Автоматизированное проектирование
Этапы становления автоматизированных систем проектирования. Конструкция станков с числовым программным обеспечением. Специализированное программное обеспечение для моделирования, изготовления и контроля сложных изделий и технологической оснастки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.12.2019 |
| Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рис. 4.2 Схема движения шпинделя
При создании УП программист не указывает напрямую значение длины инструмента (он еще не знает точной длины), а использует "ссылку" на соответствующий регистр компенсации инструмента в памяти СЧПУ. Например, следующая строка программы активирует компенсацию длины инструмента №2: N025 G43 Н02 Z50.
При этом Н указывает на соответствующий регистр компенсации длины. Н02 - на регистр инструмента №2, Н03 - на регистр инструмента №3 и т.д. Вообще, компенсация длины инструмента сильно "упрощает жизнь" программисту - ему не нужно думать о точной длине инструментов и дает возможность оператору станка "играя" значением в регистре компенсации длины, добиваться требуемых размеров детали по оси Z.
Тема 5 ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ
5.1 Структура операционного технологического процесса
5.2 Последовательность обработки типовых деталей и поверхностей
5.3 Выбор траекторий движения режущих инструментов
5.1 Структура операционного технологического процесса
Структура операции обработки детали на станке с ЧПУ несколько отличается от классической. Известно, что наиболее мелкой составляющей частью технологического процесса является переход, который характеризуется единством обрабатываемой поверхности, режущего инструмента и режимов резания. Режимы резания при выполнении перехода на станках с ЧПУ могут изменяться из-за неравномерности припуска или особенностей форм обрабатываемых поверхностей. Поэтому есть основание не включать неизменность режимов резания в число параметров, определяющих переход.
Переходы на станках с ЧПУ подразделяют на элементарные, инструментальные, позиционные и вспомогательные.
Элементарный переход -- непрерывный процесс обработки одной элементарной поверхности одним инструментом по заданной программе.
Из элементарных переходов образуется инструментальный переход, представляющий собой законченный процесс обработки одной или нескольких поверхностей одним инструментом при его непрерывном движении по заданной программе.
Вспомогательный переход -- часть траектории движения инструмента, не связанная с образованием поверхности (врезание, выход, холостые ходы). В отличие от станков с ручным управлением вспомогательное время включает время на установку и снятие заготовки машинно-вспомогательное время, связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке поверхностей.
Позиционный переход -- совокупность инструментальных и вспомогательных переходов, выполняемых при неизменности позиции или положения обрабатываемой детали относительно рабочих органов станка.
Из совокупности переходов складывается операция. Операцией механической обработки детали на станке с ЧПУ называется часть технологического процесса, выполняемая над определенной деталью непрерывно на одном рабочем месте по заданной программе и при одной настройке станка.
Понятие «операция на станке с ЧПУ» ограничено условием «при постоянной настройке станка».
Операция может разбиваться на установы. Установом называется часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении детали.
Операция механической обработки детали на станке с ЧПУ включает также ряд других приемов: измерение детали, смена инструмента, пуск станка и т.д.
5.2 Последовательность обработки типовых деталей и поверхностей
Проектирование технологической операции начинают с выбора последовательности технологических переходов. При обработке деталей на токарных станках с ЧПУ с закреплением их в патроне рекомендуется следующий порядок обработки:
1) центрование (для отверстий диаметром менее 20 мм);
2) сверление сверлом меньшего диаметра (если используются два сверла);
3) сверление сверлом большего диаметра;
4) черновая обработка основных поверхностей, подрезание внешнего торца предварительно и окончательно, обработка основных внутренних и наружных поверхностей;
5) чистовая обработка основных внутренних и наружных поверхностей;
6) обработка дополнительных поверхностей, расположенных в отверстии, на торце и снаружи.
При обработке с закреплением в патроне и поджатием задним центром порядок обработки следующий:
1) черновая обработка основных форм наружной поверхности;
2) черновая и чистовая обработка дополнительных форм поверхности;
3) чистовая обработка основных форм;
4) чистовая обработка дополнительных форм, не нуждающихся в черновой обработке.
При обработке корпусных деталей на многооперационных станках рекомендуется следующий порядок выполнения операций:
1) черновая обработка деталей с двух-трех сторон (в качестве базы используются достаточно большие плоскости);
2) черновая обработка остальных сторон детали с установкой по обработанным поверхностям, создание баз для последующей обработки;
3) чистовая обработка базовой и противобазовой поверхностей и всех элементов (пазов, уступов, отверстий) на этих плоскостях;
4) чистовая обработка остальных сторон детали.
Последовательность выполнения переходов зависит от их назначения (сверление, фрезерование, растачивание и др.), количества переходов, выполняемых одним инструментом, требуемой точности обработки, точности позиционирования узлов станка и многих других факторов.
Токарные операции обычно начинают с черновой обработки, содержащей несколько прямолинейных проходов. При чистовой обработке основные поверхности формируются, как правило, за один проход контурным резцом, а дополнительные -- в специальных циклах.
Сочетание черновых и чистовых технологических переходов выбирается в зависимости от размеров, формы соответствующих поверхностей и требований к точности и качеству их обработки. Так, при обработке отверстий возможны две основные технологические схемы:
1) параллельная -- каждый инструмент обрабатывает все отверстия одного диаметра, затем производится смена инструмента, и цикл повторяется;
2) последовательная -- одно отверстие обрабатывается всеми необходимыми инструментами, затем после изменения позиционирования -- следующее отверстие и т.д.
Первый вариант используется при низких требованиях к точности отверстий, второй -- при высоких.
Фрезерование отверстий вместо растачивания более целесообразно при длине отверстия, не превышающей длины режущей части фрезы. Его эффективность повышается при обработке отверстий с большими и неравномерными припусками.
5.3 Выбор траекторий движения режущих инструментов
Общие положения. Траектория движения инструмента разрабатывается для так называемого центра инструмента. У резцов центр располагается обычно на их вершинах либо в центре скругления вершины, а у фрез всех видов -- в точке пересечения оси инструмента с его торцовой плоскостью.
Траектория движения инструмента зависит от формы поверхностей обрабатываемой детали. При контурной обработке траектория является эквидистантой к контуру обрабатываемой детали (эквидистанта -- это геометрическое место точек, равноудаленных от какой-либо линии и лежащих по одну сторону от нее).
Различные геометрические элементы соединяются в точках пересечения или касания. Точки соединения называют опорными точками (точки 1, 3--10). Опорными точками считаются также точки перехода дуги из одного квадранта в другой. Кроме того, на траектории выделяются точки, в которых изменяются технологические параметры (скорость резания, подача инструмент и т.д.). Они называются технологическими опорными точками.
Информация о перемещении инструмента от одной точки траектории к другой записывается в одном кадре управляющей программы.
При разработке траектории необходимо учитывать тип интерполятора системы ЧПУ станка. В условиях использования высокоскоростной обработки очень важны также точность отсчета координат по соответствующим осям и быстродействие системы управления станком.
Построение траекторий рабочих перемещений. При разработке технологии обработки на станках с ЧПУ одной из наиболее сложных проблем является рациональный выбор траектории рабочих перемещений инструмента на переходах. Так, при обработке криволинейной поверхности рациональной с точки зрения уменьшения программирования является траектория, показанная на схеме, приведенной на рис. 5.1, а. Это обусловлено тем, что на большей части своего пути инструмент совершает прямолинейные перемещения. В случае обработки по схеме, приведенной на рис. 5.1, б, инструмент движется в основном по криволинейным траекториям, что сложнее для программирования.
Рис.5.1 Схемы обработки криволинейной поверхности детали: а -- облегченное программирование; б -- сложное программирование
Правильный выбор траекторий движения режущих инструментов позволяет сократить основное время обработки и количество инструментов в наладке.
Если деталь имеет несколько ступеней, то припуск условно делится на зоны (перпендикулярно к оси детали) и уровни. В результате образуется определенное количество элементарных участков, каждый из которых можно обозначить двумя цифрами: первая -- номер уровня, вторая -- номер зоны. Выбор рационального варианта зависит от протяженности зон обработки, длины холостого хода, количества проходов и т.д.
Дополнительные наружные поверхности обрабатываются как показано в табл. 5.1.
Таблица 5.1.
Траектории движений резца при обработке наружных дополнительных поверхностей
|
Эскиз обработки |
Схема движений резца |
|
|
Без чистовой обработки дна |
||
При обработке канавок относительно больших размеров можно использовать комбинацию проходного и канавочного резцов (рис. 5.2).
Нарезание резьб производится за несколько проходов. При этом врезание может осуществляться перпендикулярно к оси детали (рис. 5.3, а, в) или параллельно профилю зуба (рис. 5.3, б, г), с постоянной (рис. 5.3, а, б) или переменной (рис. 5.3, в, г) подачей. В конце цикла можно выполнить калибрующие проходы.
Рис. 5.2 Схемы обработки широких канавок: а, б -- без чистовой обработки дна; в -- с чистовой обработкой дна; tx -- глубина резания за один проход; А -- проходы контурного резца; Б -- проходы канавочного резца; п„ п2 -- количество проходов соответственно контурного и канавочного резцов
Рис. 5.3 Последовательность проходов при нарезании резьбы
Инструменты для обработки дополнительных поверхностей выбирают исходя из минимальных размеров последних, а остальные аналогичные поверхности формируют с использованием дополнительных рабочих ходов.
Черновое и получистовое растачивание отверстий рекомендуется выполнять по схеме, приведенной на рис. 5.3, а, а чистовое -- по схемам, показанным на рис. 5.4, б, в. При этом в первом случае возможно появление риски на поверхности отверстия при отводе инструмента. Во втором случае появление риски исключено, но инструмент выводится с рабочей подачей (т.е. медленнее). Обработка фаски выполняется по схеме, приведенной рис. 5.4, г, с выдержкой без осевой подачи в течение одного-двух оборотов инструмента; обработка карманов, уступов, торцов бобышек -- по схемам, показанным на рис. 5.4, д, е.
Рис. 5.4 Схемы перемещения инструмента при растачивании отверстий: а -- черновое и получистовое; б -- чистовое, когда допускается риска на обработанной поверхности; в -- чистовое без риски; г -- обработка фаски; д -- обработка углублений; е -- обработка торца бобышки; 12 -- величины подвода и перебега; L -- длина отверстия, DH -- наружный диаметр инструмента; Dб -- диаметр бобышки
При обработке отверстий стержневыми инструментами важное значение имеет правильный выбор подвода и перебега. Эти величины выбирают с учетом обеспечения минимальных холостых перемещений с рабочей подачей и плавного входа инструмента в обрабатываемое отверстие и вывода из него, характера предварительной обработки, геометрии инструмента.
В качестве исходной координаты принимается координата точки касания нижнего торца или перемычки инструмента с плоскостью, на которой расположено обрабатываемое отверстие.
Предварительное фрезерование открытых плоскостей шириной В < 0,8D выполняется за один проход. Направление движения выбирается так, чтобы деталь прижималась к опорам.
Чистовая обработка плоскостей может выполняться по двухпроходной схеме (рис. 5.5, а) или перемещением фрезы зигзагом (рис. 5.5, б). Для чистовой обработки контурных поверхностей целесообразно применять схему, показанную на рис. 5.5, в.
Рис. 5.5 Схема перемещений инструмента при чистовой обработке открытой плоскости торцовыми зубьями фрезы (а -- угол наклона траектории)
Обработка пазов концевой, дисковой или шпоночной фрезой выполняется за один-три прохода. Неточные пазы шириной В = D обрабатываются за один проход, а шириной D < В < 2D -- за два прохода. Если ширина паза 2D < В < 3D, то сначала обрабатывается центральная часть паза, а затем его боковые стороны. Обработка пазов шириной В > 3D осуществляется так, что боковые стороны обрабатываются концевой фрезой за два прохода, а средняя часть -- торцовой фрезой по схеме, приведенной на рис. 5.6, а.
С позиций проектирования траектории инструментов при фрезерной контурной обработке можно выделить два семейства поверхностей. В первое входят поверхности, обрабатываемые с приданием траектории вида замкнутой строки, которой обводится обрабатываемый контур. Такой путь инструмента получил название строка. Строкой обрабатываются криволинейные контуры плоских деталей. Во второе семейство входят поверхности, которые обрабатываются движением инструмента по траекториям, представляющим собой параллельные строки с противоположными направлениями или спиралеобразные. Этот вид пути инструмента получил название обход. Обходом обрабатываются выпуклые и вогнутые поверхности пространственно-сложных форм (пуансоны, матрицы и т.д.).
Частота строк S (рис. 5.6, а) должна выбираться с учетом допустимой высоты гребешков. Обработка пространственно-сложных поверхностей должна производиться обводом инструмента не по эквидистанте, а по расчетной кривой, которая может быть построена при известных Rд и h = /(Rд, Rcф).
При движении же центра сферического торца фрезы по эквидистанте к контуру плоского сечения вдоль строки происходят врезания в поверхность детали (рис. 5.6, б). Траектории инструмента при обработке пространственно-сложных поверхностей показываются по их контурам на секущих плоскостях.
Рис. 5.6 Схема образования зарезов (а) и гребешков (б) при обходе поверхности параллельными строчками
Специфичны подходы к проектированию траекторий черновых и чистовых проходов. Основное требование к черновым проходам -- обеспечение равномерного припуска для чистовых проходов. Если при чистовых проходах траектория инструмента вполне определенная, то черновые проходы, особенно при обработке выборок, могут иметь самые разнообразные траектории. Такое многообразие затрудняет работу как технологов, так и программистов. Поэтому в станках с ЧПУ широко используют так называемые типовые траектории. При разработке траектории недопустимы остановка фрезы или резкое изменение подачи в процессе резания, когда режущие кромки фрезы соприкасаются с обрабатываемой поверхностью. В этом случае неизбежны повреждения поверхности (зарезы, подрезы).
На рис. 5.8 показаны два способа обвода контура. При первом способе (рис. 5.8, а) объем программирования возрастает, однако скорость контурной подачи постоянна, что обусловливает постоянство упругого отжатая фрезы. При втором способе (рис. 5.8, б) в точке А траектории скорость контурной подачи примет нулевое значение. В результате отжатие исчезнет и силы упругости приведут к врезанию фрезы.
Обвод внутреннего контура (рис. 5.9) с радиусным закруглением в вершине, равным радиусу фрезы, сопряжен с возникновением искажения (зареза) контура вследствие упругих деформаций технологической системы, поскольку значение скорости подачи в точке А равно нулю.
Рис. 5.8 Схемы обвода контура: а - эквидистанта при Dфр < Dд; б - эквидистанта при Dфр = Dд
Рис. 5.9 Схемы искажения внутреннего обрабатываемого контура
Тема 6 Специализированные программные обеспечения для моделирования, изготовления и контроля сложных изделий и технологической оснастки
автоматизированный проектирование числовой программный
6.1 Основные программы для моделирования изделий, создание 2D и 3D элементов
6.2 Основы работы в системе ArtCAM Pro
6.3 Основы работы в системе художественного 3D дизайна 3DSMAX
6.3.1 Назначение и возможности МАХ 3.0
6.3.2 Объекты МАХ 3.0
6.4 Компьютерная графика: растровая графика, векторная графика, трехмерная графика
6.1 Основные программы для моделирования изделий, создание 2D и 3D элементов
Создание 2D элементов. Импорт 2D векторов или растровых изображений, созданных в любом графическом редакторе, поддерживаются форматы DXF, DWG, EPS, AI, BMP, TIF, JPEG, GIF:
Разнообразные инструменты векторного редактора позволят быстро создать проект любой сложности.
Создание и позиционирование текста вдоль любой кривой. Позволяет легко редактировать положение текста, управлять расстоянием между буквами, словами и предложениями.
Библиотека векторов для сохранения и поиска часто используемых элементов, символов и логотипов.
Создание массива элементов копированием или вращением, вставка элементов.
Инструмент интерактивной деформации позволяет произвольно растягивать вектора или текст для придания им эффекта перспективы или скорректировать нужным образом.
Создание 3D элементов. Развитые инструменты моделирования позволяют создать 3D модель, используя Растр или Вектора, создавать сложные профили вытяжки, гладкую стыковку и наклонные плоскости.
Инструменты "Интерактивного скульптора" позволяют "вручную" редактировать модели в ArtCAM. Сглаживание, удаление и добавление материала, размытие позволяют получить эффект ручной работы.
Мастер работы с текстурами позволяет декорировать модель, используя стандартные текстуры из библиотеки ArtCAM, либо создавая собственные из произвольных растровых изображений или фотографий.
Мастер создания ральефа лица позволяет конвертировать цифровую фотографию лица (только в профиль) в 3D модель. Удобно для создания памятных и заказных сувениров.
Позволяет добавлять красивые текстуры в проект импортируя растровые изображения или фотографий или используя стандартные текстуры ArtCAM.
Инструмент интерактивной деформации рельефа позволяет свободно манипулировать существующими моделями. Можно растянуть/сжать или выгнуть рельеф вдоль произвольных кривых. Позволяет также вырезать и вставлять небольшие участки рельефа из любой части модели.
6.2 Основы работы в системе ArtCAM Pro
ArtCAM Pro - (Art - искусство, CAM - технологическая подготовка производства изделий) система, позволяющая художникам, скульпторам, архитекторам, гравировщикам использовать современные компьютерные технологии для воплощения своих творческих замыслов.
Первая коммерческая версия ArtCAM появилась в 1993 году. Начиная с этого момента новые версии системы выходили с периодичностью примерно один раз в год. Каждая новая версия предлагала пользователю все более мощные и универсальные средства для решения задач, связанных с разработкой сложных форм.
Сегодня можно смело утверждать, что ArtCAM является лучшей среди систем своего класса. Применение ArtCAM позволяет существенно снизить затраты по разработке сложных рельефов и их изготовлению на станках с ЧПУ. ArtCAM включает в себя набор программных модулей, основным из которых является ArtCAM Pro.
Процесс работы в ArtCAM чрезвычайно прост. Он начинается с ввода двухмерного изображения в систему.
Пользователь имеет возможность создать собственный рисунок непосредственно в среде ArtCAM Pro или использовать уже готовые изображения из библиотеки, поставляемой вместе с системой. Кроме того, можно импортировать изображения из других пакетов. Формат хранения данных импортируемого изображения может быть как векторным (например, EPS из CorelDraw или Adobe), так и растровым (например, BMP, TIF, PCX или JPG).
Когда плоское изображение получено, пользователь определяет рельефные профили, окрашивая отдельные элементы рисунка в различные цвета (см. рис. 6.1). Каждый цвет ассоциируется со своей формой профиля, для чего этому цвету ставится в соответствие либо плоская форма профиля заданной высоты, либо трапецеидальная форма (рис. 6.1 а), либо круглый профиль (рис. 6.1б). Например, для круглого профиля может быть задана определенная высота, касательные углы и масштабный коэффициент, что позволяет дополнительно управлять получаемой объемной формой.
Для расширения возможностей в ArtCAM имеется широкий набор функций, позволяющих складывать, вычитать и сливать рельефы, формировать объем вытягиванием профилей, вращением в различных плоскостях, легко и просто наносить текстуру. Используя эти возможности, легко создавать орнаменты, обрамления рамок, багеты и т.д. Некоторые элементы рельефа или его доводку можно выполнять, используя возможности скульптурного наращивания, удаления или сглаживания объема вручную, просто указывая зону, где надо изменить объем, и то, сколько материала следует убрать или добавить.
Рис. 6.1 Рельеф в ArtCAM создается простыми средствами работы с цветом: а - трапецеидальный профиль; б - круглый профиль.
Полученное рельефное изображение (рис. 6.2) может быть наложено на любую сложную 3D-поверхность, например, на поверхность парфюмерного флакона, столового прибора, пресс-формы.
Простота работы с ArtCAM не означает, что пользователь может не иметь художественного вкуса. Как и при создании любой художественной работы, качество ее во многом определяется навыками и способностями специалиста.
Таким образом, в результате выполнения простых операций в ArtCAM создается сложное высокохудожественное произведение, которое тут же можно получить в виде готового изделия (рис. 6.3) на станке с ЧПУ по управляющей программе, также спроектированной в ArtCAM. Различные стратегии обработки поверхностей позволяют обрабатывать как весь рельеф, так и только отдельные выделенные зоны. Специальные стратегии гравировки текста с трехмерным заострением углов позволяют получать четкие границы букв.
Рис. 6.2 Рельефные изображения, созданные в ArtCAM: а - птицы; б - сережки
Рис. 6.3 Готовые изделия барельефа, полученные в ArtCAM: а - птицы; б - сережки
В любой момент имеется возможность визуализировать на экране ПК выбранную форму рельефа для одного из цветов, для групп цветов или для всего рисунка в целом. Это позволяет гибко корректировать строящийся рельеф, добиваясь желаемого результата. Для получения сложных рельефов в распоряжении пользователя имеется возможность накладывать один рельеф на другой, что позволяет добиваться фантастических результатов. При желании отдельные зоны рельефа или рельеф в целом можно преобразовать по команде «зеркало», по команде «матрица-пуансон». В последнем случае все выпуклые элементы становятся вогнутыми, а вогнутые (впадины) выпуклыми. Эта же команда используется, если по сформированному объемному изображению необходимо сделать штамп, электрод для электроэрозионного станка и т.д. При необходимости возможно осуществить сглаживание рельефа, вычислить его объем и др. Законченный рельеф может быть визуализирован фотографическим качеством, распечатан на принтере, что позволяет еще до изготовления изделия использовать его реальное изображение, например, в рекламных компаниях.
6.3 Основы работы в системе художественного 3D дизайна 3DSMAX
6.3.1 Назначение и возможности МАХ 3.0
Программа 3D Studio MAX версии 3.0 (в дальнейшем называемая просто МАХ 3.0) является собственностью компании Autodesk и разработана ее отделением - фирмой Discreet, специализирующейся на создании программных средств компьютерной графики и анимации.
Программа МАХ 3.0 относится к семейству программ трехмерной компьютерной графики или, как ее еще называют, ЗD-графики (3 Dimensional -- трехмерная) и предназначена для синтеза отдельных изображений, имитирующих сцены из жизни реальных или вымышленных миров с фотографической детальностью и качеством, а также последовательностей кадров таких изображений, воспроизводящих движения объектов и называемых анимациями.
Вот лишь некоторые возможности, обеспечиваемые программой МАХ 3.0 при создании отдельных изображений и анимаций:
- моделирование геометрической формы любых трехмерных объектов -- от простейших, наподобие сферы, цилиндра или прямоугольного параллелепипеда, до таких сложных по форме объектов природного происхождения, как тела животных, деревья или поверхность взволнованной воды;
- имитация физических свойств материалов объектов, таких как шероховатость, блеск, прозрачность, свечение и т. п., явлений многократного зеркального отражения и преломления световых лучей, атмосферных явлений, таких как дымка или туман, природных явлений, таких как снег, пламя или дым;
- имитация освещения трехмерной сцены практически для любых условий, от глубокого космоса до яркого солнечного дня, и визуализация моделируемых объектов на реальном фотографическом фоне с тенями, отбрасываемыми на этот фон;
- анимация практически всех параметров объектов: их формы, размеров, пространственного положения, цвета и характеристик материалов и т. п.;
- реализация различных способов управления перемещением или изменением свойств объектов в процессе анимации, обеспечивающих возможность достоверной имитации самых разных типов движений;
- создание связанных иерархических цепочек объектов и их анимация по методам прямой или обратной кинематики, когда движение одного объекта вызывает согласованные перемещения остальных объектов цепочки;
- моделирование постепенных превращений одних объектов в другие, отличающиеся по форме и внешнему виду (морфинг);
- моделирование динамических свойств движущихся объектов с учетом их соударений, сил тяжести, ветра или упругости;
Основными областями использования МАХ 3.0 являются:
- архитектурное проектирование и конструирование интерьеров;
- подготовка рекламных и научно-популярных роликов;
- разработка компьютерных игр;
- подготовка иллюстраций для книг и журналов;
- художественная компьютерная графика, Web-дизайн.
6.3.2 Объекты МАХ 3.0
Термин объект (object) в МАХ 3.0 относится к любым элементам виртуального трехмерного мира, которые могут включаться в состав сцен и к которым могут применяться преобразования и модификаторы. Объекты МАХ 3.0 делятся на категории, разновидности и типы. Всего имеется семь категорий объектов: Geometry (Геометрия), Shapes (Формы), Lights (Источники света), Cameras (Камеры), Helpers (Вспомогательные объекты), Space Warps (Объемные деформации) и Systems (Системы), а также три отдельных типа объектов, не относящихся к данным категориям -- Editable Spline (Редактируемый сплайн), Editable Patch (Редактируемый кусок) и Editable Mesh (Редактируемая сетка). За исключением объектов этих трех типов, все остальные объекты МАХ 3.0 являются параметрическими, то есть при создании приобретают определенный набор характеристических параметров, таких как координаты положения объекта, его размеры по длине, ширине и высоте, число сегментов или сторон и т. п. Эти параметры в дальнейшем можно легко изменять, поэтому в процессе создания объектов необязательно стремиться к обеспечению высокой точности.
Ниже приводится классификация основных объектов МАХ 3.0. Число типов используемых объектов может увеличиваться за счет применения дополнительных модулей.
Объекты категории Geometry. В данную категорию входят объекты, предназначенные для построения геометрической модели трехмерной сцены и подразделяемые на следующие разновидности:
- Standard Primitives (Стандартные примитивы) -- это трехмерные тела правильной геометрической формы, такие как параллелепипед, сфера или тор. В число стандартных примитивов исторически входит также объект, представляющий собой чайник с носиком, ручкой и крышкой (рис. 1);
- Extended Primitives (Улучшенные примитивы) -- это также трехмерные тела, но обладающие несколько более сложной формой и характеризуемые большим числом параметров, чем стандартные примитивы. К их числу относятся такие объекты, как параллелепипед, цилиндр с фаской, многогранник и тороидальный узел;
- Compound Objects (Составные объекты) -- это трехмерные тела, составленные из нескольких простых объектов, как правило, объектов-примитивов. В данную разновидность входят также объекты типа Loft (Лофтинговые) -- трехмерные тела, которые строятся методом лофтинга, то есть путем формирования оболочки по опорным сечениям, расставляемым вдоль заданной траектории;
- Particle Systems (Системы частиц) -- это источники множества мелких двумерных или трехмерных частиц, призванных имитировать такие природные объекты, как пыль, дым, снег, брызги воды, воздушные пузырьки или искры огня;
- Dynamics Objects (Динамические объекты) -- это специфическая разновидность стандартных объектов, позволяющая с легкостью моделировать два типа механических устройств: пружины и амортизаторы. Эти объекты не просто похожи на свои реальные прототипы по виду, при анимации они физически правдоподобно реагируют на действующие на них воображаемые силы;
Объекты категории Shapes. К данной категории относятся различные типы линяй, образующих разомкнутые или замкнутые двумерные фигуры. Некоторые типы линий (например, спираль) могут размещаться не на плоскости, а в трехмерном пространстве. Формы используются в качестве заготовок, которые могут различными способами преобразовываться в трехмерные тела, и подразделяются на следующие разновидности:
- Splines (Сплайны) - это стандартные двумерные геометрические фигуры, такие как прямоугольник, эллипс или звезда, а также линии произвольной кривизны и контуры текстовых символов;
Объекты категорий Lights и Cameras. В данные категории входят объекты, предназначенные для имитации различных источников освещения сцены и для наблюдения сцены через объективы воображаемых съемочных камер. На показано, как выглядят подобные объекты на экране МАХ 3.0.
Источники света и камеры могут быть нацеленными и свободными. Нацеленные источники света и камеры характеризуются наличием мишени (target) - точечного объекта, на который нацелена ось пучка световых лучей или линия визирования камеры. Свободные источники света и камеры не имеют мишеней.
Объекты категории Helpers. В данную категорию входят объекты, которые не включаются в итоговое изображение сцены и предназначены для упрощения ее моделирования или анимации. Вспомогательные объекты делятся на следующие разновидности:
и Standard (Стандартные) -- это объекты, используемые как вспомогательные при разработке и анимации геометрических моделей;
- Atmospheric Apparatus (Атмосферная оснастка) -- объекты, предназначенные для локализации областей проявления эффектов окружающей среды;
6.4 Компьютерная графика: растровая графика, векторная графика, трехмерная графика
Несмотря на то, что для работы с КГ существует множество классов программного обеспечения, выделяют всего три вида КГ: растровую, векторную и фрактальную графику. Они различаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
Растровая графика применяется при разработке электронных и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели сканируют иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображения, сколько на их обработку. В Интернете, в основном, применяются растровые иллюстрации.
Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.
Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.
Основным элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселом. В зависимости от того, на какое графическое разрешение экрана настроена операционная система компьютера, на экране могут размещаться изображения, имеющие 640х480, 800х600, 1024х768 и более пикселов. С размером изображения непосредственно связано его разрешение. Этот параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch - dpi). У монитора с диагональю 15 дюймов размер изображения на экране составляет примерно 28х21 см. Зная, что в 1 дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800х600 пикселов разрешение экранного изображения равно 72 dpi.
Вследствие того, что растровое изображение состоит из большого количества отдельных точек, растровая графика имеет два существенных недостатка, которые следует учитывать при выборе программного средства.
Первый недостаток - большие объемы данных при работе с растровыми изображениями. Для активных работ с иллюстрациями большого размера (типа журнальной полосы) требуются компьютеры с исключительно большими объемами оперативной памяти и высокопроизводительными процессорами.
Второй недостаток растровой графики - эффект пикселизации - связан с невозможностью увеличения изображения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение приводит к тому, что точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается, а увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой.
Векторная графика. Если в растровой графике основным элементом изображения является точка, то в векторной графике - линия (при этом неважно, прямая это линия или кривая).
Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку она представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, изменяются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Общие сведения о станках с числовым программным управлением. Классификация станков по технологическому назначению и функциональным возможностям, их устройство. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков. Технологические циклы вариантов обработки.
презентация [267,7 K], добавлен 29.11.2013Описание детали "шкив" и ее служебного назначения. Маршрутный технологический процесс изготовления детали для серийного производства. Операционные эскизы технологического процесса изготовления детали. Описание станков с числовым программным обеспечением.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.02.2011Группы и типы станков с числовым программным управлением, их отличительные признаки и сферы применения, функциональные особенности. Классификация станков по точности, по технологическим признакам и возможностям, их буквенное обозначение на схемах.
реферат [506,2 K], добавлен 21.05.2010Числовое программное управление (ЧПУ). Общие сведения и конструктивные особенности станков с ЧПУ. Организация работы оператора многоцелевых станков. Технологии обработки деталей на многоцелевых станках. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков.
реферат [6,2 M], добавлен 26.06.2010Стандартная система координат станка с числовым программным управлением. Направления стандартной системы координат различных видов станков. Методика и условные обозначения осей координат и направлений перемещений на схемах агрегатных станков с ЧПУ.
реферат [1,7 M], добавлен 21.05.2010Широкое применение металлорежущих станков с числовым программным управлением и автоматизированных технологических комплексов. Изготовление режущих инструментов. Выбор заготовки для детали. Технологический процесс изготовления отливок. Литье под давлением.
реферат [32,4 K], добавлен 24.02.2011Характеристика оборудования для изготовления резиновых изделий. Расчет гнездности оснастки, исполнительных размеров формообразующих деталей, параметров шины, установленного ресурса оснастки. Материалы деталей, их свойства, технология переработки.
курсовая работа [649,7 K], добавлен 30.10.2011Станки с числовым программным управлением — оборудование, выполняющее различные технологические операции по заданной программе. Их преимущество, классификация и виды. Функциональные составляющие ЧПУ, технологические возможности и конструкция станков.
реферат [940,4 K], добавлен 21.03.2011Расчет реверсивного комплектного автоматического электропривода и обоснование замены устаревшей программы управления на станке с числовым программным управлением. Осуществление проверки работоспособности модернизированного электрооборудования станка.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 05.09.2014Существенные преимущества использования станков с числовым программным управлением. Главные недостатки аналоговых программоносителей. Языки программирования обработки заготовок на станках. Исследование циклов нарезания резьбы и торцевой обработки.
диссертация [2,9 M], добавлен 02.11.2021
