Компьютерное трехмерное проектирование доклад

Обновлено: 08.05.2024

Существует много областей применения трехмерной графики. В частности, это архитектурное проектирование и проектирование интерьеров. К области автоматизированного проектирования (Computer Aided Design-CAD) относятся также применения ЗD-графики в целях синтеза внешнего вида сложных отливок, деталей, изготовляемых методами штамповки, токарных и фрезерных операций, визуального облика проектируемых автомобилей, катеров самолетов и т. п. Создание трехмерных образов деталей и конструкции - хотя и непростая в целом, но все же менее трудоемкая задача, чем изготовление масштабных или полноразмерных макетов таких объектов.

3D-графика поможет в случаях, когда требуется встроить воображаемый сюжет в изображение реального мира. Такая ситуация типична для задач архитектурного проектирования. Одно дело - разглядывать чертеж будущего здания на листе ватмана, и совсем другое дело - видеть зримый трехмерный образ этого здания на фоне реальной застройки с учетом естественного или электрического освещения и теней. 3D-графика устранит необходимость создания макета и обеспечивает гибкие возможности изображения сцены для любых погодных условий и под любым углом зрения. Воображаемый объект встраивается в реальный фон. Такой способ использования ЗD-графики применяют, например, для создания виртуальных фрагментов городской среды

ЗАМЕЧАНИЕ Для решения задач архитектурного проектирования и конструирования интерьеров выпускается специальная разновидность программы 3D Studio, именуемая 3D Studio VIZ

Рис. 2. Примеры трехмерных интерьеров проектируемых помещений, выполненных с применением программ компьютерной графики.

Рекомендуемая литература: Петерсон М. Эффективная работа с 3D Studio MAX – СПб: Питер, 1999. – 656с.: ил.

Среди программ, направленных на решение практических художественных задач, возникающих при работе над любым проектом можно выделить программный продукт канадской фирмы CorelDRAW.

Сегодня рынок программных средств, предназначенных для автоматизации работы с графическими изображениями, очень широк и разнообразен. Но в нем есть свои лидеры. Линия программных продуктов канадской фирмы Corel, носящая название CorelDRAW, безусловно, является одним из таких лидеров. Программа CorelDRAW 9, составляющая основу современного набора программных средств фирмы Согеl, была выпущена в мае 1999 г. Она представляет собой результат десятилетней эволюции, обладает достаточной универсальностью и мощностью, будучи в равной степени полезной и в промышленном дизайне, и в разработке рекламной продукции, и в подготовке публикаций, и в создании изображений для WеЬ-узлов. Вместе с тем пользовательский интерфейс этой программы построен очень рационально, с высокой степенью унификации и последовательным проведением простой идеи: если пользователю не нужны те или иные средства и возможности программы, он может не затрачивать время и усилия на их изучение. Это делает программу CorelDRAW 9 весьма привлекательной в качестве первого программного средства для приступающих к изучению машинной графики в целом или иллюстративной графики в частности. Усилия, потраченные на изучение этого программного средства, окупятся многократно при практической работе.

Рекомендуемая литература: Бурлаков М. CorelDRAW 9. Справочник.– СПб: Питер, 2000. – 216с.: ил.

Гурский Ю., Гурская И., Жвалевский А. CorelDRAW . Трюки и эффекты.– СПб: Питер, 2004. – 506с.: ил.

Контрольні запитання за темою

1. Яке головне призначення географічної інформаційної системи (ГІС)?

2. Яке завдання має географічна інформаційна система (ГІС)?

3. Які можливості дає ГІС-технологія архітектуному проектиуванню?

4. Що таке системи автоматизованого проектування?

5. У чому полягає застосування комп’ютерного проектування?

6. Що таке 3D-графіка?

7. Які можливості архітктурного проектування розкриває 3D-графіка?

8. Області застосування тривимірної графіки

9. Розкрийте можливості програми CorelDRAW у архітектурному проектуванні.

10. Назвіть і охарактерихуйте основні програмні продукти САПР.

Области применения трехмерной графики

Рекомендуемая литература: Петерсон М. Эффективная работа с 3D Studio MAX – СПб: Питер, 1999. – 656с.: ил.

Рекомендуемая литература: Бурлаков М. CorelDRAW 9. Справочник.– СПб: Питер, 2000. – 216с.: ил.

Гурский Ю., Гурская И., Жвалевский А. CorelDRAW . Трюки и эффекты.– СПб: Питер, 2004. – 506с.: ил.

