Bài giảng CAD/CAM/CNC: Bài 5 - ĐH Bách khoa TP. HCM

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

134
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài 5 của bài giảng CAD/CAM/CNC giới thiệu về mô hình hóa khối đặc (Solid modelling). Thông qua bài học này người học có thể biết được khái quát về mô hình khối rắn; biết được phương pháp kết cấu (Constructive Representation), phương pháp biên (Boundary Representation) và các phương pháp khác. Mời tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng CAD/CAM/CNC: Bài 5 - ĐH Bách khoa TP. HCM

4.5. MÔ HÌNH HÓA KHỐI ĐẶC (SOLID MODELLING) • Khái quát • Phương pháp kết cấu (Constructive Representation) – í hơ K • Phương pháp biên (Boundary gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M Representation) • Các phương pháp khác Đ KrBTHư
Khái quát • Mô hình khối rắn được bao bởi thể tích 3 chiều mà vật đó chiếm. • Như vậy mô hình khối rắn là phương tiện – í hơ K duy nhất đảm bảo hình dung đầy đủ về vật gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M thể trong không gian 3 chiều. • Đây là phương pháp hiện đại nhất và mạnh nhất trong tất cả các phương pháp hiện có. Đ KrBTHư
Ưu điểm của mô hình khối rắn: – a) Xác định đầy đủ hình khối, phân biệt rõ vùng trong và vùng ngoài vật thể, dễ phát hiện ra sự cố khi các thành phần tương tác với nhau – b) Đảm bảo tự động xóa các đường khuất – c) Tự động xây dựng các mặt cắt ba chiều, rất cần khi phân tích các đơn vị lắp ráp phức tạp – í hơ K – d) Sử dụng các phương pháp phân tích tự động xác định gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M chính xác trọng lượng và kết cấu một cách hiệu qủa bằng phương pháp phần tử hữu hạn – e) Tạo ra những hình ảnh có chất lượng trên màn hình nhờ sử dụng nhiều màu sắc – f) Nâng cao hiệu quả khi mô phỏng chuyển động của các cơ cấu, tạo ra các quĩ đạo chuyển động của dụng cụ và Đ KrBTHư người máy.
• Có 2 phương pháp tạo mô hình khối đặc được ứng dụng: Phương pháp kết cấu – Constructive representation (C rep) Phương pháp biên – Boundary – í hơ K representation (B rep). gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M Đ KrBTHư
Constructive Solid Geometry (CSG) KHỐI HÌNH XÂY DỰNG • Vật thể khối được xây dựng từ những khối nguyên thuỷ theo quy tắc toán học Boole. • Các khối nguyên thuỷ thường là những khối đơn giản với ít tham số. cylinder cone – í hơ K parameter: parameter: radius, height radius, height gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M block parameter: length, width,height Torus wedge parameter: Sphere parameter: two radii Đ KrBTHư parameter: radius length, width, height
• Mỗi khối nguyên thuỷ được xác định bằng phương trình toán học: – Block: {(x, y, z): 0
• Các khối nguyên thuỷ được xử lý bằng các toán tử Boolean: – Hội = Union ( *) – Giao = intersection ( *) – Khử = difference (-*) Đ KrBTHư – í hơ K gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M
Cấu trúc của các khốâi xây dựng được thể hiện dưới dạng cây nhi phân Hội – í hơ K Giao Khử gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M Đ KrBTHư
Constructive Solid Geometry (CSG) • Thí dụ y y z y – í hơ K z z x x gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M Rigid motion transformation y y z Rigid motion z parameters z x x y Configuration Configuration x Configuration Đ KrBTHư parameters parameters parameters
Các bước tạo vật thể C rep – Tạo các vật cơ bản: trụ, hộp, … – Dùng các phép toán Boole để cộng, trừ hoặc giao các vật với nhau để tạo nên phần tử phức tạp hơn. – í hơ K – Dùng các lệnh bo tròn, vát mép để tạo nên các gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M mặt chuyển tiếp giữa các mặt giao nhau. – Sau khi tạo được toàn bộ khối vật thể có thể dùng các mặt cắt, hình chiếu để rạo ra các hình vẽ 2D. – Lên kích thước cho các hình chiếu 2D Đ KrBTHư
Constructive Solid Geometry (CSG) Ưu điểm của CSG: Dễ xây dựng khối vật thể – í hơ K Dữ liệu lưu trữ chỉ là cấu trúc nhị phân của các toán tử và kích thước của các khối nguyên gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M thuỷ. Dễ sửa chữa khi thay đổi kết cấu Các toán tử Boolean luôn luôn đảm bảo để vật thể được xây dựng Đ KrBTHư
Constructive Solid Geometry (CSG) Nhược điểm: Cấu trúc cây CSG làm cho khi thực hiện các chức năng khác với mô hình hoá thì phải tính toán rất lớn. – í hơ K Các vật thể nguyên thuỷ được lưu dưới dạng phân gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M tích. Tuy nhiên các mặt không phải là các mặt phân tích như mặt Bezier thì không thể dùng CSG để biểu diễn được. Công cụ nối mặt lập thể với các khối solid nguyên Đ KrBTHư thuỷ còn phải phát triển.
Constructive Solid Geometry (CSG) Do vậy trong phần lớn các hệ thống mô hình hoá, song song với việc lưu cấu trúc CSG, còn lưu cấu trúc hình học biên, gọi là boundary representation – í hơ K (Brep) mà trong đó biên của các khối hình học được gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M lưu dưới dạng tham số. Phương pháp lưu thường dùng nhất là dưới dạng NURBS (NonUniform Rational Bspline) và các card graphic hiện đại đều có thể đáp ứng được. Đ KrBTHư
Boundary Representation (B-rep) Khối hình học biên • Một mô hình B-rep là mô hình được bao bởi các mặt biên. Các mặt này: – Kín và liên tục – í hơ K – Có thể định hướng, nghĩa là có thể phân gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M biệt hai phía. Đ KrBTHư
Boundary Representation (B-rep) Các phần mềm CAD/CAM thương mại thường có thể biểu diễn vật thể 3D ở 2 dạng: – í hơ K gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M Chính xác Gần đúng Đ KrBTHư
Boundary Representation (B-rep) • Các phần tử hình học – Điểm = points – Đường = curves – í hơ K – Mặt = surfaces gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M • Chúng được tạo ra, hiệu chỉnh và xử lý theo phép toán của hình học Euclid Đ KrBTHư
Boundary Representation (B-rep) • Cấu trúc dữ liệu của một cạnh : – Một cạnh • Được bao bởi hai đỉnh • Tiếp giáp chính xác với hai mặt – í hơ K • Mỗi một cạnh tham gia hai vòng lặp,. gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M • Các vòng lặp được định hướng – Trước – Sau Đ KrBTHư
Boundary Representation (B-rep) Predecessor1 Predecessor2 v1 – í hơ K Predecessor2 e Predecessor1 v2 gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M fcw fccw fccw fcw e Successor1 Successor2 v2 v2 Successor1 Successor2 Đ KrBTHư
Boundary Representation (B-rep) v8 e8 e12 v7 v4 f3 e11 e4 v3 e7 e1 f1 e3 f2 solid Winged edge structure e10 v6 v1 e2 v2 f1 f2 f3 f4 f5 f6 Face level – í hơ K gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 e8 e9 e10 e11 e12 Edge level v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8 Vertex level Đ KrBTHư
Boundary Representation (B-rep) • Các phần tử hình học là – đỉnh = vertices – cạnh = edges – í hơ K – mặt = faces gCnNờC/ MAC/ DAC : c ọh nô M – Vòng lặp = loops Đ KrBTHư