CAD – Thiết kế nhờ máy tínhNgười trình bày : HUỲNH HỮU NGHỊ NỘI DUNG • Phần cứng CAD/CAM-CNC • Đồ hoạ máy tính • Mơ hình hố hình học • Cấu trúc dữ liệu và Tiêu chuẩn đồ hoạ • Giới thiệu
Trang 1CAD – Thiết kế nhờ máy tính
Người trình bày : HUỲNH HỮU NGHỊ
NỘI DUNG
• Phần cứng CAD/CAM-CNC
• Đồ hoạ máy tính
• Mơ hình hố hình học
• Cấu trúc dữ liệu và Tiêu chuẩn đồ hoạ
• Giới thiệu phần mềm CAD/CAM Pro/E
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
• Nội dung Cấu hình chung của hệ thống CAD/CAM
Màn hình đồ hoạ
Các thiết bị nhập
Các thiết bị xuất
Các phần tử của máy tính
Headphone (Output)
Hardware box (contains processor, memory, buses etc.)
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Cấu hình chung của hệ thống CAD/CAM
Trang 2Máy tính cá nhân
Modem connection
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Cấu hình chung của hệ thống CAD/CAM
CÁC NHIỆM VỤ CỦA TRẠM THIẾT KẾ
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Cấu hình chung của hệ thống CAD/CAM
1 Giao tiếp với CPU
2 Tạo hình ảnh đồ họa rõ ràng trên màn hình chongười dùng
3 Đảm bảo mô tả hình ảnh ở dạng số
4 Truyền lệnh cho máy tính hoạt động
5 Cho phép giao tiếp dễ dàng giữa người và hệthống
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Một cathode đã được nung nóng phóng ra một chùm electron với tốc
độ cao lên màn hình thủy tinh được tráng một lớp phosphor Các điện tử nạp năng lượng cho lớp phosphor, làm cho nó phát sáng tại điểm bị
kích thích Bằng cách hội tụ chùm điện tử, thay đổi mật độ và điều
khiển điểm tiếp xúc trên màng phosphor nhờ hệ thống phản xạ (deflector), chùm điện tử có thể dùng để tạo ra hình ảnh.
Màn hình CRT không thích hợp cho các màn hình mỏng Khi đó màn hình Plasma là có ích Màn hình Plasma sử dụng khí neon trong môi trường thuỷ tinh với các điện cực nằm ở mặt trước và sau để hiển thị hình ảnh Loại này có kích thước mỏng và có thể cho diện tích lớn
Chúng tiêu thụ nhiều năng lượng và độ phân giải không cao.
Các màn hình LCD sử dụng mạng tinh thể lỏng, có thể đổi màu trong điện trường để hiển thị hình ảnh Màn hình loại này được sử dụng rộng rãi trong các máy tính xách tay Chúng cho phép dùng tối đa diện tích màn hình, tốn ít năng lượng nên thích hợp cho việc lưu động Tuy vậy hình ảnh trên màn hình LCD phụ thuộc vào ánh sáng khuếch tán Chúng ít được sử dụng trong các ứng dụng CAD/CAM.