Контрольні запитання за темою

1. Яке головне призначення географічної інформаційної системи (ГІС)?

2. Яке завдання має географічна інформаційна система (ГІС)?

3. Які можливості дає ГІС-технологія архітектуному проектиуванню?

4. Що таке системи автоматизованого проектування?

5. У чому полягає застосування комп’ютерного проектування?

6. Що таке 3D-графіка?

7. Які можливості архітктурного проектування розкриває 3D-графіка?

8. Області застосування тривимірної графіки

9. Розкрийте можливості програми CorelDRAW у архітектурному проектуванні.

Трёхмерное проектирование –это разработка проектной, конструкторской и другой технической документации средствами трёхмерных систем автоматизированного проектирования (сокращенно - САПР). Применение информационных технологий существенно изменило традиционное производство и сферу услуг. Данные системы представляют собой программные комплексы, используемые для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Для современных CAD-систем является нормой возможность вращать проектируемый объект и рассматривать его под любым углом, что значительно упрощает работу.

На рынке представлено много программ по трехмерному проектированию, разработанных компанией Autodesk. Например, семейство программ Autodesk Inventor помогает оптимизировать процессы инженерно-конструкторской деятельности в сфере машиностроения.

Эффективность внедрения средств автоматизации оценивается несколькими параметрами — прежде всего затраченными ресурсами (в том числе временем) и полученной отдачей. Эксперты считают, что трехмерное проектирование позволяет при минимальных затратах быстро получить качественные чертежи проектируемого объекта. В идеале это действительно так, но на практике всё оказывается сложнее — если, конечно, рассматривать трехмерное проектирование не как второстепенное средство, а как комплексную технологию выпуска проектной документации. Реализация этой технологии потребует значительных сил, времени и ресурсов. Одно только создание трехмерной модели не означает автоматического получения готовых чертежей проектируемого объекта, их генерация — лишь следствие правильно сформированной технологии.

Xiaomi инвестирует в технологию UWB в Китае…
Китайское государственное агентство по регистрации бизнеса, QCC, недавно обновило свою базу данных в янва…

Производство полупроводников Toshiba вырастет более чем на 2…
Toshiba объявила, что будет строить новый завод по производству полупроводников, чтобы расширить свои про…

Oppo представила новые умные очки Air Glass…
По мнению компании Oppo, сейчас самое время создать прямого конкурента очкам Google Glass — хотя и исключ…

Skinetic Haptic VR - жилет который перенесет вас в метавселе…
Actronika представила виртуальный тактильный жилет Skinetic Haptic VR. Skinetic позволяет пользователям и…

Tachyum выбран для проекта по созданию Zettaflop с искусстве…
Сегодня компания Tachyum объявила о том, что Словацкая Республика выбрала ее для участия в последнем пред…

Исследователи из TU Wien разработали адаптивный транзистор…
Транзисторы в том виде, в каком мы знаем, похоже, претерпят большие изменения. Группа исследователей из T…

Microsoft отказалась от своих планов по созданию HoloLens 3…
Сообщается, что будущее HoloLens от Microsoft неясно, поскольку компания изо всех сил пытается разработат…

Panasonic начнет серийное производство аккумуляторов Tesla с…
Panasonic заявила сегодня, что начнет массовое производство новой литий-ионной батареи для Tesla до конца…

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Кафедра информатики и вычислительной техники

Основные требования к 3D построению пространственных объектов

Выполнила: А.В. Федорова, студентка 5 курса, гр. МДМ-114

Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование.

Профиль Математика. Информатика

Проверила: Т. В. Кормилицына, канд. физ-мат. н., доцент

Трёхмерная графика – раздел компьютерной графики, посвящённый методам создания изображений или видео путём моделирования объёмных объектов в трёхмерном пространстве.

3D-моделирование – это процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования – разработать визуальный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может, как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Самое широкое применение – во многих современных компьютерных играх, а также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции. Трёхмерная графика обычно имеет дело с виртуальным, воображаемым трёхмерным пространством, которое отображается на плоской, двухмерной поверхности дисплея или листа бумаги. В настоящее время известно несколько способов отображения трёхмерной информации в объемном виде, хотя большинство из них представляет объёмные характеристики весьма условно, поскольку работают со стереоизображением. Из этой области можно отметить стереоочки, виртуальные шлемы, 3D-дисплеи, способные демонстрировать трёхмерное изображение. Несколько производителей продемонстрировали готовые к серийному производству трёхмерные дисплеи. Но, чтобы насладиться объёмной картинкой, зрителю необходимо расположиться строго по центру. Более подробно о применении трехмерной графики будет описано ниже.

