Геометрическое моделирование и машинная графика

Основные характеристики и задачи математического моделирования и средств машинной графики в сапр.

УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ИЗ ЭВМ

В настоящее время существуют различные методы автоматической регистрации графической информации: рисование точек, линий и символов изображения на кальке, бумаге, фотобумаге, фотопленке, специальной бумаге; высвечивание точек и линий на экране электронно-лучевой трубки; изменение цвета бумаги путем химической реакции в результате электролиза; электризация поверхности фотополупроводника; проецирование или впечатывание изображений с микрофильма и т. д.

Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Основными критериями при сравнении различных методов являются качество получаемого изображения, скорость автоматического формирования чертежа, стоимость графического оборудования и его эксплуатации.

В системах автоматизированного проектирования применяют электромеханические, электронные и растровые (электрохимические, электротермические и др.) чертежные автоматы.

Электромеханические чертежные автоматы являются устройствами с числовым программным управлением (ЧПУ). По конструкции и принципам функционирования они сходны с фрезерными станками с ЧПУ. Точки, линии и символы наносятся на носитель чертежа пишущим узлом чертежного автомата, приводимым в действие устройством ЧПУ. Носителями чертежей служат листы или рулоны чертежной бумаги, кальки, фотоматериала.

.

10.1.Геометрическое моделирование и машинная графика.

10.2.Графические данные и особенности их обработки на ЭВМ.

10.3.Машинная графика, как подсистема САПР.

10.4.Стандартизация в области машинной графики.

Геометрическое моделирование имеет своей целью описание предметов и явлений, обладающих геометрическими свойствами, поэтому наиболее естественным для них является графическое представление.

Геометрические модели нередко имеют иерархическую структуру, возникающую в процессе проектирования снизу-вверх. Составляющие компоненты используются как строительные блоки для формирования объектов более высокого уровня, которые, в свою очередь, могут использоваться для объектов еще более высокого уровня. Различаются геометрические модели двумерные и трехмерные.

При проектировании кривых линий или поверхностей конструктор часто использует различные геометрические условия, например, прохождения через точки, касание к прямым или кривым линиям и т.д. Типичным примером двумерной геометрической модели является обвод, представляющий собой кривую, составленную из нескольких кривых. Это могут быть алгебраические кривые различного порядка, степенные функции, сплайн -функции. Аналитические кривые задаются в явной, неявной или параметрической форме. При этом параметрическая форма часто оказывается наиболее удобной для целей машинной графики.

Плоские обводы в точках на стыках могут иметь различные требования в отношении их гладкости. Гладкость первого порядка обеспечивается общей касательной в точке стыка, гладкость второго порядка - общей касательной и одинаковыми радиусами кривизны сопрягаемых кривых, при гладкости третьего порядка к двум вышеуказанным требованиям добавляется требование одинаковой скорости изменения кривизны сопрягаемых кривых.

В двумерном геометрическом моделировании очень распространены задачи на интерполяцию, аппроксимацию и сглаживание. Названные виды построений возникают тогда, когда задана последовательность точек, которые необходимо соединить плавной кривой.

Аналогичные операции осуществляются и при трехмерном геометрическом моделировании, т.е. аппроксимация и интерполяция поверхностей, заданных дискретно в виде регулярного или нерегулярного набора точек или линий. При этом применяется каркасно - параметрический метод представления поверхности, позволяющей при необходимости перезадавать каркас линий на поверхности, сгущать этот каркас и т.д.

Часто встречающейся задачей геометрического моделирования является дискретизация поверхности, т.е. разбивка ее на отсеки (куски) одинакового или различного вида. Это необходимо, например, при расчете поверхности оболочки, при ее осуществлении в сборном железобетоне из отдельных панелей.

Важным разделом трехмерного геометрического моделирования является формирование в ЭВМ изображения объекта. Эти изображения могут осуществляться в различных проекционно - изобразительных системах: перспективе, аксонометрии или в ортогональных проекциях. Для этой цели в машинной графике широко используются матрицы. К задачам геометрического моделирования относятся также преобразования объектов, анализ их видимости на экране дисплея, а также решение позиционных и метрических задач на изображаемых объектах.

Технология получения изображений очень разнообразна. Скоростные печатающие устройства ударного действия, используемые для получения изображений - это планшетные или барабанные графопостроители для выполнения чертежей, видеомагнитофоны или кинокамеры для создания высококачественных цветных изображений, а также дисплейные терминалы, основанные на электронно - лучевых трубках, наконец, это игровые ЭВМ с цветным или черно-белым изображением. Между названными изображениями есть различия как с точки зрения качества изображения, так и с позиции возможностей управлять этим изображением. В то же время у них одно общее свойство: изображение формируется и обрабатывается с помощью цифрового процессора. Отсюда машинная графика - создание, хранение и обработка графических моделей объектов с помощью ЭВМ.

Машинная графика успешно обеспечивает оформительскую работу, которая включает в себя нанесение размеров, выполнение штриховки и надписей при строгом соблюдении стандартов.

Оформление, рассматриваемое как чисто графический элемент, является функцией конечного числа параметров, используемых программой подготовки к визуализации. Путь от модели к модели визуализации имеет такую последовательность:

При такой схеме обеспечивается возможность сосуществования элементов оформления, привязанных к модели, а именно размеров - к базовым объектам, штриховки - к контурам, текста - к чертежу.

Если выпуск проектной документации осуществляется в пакетном режиме, то при проектировании и проверке механических, тепловых, электрических и других свойств отдельных компонент или систем успешно используется диалоговый режим. При этом модель может быть на экране дисплея как в виде изображения, так и интерпретироваться моделирующей программой, которая выдает оператору информацию о поведении модели на экране дисплея. После завершения проектирования объекта с помощью вспомогательных программ осуществляется постобработка проектной базы данных для последующего вывода проектной документации на соответствующие терминалы или для генерации управляющих программ для станков - автоматов.

Дата добавления: 2014-11-20