Plasma display
Liquid crystal display (LCD)
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Là màn hình sử dụng rộng rãi nhất
Là một chai thuỷ tinh chân không
Có phần tử nung nóng
Các điện tử bị lôi cuốn vào xi lanh hội tụ Anode
Có các tấm phản xạ nằm ngang và thẳng đứng
Chùm tia đập lên màng phốt pho ở trươc ống
Hệ thống phản xạ
Màng phosphor cảm sáng
Chùm electron
Màn hình CRT
Sơ đồ ống phóng tia Cathode (CRT)
Trang 3Các thiết bị nhập
Trang 4Các thiết bị xuất
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Laser jet printer
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Các thiết bị xuất
Các phần tử trong máy tính
PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
Main Board
Bộ vi
xử lý Ram
Card mạng và card màn hình
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
ỘI DUG
Trang 5CAM
CNC
Chúng ta biết mối liên hệ giữa CAD/CAM và CNC
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
TỔNG QUAN
Phát triển
Phân tích
Sửa chữa
Hệ thống CAD dùng máy tính để
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH TỔNG QUAN
• Vấn đề cốt lõi trong
hệ thống CAD là đồ
thiết kế người thiết
kế dùng máy tính để
tạo ra, biến đổi và
đưa dữ liệulên màn
hình ở dạng hình ảnh
và ký hiệu
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
TỔNG QUAN
• Một hệ tươngtác đồ họamáy tính ICG(InteractiveComputerGraphics)điển hình baogồm phần
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH TỔNG QUAN
• Phần cứng gồm:
Bộ xử lý trung tâm
Một hoặc vài trạm làm việc kể cả màn hình
Các thiết bị như máy in, máy vẽ,
• Phần mềm gồm: Các chương trình cần thiết để đưa qúa
trình đồ họa lên hệ thống, kèm theo các chương trình ứng
dụngcho các nhiệm vụ thiết kế riêng biệt theo yêu cầu của
Các chương trình ứng dụng
Bộ đồ họa
Màn hình đồ họa
Thiết bị nhập của người dùng
Design workstation
Cấu hình của một phần mềm CAD gồm:
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH TỔNG QUAN
Trang 6• Hệ thống hay bộ đồ họa (Graphics Package) là
phần mềm hỗ trợ giữa người dùng và màn hình đồ
họa Nó quản lý sự tương tác giữa người dùng và hệ
thống Nó cũng dùng như là giao diện (kết nối trung
gian) giữa người dùng và phần mềm ứng dụng Hệ
thống đồ họa gồm các chương trình con nhập
(input subroutines) và các chương trình con xuất
(output subroutines).
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
TỔNG QUAN
• Các chương trình con nhập nhận các lệnh và dữ
liệu từ người dùng và đưa chúng đến chương trình ứng dụng.
• Chương trình con xuất điều khiển màn hình (hoặc
các thiết bị khác) và biến đổi model ứng dụng sang hình ảnh đồ họa 2 hoặc 3 chiều.
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH TỔNG QUAN
Sự tiến hoá của đồ hoạ máy
Hypermedia, thực tế ảo,…
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
TỔNG QUAN
• 1 Tạo ra các phần tử đồ họa (Create)
• 2 Biến đổi (Trasform): Di chuyển, phóng đại, xoay
• 3 Chỉnh sửa (Modify): cắt xén,…
• 4 Tạo đặc tính (Attribute): nét vẽ, màu, độ dày.
• 5 Chia nhỏ để chọn xoá đối tượng (Delete)
• 6 Tạo hàm nhập của người dùng (User input
Function)
Các chức năng của bộ đồ hoạ ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo ra các phần tử đồ hoạ
•Phần tử trong đồ họa máy tính là một đối tượng hình 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
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo ra các phần tử đồ hoạ
Phần mềm AutoCADï có công cụ tạo các phần tử hình học sau :
Trang 7Biến đổi (Transformation) : Biến đổi hình học trong không gian 2
chiều (2D)
Phép di chuyển : Là đưa phần tử hình học từ chỗ này tới chỗ kia
Scaling: 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.
Phép xoay : Trong phép biến đổi này các điểm của một phân tử được
xoay quanh gốc tọa độ một góc θ.
Tô bóng = Render
Chiếu phối cảnh
Chiếu trục đo
Dạng khung dây
Dạng khung dây có chiều sâu
Khung dây antialiasing
Tô bóng phẳng
Tô bóng mềm mại đa giác
Bản đồ tranh và có bóng chiếu
Cận cảnh
Tạo sương mù
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Biến đổi (Trasform) 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 ratọa độ X, Y Những tọa độ này có thể coi như một matrận 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 địnhđường như là ma trận 2x2 bằng cách cho toạ độ 2 điểmcủa đường thẳng Công thức có dạng:
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Biến đổi (Transformation)
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Biến đổi (Transformation)
• Bằng cách dùng các quy tắc ma trận, một điểm hay một đường (hoặc phần tử hình học khác viết dưới dạng ma trận) có thể được biến đổi để tạo ra một phần tử mới.
