Лабораторная работа на тему «Создание трехмерных моделей в системе AutoCAD» для ВПИ (филиал ВолгГТУ)

1. Цель работы

Ознакомиться с методикой создания трехмерных моделей в системе АutoCAD. Научиться формировать твердотельные модели сложной формы с помощью логических операций.

2. Краткое описание теоретической части и последовательность выполнения работы

1. Мысленно разложить сложную конструкцию на простые элементы и продумать последовательность создания базовых примитивов.

2. По указанным размерам создать модели отдельных элементов, учитывая их вза-имное расположение.

3. Применяя логические операции сформировать модель сложной формы.

4. Выполнить фаски и скругления.

5. Выбрать цвет и выполнить команду РЕАЛИСТИЧНЫЙ

6. Сохранить модель.

3. Созданная модель, сохраненная в растровом формате

4. Контрольные вопросы

1. Чем отличается пространство модели от пространства листа?

В пространстве модели формируется трехмерная или двухмерная модель разраба-тываемого объекта. Пространство листа – это пространство AutoCAD, необходи-мое для того, чтобы отобразить сформированную в пространстве модель объекта в перекрывающихся (плавающих) видовых экранах. Пространство листа строго двумерно, и видеть его можно только в направлении перпендикулярном плоскости изображения.

2. Когда следует использовать пространство листа?

Если пользователь работает только в плоскости с двухмерными объектами, ему нет особой необходимости переходить в пространство листа. Работа осуществляет-ся на неперекрывающихся видовых экранах. Пространство листа – это простран-ство AutoCAD, необходимое для того, чтобы отобразить сформированную в про-странстве модель объекта в перекрывающихся (плавающих) видовых экранах.

3. Что собой представляет команда VPOINT (ТЗРЕНИЯ)?

Команда VPOINT (ТЗРЕНИЯ) – позволяет условно вводить

местоположение глаза наблюдателя относительно создаваемых объектов.

4. Какими параметрами задается точка зрения?

Вывод команды VPOINT осуществляется по следующей схеме: Вид → 3D виды → Настройки точек обзора.

5. Какие типы трехмерных моделей можно создать в системе AutoCAD?

В AutoCAD существуют три типа трехмерных моделей – каркасные,

поверхностные и твердотельные, которые обладают определенными

достоинствами и недостатками.

6. Чем отличается трехмерная модель от аксонометрического рисунка?

Отличие трехмерной модели от аксонометрического рисунка:

1) на аксонометрическом рисунке мы можем видеть изображение объекта,

выполненного с одной точки зрения. Трехмерная модель позволяет видеть объект

с любой стороны;

2) на плоском экране мы получаем плоское отображение модели, однако в памяти

компьютера модель характеризуется реальной объемной формой;

3) для твердотельной модели мы можем автоматически выполнять сечения

плоскостью, определить массу, объем и другие параметры.

7. В чем преимущество твердотельной модели по сравнению с другими типами трех-мерных моделей?

Безусловными преимуществами твердотельной модели являются:

1) полное определение объема и формы;

2) обеспечение автоматического удаления невидимых (скрытых) линий;

3) возможность получать сложные формы на основе логических операций

сложения, вычитания и пересечения.

4) автоматизированное построение трехмерных разрезов, проектируемого

изделия, что особенно важно при анализе сложных сборочных единиц;

5) получение значений массы, площади поверхности, центра тяжести,

момента инерции для любой детали или изделия в целом, которые

необходимы для прочностных расчетов или которые могут экспортиро-

ваться в такие приложения, как системы числового программного

управления;

6) наличие разнообразной палитры цветов, управление цветовой гаммой,

получение тоновых эффектов – всего того, что способствует качественному

изображения формы;

7) несмотря на кажущую сложность, их легче строить и редактировать.

8. Что называется твердотельным примитивом?

Простейшие тела, из которых строятся сложные трехмерные объекты,

называют твердотельными примитивами.

9. Какие вы знаете логические операции и для чего они нужны?

Булевы операции над многоугольниками — это набор булевых операций с од-ним или несколькими наборами многоугольников. Пересечение, вычитание, сов-мещение. Нужны для создания составных 3д-тел.

10. В какой последовательности формируется твердотельная модель, какие команды используются для этого?

