Моделирование объекта в трехмерном пространстве

Содержание

 

Введение                                                                                                                       5

1 Постановка  задачи                                                                                                    6

2  Подготовка рабочей среды в AutoCAD                                                               7

2.1 Общие  сведения                                                                                                   7

2.2 Настройка  видов                                                                                                    8

2.3 Определение параметров вывода на печать                                                      10

2.4 Настройка  параметров чертежа                                                                          11

2.4.1 Установка  размера чертежа                                                                             11

2.4.2 Установка  точности линейных и угловых  единиц измерения                     12

2.4.3 Установка  шага курсора и координатной  сетки                                            13

3 Выбор используемых  элементов модели, стилей                                                14

3.1 Выбор  используемых стилей                                                                              14

3.1.1 Текстовые  стили                                                                                               14

3.1.2 Размерные  стили                                                                                               15

3.2 Штриховка                                                                                                            18

3.3 Двумерные  графические примитивы                                                                 23

3.4 Трёхмерные  графические примитивы                                                               25

4 Метод построения моделей                                                                                   26

4.1 Построение с использованием отношений                                                       26

4.2 Построение  с использованием преобразований                                               26

4.3 Построение  кривых                                                                                             27

4.4 Построение  поверхностей                                                                                   28

5 Тип модели                                                                                                              29

6  Удаление  скрытых линий и поверхностей. Реалистичное представление 

сцен                                                                                                                             30

6.1 Удаление  скрытых линий и поверхностей                                                        30

6.1.1 Классификация методов удаления невидимых частей                                 30

6.1.2 Алгоритмы  удаления линий                                                                            30

6.1.3 Подавление скрытых линий и раскрашивание                                              31

6.2 Реалистичное представление сцен                                                                     33

6.2.1 Модели закраски                                                                                               33

6.4 Освещение и тени                                                                                                35

Заключение                                                                                                                 42

Список использованной литературы                                                                     43

Графическая часть                                                                                                     44

 

 

Введение

 

Компьютерной графикой 3D (в отличие от компьютерной графики 2D) являются графика, которая использует трехмерное представление геометрических данных, которые хранятся в компьютере для проведения расчетов и обработки 2D изображений. Такие образы могут  использоваться для последующего просмотра  или для представления предмета в режиме реального времени. Несмотря на различия, компьютерная графика 3D полагаться на те же алгоритмы компьютера, что и 2D векторная графика в каркасной модели и 2D растровая графика. В программном обеспечении компьютерной графики различие между 2D и 3D иногда стерта: 2D-приложения могут использовать 3D методы достижения таких эффектов, как освещение, так же как и представление 3D может использовать методы визуализации представления 2D. Компьютерную графику 3D часто называют 3D-моделью. Однако есть и отличия. 3D модель является математическим представлением любого трехмерного объекта. Благодаря 3D печати, 3D модели не ограничиваются виртуальным пространством. Модель может быть отображена визуально, как двухмерное изображение с помощью процесса, называемого 3D-рендеринга, или использована в других, неграфических, компьютерных симуляциях и расчетах.

Трехмерная компьютерная графика и автоматизация проектирования в AutoCAD 2007 представляет собой достаточно мощную среду трехмерного черчения, особенно в области твердотельного моделирования. В AutoCAD 2007 инструменты твердотельного моделирования, присутствовавшие во всех предыдущих версиях, были значительно доработаны и улучшены. AutoCAD уже не является системой автоматического проектирования (САПР) двухмерного черчения с добавлением средств для работы в трехмерном пространстве, а представляет собой мощный пакет, позволяющий как создавать традиционные чертежи, так и профессионально работать с трехмерными моделями.

 

 

1 Постановка задачи

 

Причиной  курсового проекта является приобретение практических навыков проектирования, моделирования,  редактирования, форматирования объектов в графической системе  AutoCAD.

При моделировании  в двухмерном пространстве необходимо изучить основные методы создания двухмерных объектов (линии, окружности и друге). Методы нанесения размерных линий.

При моделировании  в трехмерном пространстве необходимо изучить методы создания объемных тел (цилиндры, кубы, сферы и другие). Методы получения реалистичного  изображения по средствам нанесения  материалов на объекты, добавление различных  эффектов в сцену, таких как тени, прозрачность, отражение и других.

Задача  курсового проекта: согласно  варианту, начертить деталь в общем виде как представлен объект на рисунке  по варианту со всеми соответствующими размерами. Начертить объект в двух проекциях на плоскости и вид в разрезе, поставить размеры. Выполнить разрез в 3D пространстве. Смоделировать объект  в трехмерном пространстве.

Согласно 9 варианту (рисунок 1):

а) Начертить деталь в общем виде, проставить размеры

б) Начертить деталь в виде спереди, виде сверху и виде сбоку в разрезе

в) Начертить разрез объекта в трехмерном пространстве

г) Смоделировать объект в трехмерном пространстве.

 

 

 

Рисунок 1 - Задание по варианту 9

 

2  Подготовка рабочей среды в AutoCAD

 

2.1 Общие сведения

 

Запустить систему AutoCAD в операционной среде Windows можно следующим образом:

- С помощью  использования меню программ;

- Двойным  щелчком на ярлыке AutoCAD на рабочем столе.

При первом запуске Рабочий стол AutoCAD настроен по умолчанию (рисунок 2.1).

 

 

Рисунок 2.1 - Окно программы

 

В рабочий стол AutoCAD для Windows включены:

- падающие  меню – верхняя строка непосредственно  под заголовком окна программы.

Необязательные  панели инструментов:

- Стандартная  и Стили – вторая строка от заголовка

- Слои  и Свойства – третья строка

- Рисование  и Редактирование – столбцы  слева и справа

- строка  состояния – строка внизу окна  программы

- окно  командных строк – выше строки  состояния

- графическое  поле, занимающее остальную часть  Рабочего стола.

Чертежи системы AutoCAD хранятся в файлах с расширением dwg. Имена файлов могут содержать русские и латинские буквы, цифры, специальные знаки (@, #, $, &, -), а так же пробелы. Остальные символы, как правило, не допускаются, т. к. являются служебными  и могут быть неправильно интерпретированы операционной системой Windows.[2]

 

 

2.2 Настройка видов 

 

Назначение: Разделяет экран на несколько  видовых экранов, каждый из которых  может содержать отдельное изображение  чертежа.

Вызов команды: Командная строка: VPORTS

Выпадающее  меню: View > Viewports

Инструментальная панель: Viewports>Display Viewports Dialog

В ответ  на команду система открывает  диалоговое окно Viewports.

Окно  содержит две вкладки.

Вкладка New Viewports (Новые видовые экраны) (рисунок 2.2) позволяет задать новые видовые экраны. Вкладка содержит следующие элементы управления: поле ввода, список, два раскрывающихся списка и одну панель.

 

 

Рисунок 2.2 - Создание новых видовых экранов.

 

Поле  ввода New name (именованные видовые экраны) позволяет задать имя новой конфигурации видовых экранов.

Список  Standard viewports (стандартные окна) позволяет выбрать одну из стандартных конфигураций видовых экранов.

Раскрывающийся  список Apply to (применить к) позволяет применить выбранную конфигурацию видовых экранов либо ко всему графическому экрану, либо только к текущему видовому экрану. Использование последнего режима позволяет делить текущий видовой экран еще на несколько частей.

Раскрывающийся  список Setup позволяет задать стандартные начальные виды в создаваемых видовых экранах. При выборе пункта 2D изображения во всех вновь создаваемых видовых экранах будут соответствовать текущему изображению на графическом экране. При выборе пункта 3D во вновь создаваемых графических экранах будет сформирован стандартный набор ортогональных и изометрических видов.

Панель  Preview предназначена для предварительного просмотра новой конфигурации видовых экранов и задания начальных видов в этих экранах. Панель содержит графическое поле и один раскрывающийся список.

Графическое поле отображает видовые экраны выбранной  конфигурации так, как они будут  расположены на графическом экране системы. На изображении каждого  видового экрана отображается имя вида, который будет установлен в данном видовом экране.

Раскрывающийся  список Change view to позволяет указать один из стандартных или именованных видов, который требуется установить в выбранном видовом экране. Выбор экрана, в котором требуется установить новый вид, производится нажатием левой кнопки мыши на изображении соответствующего видового экрана на графическом поле панели Preview. Выбранный видовой экран изображается в двойной рамке.

Вкладка Named Viewports (рисунок 2.3) позволяет выбрать именованную конфигурацию видовых экранов. Вкладка содержит информационное поле, список и одну панель.

Информационное  поле Current name отображает имя текущей конфигурации видовых экранов.

Список  Named viewports позволяет выбрать одну из именованных конфигураций видовых экранов, имеющихся в чертеже.

Панель  Preview содержит графическое поле, предназначенное для предварительного просмотра выбранной конфигурации видовых экранов.

 

 

Рисунок 2.3 - Выбор именованной конфигурации видовых экранов.

 

Замечания: Работа в режиме нескольких видовых  экранов ведется так же, как  и в случае единого видового экрана, развернутого во весь графический экран  системы. При этом указание точек  и объектов в ответ на запросы  вводимых команд производится в текущем  видовом экране (отображается в толстой  рамке).

Все новые  построения и изменения объектов, произведенные в текущем видовом  экране, автоматически воспроизводятся  во всех остальных видовых экранах.

Для выбора нового текущего видового экрана необходимо перевести курсор в пределы данного  экрана и нажать левую кнопку мыши. Смену текущего видового экрана можно  производить в процессе выполнения команды.

В каждом видовом экране могут быть установлены  собственные системы координат.

Смена вида в текущем видовом экране производится обычными средствами системы.[2]

 

 

2.3 Определение параметров  вывода на печать 

 

Параметры печати задаются на вкладке Печать/Публикация диалогового окна Настройка (рисунок 2.4), где выбираем принтер, использующейся для печати.