Тема 9. Тривимірна (3D) графіка. КОМПАС-3D

Тільки недавно процес створення виробу традиційно складався з таких етапів: проектування виробу на рівні креслень -> виготовлення експериментального зразка -> виробниче випробовування виробу -> редагування креслень, виходячи з аналізу результатів випробувань -> запуск виробу у виробництво.

Переваги 3D моделювання

Використання систем 3D моделювання докорінно змінює цю послідовність. Проектування виробу в 3D системі починається з побудови тривимірної моделі деталі чи зборки – один з перших етапів на шляху до її виготовлення. І коли нарешті, "ідеальна" із практичної і технологічної точок зору модель готова, можна приступати до виготовлення виробу. Для цього необхідні, звичайно ж, складальні та робочі креслення, креслення загального вигляду. Для успішного створення і супроводу проектів потрібна система, що допомагала б розробнику стежити за відповідністю створеної моделі та її креслення. Саме таку можливість повною мірою надає система КОМПАС. За її допомогою користувач може створити систему взаємозалежних документів: тривимірної моделі, її креслень і специфікації.

Тривимірне моделювання деталей чи збірок є більш зрозуміли і наочним для конструктора, оскільки дає можливість оперувати такими простими і природними поняттями як основа, отвір, ребро жорсткості, фаска, оболонка і т. п, а не термінами традиційного набору геометричних примітивів - відрізок, дуга, коло і т.д., як у випадку двомірних систем проектування. При цьому, процес тривимірного проектування часто відтворює технологічний процес виготовлення деталі.

Після побудови ЗD-моделі деталі чи зборки конструктор може автоматично отримати її креслення, уникнувши рутинного створення виглядів засобами плоского креслення. Для побудови проекцій вказуються необхідні вигляди, проводяться лінії розрізів чи перерізів. Плоске креслення буде створене автоматично і з абсолютною точністю, незалежно від складності моделі. Отриманий документ можна доопрацьовувати вбудованими в систему засобами 2D-креслення: проставити розміри, позначити позиції, заповнити основний напис чи підготувати специфікацію.

Тривимірні твердотільні моделі містять у собі повну геометричну інформацію, необхідну для роботи систем інженерного аналізу (CAE) - розрахунку напружено-деформованого стану при прикладанні статичних та динамічних навантажень; моделювання потоків і т.п. Аналогічно до 3D моделі можна застосувати системи її виготовлення (CAM).

Крім побудови будь-якої аксонометричної проекції, ЗD-системи дозволяють будувати рознесені вигляди виробу, які демонструють порядок зборки, розбирання чи технічного обслуговування виробу.

Основні складові 3D моделювання

Півпростір – частина 3-мірного простору, яка лежить по одну сторону від поверхні (наприклад, площини). Кожна поверхня є межею двох півпросторів, на які ділиться 3-мірний простір. Поверхня має лише площу.

Тіло – частина простору, яка обмежена замкнутою поверхнею (гранями). Тіло має об’єм. Вважається, що тіло заповнене однорідними матеріалом.

Тіло як примітив – найпростіший (базовий, основний) об’єкт, за допомогою якого можна будувати більш складніші твердотільні об’єкти. Приклади твердотільних примітивів: Циліндр, Конус, Шар, Тор, Клин та інші.

Область як примітив – замкнута 2-вимірна область, яка отримана із 2-вимірних примітивів (кругів, багатокутників, еліпсів, кілець тощо).

Складена область – область, яка одержана за допомогою логічних операцій - об’єднання, виділення та перерізу декількох інших областей. Область може мати отвори. Область має конкретну площу.

Грань – обмежена частина поверхні. Розрізняють 5 типів граней: планарні, циліндричні, конічні, сферичні та тороїдальні.

Ребро – лінія, яка обмежує грань (або ж розділяє дві грані). Розрізняють 4 типів ребер: прямолінійні, еліптичні (кругові), параболічні та гіперболічні.

Вершина – точка на кінці ребра (перетину двох ребер).

Об’єкт – загальна назва для областей та твердих тіл. Об’єктом називають декілька тіл, одержаних із інших тіл за допомогою логічних операцій.

Компонент – деталь чи підзборки, що входить у склад зборки.

Спряження – параметричний зв’язок між компонентами зборки, що формується шляхом вказування взаємного положення елементів.

Для твердих тіл можна визначити такі їх характеристики як центр ваги, масу, площу поверхні, момент інерції тощо.

Булеві операції

Тіло чи область, які створені шляхом об’єднання із простих об’єктів називають складеними. Складений об’єкт завжди має один із двох типів - складене тіло чи складену область.

Для створення складених об’єктів із простих передбачені булеві операції:

• об’єднання (union) - з’єднання об’єктів в один об’єкт.
• перетин (intersect) - визначення загального об’єму чи площі об’єктів.
• віднімання (subtvect) - відняти (відрізати) один об’єкт від іншого.

Самоконтроль

v  Що називають гранню, ребром та вершиною 3D об’єкта?

v  Які існують основні булеві операції?