• Có nhiều phép biến đổi được dùng trong đồ họa máy tính Chúng ta sẽ bàn về 3
phép biến đổi: di chuyển, khuyếch đại và
xoay
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Phép di chuyển
• Di chuyển: Là đưa phần tử hình học từ chỗ này tới
chỗ kia Trong trường hợp 1 điểm, phương trình được
viết như sau:
• Trong đó x’, y’ là tọa độ của điểm di chuyển tới
• x, y là tọa độ ban đầu của điểm di chuyển đi,
• m, n - lượng di chuyển tương ứng theo phương x,y.
• Viết dưới dạng ma trận:
• Trong đó T = (m,n) ma trận di chuyển
• Ký hiệu T là do chữ Translate = di chuyển.
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
• 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 vàcuối của đường thẳng Nghĩa là đường thẳng mới có cácđiểm cuối là (3,4) và (4,7) Hiệu quả của phép di chuyểnminh họa trên hình sau
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Trang 8Phép di chuyển
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Scaling: 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.
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Scaling: lấy tỉ lệ
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Scaling: lấy tỉ lệ
Các điểm của một phân tử có thể được lấy tỉ lệ khuyếch đại bằng ma trận tỉ lệ như sau:
( x’,y’) = (x,y) S Trong đó
Là ma trận tỉ lệ Điều này có nghĩa là kích thước của phân tử được thay đổi bởi hệ số tỉ lệ m theo phương x và hệ số tỉ lệ n theo phương y
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Scaling: lấy tỉ lệ
Thí dụ
Cũng với đường thẳng như trong
thí dụ trên, ta hãy nhân tỉ lệ lên
2 Khi đó ma trận tỉ lệ ( 2x2)
được xác định như sau:
Phương trình khuếch đại
Trong đó
Là ma trận xoay R là viết tắt của chữ Rotation = xoay
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Trang 9Phép xoay
Thí dụ: Chúng ta sẽ sử dụng cùng đường thẳng trên
và cho xoay một góc 300quanh gốc tọa độ Ma trận
xoay được viết:
Đường thẳng mới được xác định như sau:
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Phép xoay
Kết quả của phép xoay
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
TẠO HÌNH CHIẾU TRONG ĐỒ
HỌA MÁY TÍNH
Bản vẽ chính là hình chiếu
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Trang 10ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo hình chiếu trong đồ hoạ máy tính
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Planar geometric projections
Front elevation Side elevation
Top (plan)
Parallel Perspective
Orthographic Oblique One-point
Cabinet Cavalier
Other
Two-point Three-point Axonometric
Isometric Other
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo hình chiếu trong đồ hoạ máy tính
Hình chiếu thẳng gĩc
Projectors for front view Projection plane (front view)
Projectors for top view
Projectors for side view
Projection plane (side view)
Projection plane (top view)
Ưu điểm:
- Cĩ thể đo chính xác được
- Các hình chiếu cĩ cùng tỉ lệ
Nhược điểm:
- Khơng giống với nhìn thực
Hình chiếu trục đo (isometric)
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo hình chiếu trong đồ hoạ máy tính
Projector
plane normal
Projection-z x
y
Projection plane
hược điểm:
- Khơng giống với nhìn thực
- Khĩ thể hiện mặt cong hắngo với mặt phẳng
Hình chiếu nghiêng (oblique)
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo hình chiếu trong đồ hoạ máy tính
45o 30o
1 1
1
1 11
1 11
30o
Thí dụ hình chiếu thẳng gĩc (ortographic) và nghiêng (oblique)
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo hình chiếu trong đồ hoạ máy tính
multiview orthographic
cavalier
cabinet
yyyyyyyy yyyyyyyy
yy yy yy yy yy
y y y y y
y y y y y
yy yy yy yy yy
Trang 11Hình chiếu phối cảnh
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Hình chiếu phối cảnh
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tạo hình chiếu trong đồ hoạ máy tính
Cĩ các kiểu thể hiện khác nhau với 1, 2 hay ba điểm chân trời
(tâm chiếu)
Xố các mặt khuất
• Cần phải xố các mặt khuất phía sau của hình chiếu
khi tạo ảnh trên màn hình Vậy phải làm sao? Việc
này đã được quan tâm giải quyết vào cuối những
• Chỉ dùng cho những vật thể đơn giản
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Lưu chiều sâu Z nhỏ nhất
• Chỉ những điểm cĩ 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 cĩ Z gần nhất
• Quá trình được kiểm tra cho từng mặt lần lượt theo
hướng chiếu Mặt nào cĩ giá trị Z nhỏ nhất là mặt thấy
được
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Lưu chiều sâu Z nhỏ nhất
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Trang 12Các phương pháp tạo hình cơ bản
Tạo khối quét hình qua nhiều mặt cắt
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
Tĩm lược
• Đồ họa máy tính là phần cốt lõi trong CAD
• Một phần mềm đồ họa phải cung cấp đầy đủ các chức năng:
tạo các phần tử hình học, chỉnh sửa, tạo đặc tính, chọn xĩa đối tượng, tạo các macro, p
• Vẽ là tạo nên các hình chiếu.
