Самые совершенные на сегодняшний день устройства созданы для обучения пилотированию космических кораблей и военных летательных аппаратов. Моделированием и визуализацией объектов в таких тренажерах заняты несколько специализированных графических станций, построенных на мощных RISC-процессорах и скоростных видеоадаптерах с аппаратными ускорителями трехмерной графики. Общее управление системой и просчет сценариев взаимодействия возложены на суперкомпьютер, состоящий из десятков и сотен процессоров. Стоимость таких комплексов выражается девятизначными цифрами, но их применение окупается достаточно быстро, так как обучение на реальных аппаратах в десятки раз дороже.
6.2 Программные средства обработки трехмерной графики
На персональных компьютерах основную долю рынка программных средств обработки трехмерной графики занимают три пакета. Эффективней всего они работают на самых мощных машинах (в двух- или четырехпроцессорных конфигурациях Pentium II/III, Xeon) под управлением операционной системы Windows NT.
Программа создания и обработки трехмерной графики 3D Studio Max фирмы Kinetix изначально создавалась для платформы Windows. Этот пакет считается "полупрофессиональным". Однако его средств вполне хватает для разработки качественных трехмерных изображений объектов неживой природы. Отличительными особенностями пакета являются поддержка большого числа аппаратных ускорителей трехмерной графики, мощные световые эффекты, большое число дополнений, созданных сторонними фирмами. Сравнительная нетребовательность к аппаратным ресурсам позволяет работать даже на компьютерах среднего уровня. Вместе с тем по средствам моделирования и анимации пакет 3D Studio Max уступает более развитым программным средствам.
Программа Softimage 3D компании Microsoft изначально создавалась для рабочих станций SGI и лишь сравнительно недавно была конвертирована под операционную систему Windows NT. Программу отличают богатые возможности моделирования, наличие большого числа регулируемых физических и кинематографических параметров. Для рендеринга применяется качественный и достаточно быстрый модуль Mental Ray. Существует множество дополнений, выпущенных "третьими" фирмами, значительно расширяющих функции пакета. Эта программа считается стандартом "де-факто" в мире специализированных графических станций SGI, а на платформе IBM PC выглядит несколько тяжеловато и требует мощных аппаратных ресурсов.
Наиболее революционной с точки зрения интерфейса и возможностей является программа Мауа, разработанная консорциумом известных компаний (Alias, Wavefront, TDI). Пакет существует в вариантах для разных операционных систем, в том числе и Windows NT. Инструментарий Мауа сведен в четыре группы: Animation (анимация), Modeling (моделирование), Dynamic (физическое моделирование), Rendering (визуализация). Удобный настраиваемый интерфейс выполнен в соответствии с современными требованиями. На сегодняшний день Мауа является наиболее передовым пакетом в классе средств создания и обработки трехмерной графики для персональных компьютеров.
Лекция 7. Структура и режимы работы системы КОМПАС 3D LT
· Структура и состав системы КОМПАС-3D LT
· Основные понятия и определения КОМПАС-3D LT
· Режимы работы системы КОМПАС-3D LT
7.1 Структура и состав системы КОМПАС-3D LT
Система КОМПАС_3D - это мощная, динамично развивающаяся инженерная система автоматизации проектирования самых разнообразных объектов: от простейших деталей, узлов до сложных машиностроительных, архитектурных и строительных объектов. Эта система разработана профессионалами военно-промышленного комплекса. Эта система обеспечивает полную поддержку ЕСКД. Кроме того, она имеет большое количество библиотек фрагментов, моделей и прикладных библиотек, которые на порядок облегчают работу конструктора. Она используется более чем в 800 вузах СНГ.
Эта система обеспечивает возможность:
- автоматизации процесса разработки изделия путем параметрического моделирования;
- управления взаимным расположением элементов конструкции с автоматическим обновлением модели и чертежа в процессе внесения в них изменений;
- работы с трехмерными поверхностями, которые позволяют создавать сложные модели с произвольными пространственными формами;
- генерации плоских проекций, формирование чертежей изделия;
- управления размерами деталей и узлов и ряд других возможностей;
- автоматизировать расчет геометрических и массоцентровочных характеристик объектов;
- автоматической простановки допусков и подбор квалитета по заданным предельным отклонениям.
