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

Nội dung text: Bài giảng CAD/CAM/CNC - Phần 4: Mô hình hóa hình học

1. 4. MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC NỘI DUNG Môn Môn học: CAD/CAM/CNC 4.1. Đặt vấn đề – 4.2. Mô hình hoá 2D 4.3. Mô hình hoá khung dây 3D Khoa Khoa Khí Cơ – 4.4. Mô hình mặt 3D 4.5. Mô hình hoá khối 3D Trường Trường ĐHBK TP.HCM
2. 4.1. 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 Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – thể hiện các vật thể đó. Khoa Khoa Khí Cơ – ❖ Mô hình 2D ❖ Mô hình khung dây 3D ❖ Mô hình mặt 3D ❖ Mô hình khối 3D Trường Trường ĐHBK TP.HCM
3. 4.2. Mô hình 2D Trong không gian hai chiều (2D) một vật thể bất kỳ có thể được biểu diễn bằng Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – điểm, đường thẳng, đường cong thông qua các hình chiếu, mặt cắt, Khoa Khoa Khí Cơ Việc thực hiện các bản vẽ trong không – gian 2D rất đơn giản. Trường Trường ĐHBK TP.HCM
4. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Thí dụ hình một mô 2D
5. Thí dụ biểu diễn một mô hình Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – 2D model 3D model Khoa Khoa Khí Cơ – Trường Trường ĐHBK TP.HCM 2D model 3D model
6. 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 hơn, rõ ràng hơn, và đặc biệt là dễ chỉnh lý, sửa Môn Môn học: CAD/CAM/CNC chữa hơn. – Tuy nhiên, so với vẽ trong không gian 3D, nó có một số nhược điểm sau: Khoa Khoa Khí Cơ – • Không thể tự tạo ra các hình chiếu phụ thông qua hình chiếu có trên màn hình. • Các hình ảnh như hình chiếu trục đo, hình chiếu thẳng chỉ là giả tạo và khi vẽ thì không có liên hệ gì với nhau cả. Trường Trường ĐHBK TP.HCM
7. Các công cụ dựng mô hình 2D Để xây dựng mô hình 2D người thiết kế dùng các công cụ sau (Ví dụ AutoCAD): Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – vẽ (draw), – – chỉnh lý (modify), Khoa Khoa Khí Cơ – – tuỳ biến màn hình (transformation). Trường Trường ĐHBK TP.HCM
8. Các công cụ vẽ Gồm việc sử dụng các lệnh để tạo nên các phần tử đơn giản như đường thẳng (LINE), đường tròn (CIRCLE), cung tròn (ARC), ellipse, spline, point. Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Việc vẽ có thể được thực hiện theo hai cách: • Vẽ phác - vẽ trước khi cho kích thước Khoa Khoa Khí Cơ • Vẽ chính xác - khi vẽ phải chỉ ra tọa độ 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 Trường Trường ĐHBK TP.HCM bản vẽ đúng kích thước, nhưng tốc độ chậm hơn so với vẽ phác.
9. Thí dụ vẽ một đường thẳng được thực hiện như sau – a)Vẽ phác: 1. Dùng lệnh Line 30.0 Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – 2. Pick hai điểm điểm bất kỳ 50.0 3. Cho kích thước 10 – b) Vẽ chính xác: 10 Khoa Khoa Khí Cơ – Nhập số chỉ tọa độ của hai điểm tạo nên đường thẳng. (50, 30) 1. Điểm đầu: X1 , Y1. (10,10) 2. Điểm sau: X2 , Ỳ 2 (50,30) Trường Trường ĐHBK TP.HCM (10, 10)
10. Các công cụ chỉnh lý (Modify) Để chỉnh lý hình ảnh, có nhiều công cụ. Các công cụ thông dụng là: Erase, Offset, Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Copy, Move, Mirror, Array, Break, Chamfer, Fillet, Trim, Extend, Rotate, Khoa Khoa Khí Cơ Thí dụ trong AutoCAD chỉnh lý gồm các – công cụ sau Trường Trường ĐHBK TP.HCM
11. Công cụ tuỳ biến màn hình Gồm các công cụ phóng to thu nhỏ (Zoom), di chuyển (Pan) trong không gian 2D. Thí dụ trong AutoCAD có các công cụ Zoom sau: Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – – Zoom[All/Center/Dynamic/Extents/Previous/Scale(X/ XP)/Window/ :] Khoa Khoa Khí Cơ – Với công cụ Zoom, Pan, người dùng có thể phóng to, thu nhỏ hình ảnh theo tỉ lệ mong muốn, di chuyển hình ảnh trên màn hình đến vị trí cần thiết giống như ta đưa tờ giấy vẽ trên mặt bàn khi thực hiện bản vẽ bằng tay. Trường Trường ĐHBK TP.HCM
12. Tạo lớp Để thực hiện nhiều hình vẽ có những chức năng khác nhau trên cùng một không gian Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – vẽ, một công cụ rất hữu ích là tạo lớp. Lớp 1. Bản vẽ chi tiết không kích thước Lớp 2. Bản vẽ phôi Khoa Khoa Khí Cơ Lớp 3. Kích thước – Tuỳ theo nhu cầu của người dùng lớp này hay lớp kia có thể cho thể hiện trên bản vẽ. Trường Trường ĐHBK TP.HCM
13. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Thí dụ dụ Thí một danh sách các lớp trong AutoCAD Tạo lớp
14. Tạo thư viện các phần tử đồ họa Để thực hiện bản vẽ phức tạp nhanh chóng, cần phải Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – tạo ra các thư viện phần tử đồ họa. Đây là những bản vẽ chi tiết mẫu mà khi cần, Khoa Khoa Khí Cơ 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). Trường Trường ĐHBK TP.HCM
15. 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. Môn Môn học: CAD/CAM/CNC 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 Khoa Khoa Khí Cơ – 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. Trường Trường ĐHBK TP.HCM
16. 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY Mô hình khung dây mô tả một phần tử 3D. Chúng gồm tập hợp các 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 Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – quan sát. Thí dụ một hình tứ diện như trên hình sau Khoa Khoa Khí Cơ – Các đỉnh Các cạnh Dạng cạnh Trường Trường ĐHBK TP.HCM
17. MÔ HÌNH KHUNG DÂY Thí dụ một hình côn Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Khoa Khoa Khí Cơ – Các đỉnh Các cạnh Dạng cạnh Trường Trường ĐHBK TP.HCM
18. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Thí dụ một hình cầu hình một Thídụ MÔ HÌNH KHUNG DÂY HÌNH MÔ Các Các đỉnh Các Các cạnh
19. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Thí dụ một hình cầu hình một Thídụ MÔ HÌNHMÔ KHUNGDÂY Các Các đỉnh Các Các cạnh
20. MÔ HÌNH KHUNG DÂY Các ràng buộc khi xây dựng mô hình khung dây: Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – - Mỗi đỉnh phải có 3 giá trị toạ độ X, Y, Z - Các cạnh phải khép kín Khoa Khoa Khí Cơ – Trường Trường ĐHBK TP.HCM
21. MÔ HÌNH KHUNG DÂY ▪ Ưu điểm: Dễ dựng hình, tốn ít bộ nhớ ▪ Nhược điểm: Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – 1. Không thể hiện được sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phần tử. Khoa Khoa Khí Cơ 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 Trường Trường ĐHBK TP.HCM hình khung dây
22. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC MÔ HÌNH KHUNGDÂY MÔ
23. 4.4. MÔ HÌNH MẶT 3D Mô hình mặt được xác định nhờ điểm, đường, mặt Kỹ thuật này cao hơn so với khung dây, linh hoạt hơn và nhiều chức năng hơn. Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Ưu điểm so với khung dây: ▪ Có thể tạo ra các mặt phức tạp ▪ Có thể tô bóng & thu được hình ảnh ẹp Khoa Khoa Khí Cơ – ▪ Có thể phân biệt các phần tử trên bề mặt như các lỗ. ▪ Cho phép mô phỏng chuyển động của dụng cụ cắt trong không gian 3 chiều khi gia công chi tiết với bề mặt phức tạp. Trường Trường ĐHBK TP.HCM
24. Các dạng bề mặt Các mặt hình học cơ sở gồm: Mặt kẻ –Ruled surface Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Mặt tròn xoay – Revolved surface Mặt quét - Sweep surface Mặt trùm - Blend Khoa Khoa Khí Cơ 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. Trường Trường ĐHBK TP.HCM
25. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Mặt kẻ(Ruled)vàtrònxoay (Revolved)
26. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC M ặt quét (Sweep) và trùm (Blend) và trùm (Sweep) quétặt
27. Các lệnh Modify mặt • Lệnh Merge Môn Môn học: CAD/CAM/CNC • Lệnh Trim – • Lệnh Fillet • Lệnh Extend Khoa Khoa Khí Cơ – • Lệnh Mirror • Lệnh Offset Trường Trường ĐHBK TP.HCM
28. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Lệnh Merge Các lệnh Modify mặt Lệnh Fillet
29. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Lệnh Trim Các lệnh Modify mặt Lệnh Lệnh Extend
30. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Lệnh Mirror Các lệnh Modify mặt Lệnh Offset
31. Nhược điểm của phương pháp tạo mô hình mặt –Không đủ độ chính xác để mô tả Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – một số bề mặt nhằm có những thông số tin cậy về vật thể 3 chiều. Khoa Khoa Khí Cơ –Thủ tục dấu các đường khuất phức – tạp và khó mô tả các vùng bên trong mô hình Trường Trường ĐHBK TP.HCM
32. Tóm tắt Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Hình chiếu 2D Suy biến thành đường thẳng Mặt 3D Khoa Khoa Khí Cơ – Khối 3D Trường Trường ĐHBK TP.HCM Khung dây 3D