Bài giảng CAD/CAM - Chương 3: Đồ họa máy tính

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng CAD/CAM - Chương 3: Đồ họa máy tính. Chương này cung cấp cho học viên những nội dung gồm: tổng quan; đồ họa máy tính; các phương pháp tạo hình cơ bản;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng CAD/CAM - Chương 3: Đồ họa máy tính

10/12/2020 Môn học: CAD/CAM CHƯƠNG 3: ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Nội dung: Chương 3: 3.1. Tổng quan ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. Đồ họa máy tính 3.3. Các phương pháp tạo hình cơ bản CBGD: Nguyễn Văn Thành E-mail: nvthanh@hcmut.edu.vn 2/48 1 2 3.1. TỔNG QUAN (1) 3.1. TỔNG QUAN (2) Chúng ta đã biết mối liên hệ giữa CAD/CAM và CNC FME CAD - Thiết kế CAE - Phân tích/hiệu chỉnh FME CAD CAM CAD CƠ SỞ DỮ LIỆU CNC CAE CAM 3/48 4/48 3 4
10/12/2020 3.1. TỔNG QUAN (3) 3.1. TỔNG QUAN (4) FME FME  Vấn đề cốt lõi trong Một hệ tương tác đồ hệ thống CAD là đồ họa máy tính ICG M aø hì n nh họa máy tính. (Interactive  Khi thiết kế thì người Computer Graphics) thiết kế dùng máy điển hình bao gồm M aù i y n tính để tạo ra, biến phần cứng và phần Loa B aø phí n m đổi và đưa dữ liệu lên mềm. M aù tnh y í OÅ a CD ñó màn hình ở dạng hình O Å a m eâ ñó m ảnh và ký hiệu. 5/48 6/48 5 6 3.1. TỔNG QUAN (5) 3.1. TỔNG QUAN (6) FME FME Phần cứng gồm: Cấu hình của một phần mềm CAD gồm: • Bộ xử lý trung tâm • Một hoặc vài trạm làm việc kể cả màn hình Màn hình • Các thiết bị như máy in, máy vẽ,... đồ họa Cơ sở dữ Các chương Phần mềm gồm: liệu ứng trình ứng Bộ đồ họa • Các chương trình cần thiết để đưa quá trình đồ họa lên dụng dụng Thiết bị nhập hệ thống, kèm theo các chương trình ứng dụng cho các của người nhiệm vụ thiết kế riêng biệt theo yêu cầu của người dùng dùng. Trạm thiết kế 7/48 8/48 7 8
10/12/2020 3.1. TỔNG QUAN (7) 3.1. TỔNG QUAN (8) FME FME  Bộ đồ họa (Graphics Package) là phần mềm hỗ trợ giữa  Các chương trình con nhập nhận các lệnh và dữ người dùng và màn hình đồ họa. liệu từ người dùng và đưa chúng đến chương  Nó quản lý sự tương tác giữa người dùng và hệ thống. trình ứng dụng.  Nó cũng dùng như là giao diện (kết nối trung gian) giữa người dùng và phần mềm ứng dụng.  Chương trình con xuất điều khiển màn hình (hoặc các thiết bị khác) và biến đổi mô hình ứng  Bộ đồ họa gồm các chương trình con nhập (input dụng sang hình ảnh đồ họa 2 hoặc 3 chiều. subroutines) và các chương trình con xuất (output subroutines). 9/48 10/48 9 10 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Các chức năng của bộ đồ họa: 1. Tạo ra các phần tử đồ họa (Create). 2. Biến đổi (Transform): Di chuyển, phóng đại, xoay. 3. Chỉnh sửa (Modify): Cắt xén,… 4. Tạo đặc tính (Attribute): Nét vẽ, màu, độ dày. 5. Xoá đối tượng (Delete). 6. Tạo hàm nhập của người dùng (User input Function). 11/48 12/48 11 12
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Tạo ra các phần tử đồ họa: Tạo ra các phần tử đồ họa: Phần tử trong đồ họa máy tính là một đối tượng hình Thí dụ AutoCAD có các công cụ tạo các phần tử hình học sau: ảnh cơ sở như điểm, đường thẳng, đường tròn,... Tập hợp những phần tử này trong hệ thống cũng có thể bao gồm cả chữ viết và ký hiệu đặc biệt. 13/48 14/48 13 14 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi (Transformation): Biến đổi (Transformation): Biến đổi hình học trong không gian 2 chiều (2D): Để định vị một điểm trong hệ tọa độ 2 trục, phải chỉ ra tọa độ X, Y. Những tọa độ này có thể coi như một ma trận 1 x 2 : (x,y). Thí dụ: Ma trận (2,5) là một điểm có tọa độ x = 2 và y = 5 tính từ gốc toạ độ. Phương pháp này có thể phát triển cho việc xác định đường như là ma trận 2x2 bằng cách cho toạ độ 2 điểm của đường thẳng. Công thức có dạng: 15/48 16/48 15 16