Изготовление 3 D моделей осуществляется в несколько этапов :

- Создание формы и построение геометрии модели объекта – процесс моделирования геометрической формы предмета без учета его физических характеристик. На данном этапе используют такие приемы 3 D моделирования как: выдавливание, вращение, полигональное моделирование или модификаторы.

- Текстурирование . Степень реалистичности модели будет непосредственно зависеть от выбранных материалов при наложении текстур на объект.

- Настройка освещения и выбор точки наблюдения . Достаточно сложный этап разработки 3 D модели, от того насколько точно и грамотно выставлен свет, показатели яркости, глубины теней, резкости зависит напрямую степень реалистичности модели.

- Анимация и динамическая симуляция (в некоторых случаях) – придание движения объектам; автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом.

- Рендеринг и 3Dвизуализация – заключительный этап построения 3 D модели, призванный детализировать настройки отображения трехмерной модели, а также добавить графические спецэффекты, к примеру, туман, блики, сияние и др. На данном этапе также детализируются и уточняются настройки трехмерной визуализации.

- Композиторинг (компановка) – остобработка полученных изображений 3 D модели , добавление эстетичных визуальных эффектов, привлекающих внимание и вызывающее интерес потребителя.

- Вывод полученного изображения на устройство вывода –дисплей или специальный принтер.

Рассмотрим каждый шаг подробнее.

1. Моделирование (моделирование виртуального пространства) включает в себя несколько категорий объектов:

- Геометрия (построенная с помощью различных техник (направление, создание полигональной сетки) модель, например, здание);

- Материалы (информация о визуальных свойствах модели, например, цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон);

- Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения);

- Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции);

- Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации);

- Дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.)

Задача трёхмерного моделирования – описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению. Назначение материалов: для сенсора реальной фото-камеры материалы объектов реального мира отличаются по признаку того, как они отражают, пропускают и рассеивают свет; виртуальным материалам задается соответствие свойств реальных материалов – прозрачность, отражения, рассеивания света, шероховатость, рельеф и пр.

Наиболее популярными пакетами сугубо для моделирования являются:

· Autodesk Mudbox, Autodesk 3D max;

Для создания трёхмерной модели человека или существа может быть использован прообраз (в большинстве случаев) – скульптура.

2. Текстурирование

Текстурирование подразумевает проецирование растровых или процедурных текстур на поверхности трёхмерного объекта в соответствии с картой UV-координат, где каждой вершине объекта ставится в соответствие определённая координата на двухмерном пространстве текстуры.

Как правило, многофункциональные редакторы UV-координат входят в состав универсальных пакетов трёхмерной графики. Существуют также автономные и подключаемые редакторы от независимых разработчиков, например, Unfold3D magic, Deep UV, Unwrella и др.

3. Освещение

1. Omni light (Point light) – всенаправленный ;

2. Spot light – конический (прожектор), источник расходящихся лучей;

3. Directional light – источник параллельных лучей;

4. Area light (Plane light) – световой портал, излучающий свет из плоскости;

5. Photometric – источники света, моделируемые по параметрам яркости свечения в физически измеримых единицах, с заданной температурой накала.

Существуют также другие типы источников света, отличающиеся по своему функциональному назначению в разных программах трёхмерной графики и визуализации. Некоторые пакеты предоставляют возможности создавать источники объемного свечения (Sphere light) или объемного освещения (Volume light), в пределах строго заданного объёма. Некоторые предоставляют возможность использовать геометрические объекты произвольной формы. Специалисты советуют начинать с одного основного источника света, а остальные добавлять постепенно - по одному, в зависимости от показаний тестового рендера.

4. Анимация

Одно из главных призваний трёхмерной графики – придание движения (анимация) трёхмерной модели, либо имитация движения среди трёхмерных объектов. Универсальные пакеты трёхмерной графики обладают весьма богатыми возможностями по созданию анимации. Существуют также узкоспециализированные программы, созданные сугубо для анимации и обладающие очень ограниченным набором инструментов моделирования:

· PMG Messiah Studio

5. Рендеринг

На этом этапе математическая (векторная) пространственная модель превращается в плоскую (растровую) картинку. Если требуется создать фильм, то рендерится последовательность таких картинок – кадров. Как структура данных, изображение на экране представлено матрицей точек, где каждая точка определена, по крайней мере, тремя числами: интенсивностью красного, синего и зелёного цвета. Таким образом рендеринг преобразует трёхмерную векторную структуру данных в плоскую матрицу пикселов. Этот шаг часто требует очень сложных вычислений, особенно если требуется создать иллюзию реальности.

