Проблемы геометрического моделирования: виды геометрических моделей, их свойства, параметризация моделей. 2d и 3d моделирование в рамках гр

Основные данные о работе

Версия шаблона	2.1
ЦДОР
Вид работы	Творческое эссе
Название дисциплины	Компьютерная графика (курс 1)
Тема	Проблемы геометрического  моделирования: виды геометрических моделей, их свойства, параметризация моделей. 2d и 3d моделирование в рамках графических систем
Фамилия
Имя
Отчество
№ контракта

 

Содержание

Основная часть…………………………….……………………………….……..3

Глава Проблемы геометрического моделирования: виды геометрических моделей, их свойства, параметризация моделей. 2d и 3d моделирование в рамках графических систем…………………………………………………….………..….…...3

Список сокращений……………………………………………………………....9

Приложения………………………………………………………………………10

Основная часть

Проблемы геометрического моделирования: виды геометрических моделей, их свойства, параметризация моделей. 2d и 3d моделирование в рамках графических систем

 

Система автоматизированного  проектирования (САПР) – система  для проектирования сложных объектов с помощью компьютера.

В настоящее время  уже получили достаточно широкое  распространение системы проектирования “высокого уровня”, такие, как Pro/ENGINEER (США), EUCLID QUANUM (Франция), к ним также следует отнести и T-FLEX CAD, СПРУТ (Россия). К системам “среднего уровня” можно отнести Mechanical Desktop (фирма Autodesk), SolidWorks 96 (фирма SolidWorks) и др. Наконец, системы “низкого уровня” — AutoCAD, MiniCAD (США), КОМПАС (фирма АСКОН, Россия).

Системы низкого уровня – это графические редакторы, предназначенные для автоматизации  инженерно-графических работ, совместно  с компьютером и монитором представляют собой “электронный кульман”, то есть хороший инструмент для выполнения конструкторской документации. Эти системы называют двухмерными.

Первый и второй уровни в значительной мере схожи между  собой. Их общее название — трехмерные системы. Проектирование происходит на уровне твердотельных моделей с привлечением мощных конструкторско-технологических библиотек, с использованием современного математического аппарата для проведения необходимых расчетов. Кроме того, эти системы позволяют с помощью средств анимации имитировать перемещение в пространстве рабочих органов изделия (например, манипуляторов робота). Они отслеживают траекторию движения инструмента при разработке и контроле технологического процесса изготовления спроектированного изделия. Все это делает трехмерное моделирование неотъемлемой частью САПР.

Ограничением в использовании  трехмерных систем в России в настоящее  время является их высокая стоимость. Процесс трехмерного моделирования  очень трудоемок, так как разработка модели занимает много человеко-часов. Однако, если рассматривать этот процесс в рамках всего производственного цикла, то он значительно повышает эффективность проектирования и производства во многих отраслях.

Трехмерные системы  могут успешно применяться для  создания сложных чертежей при проектировании размещения заводского оборудования, трубопроводов, строительных сооружений и т. д., где традиционно для этих целей используется макетирование.

Следует заметить, что  многие системы низкого уровня, например AutoCAD, обладают возможностью каркасного и поверхностного моделирования, а их последние версии — даже твердотельного моделирования (AutoCAD 2000).

AutoCAD  – одна из  самых популярных графических  систем автоматизированного проектирования.

AutoCAD представляет собой систему, позволяющую автоматизировать чертежно-графические работы. В графическом пакете AutoCAD есть все, что необходимо конструктору для создания чертежа. Инструментам ручного черчения в автоматизированной среде соответствуют графические примитивы (точка, отрезок, окружность и др.), команды их редактирования (стирание, перенос, копирование и т. п.), команды установки свойств примитива (задание толщины, типа и цвета графических объектов). Для выбора листа нужного формата и масштаба чертежа в системе есть соответствующие команды настройки чертежа. Для нанесения размера конструктору необходимо лишь задать место его расположения на чертеже. Размерная и выносная линии, а также стрелки и надписи выполняются автоматически, а в последних версиях AutoCAD есть режим полной автоматизации простановки размеров.