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Biến đổi: Phép di chuyển FME FME Biến đổi (Transformation): Di chuyển: Là đưa phần tử hình học từ chỗ này tới chỗ kia. Trong  Bằng cách dùng các quy tắc ma trận, một điểm trường hợp 1 điểm, phương trình được viết như sau: hay một đường (hoặc phần tử hình học khác viết x’ = x + m , y’ = y + n dưới dạng ma trận) có thể được biến đổi để tạo ra Trong đó: x’, y’ là tọa độ của điểm di chuyển tới một phần tử mới. x, y là tọa độ ban đầu của điểm di chuyển đi,  Có nhiều phép biến đổi được dùng trong đồ họa m, n - lượng di chuyển tương ứng theo phương x,y. máy tính. Chúng ta sẽ bàn về 3 phép biến đổi: di Viết dưới dạng ma trận: chuyển, khuyếch đại và xoay. (x’,y’) = (x,y) + T Trong đó: T = (m,n) ma trận di chuyển 17/48 Ký hiệu T là do chữ Translation. 18/48 17 18 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép di chuyển Biến đổi: Phép di chuyển Để minh họa các biến đổi trong mặt phẳng 2D hãy xét một đường Kết quả của phép di chuyển minh họa trên hình sau: thẳng được xác định bởi ma trận. y Giả sử ta cần di chuyển L đi 2 đơn vị theo x và 3 đơn vị theo y Việc này có nghĩa là ta phải cộng thêm 2 vào các giá trị x hiện tại và 3 vào giá trị y hiện tại của các điểm đầu và cuối của đường thẳng. Nghĩa là đường thẳng mới có các điểm cuối là (3,4) và (4,7). 19/48 20/48 19 20
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ Dùng để tăng hoặc giảm kích thước của đối tượng hình học. Không nhất thiết phải có tỉ lệ khuyếch đại như nhau theo cả 2 phương x,y. Thí dụ một đường tròn có thể biến đổi thành ellipse bằng cách lấy tỉ lệ khuyếch đại theo phương x và y khác nhau. 21/48 22/48 21 22 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ Các điểm của một phần tử có thể được lấy tỉ lệ khuyếch đại bằng Thí dụ ma trận tỉ lệ như sau: Cũng với đường thẳng như trong thí dụ trên, ( x’,y’) = (x,y) S ta hãy nhân tỉ lệ lên 2. Khi đó ma trận tỉ lệ Trong đó (2x2) được xác định như sau: S Phương trình khuếch đại được viết Là ma trận tỉ lệ. S là viết tắt của chữ Scaling. Điều này có nghĩa là kích thước của phần tử được thay đổi bởi hệ số tỉ lệ m theo Kết quả khuếch đại phương x và hệ số tỉ lệ n theo phương y. 23/48 24/48 23 24
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép xoay Biến đổi: Phép xoay Trong phép biến đổi này các điểm của một phần tử được xoay Thí dụ: Chúng ta sẽ sử dụng cùng đường thẳng trên và cho xoay quanh gốc tọa độ một góc . Đối với góc  dương, chi tiết xoay một góc 300 quanh gốc tọa độ. Ma trận xoay được viết: ngược chiều kim đồng hồ. Viết dưới dạng ma trận sẽ như sau: Trong đó Đường thẳng mới được xác định như sau: Là ma trận xoay. R là viết tắt của chữ Rotation 25/48 26/48 25 26 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép xoay Phân loại các hình chiếu: y Planar geometric projections Parallel Perspective ( 0. 4. - 268, 464) Orthographic Oblique One-point Top Cabinet Two-point (plan) Front Axonometric Cavalier Three-point elevation Side elevation Other Isometric Other Kết quả của phép xoay 27/48 28/48 27 28
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu thẳng góc: Hình chiếu thẳng góc: FME FME Ưu điểm: - Có thể đo chính xác được Projection plane (top view) Projectors for side view - Các hình chiếu có Projectors for top view cùng tỉ lệ Projectors for front view Projection plane (side view) Projection plane Nhược điểm: (front view) - Không giống với nhìn thực 29/48 30/48 29 30 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Hình chiếu thẳng góc: Hình chiếu thẳng góc: 31/48 32/48 31 32
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu thẳng góc: Hình chiếu trục đo (Isometric): FME FME 120o 120o Ưu điểm: 120o - Có thể đo chính xác được - Không cần nhiều hình chiếu Nhược điểm: Projection plane y Projector - Không giống với nhìn thực Projection- plane normal z x 33/48 34/48 33 34 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Hình chiếu trục đo (Isometric): Hình chiếu nghiêng (Oblique): Trò chơi điện tử dùng hình chiếu trục đo từ nhiều năm nay 35/48 36/48 35 36
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu nghiêng (Oblique): Hình chiếu thẳng góc và nghiêng: FME FME 1 1 1 1 1 1 o o cavalier projection 30 45 of unit cube ; y y ; ; y y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y yyyyyyy ; ;;;;;;; y ; y yyyyyyy ; ;;;;;;; y ; y yyyyyyy ; ;;;;;;; y ; 1 1 1/2 1/2 1 1 o o 45 30 cabinet projection of unit cube 37/48 38/48 37 38 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Hình chiếu phối cảnh: Hình chiếu phối cảnh: Dùng để quảng cáo, trình diễn các sản phẩm công nghiệp. Ưu điểm: Trông như thật Nhược điểm: - Không giữ được hình dạng hay tỉ lệ. 39/48 40/48 39 40
10/12/2020 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu phối cảnh: Xóa các mặt khuất: FME FME Có các kiểu thể hiện Cần phải xoá các mặt khuất phía sau của hình chiếu khi tạo khác nhau với 1, 2 hay ảnh trên màn hình. Vậy phải làm sao? Việc này đã được ba điểm chân trời (tâm quan tâm giải quyết vào cuối những năm 60-70. chiếu) 41/48 42/48 41 42 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2. ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Lưu chiều sâu Z nhỏ nhất: Lưu chiều sâu Z nhỏ nhất:  Chỉ những điểm có giá trị Z nhỏ nhất là thấy được tại mỗi vị trí pixel.  Phải xây dựng hai ma trận: • Z(x,y) với chiều sâu Z gần nhất cho mỗi pixel • I(x,y) với cường độ màu cuối cùng cho mỗi pixel được xác định là có Z gần nhất.  Quá trình được kiểm tra cho từng mặt lần lượt theo hướng chiếu. Mặt nào có giá trị Z nhỏ nhất là mặt thấy được. 43/48 44/48 43 44
10/12/2020 3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH CƠ BẢN 3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH CƠ BẢN FME FME Extrude: Sweep: Một số mô hình được vẽ bằng phần mềm Creo: Tạo khối quét hình thẳng (khối đùn) Tạo khối quét hình dẫn hướng Revolve: Blend: Tạo khối quét hình tròn xoay Tạo khối quét hình qua nhiều mặt cắt 45/48 46/48 45 46 TÓM LƯỢC BÀI TẬP LỚN (XEM YÊU CẦU CỤ THỂ TRÊN BKEL) Sinh viên được giao thực hiện một bài tập lớn với nội dung là ứng dụng một FME FME Đồ họa máy tính là phần cốt lõi trong CAD phần mềm CAD/CAM để thiết kế và chế tạo một chi tiết. Mục đích của bài tập lớn Một phần mềm đồ họa phải cung cấp đầy đủ các Giúp sinh viên biết ứng dụng những hiểu biết của mình về môn học chức năng: tạo các phần tử hình học, chỉnh sửa, CAD/CAM và phần mềm CAD/CAM cho một mục đích cụ thể, qua đó củng tạo đặc tính, xóa đối tượng, tạo các macro, … cố kiến thức đã học và định hướng nghề nghiệp lao động sáng tạo của mình trong tương lai nhờ máy tính. Vẽ và tạo các hình chiếu. Yêu cầu Có nhiều loại hình chiếu được dùng để mô tả sản Mỗi sinh viên phải làm riêng một bài tập bằng năng lực của chính mình. phẩm. Mỗi sinh viên phải làm một báo cáo trình bày nội dung mà mình đã làm với tinh thần đầy đủ, ngắn gọn, rõ ràng và súc tích. Việc quản lý sự hiển thị các hình chiếu dựa trên Những bài tập bị phát hiện là sao chép sẽ bị điểm KHÔNG về bài tập cho cả nguyên tắc chiều sâu Z nhỏ nhất. người chép và người bị chép. Do vậy sinh viên phải hết sức bảo vệ bài làm của 47/48 mình. 48/48 -- - 47 48