- автоматизировать процесс оформления различных документов;
- создавать в полуавтоматическом режиме спецификации.
Система КОМПАС_3D V10 позволяет автоматизировать процесс разработки изделий путем параметрического моделирования, которое управляет взаимным расположением элементов конструкции и автоматически обновляет модели и чертежи в процессе внесения в них изменений. Имея такие мощные возможности, система позволяет повысить производительность проектирования в несколько раз.
В последних системах КОМПАС_3D значительно упрощена процедура создания трехмерных твердотельных моделей из двухмерных. Полная ориентация на интерфейс Windows во многом упростило работу пользователей. Появилась возможность создавать реалистичные трехмерные модели.
Основные задачи, решаемые системой:
- моделирование изделий с целью создания конструкторской и технологической документации, необходимой для их выпуска (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т.д.),
- моделирование изделий с целью расчета их геометрических и массоцентровочных характеристик,
- моделирование изделий для передачи геометрии в расчетные пакеты,
- моделирование деталей для передачи геометрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ,
- создание изометрических изображений изделий (например, для составления каталогов, создания иллюстраций к технической документации и т.д.).
Система КОМПАС_3D V10 состоит из трех частей:
- Базовый комплект;
- Машиностроительная конфигурация;
- Строительная конфигурация.
Базовый комплект включает следующие модули:
- Основные модули: - КОМПАС_3D; - КОМПАС_График; - Система проектирования спецификаций; - Текстовый редактор - Учебное пособие "Азбука КОМПАС"; - Шрифты чертежные;
- Библиотеки:
- Библиотеки импорта форматов: PDF (P_CAD); * IGES; * DWG; * DXF;
* Библиотеки экспорта в форматы: * IGES; * DWG; * DXF;
- Примеры библиотек.
Машиностроительная конфигурация включает:
- Служебные файлы, необходимые для использования КОМПАС_3D в машиностроительном проектировании;
Библиотеки: * Библиотека анимации; * Библиотека канавок для КОМПАС_3D; * Библиотека планировок цехов; * Библиотека расчета размерных цепей; * Библиотека редукторов; * Библиотека стандартных крепежных элементов для КОМПАС_3D; * Библиотека Стандартные Изделия; * Библиотека электродвигателей; * Библиотека элементов гидравлических и пневматических схем; * Библиотека элементов кинематических схем; * Библиотека элементов станочных приспособлений; * Интегрированная система моделирования тел вращения КОМПАС_Shaft 3D; * Интегрированная система проектирования тел вращения КОМПАС_Shaft 2D; * Кабели и жгуты 3D; * Конструкторская библиотека; * Пакет библиотек для авиакосмической промышленности; - Система проектирования пружин КОМПАС_Spring; - Трубопроводы 3D.
7.2 Основные понятия и определения системы КОМПАС-3D LT
Эскиз - это плоская фигура, на основе которой образуется объемный элемент. Он может располагаться в одной из ортогональных (проекционных) плоскостей координат, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной плоскости, положение которой задано пользователем.
Операции с эскизами - это возможные действия с эскизами:
- Вращение эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза;
- Выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза;
- Перемещение эскиза вдоль указанной направляющей (Кинематическая операция);
- Перемещение контура по нескольким сечениям_эскизам.
Чертеж в системе КОМПАС_3D это основной графический документ системы, который хранится в файле специального двоичного формата (расширение файла - cdw).
Каждый чертеж может состоять из одного или нескольких листов, видов, слоев. Элементы оформления листа - рамка и основная надпись. Элементы оформления чертежа - технические требования и обозначение шероховатости неуказанных поверхностей детали (знак неуказанной шероховатости).
Вид в системе КОМПАС_3D это любое изолированное изображение на чертеже. Положение каждого вида в системе координат чертежа (или абсолютной системе) определяется точкой привязки, углом поворота и масштабом.
