Тема 10. Моделювання зборок. Презентація виробів

1. Складальні одиниці та їх 3D моделювання

Основні поняття 3D моделі зборки:

• зборка – тривимірна модель, яка об’єднує моделі деталей, підзборок та стандартних виробів, а також містить інформацію про їх взаємне положення та залежності між їх параметрами;
• компонент – деталь, підзборка і стандартний виріб, що входять в склад зборки;
• підзборка – зборка, що входить в склад поточної зборки як одне ціле;
• спряження – параметричний зв’язок між компонентами зборки, що формується шляхом задання взаємного положення їх елементів (наприклад, паралельність

граней чи ребер, співпадіння вершин і т.п.).

3D модель виробу складається із окремих компонентів, які в неї послідовно додають. Компоненти зберігаються в окремих файлах на диску, а у файлі зборки зберігаються тільки посилання на ці компоненти. Деталі і підзборки також можуть створюватись безпосередньо в самій зборці. Наприклад, у зборці можна також виконати формотворні операції, що імітують обробку виробу в зборі - створити отвір, що проходить через усі компоненти зборки.

Способи проектування

Компонентами зборки можуть бути стандартні вироби, зокрема деталі кріплення, бібліотека яких входить в комплект поставки системи.

Проектування "знизу вверх"

Якщо на диску існують всі компоненти, з яких складається зборка, то їх можна вставити в зборку, а потім назначити необхідні спряження. Такий спосіб проектування нагадує дії робітника при складанні механізму, що послідовно додає в зборку деталі і вузли та встановлює їх взаємне положення. Цей спосіб використовують при проектуванні нескладних зборок, що містять невелику кількість деталей. Оскільки при проектуванні окремих деталей, що входять в майбутню зборку, потрібно точно представляти їх взаємне положення та топологію виробу в цілому, розраховувати та запам’ятовувати “спряжені” розміри (по яких деталі в зборці контактують – спрягаються). У випадку складного механізму розрахунки “спряжених” розмірів з використанням параметричних зв’язків є клопіткою, складною операцією.

Проектування "зверху вниз"

Цей спосіб передбачає, що компоненти виробу ще не існують. Їх потрібно моделювати безпосередньо в зборці. Перший компонент (наприклад, деталь) моделюється в звичайному порядку, а при моделюванні наступних компонентів вже використовуються існуючі. Наприклад, ескіз основи нової деталі створюється на грані існуючої деталі і повторює її контур, а траєкторією цього ескізу при виконанні кінематичної операції стає ребро іншої деталі. Параметричні зв’язки між деталями виникають безпосередньо в процесі побудови, отже, при редагуванні одних компонентів, інші автоматично перебудовуються. Окрім того, що виникають автоматичні асоціативні зв’язки, відбувається і автоматичне визначення більшості параметрів компонентів, що позбавляє від необхідності самостійно розраховувати та запам’ятовувати ці параметри. Тому проектуванню "зверху вниз" віддають перевагу в порівнянні з проектуванням “знизу вверх”, так як він дозволяє автоматично визначати більшість параметрів і форму взаємозв’язаних компонентів та відразу створювати параметричні моделі виробу.

Змішаний спосіб проектування

На практиці найчастіше використовується змішаний спосіб проектування, що містить у собі прийоми проектування як "зверху вниз" та і "знизу вверх". У зборку вставляються готові моделі компонентів, що визначають її параметри, а також моделі стандартних виробів. Наприклад, при проектуванні редуктора спочатку створюються моделі окремих деталей - зубчастих коліс, валів, а потім ці деталі вставляються в зборку і виконується їх компонування. Інші компоненти (наприклад, корпус, кришки та інші деталі, що оточують зубчату пару та залежать від їхніх розмірів і положення) створюються "на місці" (проектують у зборці) з урахуванням положення та розмірів оточуючих компонентів.

2. Сполучення деталей

Спряження деталей при їх взаємодії у будь-якому виробі здійснюється по плоских, циліндричних, конічних, сферичних, і гвинтових поверхнях.

Взаємне положення компонентів збірки задається шляхом вказівки сполучень між ними. Доступні різноманітні типи сполучень: співпадіння, паралельність або перпендикулярність граней і ребер, розташування об’єктів на відстані або під кутом один до одного, концентричність, дотик.

Можливе виконання різних операцій з компонентами збірки: об’єднання двох деталей, віднімання однієї деталі з іншої (в деталі утворюється порожнина, відповідна формі іншої деталі, при цьому можливе завдання коефіцієнта масштабування деталі, що віднімається).

При роботі із збіркою доступна команда виявлення перетинів компонентів.

Також є численні сервісні можливості, що дозволяє управляти відображенням моделі, проводити різноманітні вимірювання, розрахунок масо-інерційних характеристик (об’єму, маси, координат центру тягаря, осьових і відцентрових моментів інерції).

3. Презентація виробів

Рознесення компонентів

При підготовці технічної документації часто виникає потреба наочно продемонструвати порядок збирання, розбирання чи технічного обслуговування виробу. Така можливість є особливо корисною при підготовці рекламних матеріалів на продукцію. КОМПАС-ЗD дозволяє легко виконати наглядне зображення в, так званому, “рознесеному” вигляді.