В автоматизированной среде  конструктору нет необходимости  напрягать зрение при выполнении отдельных мелких частей чертежа, так  как ему предоставляются средства управления изображением на экране. Соответствующие команды AutoCAD позволяют увеличивать изображение чертежа на экране или уменьшать его при необходимости (аналогично просмотру изображения через линзу), а также перемещать границы видимой на экране части чертежа без изменения масштаба изображения.

Система предоставляет конструктору возможность объединять графические объекты в единый блок, который хранится под определенным именем и при необходимости вставляется в любой чертеж, что избавляет конструктора от вычерчивания одних и тех же часто повторяющихся элементов чертежа. Проектировщик также может создавать изображения отдельных элементов чертежа или отдельных деталей сборки на различных слоях. Это позволяет контролировать совместимость деталей при компоновке. Включая или выключая слои, можно вводить или выводить детали из общей компоновки, создавая тем самым удобство в подборе различных вариантов конструкции изделия. Слои полезно использовать даже в простых чертежах, размещая на каждом отдельном слое заготовку чертежа, обводку, размеры, надписи, осевые линии для последующей возможности быстрого выбора группы объектов и их редактирования.

Разработчики системы, ориентируясь на самый широкий круг пользователей, заложили в пакет  богатые возможности настройки AutoCAD на любую предметную область. Опытные пользователи могут настраивать панели инструментов и создавать новые, разрабатывать слайд-фильмы с помощью пакетных файлов, вводить новые типы линий и образцы штриховки, образовывать новые меню. Встроенный в систему AutoCAD язык программирования AutoLISP позволяет описывать часто встречающиеся объекты в параметрической форме. Вызывая такой объект, конструктор может изменять его размеры, а значит, и геометрическую форму, обеспечивая тем самым многовариантность графического изображения.

Помимо создания двухмерных чертежей, система AutoCAD позволяет моделировать трехмерные объекты и придавать трехмерным чертежам фотографическую реальность.

AutoCAD – не замкнутая  система. Из нее можно экспортировать  файлы чертежей в иные форматы  для использования другими пакетами (например, КОМПАС-ГРАФИК, CorelDraw). В свою очередь, файлы других форматов также можно импортировать в AutoCAD. Допустимо импортировать растровое изображение, не меняя при этом форматы файлов.

Несмотря на большое  количество команд (AutoCAD 2000 содержит более 300 команд), AutoCAD обладает удобным для пользователя интерфейсом и эффективной системой ведения диалога с пользователем.

Разработанный в конце 80-х гг. компанией АСКОН (Санкт-Петербург) графический редактор КОМПАС-ГРАФИК изначально был ориентирован на быстрое и удобное выполнение чертежей в полном соответствии с ГОСТами ЕСКД. Благодаря предельно дружественному интерфейсу, обеспечивающему быстрое обучение работе с системой (зачастую на интуитивном уровне), КОМПАС стал весьма популярен среди пользователей. КОМПАС (КОМПлекс Автоматизированных Систем), кроме графического редактора, включает в себя целый ряд программных продуктов, значительно повышающих эффективность и качество проектирования. Он одинаково удобен как для машиностроения, так и для приборостроения, строительства и архитектуры.

КОМПАС-ГРАФИК 4.6 (графический  редактор) является базовой системой комплекса. Его задача — подготовка и выпуск чертежно-конструкторской  документации. Он изначально ориентирован на создание чертежей в полном соответствии с ГОСТами ЕСКД и легко осваивается конструктором, даже не работавшим на ЭВМ.

Основные возможности  КОМПАС-ГРАФИК 4.6:

· геометрические построения средствами “электронного кульмана”;

· редактирование изображения (сдвиг, поворот, копирование, масштабирование, деформация, симметрия и т. д.)

· формирование текстовых  надписей;

· оформление технических  требований и основных надписей;

· сохранение типовых  фрагментов чертежа и их перенесение  в другой чертеж;

чертежа — все виды шероховатостей, линий выносок, обозначения базы и отклонения формы, линии разреза и сечения, стрелки направления взгляда. Пользователь обеспечен всеми необходимыми инструментами для быстрого редактирования чертежа. Поддерживается перенос объектов через буфер обмена (Clipboard). Динамическое редактирование параметров позволяет мгновенно изменить любой объект чертежа.

