Bài giảng CAD/CAM - Chương 4: Mô hình hóa hình học

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng CAD/CAM - Chương 4: Mô hình hóa hình học. Chương này cung cấp cho học viên những nội dung gồm: đặt vấn đề; mô hình 2D; mô hình khung dây - wireframe; mô hình mặt - surface; mô hình khối - solid;... 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 4: Mô hình hóa hình học

10/19/2020 Môn học: CAD/CAM CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HÓA HÌNH HỌC FME FME Nội dung: Chương 4: 4.1. Đặt vấn đề MÔ HÌNH HÓA HÌNH HỌC 4.2. Mô hình 2D 4.3. Mô hình khung dây - wireframe 4.4. Mô hình mặt - surface CBGD: Nguyễn Văn Thành E-mail: nvthanh@hcmut.edu.vn 4.5. Mô hình khối - solid 2 1 2 4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 4.2. MÔ HÌNH 2D FME FME Một cảnh có thể chứa các vật thể khác nhau: Mây, cây, đá, nhà, nội thất, v.v… Trong không gian hai chiều (2D) một vật thể Có nhiều cách khác nhau để thể hiện các vật thể đó. bất kỳ có thể được biểu diễn bằng điểm, đường thẳng, đường cong thông qua các hình chiếu, mặt cắt,… Việc thực hiện các bản vẽ trong không gian 2D rất đơn giản. 3 4 3 4 3 4
10/19/2020 4.2. MÔ HÌNH 2D 4.2. MÔ HÌNH 2D FME FME Ví dụ một mô hình 2D: Ví dụ biểu diễn một mô hình: 2D model 3D model 2D model 3D model 5 6 5 6 5 6 4.2. MÔ HÌNH 2D 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY - WIREFRAME FME FME Mô hình khung dây mô tả một phần tử 3D. Chúng gồm tập hợp Nhờ có máy tính và ứng dụng các phần mềm đồ họa, các bản vẽ 2D được hình thành với tốc độ nhanh hơn, chính xác các đỉnh và các cạnh (đường thẳng, cung tròn, đường tròn và hơn, rõ ràng hơn, và đặc biệt là dễ chỉnh lý, sửa chữa hơn. đường spline,…) nối với nhau, đủ xác định một vật thể và có thể Tuy nhiên, so với vẽ trong không gian 3D, nó có một số quan sát. Ví dụ một hình tứ diện như hình sau: nhược điểm sau:  Không thể tự tạo ra các hình chiếu phụ thông qua hình chiếu có trên màn hình. Các đỉnh Các cạnh  Các hình ảnh như hình chiếu trục đo, hình chiếu thẳng Dạng cạnh chỉ là giả và khi vẽ thì không có liên hệ gì với nhau cả. 7 8 7 7 8
10/19/2020 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY - WIREFRAME 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY - WIREFRAME FME FME Ví dụ một hình côn: Ví dụ một hình cầu: Các đỉnh Các cạnh Dạng cạnh Các đỉnh Các cạnh 9 10 9 10 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY - WIREFRAME 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY - WIREFRAME FME FME Ví dụ một hình cầu khác: Các ràng buộc khi xây dựng mô hình khung dây: Các đỉnh Các cạnh - Mỗi đỉnh phải có 3 giá trị toạ độ X, Y, Z - Các cạnh phải khép kín. 11 12 11 12
10/19/2020 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY - WIREFRAME 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY - WIREFRAME FME FME Ví dụ một hình khung dây như sau: Ưu điểm: Dễ dựng hình, tốn ít bộ nhớ Nhược điểm: 1. Không thể hiện được sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phần tử. 2. Không thể tính toán các tính chất vật lý 3. Không có khả năng tô bóng vì thiếu bề mặt. 4. Dễ nhầm lẫn khi xem xét mô hình: Có nhiều phương án dự đoán vật thể từ một mô hình khung dây 13 14 13 14 4.4. MÔ HÌNH MẶT - SURFACE 4.4. MÔ HÌNH MẶT - SURFACE FME FME Mô hình mặt được xác định nhờ điểm, đường, mặt. Các dạng bề mặt: Kỹ thuật này cao hơn so với khung dây, linh hoạt hơn và nhiều Các mặt hình học cơ sở gồm: chức năng hơn. Mặt kẻ – Ruled surface Ưu điểm so với khung dây: Mặt tròn xoay – Revolved surface  Có thể tạo ra các mặt phức tạp. Mặt quét – Sweep surface  Có thể tô bóng & thu được hình ảnh đẹp. Mặt trùm – Blend surface  Có thể phân biệt các phần tử trên bề mặt như các lỗ. Tên gọi các công cụ tạo mặt có thể khác nhau ở những  Cho phép mô phỏng chuyển động của dụng cụ cắt trong không phần mềm CAD/CAM khác nhau. Ví dụ mặt kẻ Ruled gian 3 chiều khi gia công chi tiết với bề mặt phức tạp. trong Creo không có mà chỉ có mặt Boundary. 15 16 15 16
