ИСМ-06-2:
2. а) Каркасные, поверхностные, твердотельные модели, их преимущества и недостаткиКаркасное моделирование.
Каркасная модель полностью описывается в терминах точек и линий. Каркасное моделирование представляет собой моделирование самого низкого уровня и имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, заключенных между линиями, и невозможности выделить внешнюю и внутреннюю область изображения. Однако каркасная модель требует гораздо меньше компьютерной памяти, и пригодна для решения простых задач и простых форм.
Наиболее широко каркасное моделирование используется для имитации траектории движения инструмента, выполняющего несложные операции обработки детали, такие, как фрезерование по 2,5-й или 3-м осям.
Ограничения каркасных моделей:
1 Неоднозначность. Неоднозначность представления ориентации и видимости граней каркасного изображения. Невозможность отличить видимые грани от скрытых.
2 Невозможность распознавания криволинейных граней. Боковые поверхности цилиндрических форм реально не имеют ребер, хотя на изображении показываются силуэты мнимых ребер, которые ограничивают такие поверхности.
3 Невозможность обнаружения взаимного влияния компонентов. Каркасная модель не несет информации о поверхностях, ограничивающих форму.
4 Трудности возникающие при вычислении физических характеристик. Значения физич-х хар-к (масса, площадь поверхности, центр тяжести или моменты инерции) могут быть недостоверными.
5 Отсутствие средств выполнения тоновых изображений. Закрашиванию подвергаются грани, а не ребра, поэтому это не может быть применено к моделям, не имеющим поверхностей.
Поверхностное моделирование.
Поверхностная модель определяется с помощью точек, линий и поверхностей. Это модель более высокого уровня, чем каркасная.
Преимущества поверхностного моделирования по сравнению с каркасным:
1 Способность распознавать и изображать сложные криволинейные грани.
2 Способность распознавать грани, тем самым обеспечивать средство получения тоновых трехмерных изображений.
3 Способность распознавать особые построения на поверхностях, например, отверстия.
4 Возможность получения качественного изображения и обеспечение удобного производственного интерфейса со станками с ЧПУ, при имитации траектории движения инструмента в трехмерном пространстве.
5 Обеспечение более эффективных средств для имитации функционирования роботов.
Недостатки поверхностного моделирования:
1 Возникновение неоднозначности при попытке моделирования реального твердого тела
2 Недостаточность точности представления некоторых поверхностных моделей для обеспечения надежных данных о трехмерных объемных телах
3 Сложность процедур удаления скрытых линий и отображения внутренних областей.
Твердотельное моделирование.
Твердотельная модель описывается путем математической передачи данных о каждой точке поверхности модели, а также о каждой точке внутреннего объема.
Твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает полное описание трехмерной геометрической формы. Она является наиболее сложной системой образования геом-ой формы, основанной на дискретном представлении детали.
В виде дискретных единиц выступают объемные тела правильной геометрической формы со стабильными физико-механич-ми свойствами по всему объему – твердотельные примитивы.
Преимущества твердотельных моделей:
1 Полное определение объемной формы с возможностью разграничения внешней и внутренней областей объекта, что необходимо для обнаружения нежелательных взаимовлияний компонентов
2 Обеспечение автоматического удаления скрытых линий.
3 Автоматическое построение трехмерных разрезов, необходимых для анализа сложных сборочных изделий
4 Применение перспективных методов анализа с автоматическим получением изображения точных весовых хар-к и эффективных конструкций методом конечных элементов.
5 Наличие разнообразных цветов, получение тоновых эффектов, манипуляция источника света, что способствует реализации качественных изображений форм, компонентов и сечений.
6 Повышение эффективности имитации динамики механизмов, процедур генерации траектории движения инструмента и функционирования роботов.
Основным недостатком систем твердотельного моделирования являются высокие требования к производительности аппаратных средств, высокие требования к квалификации персонала и значительная стоимость таких систем.
Основные функции моделирования.
Методы создания поверхностей поверхностных моделей.
1 Базовые геометрические поверхности. К ним относятся плоские поверхности, которые можно получить, например, изобразив отрезок прямой, а потом развернуть его в трехмерном пространстве на заданное расстояние. Разверткой окружностей или дуг можно получить конические и цилиндрические поверхности.
Системы поверхностного моделирования не распознают объемные тела, они представляют их как поверхности соединенные друг с другом и ограничивающие пустой объем.
2 Поверхности вращения получаются вращением плоской грани вокруг определенной оси (круговая развертка).
3 Поверхности сопряжений и пересечений. Позволяют строить в трехмерном простр-ве сложные геом-е повти, обеспечивающие точное контактное соед-е неск-х поверн-тей. Кроме того, поверхности пересечения образуются на основе линий пересечния 2-х и более поверхностей.
Поверхности сопряжения как правило обеспечивают радиусное соединение нескольких поверхностей с целью последующего снижения остаточных напряжений при изготовлении изделия.
4 Аналитические поверхности. Эти поверхности определяются одним математическим уравнением с неизвестными x,y,z.(искомые координаты поверхности)
5 Скульптурные поверхности (поверхности свободной формы). Описываются как правило системой математических уравнений.
© ism-06-2.ru