Фрагмент это практически тот же чертеж только без элементов оформления листа и чертежа. Во фрагменте нет рамки, основной надписи, знака неуказанной шероховатости и технических требований. Фрагмент хранится в файле с расширением *.frw. Он, как и чертеж, может содержать до 255 слоев.
Основание - первый формообразующий элемент детали. Основание есть у любой детали; оно всегда одно. Например, для оси основанием может служить торцевая ее часть - окружность.
Компонент это трехмерная модель детали, подсборки или стандартного изделия, входящее в состав сборки.
Деталь в системе КОМПАС_3D V10 - это трехмерная модель, созданная с помощью одного или комбинации нескольких действий - вращения, выдавливания, перемещение по направляющей и по сечениям соответствующих эскизов. Она хpaнится в фaйле с расширением *.m3d.
Элемент вращения это деталь или элемент детали, полученный методом вращения эскиза вращения вокруг оси.
Элемент выдавливания это деталь или элемент детали, полученный методом выдавливания эскиза выдавливания перпендикулярно плоскости эскиза.
Элемент перемещения эскиза по направляющей - это деталь или элемент детали, полученный методом перемещения эскиза сечения по эскизу траектории (направляющей).
Элемент перемещения контура по сечениям это деталь или элемент детали, полученный методом перемещения контура по эскизам сечениям.
Сборка в системе КОМПАС_3D - это трехмерная модель (тип фaйлa *.a3d), объединяющая модели деталей, подсборок и стандартных изделий, а также информацию о взаимном положении компонентов и связи между параметрами их элементов.
Графический документ это чертежи и фрагменты.
Текстовый документ - это документ, в котором помимо собственно текстовой части могут быть вставлены таблицы и графические иллюстрации (чертежи и фрагменты). Он, как и чертеж, оформляется рамкой и основной надписью и хpaнится в фaйле с расширением *.kdw.
Спецификация это таблица, содержащая объекты спецификации, которая содержится в фaйле с расширением *.spw.
Текущая система координат - система координат текущего вида или текущая локальная система координат.
Фантом - изображение, временно появляющееся на экране при выполнении какой-либо операции и показывающее текущее состояние создаваемых или редактируемых объектов. Например, если создается отрезок прямой, то во время ожидания ввода его второй точки отображается фантом будущего отрезка. При изменении положения курсора фантом динамически перестраивается, показывая новое состояние вводимого отрезка.
Абсолютная система координат - это система, которая соответствует правой декартовой системе координат. Начало абсолютной системы координат в чертежах расположено в левом нижнем углу габаритной рамки (даже если показ рамки отключен при настройке оформления чертежа), а ее оси параллельны сторонам рамки.
При открытии нового файла для создания очередной детали, сборки, чертежа и так далее, автоматически появляется соответствующая система координат с соответствующей пиктограммой расположенной на экране.
Активное окно - это окно, в котором ведется работа в текущий момент времени. В этом окне отображается активный документ. Заголовок активного окна подсвечен.
Активный документ - это документ, с которым ведется работа в текущий момент времени (создаются объекты, выполняются операции редактирования и т. д.).
Активный документ может отображаться в одном из нескольких окон, одно из которых является активным. Заголовок активного окна всегда подсвечен.
Атрибут - это дополнительная неграфическая информация, связанная с объектом или несколькими объектами чертежа: числа, строки текста, а также таблицы с фиксированным или переменным числом строк.
Базовый объект - это объект, указание которого требуется для построения (или редактирования) другого объекта.
Базовая точка - это точка, по положениям которой до и после операции сдвига, копирования, поворота или деформации определяется перемещение объектов, участвующих в операции или точка, от которой отсчитываются углы и расстояния для определения нового положения объектов при копировании вдоль кривой, по сетке и по концентрической сетке.
Выносной элемент - дополнительное отдельное изображение (обычно увеличенное) какой-либо части объекта, требующей графического и других пояснений в отношении формы, размеров и иных данных.