ИСМ-06-2:

назад

2. а) Каркасные, поверхностные, твердотельные модели, их преимущества и недостатки

Каркасное 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.

[редактировать]

назад

© ism-06-2.ru