Самый простой вид рендеринга – это построить контуры моделей на экране компьютера с помощью проекции. Обычно этого недостаточно, и нужно создать иллюзию материалов, из которых изготовлены объекты, а также рассчитать искажения этих объектов за счёт прозрачных сред (например, жидкости в стакане).

В настоящее время, большинство предприятий стремятся проектировать в трехмерном пространстве. Трехмерные CAD-системы предоставляют проектировщику большой простор для творчества и при этом позволяют значительно ускорить процесс выпуска проектно-сметной документации. Наряду со скоростью, такие системы позволяют повысить точность проектирования: становится проще отследить спорные моменты в конструкции.

КОМПАС-3D, как универсальная система трехмерного проектирования, находит своё применение при решении различных задач, в том числе и архитектурно-строительного и технологического проектирования.

Наиболее широкое применение система получила в решении задач проектирования металлических конструкций - стальных сооружений, фасадных и купольных конструкций из алюминиевого профиля и т.п.

1.ТРЕХМЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В ПРОГРАММЕ КОМПАС

1.1Классический процесс трехмерного параметрического проектирования

Система КОМПАС-3D позволяет реализовать классический процесс трехмерного параметрического проектирования — от идеи к ассоциативной объемной модели, от модели к конструкторской документации.

Основные компоненты КОМПАС-3D — собственно система трехмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График и модуль проектирования спецификаций. Все они легки в освоении, имеют русскоязычные интерфейс и справочную систему.

Компанией АСКОН разработаны различные приложения в области трехмерного моделирования, дополняющие функционал КОМПАС-3D эффективным инструментарием для решения специализированных инженерных задач. Модульность системы позволяет пользователю самому определить набор необходимых ему приложений, обеспечивающих только востребованную функциональность, за счет чего достигается оптимизация стоимости решения.

Система КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.

1.2Ключевая особенность КОМПАС-3D

Ключевой особенностью КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН.

Базовый функционал системы включает в себя:

развитый инструментарий трехмерного моделирования;

средства работы над проектами, включающими несколько тысяч подсборок, деталей и стандартных изделий;

функционал моделирования деталей из листового материала — команды создания листового тела, сгибов, отверстий, жалюзи, буртиков, штамповок и вырезов в листовом теле, замыкания углов и т.д., а также выполнения развертки полученного листового тела (в том числе формирования ассоциативного чертежа развертки);

специальные возможности, облегчающие построение литейных форм — литейные уклоны, линии разъема, полости по форме детали (в том числе с заданием усадки);

средства создания поверхностей;

инструменты создания пользовательских параметрических библиотек типовых элементов;

возможность получения конструкторской и технологической документации: встроенная система КОМПАС-График позволяет выпускать чертежи, спецификации, схемы, таблицы, текстовые документы;

поддержку стандарта Unicode;

средства интеграции с различными CAD/CAM/CAE системами;

средства защиты пользовательских данных, интеллектуальной собственности и сведений, составляющих коммерческую и государственную тайну (реализовано отдельным программным модулем КОМПАС-Защита).

1.3 Универсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График

Актуальная версия: V11

ОС: Windows XP SP2 Professional, Windows XP SP2 Professional x64, Windows Vista Business, Windows Vista Business x64, Windows Vista Ultimate, Windows Vista Ultimate x64

Для автоматизации разработки и выпуска конструкторской документации АСКОН предлагает универсальную систему автоматизированного проектирования КОМПАС-График, позволяющую в скоростном режиме выпускать чертежи изделий, схемы, спецификации, различные текстовые документы, таблицы, инструкции и прочие документы.

Гибкость настройки системы и большое количество прикладных библиотек и приложений для КОМПАС-График позволяют закрыть практически все задачи пользователя, связанные с выпуском технической документации.

Система КОМПАС-График предоставляет широчайшие возможности автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях промышленности. Он успешно используется в машиностроительном проектировании, при проектно-строительных работах, составлении различных планов и схем.

КОМПАС-График может использоваться как полностью интегрированный в КОМПАС-3D модуль работы с чертежами и эскизами, так и в качестве самостоятельного продукта, полностью закрывающего задачи 2D-проектирования и выпуска документации.