10/19/2020 4.4. MÔ HÌNH MẶT - SURFACE 4.4. MÔ HÌNH MẶT - SURFACE FME FME Mặt kẻ (Ruled) và mặt tròn xoay (Revolved): Mặt quét (Sweep) và mặt trùm (Blend): 17 18 17 18 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID FME FME 3.2.5.1. Khái quát: 3.2.5.1. Khái quát Mô hình khối rắn được bao bởi thể tích 3 chiều mà vật 3.2.5.2. Phương pháp kết cấu (Constructive Representation) đó chiếm. 3.2.5.3. Phương pháp biên (Boundary Representation) Như vậy mô hình khối rắn là phương tiện duy nhất đảm 3.2.5.4. Các phương pháp khác bảo hình dung đầy đủ về vật thể trong không gian 3 chiều. Đây là phương pháp hiện đại nhất và mạnh nhất trong tất cả các phương pháp hiện có. 19 20 19 20
10/19/2020 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID FME FME Phương pháp kết cấu - Constructive Solid Geometry (CSG): Có 2 phương pháp tạo mô hình khối đặc được  Vật thể khối được xây dựng từ những khối nguyên thuỷ theo quy tắc toán học Boole. ứng dụng:  Các khối nguyên thuỷ thường là những khối đơn giản với ít  Phương pháp kết cấu – Constructive representation tham số. cylinder cone (C - rep) parameter: parameter: block radius, height radius, height  Phương pháp biên – Boundary representation parameter: length, width,height (B - rep). Torus wedge parameter: Sphere parameter: two radii parameter: radius length, width, height 21 22 21 22 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID FME FME Phương pháp kết cấu - Constructive Solid Geometry (CSG): Phương pháp kết cấu - Constructive Solid Geometry (CSG): Mỗi khối nguyên thuỷ được xác định bằng phương trình toán học: Các khối nguyên thuỷ được xử lý bằng các toán tử Boolean:  Hội = Union (*)  Block : {(x, y, z): 0
10/19/2020 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID FME FME Phương pháp biên – Boundary Representation (B-rep): Phương pháp biên – Boundary Representation (B-rep): Các phần tử hình học: Một mô hình B-rep là mô hình được bao bởi các mặt  Điểm = points biên. Các mặt này:  Đường = curves  Kín và liên tục  Mặt = surfaces  Có thể định hướng, nghĩa là có thể phân biệt hai phía. Chúng được tạo ra, hiệu chỉnh và xử lý theo phép toán của hình học Euclid. 25 26 25 26 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID FME FME Phương pháp biên – Boundary Representation (B-rep): Phương pháp biên – Boundary Representation (B-rep): v8 e8 e12 v7 v4 e4 f3 v3 e11 Các phần tử hình học là: e1 f1 e3 f2 e7 solid Winged edge structure  Đỉnh = vertices v1 e2 v2 e10 v6  Cạnh = edges f1 f2 f3 f4 f5 f6 Face level  Mặt = faces  Vòng lặp = loops e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 e8 e9 e10 e11 e12 Edge level v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8 Vertex level 27 28 27 28
10/19/2020 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID Phương pháp biên – Boundary Representation (B-rep): Phương pháp biên – Boundary Representation (B-rep): FME FME Công thức Euler-Poincaré: Ví dụ: V-E+F-(L-F) - 2(S-G) = 0 Trong đó: V - số lượng vertices (đỉnh) F - số lượng faces (mặt) E - số lượng edges (cạnh) L - số lượng loops (vòng biên kín ngoài hay trong các mặt) S - số lượng shell (vỏ. bản thân một khối solid đã là một vỏ, nên giá trị nhỏ nhất của vỏ bằng 1) G - số lượng genus (lỗ xuyên qua khối) 29 30 29 30 4.5. MÔ HÌNH KHỐI - SOLID TÓM LƯỢC FME FME Các kỹ thuật mô hình hóa khác:  Có nhiều cách tạo mô hình  2D  Kỹ thuật Voxel  3D  Kỹ thuật Grammar (nhân mảnh) • Khung dây  Kỹ thuật Particle (tạo hạt) • Mặt • Khối (C-rep, B-rep, Voxel, Grammar, Particles, Drop)  Hiểu biết về chúng sẽ thuận lợi trong công tác thiết kế sản phẩm. 31 32 31 32