Процес рознесення виконується командою Рознести, що знаходиться на Панелі керування. Але, щоб команда стала доступною, спочатку вказуємо параметри рознесення: компоненти для рознесення, напрямок і величину їх переміщення. Щоб вказати потрібні значення параметрів рознесення необхідно в рядку головного меню викликати сторінку Компановка вибрати команду Рознести компоненти – Параметри. На екрані з’явиться діалогове вікно Параметри рознесення компонентів. В полі Список кроків відображаються кроки рознесення компонентів. Якщо настройку параметрів рознесення поточної зборки не виконували раніше - поле пусте. Для внесення кроків натискаємо кнопку Додати, вказуємо компоненти для рознесення та параметри операції. Для внесення компонентів включаємо опцію Компоненти та вибираємо потрібні об’єкти в Дереві побудови або в активному вікні системи. Залишається вказати напрямок і задати величину переміщення. Опція Напрямок та поле Віддаль стають доступними, якщо вказаний елемент моделі (поверхня чи ребро) відносно якого треба виконувати переміщення.

Аналогічно можна задати довільну кількість кроків рознесення та настроїти їх параметри. Щоб завершити роботу з командою Рознести компоненти – Параметри треба закрити діалогове вікно. Модель зборки в активному вікні відобразиться в рознесеному виді. Команда Рознести стає доступною на Панелі керування і служить перемикачем між режимом рознесення та звичайним відображенням зборки. Крім того, виключити/включити режим відображення зборки в рознесеному вигляді можна в рядку головного меню: Компановка – Рознести компоненти - Параметри та зняти/поставити галочку поряд з назвою команди.

Кольорові моделі

Колір - один із головних факторів відтворення реалістичності дійсності. Наука, яка вивчає колір і його вимір, називається колориметрією.

Перші досліди з кольором проводив Ньютон, який в 1666 році розклав біле світле на його складові - сім кольорів: червоний, оранжевий, одітий, зелений, голубий, синій і фіолетовий, які розташовує по колу.

Доведено, що світло має двоїстий характер:

• корпускулярний - у вигляді потоків частинок (Ньютон).
• хвильовий - світлу властиві хвильова поведінка (Гюйгенс).

Одним із головних законів є закони змішування кольорів. Герман Грасман, німецький математик, сформував в 1853 році деякі ці закони таким чином:

• Колір тривимірний - для його опису необхідно три компонента. Будь-які чотири кольорі знаходяться в лінійній залежності. Існує необмежене число лінійно незалежних сукупностей із трьох кольорів.
• Якщо в суміші з трьох кольорів один компонент змінюється неперервно, тоді колір всієї суміші також змінюється неперервно.

Юнг (1773-1829) за допомогою трьох фільтрів червоного, зеленого і синього отримав всі кольори. Максвел (1831-1879) довів, що будь-який колір описується за допомогою формули C=rR+gG+bB, де r, g, b - кількість основних кольорів. Наочно це можна показати за допомогою рівностороннього трикутника Максвела, в якому коефіцієнти r, g, b визначаються величиною відстані точки в середині трикутника до його сторін. Іншою наочною інтерпретацією системи RGB є вектор: початок координат відповідає чорному кольору; вектор (1,1,1) відповідає білому кольору.

Однією із хвильових характеристик світла являється довжина його хвилі - відстань, яку проходить хвиля за проміжок одного періоду коливання. Монохроматичним називається опромінення, спектр якого складається із єдиної лінії, яка відповідає єдиній довжині хвилі (промінь лазеру). Діапазон довжин хвиль для видимого світла простягається від 380-480 нм (фіолетовий) до 700-780 нм (червоний). Найбільша чутливість у людини до зеленого кольору. Зорова система людини регіструє не довжину хвилі чи спектр, а формує відчуття кольору.

Для характеристики кольору використовують наступні атрибути:

• тон - визначається довжиною хвилі в спектрі опромінення, що дозволяє відрізняти один колір від іншого, наприклад, зелений від червоного.
• яскравість - визначається енергією (інтенсивністю) світлового опромінення і рівняється кількості світла, що отримується.
• насиченість (чистота кольору) - визначається долею присутності білого кольору. В ідеально чистому кольорі присутність білого відсутня.

Кольорова модель RGB використовується для опису кольорів, які отримуються за допомогою пристроїв опромінення, наприклад, дисплеїв. В якості основних кольорів вибрані червоний (Red - 700 нм), зелений (Green - 546.1 нм) і синій (Blue - 435.8 нм). Всі інші кольори та відтінки отримуються перемішуванням визначеної кількості вказаних основних кольорів. Система RGB являється офіційним міжнародним стандартом.

В RGB моделі у форматі True Color кожна компонента кодується 1 Байтом, що дає 256 градацій для кожної компоненти: R=0...255, G=0...255, B=0…256. Тоді вся сукупність кольорів складає 256*256*256=2^24=16.7 млн.

Кольорова модель CMY використовується для опису кольорів, які отримуються за допомогою пристроїв поглинання (віднімання), наприклад, принтерів. Назва даної моделі складається із назв основних субтрактивних кольорів, голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) і жовтого (Yellow).

В кольоровій моделі HLS колір задається трьома параметрами: відтінком, контрастністю та яскравістю.