• Cĩ nhiều loại hình chiếu được dùng để mơ tả sản phẩm
• Trong kỹ thuật và kiến trúc dùng hình chiếu song song
• Trong quảng cáo và trình diễn dùng hình chiếu phối cảnh.
• Việc quản lý sự hiển thị các hình chiếu dựa trên nguyên tắc chiều sâu Z và vector pháp tuyến.
• Hiểu được cách tạo ảnh 2D như thể nào trong đồ hoạ máy tính,
sẽ giúp cho bạn ứng dụng máy tính tốt hơn trong cơng việc thiết
kế sản phẩm và tạo các hình chiếu
ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
NỘI DUNG
1 Đặt vấn đề
2 Mô hình hoá 2D
3 Mô hình hoá mặt cong
4 Mô hình hoá khối đặc
5 Các kỹ thuật mô hình hoá khác
ĐẶT VẤN ĐỀ
Một cảnh có thể chứa các vật thể khác nhau: Mây, cây, đá, nhà, nội thất, v.v…
Có nhiều cách khác nhau để thể hiện các vật thể đó
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
– Trong không gian hai chiều (2D) một vật thể 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 là đơn giản Với 2D phần lớn các bản vẽ thiết
kế chi tiết máy và sơ đồ điện trong công nghiệp
đã được tạo ra bằng tay.
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình 2D
Trang 13độ nhanh hơn, chính xác hơn, rõ ràng hơn, và
đặc biệt là dễ chỉnh lý, sửa chữa hơn.
• Tuy nhiên, so với vẽ trong không gian 3D, nó có một số nhược điểm sau:
•Không thể tự tạo ra các hình chiếu phụ thông qua hìnhchiếu có trên màn hình
•Các hình ảnh như hình chiếu trụ đo, hình chiếu thẳngchỉ là giả tạo và khi vẽ thì không có liên hệ gì với nhaucả
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Tuỳ biến màn hình (transformation)
Gồm việc sử dụng các lệnh để tạo nên các phần tửđơn giản như đường thẳng (LINE), đường tròn(CIRCLE), cung tròn (ARC), ellipse, spline, point
Việc vẽ có thể được thực hiện theo hai cách:
Vẽ phác - vẽ trước khi cho kích thướcVẽ chính xác - khi vẽ phải chỉ ra tọađộ của đối tượng cần vẽ
Vẽ phác là một công cụ vẽ nhanh chóng vì
không yêu cầu độ chính xác cao
Việc vẽ chính xác ngay từ đầu có ưu điểm là
có thể cho bản vẽ đúng, nhưng tốc độ chậm hơn sovới vẽ phác
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Để hiệu chỉnh đối tượng, ta có nhiều công cụ Các
công cụ thông dụng là : Xóa (Erase), tạo đối tượng song song
(Offset), sao chép đối tượng (Copy), di chuyển vị trí đố tượng
(Move), lấy đối xứng đối tượng (Mirror), sao chép đối tượng
theo dãy (Array), hiệu chỉnh chiều dài đối tượng (Lengthen),
xén đối tượng tại một điểm (Break), vát mép (Chamfer), bo
tròn góc (Fillet), cắt một phần đối tượng (Trim), kéo dài đối
tượng (Extend), xoay đối tượng (Rotate),
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Gồm các công cụ phóng to thu nhỏ (Zoom), dichuyển (Pan) trong không gian 2D
Với công cụ Zoom, Pan, người dùng có thể phóng
to, thu nhỏ hình ảnh theo tỉ lệ mong muốn, di chuyểnhình ảnh trên màn hình đến vị trí cần thiết giống như
ta đưa tờ giấy vẽ trên mặt bàn khi thực hiện bản vẽbằng tay
Mô hình 2D
Công cụ tuỳ biến màn hình
Trang 14MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình 2D
Tạo lớp quản lí đối tượng
Để thực hiện nhiều hình vẽ có những chức năng
khác nhau trên cùng một không gian vẽ, một công cụ
rất hữu ích là tạo lớp Ví dụ :
Lớp 1 Bản vẽ chi tiết không kích thước
