1_Kompyuternaya_grafika

МАШИННАЯ ГРАФИКА

Развитие вычислительной техники, систем программирования и технических средств отображения графической информации с числовым программным управлением привело к созданию средств автоматизированного конструирования, выполнения чертежей, генерации наглядных изображений – машинной графики. Принято считать, что машинная графика – это создание, хранение и обработка моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ.

С позиции интересов общества и государства выпускник вуза должен представлять и считывать графическую информацию с высокой производительностью, следовательно, уметь применять современные средства обработки и передачи информации. Современные графические программы позволяют студентам расширить свои возможности и упростить освоении такого курса, как «Начертательная геометрия. Инженерная графика». Развитие мощных вычислительных средств стимулировало новые методы проектирования, построение объемных моделей деталей, целых агрегатов, изучения на моделях взаимодействия отдельных частей изделия в процессе его работы.

В настоящее время при визуализации информации используют векторную и растровую компьютерную графику.

Графические редакторы, данные в которых выражены с помощью векторов, относятся к векторной графике. Работают подобные графические редакторы не с изображениями как таковыми, а с геометрическим описанием объектов составляющих изображение. Двухмерные объекты моделируются с помощью различных примитивов: отрезков многоугольников, окружностей, полиномиальных кривых. В случае трехмерного моделирования соответствующие примитивы определяются добавлением координаты z. Можно также ввести примитивы существующие только в трехмерном пространстве: многогранники, пирамиды, сферы, цилиндры и поверхности, описываемые функциями. Каждый объемный примитив задается как параметрическая форма в локальной системе координат.

Векторная графика используется в графических пакетах, предназначена для специалистов, работающих с технической графикой для визуализации результатов научных и инженерных исследований. Это такие системы, как GRAFIXI, CATIA, GEOMETRIE, AutoCAD, bCAD, КОМПАС, Inventor и др.

Растровая графика – это различные оформительские системы создания и редактирования графических изображений, работающие с данными в пиксельном (растровом) представлении. В теории растровой графики применяются методы, выделения элементов растра (пикселей) в изображении объекта и присвоения им определенного цвета, то есть рисунок описывается как поля цветных или черно-белых полей точек экрана. Растровая графика представлена различными художественными редакторами, такими как PAINT, Photoshop и др.

Интенсивное развитие компьютерной техники позволило разработчикам превратить графические редакторы (прикладные программы) в мощные системы, способные не только разрабатывать плоские двухмерные модели, но и моделировать сложные пространственные объемные конструкции, используемые в самых различных областях науки и техники.

Новые возможности при использовании средств машинной графики позволяют ожидать значительной интенсификации процесса изучения основ начертательной геометрии. Студентам обучение работе на компьютере с использованием графических редакторов интересно, хотя является самостоятельной задачей и требует больших временных затрат. Опыт работы на кафедре позволил сделать некоторые обобщения, и студентам предлагаются рекомендации по освоению графических программ.

Освоение функций графических редакторов рекомендуется вести в такой последовательности:

1. Подготовить рабочую область для вычерчивания (электронный формат) и доступ к ней.

2. Освоить способы задания координат точек, их определения на экране.

3. Изучить панель инструментов вычерчивания геометрических примитивов и создание геометрических объектов как совокупности этих примитивов, используя объектные привязки.

4. Научиться управлять изображением на экране.

5. Оформить выбранный формат (освоить настройку параметров документа).

6. Освоить панель инструментов, позволяющих редактировать геометрические примитивы и созданные объекты.

7. Заполнить основную надпись.

8. Выполнить чертеж соединения, используя полученные знания и навыки работы, при этом можно воспользоваться базой данных (библиотеками) стандартных и других изделий (при их наличии в графической системе).

9. Освоить простановку размеров на чертеже с помощью специальной панели инструментов.

Так как нет возможности широко охватить тему применения компьютерных программ для нужд начертательной геометрии в рамках этого издания даны рекомендации по использованию системы автоматизированного проектирования КОМПАС-ГРАФИК. Интерфейс графических систем позволяет создать условия работы конструктора, приближенные к привычной обстановке при выполнении чертежей без применения компьютера.

Возможности систем автоматизированного проектирования

В последние годы в связи с тенденцией перехода от двух- к трехмерному проектированию мировой рынок систем 3D-моделирования для персональных компьютеров резко активировался. Появился целый ряд новых программ, старые программы были переработаны. Мировой опыт показывает, что будущее за трехмерным моделированием. Появление методов математического описания сложных поверхностей позволило строить линии их пересечения и «сшивать» из поверхностей трехмерные модели. Затем появилось твердотельное моделирование, при котором все поверхности, составляющие тело, соединены друг с другом с определенной точностью и образуют правильный замкнутый геометрический объем. Твердотельное моделирование позволяет не только существенно сократить время моделирования, но и точно определять массово-инерционные характеристики моделей, что особенно ценно для некоторых отраслей промышленности, где принципиален учет массы элементов изделия. Но самое главное – твердотельное представление модели позволило создать процедуры работы со сборками.

В современных системах геометрического моделирования используется как поверхностное моделирование, так и твердотельное. Многие системы поддерживают так называемое гибридное моделирование, когда в пространстве модели можно одновременно работать и с твердотельной моделью, и с поверхностями. Практическая любая САПР величается трехмерной параметрической и ассоциативной. На сегодняшний день наибольшее распространение получили два геометрических ядра: ACIS и Para solid. Особняком стоят системы CATIA, Pro/ENGINEER и российская система КОМПАС. При этом считается, что ядро ACIS больше ориентировано на поверхностное моделирование, а Para solid рекомендуют для твердотельного.

На Para solid базируютcя такие известные программы как Unigraphics, Solid Edge и Solid Works, T-FLEX CAD. На ACIS основаны многие специализированные САD-системы (системы подготовки технологической документации).

Основная задача, решаемая системой КОМПАС-3D - моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Эти цели достигаются благодаря возможностям:

• быстрого получения конструкторской и технологической документации, необходимой для выпуска изделий (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т.д.),

• передачи геометрии изделий в расчетные пакеты,

• передачи геометрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ,

• создания дополнительных изображений изделий (например, для составления каталогов, создания иллюстраций к технической документации и т.д.).