Применение средств автоматизированного проектирования для пространственного моделирования объектов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение средств автоматизированного проектирования для пространственного моделирования объектов

Легкова И.А., доцент

Системы автоматизированного проектирования, основывающиеся на трехмерном моделировании, в настоящее время становятся стандартом для создания конструкторской и технологической документации. Это обусловливает специальные требования к подготовке специалистов в техническом вузе. На фоне этого повышается уровень мотивации будущих специалистов к изучению методов компьютерной графики, возрастает роль графической подготовки в современном техническом образовании.

Развитие и применение современных графических пакетов при изучении графического цикла дисциплин обусловлены спецификой предмета, требующей развитого пространственного мышления, умений воспринимать и производить графическую информацию.

Компания Autodesk представляет достаточно сложный программный продукт для решения подобных задач -- САПР, который при создании трехмерной реалистичной модели использует самый простой и понятный для обучаемого способ создания поверхности -- кинематический.

При освоении данного программного средства следует учитывать некоторую оригинальность интерфейса по сравнению с известной системой 3DS Max в которой создание поверхности производится на трех картинном rкомплексном чертеже с одновременным отображением аксонометрии или перспективы объекта в специальном окне. Разработчики Inventor предлагают начать проектирование сложной модели с так называемого «эскиза», который представляет собой начальный плоский контур, который в последствии с помощью специальных процедур преобразуется в пространственный объект. К таким процедурам относятся «выдавливание», «вращение», «винт» и «сдвиг по сечениям». Возможна разработка предварительной геометрии без соблюдения размеров, но при необходимости исходному контуру можно придать натуральные размеры с помощью функции «авто размер», устанавливая действительные размерные числа. После разработки геометрии и размеров исходного контура следует команда «принять эскиз». После данной директивы плоский контур автоматически передается в подсистему трехмерных преобразований.

Система трехмерных преобразований состоит из интуитивно понятных процедур, позволяющих перемещать контур по строгим законам, формируя при этом пространственную оболочку. Визуализация происходит в аксонометрической проекции, которую можно мгновенно преобразовать в перспективную. На любом этапе преобразований пользователь имеет возможность в реальном масштабе времени вращать модель вокруг любой оси с помощью манипулятора «мышь», а также масштабировать и перемещать изображение. Модель при этом обтягивается фактурой и цветом того материала, который был выбран разработчиком. Предлагается несколько десятков подобных материалов, в том числе и с зеркальными свойствами.

После образования трехмерной модели существуют широчайшие возможности ее усложнения и оптимизации -- сверление и нарезание отверстий, выполнение различных пазов, снятие фасок и образование сопряжений. Следует особо отметить, что все перечисленные действия производятся мгновенно на пространственной модели и позволяют, таким образом, действительно видеть эффективность той или иной операции.

Наличие подобной системы для быстрого получения трехмерной модели ни в коем случае не отрицает классической системы проектирования ручным способом с помощью чертежных инструментов, так как при всех достоинствах системы Inventor 10 не предоставляет возможности обратного перехода от пространственной модели к рабочему комплексному чертежу.

Инженерное образование предусматривает серьезную графическую подготовку будущих специалистов, качество которой призваны обеспечить преподаваемые в вузе такие общепрофессиональные дисциплины, как начертательная геометрия и инженерная графика, которые способствуют развитию пространственного воображения, творческого и конструктивного мышления будущего специалиста, а также воспитанию профессиональной и графической культуры обучающихся.

Профессиональная графическая компетентность инженера предполагает уровень осознанного применения графических знаний, умений и навыков, опирающийся на знания функциональных и конструктивных особенностей технических объектов; опыт графической профессионально ориентированной деятельности; свободную ориентацию в среде графических информационных технологий; отношение к успешной профессиональной деятельности, ее значению и определенным инженерным задачам.

Современные программные средства трехмерного моделирования всесторонне внедряются в учебный процесс при изучении графических дисциплин. Кроме этого широко используются аудиовизуальные средства обучения: наглядные образцы, модели, плакаты, методические указания, в том числе и электронный вариант. Также мультимедийное оборудование и современное программное обеспечение дает возможность создавать демонстрационные трехмерные модели геометрических образов и на их основе выполнять анимационные слайды.

Создаваемые трехмерные модели позволяют обучающимся первых курсов не только оттачивать навыки работы в системах автоматизированного проектирования, но и детально изучать принцип действия и устройство разнообразных изделий и механизмов, касающихся будущей профессиональной деятельности. Например, при изучении темы «Деталирование сборочного чертежа», достаточно сложной для понимания первокурсников, с помощью 3D моделей можно продемонстрировать наглядно как устройство всей сборочной единицы (рис. 1). Учебные 3D презентации -- отличная возможность продемонстрировать, как устроен тот или иной механизм, причём не только снаружи, но даже изнутри.

Рисунок 1. Вентиль

графический учебный трехмерный конструкторский

Таким образом, подсистема образования трехмерных объектов в САПР является превосходным дополнением в учебном процессе, позволяя формировать высоко реалистичные модели кинематическим способом.

Список литературы

1. Киселев В.В., Иванов В.Е., Легкова И.А. Применение интерактивных форм обучения для развития профессионально-деловых качеств курсантов. / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Новейшие достижения в науке и образовании». - 2016. - С. 133-135.

2. Легкова, И.А. Особенности использования электронных учебников при изучении графических дисциплин/ И.А. Легкова, С.А. Никитина, В.В. Киселев. - Современные концепции научных исследований: материалы XVI Международной научно-практической конференции. - Москва, 2015. - №7-4(16). - С.71-72.

3. Легкова, И.А. Влияние использования информационных технологий на графическую подготовку обучающихся / И.А. Легкова, С.А. Никитина. - Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире: материалы ХI международной научно-практической конференции - С.-Петербург, 2015. - №12-3. - С. 109-112.

4. Легкова, И.А. О применении современных компьютерных технологий при обучении графическим дисциплинам / И.А. Легкова, С.А. Никитина. - НоваИнфо, №54. - 2016. - Том 2. - С.230-232.

Размещено на Allbest.ru