Студопедия — Системы геометрического моделирования
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Системы геометрического моделирования






В условиях применения сквозных компьютерных технологий, когда информация с компьютера передается непосредственно на станок по локальной сети, чертежи теряют свое ведущее положение, которое они занимали в традиционном проектировании. Тем не менее во всех машиностроительных САПР обычно имеются средства разработки чертежей и часто средства подготовки другой конст-рукторской документации (спецификаций и др.). Эти средства используются:

1) для создания дополнительного архива на бумажных носителях;

2) для передачи конструкторской документации на производство, где компьютерные технологии еще не применяются;

3) для обеспечения станочника наглядными материалами, позволяющими выполнять визуальный контроль процесса изготовления изделия.

В основе современного автоматизированного проектирования машиностроительных изделий лежит математически точное объемное геометрическое моделирование [6, 18]. Системы геометрического моделирования (наиболее развитые в CAD) позволяют создать информационную среду, подобную реальной среде, в которой создаются и изменяются физические модели. Они обеспечивают решение ряда проблем, связанных с использованием физических моделей в процессе проектирования (измерение, манипулирование) и позволяют рассматривать процесс проектирования как постепенную детализацию формы по мере развития идей разработчика. Кроме того, математически точные геометрические модели играют определяющую роль на всех последующих этапах жизненного цикла изделия, служат основой для оформления различной проектной документации.

Параметрическое моделирование (parametric modeling) заключается в том, что проектировщик определяет форму заданием геометрических ограничений и некоторых размерных параметров. Примерами ограничений являются параллельность двух граней, касательность двух линий и т.д. К размерной параметризации относят не только возможность свободного переназначения размеров формы (адаптивная параметризация), но и установление соотношений между размерами в виде математических уравнений (принудительная параметризация).

Системы геометрического моделирования делят на каркасные, поверхностные, твердотельные и гибридные (немногообразные).

В системах каркасного моделирования (wireframe modeling systems) форма объекта представляется в виде набора характеризующих ее линий и узловых точек. Соответствующее математическое описание каркасной модели представляет собой набор уравнений кривых, координат точек, условий принадлежности точек кривым и не содержит сведений о внешних поверхностях и объеме моделируемого объекта.

В системах поверхностного моделирования (surface modeling systems) математическое описание включает в себя не только сведения о ребрах и узлах, но и данные о поверхностях. Деталь, построенная методами поверхностного моделирования, представляется пустотелой оболочкой, состоящей из большого числа элементарных участков – патчей. Патчи поверхности могут объединяться в одну поверхность или разбиваться на части. Из поверхности можно удалить часть ее патчей. В процессе модификации поверхности могут быть разрезаны, разбиты, сглажены, сопряжены, продлены. Считается, что методами поверхностного моделирования можно достоверно представить изделия сколь угодно сложной формы. Визуальная поверхностная модель объекта позволяет оценить эстетичность проекта, а математическое описание позволяет построить программу обработки детали на станке с ЧПУ (рисунок 2).

Рисунок 2 – Моделирование обработки сложной
поверхности на станке с ЧПУ

 

Некоторые способы получения сложного контура поверхности:

· по вспомогательным пересекающимся или непересекающимся линиям;

· построение одной полилинией;

· построение в результате топологических операций;

· построение в результате применения к элементам преобразований (сдвиг, поворот, копирование массивом и т.д.).

Редактирование сложных контуров включает в себя следующие функции:

· добавление, удаление и изменение положения вершин контура;

· геометрическое перестроение сегментов контура (отсечение и дотягивание до указанных границ, удаление указанной части сегмента, рассечение в указанных точках и т.д.);

· геометрическое перестроение контура в целом (добавление или удаление отверстий, растягивание или сжатие в заданном направлении или масштабе, создание скруглений и фасок и т.д.).

Системы твердотельного моделирования (solid modeling systems) предназначены для работы с объектами, состоящими из замкнутого объема или монолита (solid). Твердое тело (solid-модель) характеризуется многогранным представлением и может быть отображено в виде прозрачного или непрозрачного объема, границы которого состоят из совокупности линий ребер и поверхностей граней. Математическое описание объекта, созданного в системе твердотельного моделирования, содержит сведения, по которым система может определить, где находится какая-либо точка: внутри объема, снаружи него или на его границе. Результаты твердотельного моделирования могут быть использованы:

· для контроля взаимного расположения деталей и работы механизма;

· для автоматизации подготовки конструкторской документации;

· для расчета инерционно-массовых характеристик изделия;

· для последующего проектирования обработки на станках с ЧПУ;

· для последующего моделирования условий нагружения в CAE-системе.

