
В связи с чем возникла необходимость перехода от 2D-черчения к 3D?
Какие этапы необходимо выполнить для создания основания твердотельных моделей ?
Какие виды программных интерфейсов существуют в настоящее время ?
Какие компоненты включает в себя объектно-ориентированная модель ?
Какие операции используются для работы с 3D-моделью ?