Система изначально ориентирована на полную поддержку стандартов ЕСКД. При этом она обладает возможностью гибкой настройки на стандарты предприятия. Средства импорта/экспорта графических документов (КОМПАС-График поддерживает форматы DXF, DWG, IGES, eDrawings) позволяют организовать обмен данными со смежниками и заказчиками, использующими любые чертежно-графические системы. Весь функционал КОМПАС-График подчинен целям скоростного создания высококачественных чертежей, схем, расчетно-пояснительных записок, технических условий, инструкций и прочих документов.

2. КОМПАС-ШТАМП 5.6 — НОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ КОНСТРУКТОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

2.1Комплекс программных средств КОМПАС-Штамп

Современные предприятия проявляют всё большую заинтересованность в использовании современных информационных технологий для автоматизации проектирования сложной технологической оснастки — штампов и пресс-форм. Для этих целей компанией АСКОН разработан комплекс программных средств КОМПАС-Штамп.

Специалистов предприятий привлекают возможности гибкого управления процессом проектирования, высокая скорость создания и оформления конструкторской документации, автоматическое выполнение расчетов. В системе реализованы разнообразные сервисные функции, а конструктор получает удобный доступ к информационной базе.

Комплекс программных средств КОМПАС-Штамп включает систему автоматизированного проектирования штампов и параметрические библиотеки конструктора штампов. С помощью системы возможно проектирование штампов любых конструкций для различных операций холодной листовой штамповки (вырубки, пробивки, гибки, отбортовки, вытяжки и т.д.).

Система автоматизированного проектирования штампов содержит:

• средства формирования и ведения проектов конструкций;

• средства формирования полного комплекта документации на штамп;

• обширную информационную базу, включающую таблицы НСИ.

Проект конструкции штампа формируется в виде дерева проекта и отражает номенклатурный состав и технические особенности составляющих элементов конструкции, в качестве которых выступают сборочные единицы (блок, пакет и т.д.) или технологические системы (система крепежа, система фиксации и пр.). Проектирование элементов конструкции выполняется в среде чертежно-конструкторской системы КОМПАС-График под управлением библиотек проектирования системы КОМПАС-Штамп.

С помощью библиотек проектирования КОМПАС-Штамп решаются следующие задачи:

• выполнение технологических расчетов (развертки гнутого профиля, технологических параметров отбортовки и вытяжки, усилия штамповки);

• выполнение технологических и конструкторских построений (заготовок, операционных переходов, схем раскроя полосы при штамповке, рабочей зоны штампа);

• выполнение конструкторских расчетов параметров и характеристик штампа, технологических систем и деталей (габаритов рабочей зоны, центра давления и закрытой высоты штампа, параметров резинового буфера и пружин в системах съема и прижима, удельного давления на опорную поверхность пуансона, исполнительных размеров рабочих деталей, поверочных расчетов крепежа на срез и т.п.);

• проектирование и компоновка элементов конструкции штампа на сборочных чертежах;

• оформление комплекта конструкторской документации на штамп (сборочных и рабочих чертежей, операционного эскиза, спецификации).

КОМПАС-Штамп предоставляет конструктору возможность выбирать рациональные решения из вариантов, предлагаемых системой, контролировать и редактировать значения всех параметров, полученных расчетным путем.

Модульная структура программного и информационного обеспечения системы в сочетании с удобным интерфейсом позволяет пользователю самостоятельно управлять процессом проектирования, устанавливать удобную последовательность операций и формирования сборочных и рабочих чертежей.

2.2Нововведения версии 5.6

Новая версия КОМПАС-Штамп 5.6 работает на платформе КОМПАС-График V7 Plus и V8. Остановимся подробнее на функциях, позволяющих значительно ускорить процесс проектирования.

Существенные изменения произошли в проектировании рабочей зоны для разделительных операций. Цель изменений — сокращение времени на формирование рабочей зоны, исключение ошибок на этапе ввода сведений о штампуемой детали и о рабочей зоне в целом. Теперь эта операция стала более наглядной и простой. Вместо того чтобы задавать номера шагов штамповки для каждого контура числовыми значениями, конструктор задает количество шагов штамповки, а затем курсором указывает шаги, в которых необходимо разместить штампуемые контуры.

Расчет оптимального раскроя в КОМПАС-Штамп 5.6

Добавлена новая функция расчета параметров оптимального раскроя полосы при однорядной обычной схеме раскроя. Система рассчитывает оптимальный угол укладки детали в полосе, шаг штамповки и ширину полосы, при которых коэффициент раскроя будет максимальным.