Функции моделирования, поддерживаемые большинством систем твердотельного моделирования, могут быть разделены на пять основных групп [6]:

1. Функции создания примитивов (primitive creation function) и булевские операторы (Boolean operations). Функции создания примитивов позволяют строить простейшие объекты (базовые тела, такие как параллелепипед, цилиндр, шар, конус, шар, клин, тор) указанием соответствующих значений их параметров. Булевские операторы позволяют создавать так называемые составные тела путем комбинирования примитивов: твердотельные модели рассматриваются как множества точек, к которым применяются булевские операции теории множеств. Большинством систем твердотельного моде-лирования поддерживаются следующие булевские операции: сложение, вычитание и пересечение множеств. В итоге базовые тела образуют конструктивные элементы сложного тела. Таким образом, функции моделирования первой группы позволяют проектировщику быстро создавать форму, близкую к окончательной форме детали.

2. Функции создания объемных тел путем перемещения поверхностей. Обеспечивают создание тел сложной внешней формы кинематическим способом. Это так называемые функции заметания (swinging) и скиннинга (skinning). Функция заметания позволяет создавать объемное тело путем подъема (выдавливания, экструдии) или вращения некоторого профиля по заданному направлению. Функция скиннинга создает объемное тело, натягивая поверхность на заданные поперечные сечения.

3. Функции, предназначенные для редактирования существующей формы. Обычно это функции скругления (rounding), плавного сопряжения (blending) и лифтинга (lifting). Скругление или плавное сопряжение используется для модифицирования существующей модели, состоящей в замене острого ребра или вершины гладкой криволинейной поверхностью. Частный случай скругления с добавлением, а не удалением материала называется выкружкой (filleting). Лифтингом называется операция поднятия всей грани объемного тела или ее части в заданном направлении.

4. Функции моделирования границ (boundary modeling). Позволяют манипулировать вершинами, ребрами и гранями твердого тела. Данные операции аналогичны функциям систем поверхностного моделирования и служат в основном для создания сложных контуров заметания или скиннинга, а также изменения формы уже существующего тела. Например, перемещение вершины, замена прямого ребра криволинейным и т.п.

5. Функции объектно-ориентированного моделирования (feature-based modeling) или моделирования при помощи свободных форм. Позволяют создавать объемные тела, используя привычные элементы форм, получаемые в результате конкретного процесса производства. Таким образом, информация о методе построения контуров и тел в дальнейшем будет определять как способ внесения изменений в геометрическую модель изделия, так и проектирование технологии ее обработки, например, в процессе фрезерования. Однако к настоящему времени еще не создана программная среда, заранее определяющая методологию проектирования в зависимости от типа изделия.

Одной из важных характеристик твердого тела является история его создания. Содержательная часть истории создания включает описание всех элементов, используемых для построения тела, параметры и последовательность выполненных операций. История создания имеет иерархическую структуру. На нижнем уровне размещаются геометрические примитивы (плоские или объемные), параметры примитивов. На всех последующих уровнях могут размещаться сборки тел, полученные в результате преобразования объектов нижнего уровня, а также промежуточные результаты топологических операций над отдельными конструктивными элементами. На верхнем уровне истории находится результирующее тело, например, деталь или сборка результирующих тел, например, узел или агрегат (рисунок 3).

Рисунок 3 – Сборочная модель вентиля и иерархия ее создания

 

Модификация модели зависит от способа ее построения и базируется на истории создания твердого тела. Основные правила модификации составного трехмерного тела:

· если при его построении использовались другие тела, то редактировать надо либо значения параметров конструктивных элементов, либо топологические операции;

· если при построении сложного тела использовались образующие линии, то редактировать необходимо геометрию этих линий.

Часто решающим фактором является умение конструктора использовать тот или иной метод редактирования.

Гибридные (немногообразные) системы моделирования (nonmanifold modeling system) позволяют использовать каркасные, поверхностные и твердотельные модели одновременно в одной и той же среде моделирования, расширяя диапазон доступных моделей сверх возможностей любой из упомянутых систем.







Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 1325. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Трамадол (Маброн, Плазадол, Трамал, Трамалин) Групповая принадлежность · Наркотический анальгетик со смешанным механизмом действия, агонист опиоидных рецепторов...

Мелоксикам (Мовалис) Групповая принадлежность · Нестероидное противовоспалительное средство, преимущественно селективный обратимый ингибитор циклооксигеназы (ЦОГ-2)...

Менадиона натрия бисульфит (Викасол) Групповая принадлежность •Синтетический аналог витамина K, жирорастворимый, коагулянт...

Принципы, критерии и методы оценки и аттестации персонала   Аттестация персонала является одной их важнейших функций управления персоналом...

Пункты решения командира взвода на организацию боя. уяснение полученной задачи; оценка обстановки; принятие решения; проведение рекогносцировки; отдача боевого приказа; организация взаимодействия...

Что такое пропорции? Это соотношение частей целого между собой. Что может являться частями в образе или в луке...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия