Трехцветная модель (RGB Model)

Урок №46

Тема урока: Представление о системах автоматизированного проектирования. Системы автоматизированного проектирования. Создание чертежей типовых деталей и объектов.

Система автоматизированного проектирования (САПР) -это автоматизированная система, реализующая ИТ выполнения функций проектирования и представляет собой организационнотехническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

Англоязычный вариант названия – CAD, то есть Computer Aided Design. Изначально разработчики добивались плотного взаимодействия человеческих ресурсов и возможностей электронно-вычислительных машин. Путь достижения этой цели короток – существование платформ не длится и полвека. Условно весь период развития можно разбить на три части:

1970-е годы. В это время появилась уверенность, что проектирование теоретически подвергается компьютеризации. Сфера деятельности машины была невелика, в основном упор делался на возможности автоматического черчения. Такие программы получили название САЧ.

1980-е годы ознаменовались появлением микрокомпьютеров, поэтому все силы уходили на создание систем для них. Также этот период положил начало объемному 3D-моделированию с возможностью передачи данных.

1990-е годы окончили формирование базовых понятий САПРа и устранения ошибок и погрешностей. В частности, было убрано препятствие при передаче файла в одном формате на другую компьютерную систему. Когда производители пришли к единому образцу, применение платформы стало доступнее и популярнее.

Состав и структура САПР

Это обширная система, которая, несмотря на перевод, не полностью соответствует аббревиатуре CAD. В русскоязычный термин входят три базовых понятия:

CAE (Computer-aided engineering) – программа инженерного анализа, осуществляющая расчет данных.

CAD (Computer-Aided Design) – этап собственно проектирования и построения схем.

CAM (Computer-aided manufacturing) – модуль по управлению результатами деятельности двух предыдущих устройств.

Разновидности ПО в зависимости от отрасли

MCAD – mechanical CAD – это сфера машиностроения любой сложности: от ракетных установок и автомобилей до примитивного тостера;

EDA или electronic CAD – это группа радиоэлектронных разработок, необходимая для разработки как целого проекта, так и его элементов: микросхем, плат и других деталей.

AEC СAD или CAAD – программное обеспечение для архитекторов и строителей. Используется для возведения зданий, строительства дорог и элементов инфраструктуры любой сложности.

САПР Автокад

Еще недавно он занимал первую позицию на рынке систем конструирования. Софт был разработан еще в 1982 году американскими учеными, он сразу стал популярным, тем более, что на тот момент был уникальным средством компьютерного моделирования. AutoCAD предлагает возможности для инженеров всех сфер, в ее комплектации есть как широкий спектр инструментов, так и специальные модули для узкой профилизации, чтобы не загромождать интерфейс

САПР Компас

Отечественный продукт компании АСКОН изначально планировался как программа для 3D-моделирования. Со временем появились дополнения, позволяющие вести в нем и всю сопутствующую документацию. Он также выигрывает в том, что запрограммирован на соблюдение стандартов ГОСТ. Но имеется ряд минусов. Формат чертежей, выполненных в Компасе, не поддерживается прочими схожими платформами. А также имеет ограниченные возможности в оформлении текста.

Некоторые возможности САПР Компас.

Каждая рабочая панель содержит набор кнопок определенного функционального назначения.

Рабочая панель Геометрические построения содержит кнопки, позволяющие рисовать на чертеже определенные объекты: точку, отрезок, окружность, прямоугольник и другие.

Панель Редактирования содержит кнопки, которые позволяют вносить изменения в чертеж, производя над объектами различные операции: перемещение, копирование, масштабирование и другие

Панель Выделение позволяет осуществлять различные варианты выделения объектов, выделить отдельные объекты или группы объектов.

Панель Измерения позволяет измерять расстояния (вычисляются и отображаются в миллиметрах), углы (в градусах), периметры и площади различных объектов.

Панель Размеры и технологические обозначения позволяет грамотно оформить чертеж, обозначить на чертеже размеры деталей и сделать надписи.

Построение основных чертежных объектов

Выбор создаваемого чертежного объекта (точки, отрезка, окружности, прямоугольника и прочих) осуществляется с помощью панели Геометрические построения.