Усовершенствованы функции создания объектов спецификации при проектировании сборочного чертежа. Теперь при формировании документации на штамп можно создавать спецификацию не только при помощи КОМПАС-Штамп, но и средствами системы проектирования спецификации КОМПАС-3D. Раньше спецификация в КОМПАС-Штамп формировалась в виде обычного чертежа (CDW), где в виде текста занесены строки спецификации. Для конструкторов, которые привыкли создавать спецификацию средствами системы проектирования спецификации КОМПАС-3D, спецификация КОМПАС-Штамп была и не привычной, и не наглядной, и не всегда удобной. Особенно часто трудности возникали в тех случаях, когда при проектировании штампов дополнительно использовались детали из прикладных библиотек. Происходило это потому, что в прикладных библиотеках создаются объекты спецификации системы проектирования спецификации КОМПАС-3D. Теперь этот недостаток устранен.

Расчет массы штампа в КОМПАС-Штамп 5.6

2.3Новые функции библиотек 2D

Одновременно с новой версией КОМПАС-Штамп выпущены и новые версии библиотек конструктора штампов и конструктора пресс-форм. Они работают как прикладные библиотеки КОМПАС и содержат параметрические изображения различных типовых элементов (от элементарных конструктивов до деталей и сборочных единиц), используемых при проектировании штампов и пресс-форм. Применение библиотек расширяет возможности системы КОМПАС-Штамп, поскольку позволяет быстро и удобно дополнять спроектированные чертежи методом простой аппликации.

3D-библиотека деталей штампов

2.4Трехмерное проектирование в КОМПАС-3D

Возможностей двумерного проектирования не всегда бывает достаточно для решения поставленных задач. Двумерная графика удобна при проектировании штампов для вырубки, пробивки, простой гибки, однако при проектировании штампов для формообразующих операций (сложной гибки, вытяжки, формовки) без трехмерной визуализации создавать сборку не очень удобно. Не говоря уже о конструировании пресс-форм, когда трехмерное моделирование просто необходимо.

3D-библиотека деталей пресс-форм

С развитием трехмерного моделирования многочисленные пользователи КОМПАС-График постепенно переходят на систему трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D.

Не отстает от системы КОМПАС-3D и комплекс КОМПАС-Штамп. Для автоматизации проектирования штампов и пресс-форм с использованием трехмерного моделирования были созданы версии 3D-библиотек деталей штампов и деталей пресс-форм.

3D-библиотека деталей штампов содержит трехмерные параметрические модели деталей штампов и стандартные таблицы размерных параметров для каждой детали. В библиотеке собраны детали, которые наиболее часто применяются при проектировании штампов холодной листовой штамповки. Библиотека насчитывает около 250 моделей и 200 таблиц ГОСТ.

3D-библиотека деталей пресс-форм содержит трехмерные параметрические модели стандартных и типовых деталей пресс-форм и стандартные таблицы размерных параметров для каждой детали. В этой библиотеке собраны детали, наиболее часто применяемые при проектировании пресс-форм следующих типов: пресс-форм для литья под давлением термопластов и цветных сплавов; прессовых пресс-форм для реактопластов и резины; пресс-форм для выплавляемых моделей. Библиотека содержит около 90 моделей и таблиц ГОСТ.

2.5 Возможности 3D-библиотек деталей штампов и пресс-форм

При работе с библиотеками конструктору предоставлены следующие возможности: выбирать размерные параметры деталей из стандартных таблиц; создавать новые детали, вводя произвольные (нестандартные) значения размерных параметров; размещать детали в трехмерной сборке и при необходимости корректировать координаты их привязки; редактировать значения размерных параметров и координаты расположения объектов в сборке на любом этапе работы. При вставке детали в сборку информация о ней автоматически заносится в спецификацию. Для всех деталей предусмотрена возможность автоматического создания деталировочных чертежей.

Модель штампа для вытяжки и формовки

Остановимся немного подробнее на пользовательском интерфейсе библиотек. Детали сгруппированы по их функциональному назначению. Выбор детали из базы и ввод параметров осуществляется в диалоге свойств объекта. Чтобы обеспечить наглядность при выборе деталей из группы и при вводе параметров детали, в диалоге свойств предусмотрено слайдовое окно. Оно содержит изображение детали, на котором показаны условные обозначения размерных параметров. Для быстрого выбора из библиотеки групп деталей используются компактные инструментальные панели, которые автоматически становятся доступными при подключении библиотеки к системе КОМПАС-3D.

2.6 Новые функции 3D-библиотек

Во второй версии библиотек появились функции, способствующие повышению качества работы и облегчению процесса проектирования.

