Статьи

Трехмерное моделирование.



Трехмерное моделирование.

Основное задание моделирования — это устранение возможных ошибок и неточностей в процессе разработки конструкторской документации какого-либо изделия. Достигается это путем компьютерного моделирования отдельных деталей и их взаимодействия в сборнике. Широкое распространение получил способ создания трехмерных моделей с помощью так называемого "прозрачного ящика". Поместив модель внутрь прозрачного ящика, и спроектировав ее на три ортогональную плоскость (например, переднюю, правую и верхнюю), мы получим три двухмерных проекции, которые описывают форму трехмерной модели. Этот процесс повернем: нарисуем проекции мнимой модели на трех ортогональной плоскости. Общее решение этих проекций сформирует нашу модель. Подобный алгоритм используется многими программами трехмерного моделирования. Осложнение трехмерной модели достигается при ее взаимодействии с другим (вспомогательным) трехмерным объектом. Изменение начальной модели при этом достигается с помощью операций Union (Объединение)

Subtract (Вычитание), Intersect (Пересечение) и Interference (Взаимодействие). Некоторые простые трехмерные модели можно получить с помощью простых операций над одной проекцией, например Extrude (Вытянуть) или Revolve (Повернуть), или воспользоваться готовыми формами (параллелепипед, пуля, конус, пирамида).

Основной недостаток описанного подхода к моделированию заключается в том, что полученная таким образом модель не поддается редактированию. Можно только или отменить последовательность операций, или сделать все заново. Такой процесс моделирования напоминает работу скульптора: возьмем кусок глины или пластилина и будем вылеплять из него то, что нам нужно. Если вышла промашка - отверстие сделанное не там, где нужно - залепим его и сделаем другое, в нужном месте. Создание сложной модели таким способом, проходя ряд проб и ошибок, есть достаточно медленный и трудоемкий процесс. Кроме того, каждая новая итерация создания модели добавляется к операциям, сделанным раньше, увеличивая, тем самым, размер документа модели. И, наконец, перед началом моделирования вам необходимо предварительно знать геометрические размеры модели - ведь после ее создания изменить размеры будет уже невозможно! Любая простая корректировка модели затребует почти тех же усилий и времени, что были потрачены при ее создании.

К счастью, существует другой подход к трехмерному моделированию. Не скульптора, но инженера. Как создается деталь в реальной жизни? Возьмем кусок необходимого материала и изготовим из него деталь, используя для этого специальные инструменты и приспособления: молоток, зубило, напилок, токарный, сверлильный или фрезерный станок, пресс, сварку, литье, и так далее. Такой подход моделирования повторяет реальный технологический процесс изготовления детали, подбираются соответствующие инструменты и последовательность их приложения. Таким образом, на передний план выходит не ФОРМА модели, а ЗАМЫСЕЛ проекта, то есть последовательность выполняемых действий (технологическая карта). Если вы знаете, как изготовить деталь, не так уж и важно, какие конечные размеры будет она иметь. Важно только сохранение взаимных пропорций между элементами детали. Например, для изготовления простой гайки, возьмем шестигранный стержень, отрежем кусок необходимой высоты, пробуравим отверстие, будем нарезать резьбу и снять фаски - гайка готовая! Очевидно, что последовательность выполняемых действий не зависит от каких-либо размеров, и такой процесс применим для создания целого семейства гаек с общим внешним видом.

Алгоритм моделирования.

Описан алгоритм моделирования используется в программах 3d-моделирования. В процессе моделирования создается не деталь, а алгоритм (последовательность операций) ее создания. Задаются размеры и геометрические взаимосвязи между элементами. Размеры, взаимосвязи и уравнения, определяют форму конкретной детали. При изменении размеров изменяются форма и размеры детали, но сохраняется общий замысел проекта.

Процесс моделирования начинается из создания эскиза, то есть двумерного профиля или поперечного пересечения. Потом эскиз с помощью определенного конструктивного элемента (бобишка, вырез, отверстие, скругление, фаска, оболочка и так далее) приобретает трехмерный вид. Эскизы могут быть вытянуты, возвращенные, рассеченные сложным чином или смещенные по контуру. Набор эскизов и конструктивных элементов образуют деталь. Потом детали компонуются в сборник с помощью их взаимного расположения и соединения. После проверки работоспособности сборника, на ее основе создаются сборочный чертеж, и чертеж входных в сборник отдельных деталей.

Трехмерная модель состоит из деталей, складок и чертежей. Детали, складки и чертежи, отображают одну и ту же модель в разных документах. Любые изменения, которые вносятся в модель в одном документе, автоматически отражаются в других документах, которые содержат эту модель. Взаимосвязь между деталями, складками и чертежами, гарантирует автоматическую корректировку всех взаимосвязанных элементов модели.

  • Об авторе