Создание геометрической модели

Первой стадией проектирования является разработка эскиза узора решетки и определение ее геометрических параметров. Понятно, что на эскиз существенно влияют условия, которые, как правило, задаются заказчиком изделия. Несложные узоры можно сразу проектировать с использованием какой-либо широко распространенной САПР, точнее, определенного типа систем, которые принято называть CAD-системами (Computer-Aided-Design) и которые предназначены для геометрического моделирования двумерных (2D) и трехмерных (3D) объектов и подготовки конструкторско-чертежной документации (AutoCAD, SolidWorks, T-Flex CAD и др.). Поскольку мы рассматриваем технологию изготовления решеток из листовых материалов, эскиз решетки достаточно получить как 2D – объект. Под «несложным» узором здесь понимается геометрический объект, который задается отрезками прямых и дугами окружностей, причем количество геометрических примитивов не превышает 50-100. Следует отметить, что геометрическая модель решетки в CAD-системах получается в векторном формате, что сразу позволяет ее использовать на следующем этапе проектирования – этапе подготовки управляющей программы для вырезки на машине с ЧПУ.

Если узор решетки является достаточно сложным, то целесообразно применение специализированных геометрических редакторов типа CorelDraw, который также позволяет создать геометрию узора в векторном виде. Однако и такого рода редакторы не слишком удобны для проектирования решеток очень сложных геометрических конфигураций. Геометрические контуры таких решеток состоят преимущественно из лекальных кривых, предварительно разрабатываемых и прорисовываемых дизайнером на бумаге с последующим вводом информации в компьютер посредством сканирования. Иногда в качестве инструмента дизайнера используются растровые графические редакторы типа Adobe Photoshop, но, как и в случае сканирования, результат проектирования получается в растровом формате.

В этих случаях этап получения геометрической модели решетки содержит еще одну стадию: преобразование растровой модели в векторную (векторизацию). Несмотря на то, что современные «векторизаторы» для широкого класса растровых изображений позволяют получать адекватный векторный формат в автоматическом режиме, все же проблема векторизации остается актуальной и сегодня, особенно для сложных геометрических контуров, для которых алгоритмы интерполяции кривых, используемые в «векторизаторах», не обеспечивают необходимую степень точности по отношению к оригиналу. Необходимо иметь в виду и тот факт, что низкое качество бумажного эскиза также может «внести свой вклад» в искажение результирующей геометрической модели. И хотя режим удаления «грязи» предусмотрен еще на стадии сканирования практически во всех программных продуктах, которым комплектуются дорогие сканирующие устройства, он эффективен только для части возникающих в реальной практике задач.

Одним из подходов к решению проблемы качества векторизации является использование интерактивных методов получение векторной модели, при которых на основе растровой «подложки» на экране монитора пользователь задает набор точек на растровом изображении и ряд других параметров, позволяющих управлять процессом интерполяции получаемого геометрического контура, а, следовательно, и влиять на точность результата. Интерактивный способ применяется и без использования стадии сканирования, когда в качестве «подложки» выступает бумажный оригинал, но в этом случае требуется дополнительное оборудование («дигитайзер»), а процесс получения векторной геометрической модели называют соответственно названию специализированного периферийного устройства «оцифровкой».

Таким образом, как уже отмечалось выше, результат первого этапа при автоматизированном проектировании решетки представляет собой геометрическую 2D-модель в векторном формате. (Отметим, что функцию геометрического моделирования может выполнять и CAD-модуль любой специализированной САПР, предназначенной, например, для подготовки управляющей программы для технологического оборудования с ЧПУ.) В зависимости от способа получения модели и использованного программного обеспечения геометрический контур решетки описывается следующим образом:

либо состоит из отрезков прямых;
либо помимо отрезков включает в себя и дуги окружностей;
либо описывается с применением каких-либо сплайнов, например, кривых Безье (Corel Draw).
В последнем случае требуется еще одна стадия обработки геометрической модели: аппроксимация сплайнов дугами окружностей, поскольку системы ЧПУ машин термической резки листовых материалов, как правило, не поддерживают управление движением инструмента по сплайновым кривым. Аппроксимация контура дугами окружностей понадобится и в случае, когда геометрическая модель содержит большое количество коротких отрезков прямых. Необходимость в этом типе аппроксимации, который называют «делинеризацией», вызвана особенностями технологии термической резки металла и проблемами с управлением движением инструмента на коротких отрезках. Как показал опыт, вырезка сложных решеток, контур которых описывался только отрезками прямых, приводила к существенному ухудшению качества поверхности реза.

Комментарии запрещены.

Архитектура