К услугам пользователя:

продуманный и удобный интерфейс, делающий работу конструктора быстрой и приносящей удовольствие,

многолистовые чертежи, разнообразные способы и режимы построения графических примитивов (в том числе ортогональное черчение, привязка к сетке и т.д.),

управление порядком отрисовки графических объектов,

мощные средства создания параметрических моделей для часто применяемых типовых деталей или сборочных единиц,

создание библиотек типовых фрагментов без какого-либо программирования,

любые стили линий, штриховок, текстов, многочисленные способы простановки размеров и технологических обозначений,

автоподбор допусков и отклонений, быстрый доступ к типовым текстам и обозначениям,

встроенный текстовый редактор с проверкой правописания,

встроенный табличный редактор.

КОМПАС-График автоматически генерирует ассоциативные виды трехмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже. Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трехмерной модели

1. А. П. Микляев “Настольная книга пользователя IBM PC”

2. Угринович Н.Д. “Информатика и информационные технологии”

3. Третьяк Т.М., Фарафонов А.А. Пространственное моделирование и проектирование в программной среде КОМПАС 3D LT. – М.: Солон-Пресс,2004.

5. Герасимов А.А. Самоучитель КОМПАС-3D V9. Трехмерное проектирование. – СПб: БХВ-Петербург, 2008. – 400 с.

Невозможно представить какую-либо значимую сферу производства, в которой на этапе конструирования не применяют объемную графику. Разработка любого объекта становится доступнее при трехмерном представлении каждого элемента, значимой детали. На каждом этапе создания продукта, будь это несложный механизм или ракетный двигатель, ориентируются на многогранный макет. Он представляет собой многовекторный чертеж, имеющий не только номинальную высоту, длину и ширину, но и визуальное воплощение. В этой статье мы расскажем, как появилась первая компьютерная реалистичная фигура, в каких сферах технология нашла свое применение и какие программы используют проектировщики.

Где используют трехмерное моделирование

Оно широко применяется в следующих отраслях:

индустрия развлечений;
медицина;
промышленность.

Расскажем о каждой группе подробнее.

Кинематограф, компьютерные игры и анимация: заслуги 3D моделирования

Все виртуальные пространства и несуществующие герои созданы с помощью особой техники использования полигонов. Так называются обыкновенные геометрические фигуры с тремя или четырьмя гранями, которые соединяются под разными углами в один объект. Чтобы он пришел в движение, необходимо менять параметры у составляющих – вытягивать, перемещать, вращать. Так как все они связаны, то действие похоже на натяжение паутины – остальные сегменты деформируются в соответствии с первым.

Чем меньше площадь каждого отдельного куска, тем больше их общее количество, а значит, выше точность изображения. В таких случаях принято говорить о качестве графики – в некоторых играх можно ее делать выше и ниже. Это актуально в тех случаях, когда мощность компьютера не позволяет быстро отображать все фрагменты. Нельзя сказать, что небольшое количество полигонов – модели low poly, хуже чем High poly, когда деталей во много раз больше. Для части анимации достаточно общего вида героя, если он второстепенный или один из многих. Главного персонажа, как правило, рисуют более подробно. Сверху графических фигур накладываются текстуры, которые завершают образ.

Первым САПРом для профессионального и любительского пользования стал AutoCAD. Со временем стали появляться его качественные аналоги и второсортные подделки. Сводный список софтов мы приведем ниже, сейчас ограничимся указанием на очень удобную для 3D моделирования программу – ZWCAD Professional.

Базовый набор инструментов для трехмерного проектирования поверхностных и твердотельных объектов, изделий из листового металла, построения двухмерных чертежей и сечений

Визуализация в медицине

Она развивается в двух основных направлениях:

точечная или комплексная томография;

конструирование и создание протезов.

Современные 3D-сканирования позволяют обнаружить дефекты органов и тканей, которые скрыты при простом рентгене или УЗИ. Появление таких технологий сделало возможным определение заболевания в тех ситуациях, когда ранее проводились диагностические операции. Широкое распространение они приобрели в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Для удобства обращения с новшеством больницы не ограничиваются компьютерными макетами, а приобретают принтеры для объемной печати.