Lớp 2 Bản vẽ phôi
Lớp 3 Kích thước
Lớp 4 : Ghi chữ
Tuỳ theo nhu cầu của người dùng lớp này hay lớp
kia có thể cho hiện trên bản vẽ
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình 2D
Tạo lớp quản lí đối tượng
Danh sách các lớp trên AutoCad
Tạo thư viện các phần tử đồ họa
• Để thực hiện bản vẽ phức
tạp nhanh chóng, cần phải
tạo ra các thư viện phần tử
đồ họa Đây là những bản
vẽ chi tiết mẫu mà khi cần,
ta gọi ra để chèn vào các
vị trí cần thiết trên bản vẽ
Thư viện có thể chứa các
chi tiết chuẩn với kích
thước cố định hoặc các
chương trình con (macro)
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình 2D
• Bằng cách dùng macro tham số ta có thể khai báo để tạo ra những vật thể tương tự với các tham số tùy ý.
• Các hệ thống CAD còn có những macro modify tổng thể - thí dụ các macro liên quan đến kích thước của bản vẽ Khi ta tay đổi tính chất, thí dụ kiểu chữ, độ lớn của nét chữ thì sau khi cập nhật, toàn bộ các chữ và số ghi kích thước trên bản vẽ sẽ thay đổi theo.
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình 2D
MÔ HÌNH KHUNG DÂY
Mô hình khung dây mô tả một phần tử 3D Chúng gồm tập hợp
các điểm đỉnh, và các cạnh (đường thẳng, cung tròn, đường
tròn và đường spline,…) nối với nhau, đủ xác định một vật thể và
có thể quan sát Thí dụ một hình tứ diện như trên hình sau
Các đỉnh Các cạnh Dạng cạnh
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
MÔ HÌNH KHUNG DÂY
Thí dụ một hình côn
Các đỉnh Các cạnh Dạng cạnh
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Trang 15MÔ HÌNH KHUNG DÂY
Thí dụ một hình cầu
Các đỉnh Các cạnh
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
MÔ HÌNH KHUNG DÂY
Thí dụ một hình cầu
Các đỉnh Các cạnh
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
MÔ HÌNH KHUNG DÂY
Các ràng buộc khi xây dựng mô hình
khung dây:
- Mỗi đỉnh phải có 3 giá trị toạ độ X, Y, Z
- Các cạnh phải khép kín
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình khung dây MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình khung dây
Mô hình khung dây mô tả một phần tử 3D Chúng
gồm tập hợp các điểm đỉnh, và các cạnh (đường thẳng, cung
tròn và đường tròn, đường conic, spline) nối với nhau, đủ xác
định một vật thể và có thể quan sát
Ưu điểm:
Dễ dựng hình, tốn ít bộ nhớ
Nhược điểm:
1 Không nhất quán,
2 Không có đường bóng
3 Không thể thấy được ảnh hưởng lẫn nhau giữa các
phần tử
4.Khó khăn xuất hiện khi tính toán các tính chất vật
Có nhiều phương án dự đoán vật thể từ một mô hình khung dây
Mô hình khung dây MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Trang 16MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình khung dây
Không thấy các đường bóng
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình mặt 3D
Mô hình mặt được xác định nhờ điểm, đường, mặtKỹ thuật này cao hơn so với khung dây, linh hoạt hơn vànhiều chức năng hơn
Ưu điểm so với khung dây:
Có thể tạo ra các mặt phức tạpCó thể tô bóng
Có thể phân biệt các phần tử đặc biệt trên mặt nhưcác lỗ
Có thể thu được hình ảnh chất lượng và đảm bảogiao diện thuận tiện với máy CNC khi mô phỏngchuyển động của công cụ trong không gian 3 chiều khigia công chi tiết với bề mặt phức tạp theo nhiều trục
Các dạng bề mặt
• Các mặt hình học cơ sở gồm:
• Mặt kẻ –Ruled surface
• Mặt tròn xoay – Revolved surface
• Mặt quét - Sweep surface
• Mặt trùm - Blend surface
Tên gọi các cơng cụ tạo mặt cĩ thể khác nhau
ở những phầm mềm CAD/CAM khác nhau
Thí dụ mặt kẻ Ruled trong Pro/E khơng cĩ mà
chỉ cĩ mặt Boundary.
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mặt kẻ (Ruled) và tròn xoay (Revolved)
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mặt quét (Sweep) và trùm (Blend)
Mô hình mặt 3D
Trang 17MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Mô hình mặt 3D
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Trang 18MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
– Không đủ độ chính xác để mô tả một
số bề mặt nhằm có những thông số tin
cậy về vật thể 3 chiều.
– Thủ tục dấu các đường khuất phức tạp
và khó mô tả các vùng bên trong mô
hình
Nhược điểm của phương pháp
tạo mô hình mặt
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
MƠ HÌNH HĨA KHỐI ĐẶC (SOLID MODELLING)
• Mô hình khối rắn được bao bởi thể tích 3
chiều mà vật đó chiếm.
• Như vậy mô hình khối rắn là phương tiện
duy nhất đảm 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.
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Ưu điểm của mô hình khối rắn:
– a) Xác định đầy đủ hình khối, phân biệt rõ vùng trong và vùngngoài vật thể, dễ phát hiện ra sự cố khi các thành phần tươngtác với nhau
– b) Đảm bảo tự động xóa các đường khuất– c) Tự động xây dựng các mặt cắt ba chiều, rất cần khi phântích các đơn vị lắp ráp phức tạp
– d) Sử dụng các phương pháp phân tích tự động xác định chínhxác trọng lượng và kết cấu một cách hiệu qủa bằng phươngpháp phần tử hữu hạn
– e) Tạo ra những hình ảnh có chất lượng trên màn hình nhờ sửdụng nhiều màu sắc
– f) Nâng cao hiệu qủa khi mô phỏng chuyển động của các cơcấu, tạo ra các qũi đạo chuyển động của dụng cụ và ngườimáy
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Trang 19• Có 2 phương pháp tạo mô hình
khối đặc được ứng dụng:
- Phương pháp kết cấu – Constructive
Representation (C - rep)
- Phương pháp biên – Boundary
representation (B - rep).
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
• Vật thể khối được xây dựng từ những khối nguyên thuỷ theo quy tắc tốn học Boole
• Các khối nguyên thuỷ thường là những khối đơn giản với ít tham số
block parameter:
length, width,height
cylinder parameter:
radius, height
cone parameter:
radius, height
Torus parameter:
two radii wedge
Constructive Solid Geometry (CSG)
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
• Mỗi khối nguyên thuỷ được xác định bằng
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
• Các khối nguyên thuỷ được xử lý bằng các tốn
tử Boolean:
– Hội = Union (∪*)– Giao = intersection (∩*)– Trừ = difference (-*)MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Cấu trúc của các khốâi xây dựng được
thể hiện dưới dạng cây nhi phân
Hội
MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC
Constructive Solid Geometry (CSG)
• Thí dụ
∪
y
x z
Rigid motion transformation
Rigid motion parameters