ПРАКТИЧЕСКАЯ работа № 4

Основные понятия T-FLEX CAD 3D при 3D моделировании

В системе T-FLEX CAD 3D в окне текущего чертежа могут быть расположены 2D вид и 3D вид чертежа одновременно.

2D вид окна текущего чертежа служит для работы с двумерным чертежом. 2D вид полностью аналогичен окну текущего чертежа, рассматриваемому в двумерной системе T-FLEX CAD. Следует иметь ввиду, что если вы находитесь в 2D виде текущего чертежа, то некоторые 3D команды будут недоступны, так как они относятся к конкретному 3D виду.

3D вид служит для вывода трехмерных элементов чертежа системы T-FLEX CAD 3D. 3D вид открывается с помощью разделителей, которые располагаются в левом нижнем и правом верхнем углу окна текущего чертежа рядом с полосами прокрутки соответственно слева и сверху.

Все 3D элементы и трехмерные тела отображаемые в 3D виде окна текущего чертежа составляют 3D сцену.

3D сцена - это пространственное отображение всех 3D элементов и трехмерных тел в 3D виде окна текущего чертежа. Размеры 3D сцены определяются кубом минимального размера, охватывающего все элементы. По умолчанию в системе существует одна системная камера, расположенная за пределами 3D сцены. Эту камеру нельзя удалить или переместить внутрь сцены.

Система T-FLEX CAD 3D использует при построении трехмерных моделей несколько типов элементов:

Рабочие плоскости - плоскости, ориентированные определенным образом в трехмерном пространстве. Без создания рабочих плоскостей в T-FLEX CAD 3D невозможно построить трехмерную модель. Рабочие плоскости позволяют разделить двумерный чертеж на стандартные и дополнительные виды, применяемые в черчении. Кроме этого рабочие плоскости могут быть заданы на основе проекции элементов 3D модели и посредством 3D систем координат. Вспомогательные 3D элементы и трехмерные модели создаются с использованием рабочих плоскостей. Схожий с рабочими плоскостями функциональный смысл имеют специальные системы координат, которые в качестве геометрической основы используют не плоскость, а цилиндр, сферу или тор.

Стандартные рабочие плоскости соответствуют шести стандартным видам, используемым в черчении. Стандартными рабочими плоскостями являются фронтальный вид, вид сзади, вид сверху, вид снизу, вид слева, вид справа.

Дополнительные рабочие плоскости соответствуют видам по стрелкам, применяемым в черчении (вид A-A, вид Е-Е повернуто). Дополнительные рабочие плоскости могут быть построены только тогда, когда задана хотя бы одна стандартная рабочая плоскость. При построении дополнительных рабочих плоскостей используются только прямолинейные виды по стрелкам, то есть без изгибов.

Рабочие плоскости по 2D проекции определяются исходя из направления взгляда, по которому была задана 2D проекция. Этот метод позволяет использовать элементы 3D модели для определения положения рабочей плоскости. Например, можно построить 2D проекцию какой-либо грани 3D модели и задать рабочую плоскость через эту проекцию. Затем можно продолжить двумерные построения, используя проекцию грани в качестве основы. Таким образом можно, к примеру, построить новый профиль, который будет использован для создания нового 3D объекта. Этот 3D объект будет лежать непосредственно на грани, которая была использована в 2D проекции.

Рабочие плоскости по 3D системе координат определяются на основе положения одной из трех основных плоскостей локальной системы координат. Этот метод позволяет позиционировать рабочую плоскость в любой необходимой точке и под любым углом.

Система позволяет использовать элементы 3D модели для определения положения рабочей плоскости. Например, можно построить 2D проекцию какой-либо грани 3D модели и задать рабочую плоскость через эту проекцию. Затем можно продолжить двумерные построения, используя проекцию грани в качестве основы. Таким образом, можно, к примеру, построить новый профиль, который будет использован для создания нового 3D объекта. Этот 3D объект будет лежать непосредственно на грани, которая была использована в 2D проекции.

Рабочие плоскости на основе плоских граней тела. Любая плоская грань твёрдого тела может определять положение в пространстве рабочей плоскости. При этом система создает рабочую плоскость на основе соответствующей грани и отдельную страницу чертежа, куда будут наноситься все элементы, принадлежащие ей. При выборе грани, на основе которой уже созданы рабочие плоскости, в меню будет доступен пункт "Активизировать рабочую плоскость", содержащий список рабочих плоскостей созданных на основе этой грани. Работая в режиме активной рабочей плоскости, вы можете использовать любые команды построения и создания 2D элементов.

На основе Вспомогательных 3D элементов с помощью операций создаются трехмерные тела (модели).

3D узлы - трехмерные точки. 3D узлы определяются в пространстве тремя координатами: по оси X, по оси Y, по оси Z. 3D узлы создаются с использованием узлов двумерного чертежа и рабочих плоскостей. Для создания 3D узла достаточно указать один узел на одной рабочей плоскости или два узла на разных рабочих плоскостях. Во втором случае два узла должны находится в проекционной связи между собой. Существует также возможность создания 3D узла, используя 3D вид модели. Вы можете создавать 3D узел на основе вершин или граней, а также используя смещения относительно уже существующих 3D узлов.

3D профиль - контур, который ориентирован в трехмерном пространстве, в соответствии с ориентацией какой-либо рабочей плоскости. 3D профиль задается с помощью двумерной штриховки и рабочей плоскости, на основе грани трёхмерного тела, на основе контура текста. Также существует возможность автоматического создания профиля на основе контура линий изображения при активизации рабочей плоскости в окне 3D вида

3D система координат - локальная система координат (ЛСК) трехмерных объектов одного чертежа. 3D система координат используется при вставке трехмерного изображения чертежа, в другой чертеж, в качестве 3D фрагмента. 3D система координат позволяет изменять ориентацию трехмерных тел чертежа фрагмента, по отношению к трехмерным телам сборочного чертежа. Кроме этого ЛСК используется в операции копирования.

Сечение позволяет увидеть внутреннюю структуру твердых тел (невидимые полости, пересечения внутренних отверстий и т.п.). Сечение задается набором узлов и рабочей плоскостью. Считается, что модель рассекается плоскостями, проходящими через узлы, и перпендикулярными рабочей плоскости.

3D путь - расположенный в пространстве путь, имеющий начало и направление. Используется в операции создания трубопровода и тела по траектории. 3D путь строится на основе одноконтурной штриховки, либо на основе одной или нескольких линий построения типа 2D путь, либо может проходить через существующие 3D узлы или ребра трёхмерного тела. Ориентация в трехмерном пространстве задается посредством выбора соответствующей рабочей плоскости, а также узлов привязки.

Источник света - элемент, освещающий изображение в 3D окне. Изображается в виде небольшого "излучающего" шара. Изображение источника света может быть скрыто при сохранении эффекта освещения. Источник света привязывается к 3D узлу. Направление также задается 3D узлом.

Существует 3 типа источников света - точечный, направленный и прожектор. Необходимо также иметь в виду, что в освещении 3D изображения также участвует основной источник света.

Камера - элемент, позволяющий менять точку и направление взгляда на 3D модель. Камера размещается в 3D сцене привязкой к ЛСК. Камера может быть перспективной и параллельной. Возможно задание различных параметров камеры.

Базовые операции создания твердых тел используют вспомогательные 3D элементы для создания трехмерных тел (моделей):

Операция выталкивания позволяет получить трехмерное тело перемещением 3D профиля на определенное расстояние, или на вектор заданный двумя 3D узлами. Тела, полученные данной операцией, будут называться телами выталкивания.

Операция вращения позволяет получить трехмерное тело вращением 3D профиля вокруг заданной оси. При этом профиль и ось вращения должны лежать в одной плоскости. Тела, полученные данной операцией, будут называться телами вращения.

Операция создания линейчатой поверхности позволяет получить трехмерное тело путем соединения двух 3D профилей линейчатой поверхностью. Количество сегментов двух 3D профилей должно совпадать. Также эта операции позволяет получать тела типа пирамиды

Операция создания лофтинга предназначена для создания трехмерной модели путем создания линейчатой или сплайновой поверхности, проходящей через несколько 3D профилей. Необходимо отметить, что для создания лофтинга необходимо предварительно создать несколько 3D профилей, используя команду 3PR.

Операция создания тела по траектории позволяет получить трехмерное тело путем перемещения 3D профиля по 3D Пути.

Операция создания спирали позволяет получить трехмерное тело типа спираль путем перемещения профиля по винтовой кривой. Профиль может быть ориентирован ортогонально оси спирали, либо ортогонально винтовой кривой.

Операция создания пружины позволяет получить трехмерное тело типа пружина путем перемещения профиля-окружности вдоль винтовой кривой. При этом существует возможность задания "сжатия" и "шлифовки" на концах.

Операция создания трубопровода позволяет получить трехмерное тело путем перемещения окружности заданного радиуса по 3D Пути.

Операция создания каркасной поверхности позволяет получить трехмерную поверхность проходящую по 3D Путям. С помощью данной операции можно создавать сложные сплайн - поверхности. Отличие каркасной поверхности в том, что она не является твёрдым телом и её можно использовать для операции отсечения.

Операции над твердыми телами позволяют из простейших тел создавать более сложные тела.

Булевы операции позволяют из твердых тел получать новые тела с помощью действий сложения, вычитания и пересечения. Действие сложение позволяет объединить твердые тела в одно. Действие вычитание позволяет удалить из объема одного тела объем, занимаемый другими телами. Действие пересечение позволяет получить тело, которое является пересечением твёрдых тел.

Сглаживание позволяет сглаживать (скруглять, срезать фаску) ребра и вершины 3D модели. Сглаживание может быть как с постоянным, так и с переменным радиусом. Для повышения эффективности можно задавать сразу набор ребер и для каждого ребра задавать свои параметры. Кроме того, можно сглаживать все ребра одной грани или замкнутого цикла.

Создание копии позволяет вам создавать копии 3D тел. Положение копии тела в пространстве определяется исходной и целевой локальной 3D системой координат.

Создание 3D фрагмента позволяет вам вставлять в 3D сцену новые тела, которые были созданы в других чертежах. Над вставленными телами можно производить булевы операции, операции сечения.

3D фрагмент - это документ системы T-FLEX CAD, содержащий трёхмерные объекты, который может использоваться в других чертежах для получения сборочных документов. Фрагментом может являться любой документ системы T-FLEX CAD. В сборочной конструкции модель 3D фрагмента может использоваться для проведения всех трёхмерных операций: выталкивания, вращения, сглаживания и других. При этом изменения трёхмерной модели 3D чертежа в сборке не будут переноситься в файл 3D фрагмента.

Создание массива позволяет создавать линейные массивы твердых тел, расположенные по направлению, заданному двумя 3D узлами. В результате операции получается единый набор тел, включая исходное тело. Этот набор может быть использован в любых других операциях над твердыми телами.

Создание массива вращения позволяет создавать массивы твердых тел, расположенные по окружности. В результате операции получается единый набор тел, включая исходное тело. Этот набор может быть использован в любых других операциях над твердыми телами.

Вставить внешнюю модель позволяет добавлять в текущую 3D сцену модели, хранящиеся на диске в формате PARASOLID (.xmt_txt).

Вставить 3D изображение позволяет добавлять в текущую 3D сцену трехмерное изображение, хранящееся на диске в формате.iv (Open Inventor) или.wrl (VRML), либо хранящееся в файле чертежа. Эти изображения не являются твердотельными моделями и могут быть использованы только для визуализации. Использовать 3D изображения эффективно в тех случаях, когда параметрическое изменение модели и дополнительные операции над этой моделью не требуется. При этом повышается скорость пересчета и манипулирования такой моделью.

Отсечение операции позволяет отсечь часть тела по заданному сечению. По своему смыслу операция аналогична булевой операции вычитания.

Наложить материал позволяет задать материал на любую грань 3D модели. Материал может быть задан с помощью растрового изображения и с помощью этой команды можно наложить на грань растровую картинку.

ПРАКТИЧЕСКАЯ работа № 4

ТЕМА: СОЗДАНИЕ 3D МОДЕЛИ ОСНОВНЫМ МЕТОДОМ

Цель занятия: Изучить методы создания трехмерных моделей.

При выполнении лабораторной работы необходимо использование дополнительной литературы – [3] и «СПРАВКИ» в T-FLEX CAD (<F1>).

При использовании этого метода для создания трехмерной модели, 2D окно не используется.

На рисунке 1 представлено изображение детали, которая будет моделироваться в качестве примера.

Сначала создается трехмерная модель, затем автоматически получаются проекции и сечение (рис. 2).

Рис. 1 Рис 2

Создание модели детали производится в несколько этапов:

- Создаются вспомогательные элементы.

- Создаётся вращение, образующее первое тело.

- Строятся новые вспомогательные профили для операции выталкивания на основе грани существующего тела.

- Производится булева операция – из тела вращения производится операция выталкивания.

- Создаётся фаска при помощи команды «Сглаживание».