Воплощенный в жизнь результат томографии может стать основой для создания импланта, например, зуба, который будет идеально подходить по размерам пациенту. В более сложном варианте технология помогает смоделировать протез конечности, слуховой аппарат, вены, нервы и даже искусственный сердечный клапан. Активно развивается биопечать – в ней вместо красок используются живые человеческие клетки. Но первый этап конструирования остается за компьютерными 3D программами. Здесь, как и при построении мультипликационных героев, используется полигональное моделирование. Искривление пластин показывает дефекты тканей. Воздействие на фрагменты позволит создать объемную фигуру идеального импланта, а вращение и передвижение частей покажет, как будет двигаться протезированная рука.

Методы промышленного проектирования

Главными пользователями являются инженеры, электрики, строители, работники дорожных служб – специалисты технической направленности. Их инструмент – это твердотельные или полые конструкции, обладающие математически точными параметрами, расчетными данными и реальной направленностью на работу. Поэтому, особенно важным для этой категории пользователей является не внешний вид модели, а возможность применения формул, работы с ними, срезовые чертежи, графика, а также проверка всего механизма на любом этапе разработки. Таким образом, цель проектировщика – это не только визуализация объекта, но, в большей степени, измеримая и рабочая информация о нем.

Работа в CAD (русскоязычная аббревиатура – САПР) предполагает профильное образование. Она будет эффективна, когда специалист не только видит образ, но знает материал, с которым ведется макет, особенности использования изделия и многие другие нюансы. Поэтому программы разряда ZWCAD с широким спектром действий и большим количеством инструментов, компании заказывают комплектами, чтобы обеспечить ПО весь отдел. Их же устанавливают на компьютеры студентов технических и архитектурных ВУЗов, чтобы будущие специалисты сразу конструировали в удобной и многофункциональной среде. Ориентируясь не только на индивидуального покупателя, но и на массовые поставки, ZWSOFT разработал гибкую политику лицензирования и существенно снизил цены на серийные закупки.

При работе в Системах Автоматизированного Проектирования инженер получает электронно-геометрическую модель. Что это такое в объемном 3D моделировании поможет понять список действий, который с ней можно совершить:

Выполнить чертежи любого среза, в любом изображении под выбранным углом. Таким образом необходим один макет вместо массы разрозненных графиков. Поэтому с одним файлом, используя разные слои, могут одновременно работать разные специалисты, и даже разные отделы.

Подогнать параметры всего изделия, изменив ввод одной данной величины.

Производить расчеты любого показателя или коэффициента. Как в статичном положении, так и в прогнозируемом движении.

Написать пакет для компьютерного управления станком или другим техническим оборудованием (ЧПУ).

Использовать 3D-принтер и воссоздать объемную модель для презентации или показательного конструирования.

Сделать рендеринг, то есть провести визуализацию макета – наложить несколько слоев текстуры, чтобы представить финальный внешний вид.

Первая в истории программа 3д моделирования SketchPad: что это такое

Третье измерение появилось благодаря трудам Ивана Сазерленда и Дэвида Эванса, которые в 1960-х открыли кафедру векторной и растровой графики и создали ПО, в котором можно было изучать пространство во всех его направлениях. Под эгидой этих ученых развивался студент Эд Катмулла – он создал первый 3D-макет, это был образ его собственной кисти руки. Развиваясь дальше, сисадмины, как бы мы теперь их назвали, создали свою компанию, где активно использовали свой продукт – софт SketchPad для рекламных логотипов.

Спустя время объемными чертежами заинтересовались физики, занимающиеся радиацией. Они с математической точностью воплотили способ трассировки лучей в расчет расстояний до той или иной точки объекта.

Но результаты моделирования оставляли желать лучшего, пока не появился более мощный компьютер. В 1981 году вышла линейка ЭВМ, оснащенных пакетом Geometry Pipelines, который существенно облегчил и ускорил работу с 3D моделями. С тех пор системы проектирования становились все лучше, но основной упор все еще уделялся автоматизированию стандартных чертежей. В этом преуспела компания Autodesk, появившаяся в 1982 году. Она выпустила ряд версий САПР, но функция трехмерного конструирования появилась лишь в AutoCAD Release 11 в 1990 году.

В течение 20 – 25 лет она занимала лидирующее место на рынке компьютерного моделирования, пока не ввела жесткую политику лицензирования и завышенные параметры ценообразования.

С тех пор каждый инженер ищет достойную альтернативу старой программе и находит ее.

Среди многообразия новинок есть достойные конкурентоспособные продукты:

Не очень функциональный, но небесплатный Компас-3D.

Упрощенная программа NanoCAD, которая хорошо подойдет для обучения и новичков, но не для профи.

Софт BricsCAD, который имеет широкую базовую 2D комплектацию, но для объемной графики необходимо покупать расширение.

Читайте также: