Лекція 12

Основні поняття 3D-моделювання.

Ескіз і його властивості

У всіх сучасних системах тривимірного моделювання побудова твердотільної моделі виконується за загальним принципом, який полягає в послідовному виконанні булевих операцій об'єднання, віднімання і перетину над об'ємними елементами (призмами, циліндрами, пірамідами, конусами, сферами і т.д.). Багато разів виконуючи ці прості операції над різними об'ємними елементами можна побудувати найскладнішу модель.

Як створюються об'ємні елементи

Для створення об'ємних елементів використовується переміщення плоских фігур в просторі. В процесі переміщення ці фігури обмежують частину простору, яка і визначає форму елементу.
Наприклад:
Переміщення прямокутника в напрямі, перпендикулярному його площині, приведе до формування призми, яку можна розглядати як прямокутну пластину певної товщини.
В результаті повороту ламаної лінії на 360° навколо осі, лежачої в площині ламаної, буде сформований об'ємний елемент. Цей елемент буде валом, що складається з циліндричних і конічних ділянок.
Якщо коло перемістити уздовж кривої, напрямної, то буде одержаний об'ємний елемент, що є круглим стрижнем певного діаметру і форми.

Ескізи і операції
Плоска фігура, в результаті переміщення якої утворюється об'ємне тіло, називається ескізом, а саме переміщення - операцією.

Ескізи

Ескіз може розташовуватися в одній із стандартних площин проекцій, на плоскій грані існуючого тіла або на допоміжній площині, положення якої визначене користувачем.
Ескізи зображаються засобами модуля плоского креслення і складаються з окремих графічних примітивів: відрізків, дуг, кіл, ламаних ліній і т.д. При цьому доступні всі команди побудови і редагування зображення.
У ескіз можна скопіювати зображення із створеного раніше креслення або фрагмента. Це дозволяє при створенні тривимірної моделі використовувати існуючі плоскі креслення.

Створення нового ескіза
Перед створенням ескіза виберіть в Дереві побудови деталі площину, на якій він буде розташований. Для цього клацніть мишею на її назві. Піктограма площини в Дереві побудови буде виділена зеленим кольором, а у вікні деталі підсвічуватиметься умовне позначення площини (квадрат з характерними точками).
Зауваження. Вибір площини для побудови ескіза основи не впливає на подальший порядок побудови моделі і її властивості. Проте від нього залежить розташування деталі при виборі стандартної орієнтації. Наприклад, якщо ескіз-перетин елементу витискування побудований в площині XY, то проекція елементу на виді спереду співпадатиме з формою ескіза.
Ескіз зручно будувати, коли його площина співпадає з площиною екрану (якщо площина ескіза перпендикулярна площині екрану, побудова абсолютно неможлива). Щоб розмістити виділену площину паралельно площини екрану, виберіть команди Нормально к з меню кнопки Ориентация на панелі Поточний стан.
Щоб створити ескіз у виділеній площині, викличте з контекстного меню команду Эскиз або натисніть кнопку Эскиз на Панелі поточного стану. Кнопка Эскиз залишиться натиснутою. Це свідчить про те, що система знаходиться в режимі редагування ескіза. При цьому зміниться набір кнопок Компактної панелі і склад Головного меню.
За умовчанням в новому ескізі включений параметричний режим.

Загальні вимоги до ескізів

Для створення об'ємного елементу підходить не будь-яке зображення в ескізі, воно повинне підкорятися деяким правилам:

- Контури в ескізі не перетинаються і не мають спільних точок.
- Контур в ескізі зображається стилем лінії "Основная". Допоміжні об'єкти, що не входять в контур потрібно зображати іншими стилями ліній (наприклад — потовщена); такі об'єкти не враховуватимуться при виконанні операцій.
- Ескіз може містити декілька прошарків. При виконанні операції враховуються об'єкти у всіх прошарках, окрім погашених.

При побудові ескіза під контуром розуміється будь-який лінійний графічний об'єкт або сукупність послідовно сполучених лінійних об'єктів (відрізків, дуг, ламаних, сплайнів і т.д.).
Існують додаткові (локальні) вимоги, що пред'являються до ескізів, призначених для виконання конкретних операцій (витискування, обертання і ін.).
Контур в ескізі завжди відображається стилем лінії Основная. КОМПАС-3D підтримує всі стилі ліній, передбачені стандартом: основні, тонкі, осьові, потовщені і т.д. При створенні ескізів можна використовувати будь-який з цих стилів, але при формуванні об'ємного елементу система враховуватиме тільки ті об'єкти, які накреслені стилем лінії Основная. Об'єкти, накреслені іншими стилями будуть проігноровані. Відрізнити основні лінії від всіх інших дуже просто — вони мають синій колір. За умовчанням всі геометричні об'єкти створюються саме з цим стилем.
Коли створення ескіза закінчене, необхідно перейти в режим тривимірних побудов.

Попередження про помилки
Якщо проведено невірну побудову ескіза або редагування моделі, яке робить неможливим існування яких-небудь її об'єктів, КОМПАС-3D видає відповідне діагностичне повідомлення. У ньому вказана конкретна причина конфлікту або втрати зв'язку між компонентами моделі (наприклад, "Самопересечение контура", "Пустой эскиз", "Операція потеряла опорный объект" і т.п.). При цьому модель не перебудовується, а залишається в тому стані, в якому була перед викликом команди редагування. Поряд з піктограмами елементів, існування яких стало неможливим, з'являється знак, оклику.
Щоб дізнатися, в чому полягає помилка, виділіть в Дереве построения відмічений знаком оклику, об'єкт і викличте з контекстного меню команду „Что неверно?”. На екрані з'явиться діалог, в якому перераховані помилки, що виникли при моделюванні цього об'єкту.
Помилки відображаються в діалозі у вигляді структурованого списку. Опис кожної помилки знаходиться на рівні, наступному за назвою помилкового об'єкту.

Операції

КОМПАС-3D має в своєму розпорядженні різноманітні засоби для побудови об'ємних елементів. Проте деякі типи операцій є базовими. До цих основних операцій можна віднести наступні:

- операція витискування — витискування ескіза в напрямі, перпендикулярному площині ескіза;
- операція обертання — обертання ескіза навколо осі, що лежить в площині ескіза:
- кінематична операція — переміщення ескіза вздовж напрямної;
- операція по перетинах — побудова об'ємного елементу по декількох ескізах, які розглядається як перетин елементу в декількох площинах.

Операція може мати додаткові можливості (опції), які дозволяють змінювати або уточнювати правила побудови об'ємного елементу. Наприклад, якщо в операції витискування прямокутника додатково задати величину і напрям ухилу, то замість призми буде побудована усічена піраміда.
При виборі операції потрібно в першу чергу визначити, чи буде створюваний елемент відніматися з тіла, що є на даний момент, або додаватися до нього. Прикладами віднімання об'єму з деталі можуть бути різні отвори, проточки, канавки, пази, а прикладами додавання об'єму - бобишки, виступи, ребра.

Основні терміни тривимірної моделі

Об'ємні елементи, з яких складається тривимірна модель, утворюють в ній грані, ребра і вершини. Коротка характеристика цих елементів:

Такі елементи, як фаски або округлення не потребують створення ескізів.
Крім того, в моделі можуть бути присутніми додаткові елементи: символ початку координат, площини і осі.

Основа моделі

Побудова деталі починається із створення основи — першого формоутворювального елементу. Основа є у будь-якої деталі і вона завжди одна. Основу можна використовувати як будь-який з чотирьох основних типів формоутворювальних елементів: елемент витискування, елемент обертання, кінематичний елемент і елемент по перетинах.
При створенні моделі завжди встає питання про те, який з її елементів використовувати як основу. Для цього бажано хоч би приблизно уявляти конструкцію майбутньої деталі.
Найчастіше основою слід використовувати той елемент деталі, до якого зручніше додавати всі інші елементи. Часто такий підхід повністю або частково повторює технологічний процес виготовлення деталі. Як основу можна розглядати елемент деталі, щодо якого задані розташування , розміри або форма більшості інших елементів. В деяких випадках як основу слід розглядати найбільш складний елемент деталі, який можна побудувати однією командою або до якого згодом потрібно додати мінімальну кількість інших елементів.

Площини проекцій і початок координат
Подивіться на вміст вікна Дерева побудови. Відразу після створення нової моделі в ньому присутні лише найменування деталі за умовчанням «Деталь», три стандартні площини проекцій і символ початку координат.

Зображення символу почала системи координат з'являється посередині вікна деталі
Ви можете побачити зображення проекційних площин безпосередньо у вікні деталі.
Площини показуються на екрані умовно — у вигляді прямокутників. Таке відображення зручно для розуміння розташування площини в просторі.
Іноді для зручності побудови потрібно змінити розміри або розташування прямокутника, який символізує ту або іншу площину. Для цього можна перетягувати мишею вузлики управління (характерні точки) прямокутника, які стають видно, коли площина виділена. Центральний вузлик визначає положення прямокутника, а всі інші - його ширину або висоту.
Зауваження. Всі площини у вікні моделі нескінченні. Відповідні їм прямокутники відображаються виключно для довідкових цілей. Тому при створенні ескізів можна креслити як всередині, так і поза прямокутниками площин.
Для відміни виділення площини виконаєте клацання мишею в будь-якій порожній області вікна моделі.

Приклади помилок при створенні контура:
- самоперетин контура — є виступаючі ділянки;
- перетини двох контурів — слід повністю або частково видалити один з контурів. Окремий випадок перетину двох контурів — контури мають загальну точку;
- одна лінія накреслена поверх іншої. Такі помилки дуже важко виявити, оскільки на практиці лінії мають однакову товщину (можна вирізувати контур в буфер обміну і натиснути кнопку Обновить изображение, після цього зайвий відрізок стає видно і його можна видалити, а контур з буфера обміну вставити назад в ескіз);
- найбільш поширена помилка пов'язана з ненавмисним створенням незамкнутих контурів. Такий ескіз задовольняє всім вимогам, але система при витискуванні сформує не суцільне тіло, а тонкостінний елемент. У такому разі потрібно повернутися в режим редагування ескіза і сумістити відрізки.

Налаштування параметрів деталі
Будь-яка деталь в КОМПАС-3D володіє набором певних параметрів, які можуть бути змінені користувачем. Клацніть правою клавішею миші на елементі Деталь у верхній частині Дерева побудови і виконаєте з контекстного меню команду Свойства детали. На екрані з'явиться однойменна панель.

У текстові поля Обозначение і Наименование вводять позначення деталі, і її найменування. У полі Цвет можна (використовуючи палітру стандартних кольорів) задати колір, а елементами управління в групі Оптические свойства вказати, які оптичні властивості поверхні повинні мати всі грані деталі — блиск, дзеркальність, дифузію і т.д. У вікні попереднього перегляду у верхній частині вікна відображається сфера з вказаними в діалозі властивостями, це дозволяє візуально оцінювати внесені зміни.