После выбора объекта щелчком мышью на соответствующей кнопке появляется строка параметров объекта. Строка параметров включает в себя кнопки состояния полей и сами поля. По внешнему виду кнопки можно судить о состоянии поля, которое может находиться в одном из трех состояний: Каждый объект обладает определенным набором параметров, которые характеризуют его размеры и положение на чертеже. При создании и редактировании объектов работа со строкой параметров сводится к активизации нужных полей и вводу в них заданных параметров. После ввода минимального набора параметров, достаточных для построения объекта (для отрезка - координат начальной и конечной точек), система автоматически создает объект. Для того что бы ввести параметры построения существуют следующие способы:

Автоматический ввод параметров производится в процессе рисования объекта щелчками мышью в рабочем поле;

Ручной ввод параметров производится путем ввода чисел с клавиатуры в поля строки параметров;

Ввод параметров с использованием Геометрического калькулятора позволяет при рисовании объектов снимать значения их параметров с других объектов, размещенных на чертеже.

Существуют следующие типы документов:

Лист чертежа - основной объект проектирования. Лист чертежа представляет собой непосредственно изображение (чертеж) и его оформление - задание формата листа бумаги, типа основной надписи (штампа). В структуру листа чертежа могут входить виды, технические требования, неуказанная шероховатость, объекты связанной с листом спецификации;

Фрагмент чертежа - только изображение - набор геометрических элементов и элементы оформления чертежа (размеры);

Текстовый документ - оформление сопроводительной технической документации на выбранном шаблоне в соответствии с ГОСТ ЕСКД;

Спецификация.

Для простоты построения в КОМПАСе существуют привязки:

При построении чертежа возникает вопрос о геометрических привязках, т.е. о точном задании характерных точек контура. К таким точкам могут быть отнесены следующие:

ближайшая точка (конец отрезка, дуги, сплайна);

пересечение;

касание;

нормаль;

центр (дуги, окружности. эллипса);

точка на кривой.

ЗАДАНИЕ К УРОКУ №46

Ответить на следующие вопросы и отправить ответы в ЦОПП.

1. Что такое САПР?
2. Что содержит рабочая панель Геометрические построения?
3. Назначение САПР – только чертежи?
4. Что такое «Автокад»?
5. Какая САПР - отечественный продукт?

Урок №47

Тема урока: Принципы построения и редактирования трехмерных моделей. Сеточные модели. Материалы. Моделирование источников освещения. Камеры Аддитивные технологии (3D-принтеры)

С ростом вычислительной мощности и доступности элементов памяти, с появлением качественных графических терминалов и устройств вывода была разработана большая группа алгоритмов и программных решений, которые позволяют формировать на экране изображение, представляющее некоторую объемную сцену. Первые такие решения были предназначены для решения задач архитектурного и машиностроительного проектирования. Мы рассмотрим основные этапы и средства для подготовки таких изображений. При формировании такого изображения (статического или динамического) его построение рассматривается в пределах некоторого пространства координат, которое называется сценой. Сцена подразумевает работу в объемном, трехмерном мире — поэтому и направление получило название трехмерной (3-Dimensional, 3D) графики. На сцене размещаются отдельные объекты, составленные из геометрических объемных тел и участков сложных поверхностей (чаще всего для построения применяются так называемые B-сплайны). Для формирования изображения и выполнения дальнейших операций поверхности этих тел разбиваются на треугольники — минимальные плоские фигуры и в дальнейшем обрабатываются именно как набор треугольников.

По умолчанию объекты в Blender изображаются как объёмные твердые тела (англ. solid — сплошной). При этом не сразу понятно, как же программа может быстро перестраивать изображение при изменении точки наблюдения. Для того чтобы понять внутреннее устройство объектов, нужно с помощью списка переключиться в другой режим, который называется Каркас (англ. wireframe). Мы увидим, что каркас куба включает (рис. 9.12):

8 вершин: А, В, С, D, E, F, G и H;
12 рёбер, соединяющих вершины: AB, AD, ВС, CD, EF, EH, FG, GH, AE, BF, CG и DH

Вершина (англ. vertex) — это точка в трёхмерном пространстве, которая задается тремя координатами. Ребро (англ. edge) — это отрезок, соединяющий две вершины. Рёбра ограничивают грани (англ. face) — участки поверхностей. У куба 6 граней: ABCD, EFGH, ABFE, CDHG, ADHE и BCGF.

Такие модели называются сеточными (англ. mesh), потому что они представляют собой поверхности, которые строятся на сетке из рёбер. Чаще всего используются треугольные и четырёхугольные грани, однако последние версии Blender могут работать с гранями, состоящими из большего числа рёбер, — так называемыми N-угольниками или полигонами. Поэтому часто применяют выражение «полигональная модель» (от англ. polygon — многоугольник, полигон). Сфера и другие криволинейные поверхности тоже строятся из плоских граней, но их значительно больше, чем у куба.