Процесс твердотельного проектирования можно разделить на несколько этапов. В ходе первого этапа проектировщик получает информационную модель в виде информации (словесного описания, идеи или рисунка). В ходе второго этапа информационная модель преобразуется в модель данных путем условного разделения детали на простейшие базовые тела. На третьем этапе базовые тела с заданными размерами и координатами расположения характерных точек (параллелепипед, тор, сфера, цилиндр и т. д.) формируются на экране дисплея и записываются в память компьютера – модель хранения. В ходе четвертого этапа происходит образование геометрических форм создаваемой детали (виртуальная модель) путем логических операций пересечения, объединения и вычитания базовых примитивов. На пятом этапе выполняется редактирование модели или ее визуализация, т. е. придание ее реалистичного вида. Сначала выполняется построение фасок и сопряжений, затем деталь, представленную в каркасном виде, с помощью «затушовки по Гуро» раскрашива-ют. Кроме этого можно создать определенную подсветку и фон. В результате из виртуальной модели формируется твердотельная модель. BOX (ЯЩИК), WEDGE (КЛИН), CONE (КОНУС), CYLINDER (ЦИЛИНДР), SPHERE (СФЕРА), TORUS (ТОР), EXTRUDE (ВЫДАВИТЬ), TRIM (ОБРЕЗАТЬ)и EXTEND (РАСШИРИТЬ), REVOLVE (ВРАЩАТЬ).

11. Какие команды используются для редактирования как двухмерных, так и трехмер-ных моделей?

Команды MOVE (ПЕРЕНЕСИ), CORY (СОТРИ), ROTATE

(ПОВЕРНИ), MIRROR (ЗЕРКАЛО), ARRAY (МАССИВ).

12. Какие команды используются для редактирования только трехмерных моделей?

ROTATE 3D, MIRROR 3D, 3D ARRAY (3МАССИВ), CHAMFER (ФАСКА), FILLET (СОПРЯЖЕНИЕ), SECTION (СЕЧЕНИЕ), SLICE (РАЗРЕЗ).

13. Что собой представляет визуализация модели?

Отображение на экране реалистического изображения трехмерных объектов до-стигается рядом средств таких как скрытие невидимых линий, тонировка, раскрас-ки. Скрытие невидимых линий позволяет определить поверхности объекта, кото-рые скрыты, и отразить только видимые поверхности. Раскрашивание объектов различными цветами дает возможность иметь более четкое представление о форме объектов. Тонированием достигается наиболее реалистичное изображения объек-тов, поскольку появляется возможность имитировать точечные источники света, предоставлять поверхностям свойства материалов.Команды визуального отобра-жения сосредоточены в меню ВИД, соответствующие кнопки находятся на пане-лях и струментов Рендер (RENDER) и затенении (SHADEMODE)

14. Какие режимы тонирования вам известны?

В AutoCAD осуществляется три режима тонирования, которые

определяются в диалоговом окне Render:

• Render (Упрощенное) – тонирование без добавления источников

света, присвоение материалов и определение сцен. Данный режим

выполняет тонирование очень быстро, но созданная модель не

достаточно реалистична.

• Photo Real (фотореалистичное) – более реалистичное тонирование с

возможностью отображения растровых и прозрачных материалов, а

также с улучшенным отображением теней.

• Photo Raytrace (трассировка луча) – ещё более реалистичное

тонирование, основанное на алгоритме трассировки луча; позволяет

генерировать эффекты отражения, рефракция, ещё точнее строит тени.

15. Какие способы создания фона модели вам известны?

Solid (сплошной) – сплошной одноцветный фон, выбранный из палитры

цветов.Gradient (переход) – градиент цветового перехода между тремя цветами

Top/Middle/Bottom (Верхний, Средний, Нижний). Image (изображение) фон в виде растровой картинки.

16. Какие источники света могут быть использованы для освещения модели в AutoCAD?

В AutoCAD имеется четыре вида источников света: рассеянный свет, удаленные источники, точечные источники и прожекторы.

17. Для чего используется команда PMAT (МАТЕРИАЛ)?

Чтобы тонирование выглядело более реалистично, поверхностям объектов прида-ют оптические свойства различных материалов. При этом можно использовать ко-манду PMAT (МАТЕРИАЛ).