Управление геометрическими моделями

В универсальных CAD-системах трехмерная модель формируется и управляется пользователем с использованием «дерева построения» (иначе называемого: дерево конструирования, дерево модели, навигатор модели) (рис.5).

В дереве построения представлена вся последовательность составляющих моделируемое тело объектов и операций с ними. Например, объекты могут изображаться в «дереве» в виде иерархического списка, включающего плоские эскизы и операции движения этих эскизов. Дерево построения и графическая область экрана динамически связаны. В режиме диалога пользователь может получить доступ и модифицировать объекты, операции и образующие эскиз линии и контура.

Рис.5

Методы построений 3d-моделей

Операция выдавливания эскиза в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза. Это основная и наиболее часто используемая операция. На рис.4.2.5 приведены примеры моделей характерных деталей, выполненных преимущественно с применением выдавливания. Операции движения, как правило, снабжаются опциональными (дополнительными) параметрами. Например, показаны различные результаты выдавливания эскиза в форме окружности, построенной на нижней плоскости коробки, по направлению, совпадающему с положительным направлением оси z в зависимости от выбранной опции (рис. 4.2.6):

— выдавливание на определенное расстояние;

— выдавливание «через всё»;

— выдавливание до указанной поверхности;

— выдавливание до ближайшей поверхности;

— выдавливание до уровня указанной вершины.

Результаты операции вращения профиля вокруг оси представлены на рис.4.2.8.

Движение вдоль заданной траектории (кинематическая операция). В качестве траектории движения может выступать другой эскиз, лежащий в плоскости, не совпадающей с плоскостью построения эскиза сечения. На рис. 4.2.11, а траектория движения прямоугольного эскиза показана пунктиром.

Операция «по сечениям» позволяет описывать объемы сложной формы – «скульптурные» тела. Для получения скульптурного тела требуется создать серию эскизов, лежащих в разных плоскостях (рис. 4.2.14, а). Конечным эскизом может быть точка (рис. 4.2.14, б). Эскизы можно создавать в произвольном порядке, но последовательность прохождения эскизов принципиально важна и обычно указывается в диалоге операции самим пользователем.

Характерными деталями, выполняемыми с помощью операции «по сечениям», являются сосуды, шнеки, винты, лопатки турбин и др. (рис. 4.2.15).

Большинство CAD-систем предоставляют пользователям возможность создания объемных тем с помощью привычных элементов форм. Например, с помощью операции «Отверстие» можно создавать заранее заданные в библиотеке системы отверстия лишь указанием их размеров и положения.

Кроме того, в состав CAD-систем могут входить библиотеки типовых элементов, которые содержат готовые трехмерные модели или элементы чертежей. На рис. 6 показан элемент библиотеки системы T-FLEX CAD 3D.

Рис. 6

В настоящее время среди систем трехмерного твердотельного моделирования практически нет таких, которые не обладали бы параметрическими возможностями.

Параметрическое моделирование – такое моделирование, когда при изменении одного элемента изменяются все взаимосвязанные с ним элементы.

Впервые параметрическое моделирование было применено в системе Pro/E в 1989 г.

Построение параметрической модели заключается в том, что конструктор определяет форму заданием геометрических ограничений (геометрическая параметризация) и некоторых размерных параметров (математическая параметризация) (рис.7). Геометрические ограничения описывают отношения геометрических элементов. Примерами таких ограничений являются параллельность, ортогональность, касание и др. К размерным данным относятся не только заданные размеры формы, но и соотношения между размерами. Соотношения записываются в виде математических уравнений.

Рис.7

Таким образом, работая с параметрической системой, конструктор разрабатывает один или несколько обобщенных параметрических проектов, с помощью которых можно впоследствии спроектировать множество вариантов конструкции. При этом не требуется привлечения дополнительных специалистов, а также существенно снижается риск допустить ошибку при изменении.

Параметризация является незаменимым средством при создании библиотек типовых элементов.

Однако необходимо отметить, что создание хорошо параметризованной модели достаточно сложная задача. При некорректном задании геометрических и размерных ограничений можно получить ситуацию, когда модель с новыми значениями размеров не может быть построена.