Трёхмерные модели хранятся в векторном формате, для построения поверхности достаточно запомнить координаты вершин каркаса. По ним можно рассчитать координаты всех точек рёбер и граней. Каждая грань обрабатывается отдельно, поэтому чем больше граней, тем большее время требуется для расчётов

Человеческий глаз в состоянии регистрировать три основных цветовых полосы в диапазоне волн от 400 нм (нанометров) до 680 нм. Мы привыкли отождествлять их с названиями следующих цветов: красный (R), зеленый(G) и синий(B). (Забудьте, если вы слышали от художников, что существует три основных цвета, — красный, желтый, синий. Такой подход актуален только для красителей). Причина в наличии только трех основных цветов кроется не только в "происках" физиков, но и в химическом составе органической материи сетчатки глаза, способном реагировать только на определенные длины волн, соответствующие этим цветам. Все не основные цвета, такие, как желтый или розовый — это просто комбинации основных цветов.

Именно эти цвета используются в телевидении и выводе изображений на экран монитора. Эти три цвета дают возможность воспроизвести большинство цветов, которые вы можете видеть. Еще раз повторимся — большинство, но не все. Цвета, производимые монитором, не являются абсолютно чистыми, поэтому и все производимые ими оттенки не могут быть воспроизведены с точностью.

Трехцветная модель (RGB Model)

Более того, яркостный диапазон мониторов сильно ограничен. Человеческий глаз в состоянии различать гораздо больше градаций яркости. Максимальная яркость монитора едва ли соответствует и половине максимальной яркости, которую наш глаз способен различить. Это часто может привести к сложностям при отображении сцен из реального мира, которые содержат широкие вариации яркости. Например, фотография пейзажа с фрагментом неба и участками земли находящимися в полной тени.

При моделировании света на компьютере все три цвета обрабатываются отдельно, за исключением каких-либо нестандартных ситуаций, когда цвета не влияют друг на друга. Иногда полноцветные изображения получают путем последовательного просчета красного, зеленого и синего изображений и их дальнейшим комбинированием.

Обычно компьютеры оперируют со светом в виде величин, определяющих количество содержащихся в нем красного, зеленого и синего цветов. Например, белый — это равное количество всех трех, Желтый — равное количество красного и зеленого и полное отсутствие синего. Все цветовые оттенки можно визуально представить в виде куба, где по осям координат будут отложены соответствующие величины трех исходных цветов. Это и есть трехцветная световая модель (RGB Model).

Однако есть еще целый ряд цветовых моделей света, которые могут быть даже более понятны для некоторых людей. Вот, например, модель HSV (от английских: -Hue — оттенок, Saturation — насыщенность, Value — количество). Снова мы видим три значения, значит, все возможные цветовые оттенки можно опять заключить внутрь куба.

Эта модель также иногда известна как HSL, где L — luminance, слово другое, а суть та же.

Hue: Цвет, цветовой оттенок

Saturation: Цветовая насыщенность. Эквивалент соотв.органу управления на многих телевизорах и мониторах.

Value: Интенсивность. Ноль — значит черный, более высокие значения характеризуют более яркие значения.

Камеры - выбор точки и угла построения проекции.

Аддитивные технологии (Additive Manufacturing – от слова аддитивность – прибавляемый) – это послойное наращивание и синтез объекта с помощью компьютерных 3D технологий. Изобретение принадлежит Чарльзу Халлу, в 1986 г. сконструировавшему первый стереолитографический трехмерный принтер.

Появляются новые термины. 3D-печать, согласно стандарту ISO — это изготовление объектов путем нанесения материала печатной головкой, с помощью сопла или другой технологии печати. В прошлом этот термин ассоциировался с недорогими станками невысокой производительности. Однако сейчас это не так: термины «аддитивное производство» и «3D-печать» означают одно и то же.

ЗАДАНИЕ К УРОКУ №47

Ответить на следующие вопросы и отправить ответы в ЦОПП.

1.Для чего была разработана большая группа алгоритмов и программных решений?
2.Какую работу подразумевает сцена?
3.Какие модели называются сеточными?
4.Что такое ребро?
5.Что такое аддитивные технологии?

Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!