Программа Poser сейчас считается  одним из лучших средств моделирования  и анимации объектов животного мира, в первую очередь – людей.

Основу интерфейса составляет окно документа, в котором при запуске программы по умолчанию появляется базовая модель мужчины средних лет приятной наружности.

Панели управления освещением и камерой позволяют свободно изменять позиции источников света и камер путем перетаскивания мышью соответствующих движков.

Позиционирование и  редактирование формы объектов в  сцене осуществляют с помощью панели инструментов. Пользователю доступны только относительно простые операции: перемещение вдоль осей, вращение, скручивание, масштабирование и т. д. Бесполезно искать здесь обычные для трехмерных редакторов средства создания примитивов или иерархических поверхностей: в сцену Poser можно поместить только имеющиеся в библиотеке или импортированные объекты. Размещают объекты в сцене и присваивают им некоторые параметры путем выбора на панели библиотечных объектов.

Последовательность создания сцены в программе Poser можно представить в виде нескольких относительно независимых этапов: выбор базовой фигуры в библиотеке объектов и размещение ее в пространстве сцены, присвоение фигуре в целом или ее элементам набора свойств, имеющихся в библиотеке, редактирование (при необходимости) параметров фигуры или ее элементов, установка параметров освещения и камеры, установка параметров рендеринга (в том числе присвоение текстур), визуализация сцены.

Визуализация сцены (рендеринг) – операция отрисовки, проецирования  сцены на плоскость визуализации в трехмерной графике, требующая  вычислений для каждого пиксела  изображения.

Все базовые фигуры размещены  в библиотеке объектов. Под фигурой в программе Poser понимается специальный объект, имитирующий человека или животное, форма элементов которого морфологически изменчива, а между элементами установлены иерархические связи, позволяющие ограничить свободу их перемещения пределами, характерными для реальной природы. Степень приближения формы фигуры к реальности зависит от числа узлов, управляющих морфологией ее элементов. Например, выбрав голову человеческой фигуры, мы обнаружим 41 элемент управления ее параметрами.

Редактирование параметров фигуры заключается в установке  позы, изменении формы элементов  и морфологических параметров вручную либо посредством шаблонов из библиотеки объектов. В библиотеке размещены шаблоны для позы фигуры в целом, выражения лица, положения кистей и пальцев рук. Отдельным элементом выступает прическа.

Одеть модель можно тремя  способами. Во-первых, использовать коллекцию одежды и обуви из библиотеки объектов. Во-вторых, применить текстуру, имитирующую одежду. В-третьих, поместить в сцену объект (предмет одежды) или импортировать его в одном из популярных форматов трехмерных графических редакторов.

Значимым элементом  интерфейса служит панель анимации, позволяющая задавать ключевые кадры и другие параметры.

Программа Вrусе, по мнению некоторых авторов, занимает промежуточное положение между пакетами создания 3D-графики и... играми. Действительно, необычный интерфейс, широкий выбор готовых элементов, сам принцип построения сцены “из кубиков” создают впечатление необычайной легкости и “несерьезности” продукта. На самом деле Вrусе является достаточно мощной, многоуровневой программой. Ее привлекательность объясняется тем, что разработчикам удалось создать систему, одинаково дружелюбную и к неопытному пользователю, и к профессионалу. Начинать работу с Вrусе можно немедленно, едва уяснив основные понятия 3D-графики и разобравшись с элементами управления интерфейса.

Список использованных интернет-ресурсов

№ п/п	Наименование интернет-ресурса	Ссылка на конкретную используемую страницу интернет-ресурса
1.	Глассарий коммандер www.glossary.ru	http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.cgi?REuqzslty:
2.	Справочно-информационный портал www.gramota.ru	http://www.gramota.ru/spravka/rules/?rub=perenos
3.	Эл. Словарь http://dic.academic.ru	http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_philosophy/792

 

Приложения

А
Б