Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 2.18 Mb.
|
1.2.8.2 Работа с группой БЭФ В практике создания сложных геометрических моделей очень часто приходится работать сразу с несколькими БЭФ. Для работы с одним или несколькими элементами (группой элементов) из числа всех элементов, находящихся на рабочем поле, в системе предусмотрена возможность их выделения (включения в группу). Выделить отдельный элемент из нескольких элементов можно либо путем указания курсором на его изображение (выделение «по ребру»), либо по его номеру, либо заключением его изображения в площадь прямоугольника (или прямоугольников), который строится с помощью курсора по концам диагонали. Номер присваивается последовательно каждому из считываемых из списка файлов элементу в порядке его считывания. Возможность выделения элементов появляется при нажатии соответствующего поля меню: указанием на изображение -  , по номерам элементов -  , с помощью прямоугольников -  .Рассмотрим работу с группой БЭФ на примере построения композиции из пяти одинаковых конусов, представленной на рис.1.23.  Рис.1.23 Композиция Для развития и проверки уровня Вашего воображения попробуйте решить поставленную задачу самостоятельно. Однако ниже приведена рациональная последовательность необходимых действий Последовательно пять раз считайте изображение конуса, введя его параметры: высоту 70, радиус нижнего основания 20 (радиус 1 равен нулю). Обратите внимание на счетчики находящихся на рабочем поле элементов (S=5 и U=5). Включите режим поверхностного отображения моделей в четырех проекциях (  ,  ). Видно, что модели всех пяти конусов накладываются друг на друга, поэтому выделить какую либо модель из пяти возможно, в данном случае, только используя режим (по ее номеру считывания на рабочее поле).Выделите модель второго конуса (модель первого конуса по заданию должна остаться на месте): нажмите , на запрос системы о начальном элементе введите число 2 (<2>,<Enter>), по запросу о конечном элементе введите также число 2. Так как больше никаких элементов выделять не нужно, на повторный запрос о номере начального элемента нажмите <Esc>.Закрасьте выделенную модель конуса в зеленый цвет - одним цветом каркас, наружную и внутреннюю поверхности. Для этого нажмите последовательно  ,  ,  и в “меню выбора цвета” укажите нужный цвет. Переместите модель второго конуса влево (  ,  , исходная точка - <Home>, <Пробел>, конечная точка - 9 нажатий клавиши со стрелкой влево, т.к. шаг перемещения курсора = 5 мм, <Пробел>).Просмотрите результат перемещения модели второго конуса в четырех проекциях. Выполните аналогичные действия для закраски модели третьего конуса в красный цвет и переноса ее на такое же расстояние (как модели второго конуса) от исходной точки вправо, закраски модели четвертого конуса в сиреневый цвет и переноса ее на ту же величину назад, закраски пятой модели в желтый цвет и перемещения ее вперед. Не забывайте каждый раз просматривать полученное изображение в четырех проекциях. Модель конуса в центре закрасьте в синий цвет. Теперь в соответствии с заданием поверните модели. Просмотрите композицию из моделей конуса в четырех проекциях ( ). Если модель пятого конуса еще выделена , можно сразу повернуть ее вокруг оси OX до горизонтального положения. Для этого в плоскости, параллельной плоскости ZOY ( ) включите режим поворота ( ), в качестве центральной точки выберите центр рабочего поля (<Home>, <Пробел>) и введите значение угла поворота +900 (<9>, <0>, <Enter>).Как уже было отмечено, выделять один или несколько элементов из группы моделей можно также с помощью прямоугольного окна. В этом случае не требуется все время помнить номер модели. Пока мы эту возможность не использовали, потому что модели были как бы “наложены” друг на друга. Теперь, когда они при просмотре в четырех проекциях расположены отдельно, для поворота вокруг оси OY выделим модель конуса сиреневого цвета, используя режим .Для этого нажмите , , на запрос системы о поле окна в аксонометрии (там, где изображения моделей не наложены друг на друга) укажите курсором последовательно начало и конец диагонали прямоугольного окна так, чтобы в его поле попала хотя бы часть модели конуса желтого цвета. При этом каркас выделенной части станет серым. Так как больше никаких моделей выделять не нужно, на повторный запрос системы о поле окна следует ответить отказом <Esc>. Теперь включите вид на модели спереди (плоскость, параллельную XOZ) и произведите поворот в соответствии с заданием. Отключить режим работы с можно повторным нажатием на это поле. Для окончательного выполнения задания произведите аналогичные действия с сиреневой и зеленой моделями.Произведите запись полученной композиции в свою папку в формате *.adm и в растровом формате *.bmp.Чтобы записать ту или иную модель в архив, включите “Файл”, “Сохранить как”, выберите папку, куда Вы хотели бы сохранить информацию, присвойте имя записываемому файлу (не более 6 букв латинского алфавита) и нажмите “ OK ”. При этом предварительно убедитесь в том, что режимы выделения элементов , , выключены. Иначе Вы произведете запись только того, что было Вами предварительно выделено.Задания для упражнений. В качестве контрольного задания постройте модели элементарных ячеек твердого тела: простой кубической, объемно - центрированного куба и гранецентрированного куба, какие показаны на рис.1.24.    Рис.1.24 Модели элементарных ячеек. Урок 3 Цель урока: Приобретение навыков работы с топологическими преобразованиями БЭФ. 1.2.9 Топологические преобразования БЭФ Геометрические модели, такие как линии и поверхности, могут быть заданы совокупностью точек, расположенных в пространстве по определенному закону. Изменяя взаимное расположение этих точек в пространстве, можно получать геометрические объекты любой формы. Вы видели, что модели пространственных геометрических объектов на плоскости (на рабочем поле экрана) могут быть представлены в каркасном или поверхностном отображении. Продольные и поперечные линии каркаса называют сечениями. Точки взаимного пересечения сечений - узлами. Алгоритмы преобразований, в частности, элементов БЭФ, каковыми являются узлы и сечения, представлены выше (см. рис. 1.15). Здесь следует отметить, что элементы БЭФ можно лишь переносить, поворачивать и масштабировать (копировать, стирать и зеркально отображать естественно нельзя). 1.2.9.1 Работа с узлами и сечениями БЭФ Для выполнения преобразований, связанных с изменением топологии модели, и приобретения навыков работы с ее отдельными элементами (узлами) в качестве объекта возьмем отсек плоскости (рис. 1.25). Узлы (как уже было сказано) так же как БЭФ можно перемещать, масштабировать и поворачивать относительно выбранной точки.  Рис. 1.25 Модель плоскости Для успешного освоения обязательной части урока в любой момент времени - в начале, в процессе выполнения или по завершении заданий урока - Вы можете просмотреть видеофильм, запустив файл ...\VideoLessons\Media\TSCDmenu\Video\Урок_3.avi. Войдите с модуль 3D системы ADEM, прочтите из списка BSF файл Ploskost.bsf и представьте его для просмотра в четырех проекциях в полутоновом отображении на рабочем поле (рис. 1.26). Нажмите <М> для визуализации узлов.   Рис. 1.26 Результаты переноса групп узлов Включите режим  , “Коррекция NURBS узлов”. На запрос системы “укажите БЭФ”, укажите курсором на любую точку аксонометрической проекции модели плоскости (см. рис. 1.25 внизу справа) и подтвердите свои действия (<Y>) на запрос “Этот элемент? Y/N”.Включите режим выделения группы прямоугольными окнами ( ) и выделите 8 узлов (см. вид сверху – XOY - на рис.1.26). Теперь включите вид спереди (XOZ) и перенесите выделенные узлы вниз на 10 мм ( , и т.д.). На рис. 1.26 слева в четырех проекциях показан результат перемещения выделенных узлов. Дважды (отключите и вновь включите) режим и прямоугольными окнами выделите новую группу узлов, так как показано на рис.1.26 слева на виде сверху. Перенесите на 10 мм вверх выделенные узлы. На рис. 1.26 справа в изометрии представлен результат произведенных действий.Выделите центральный узел ( ) и поднимите его на 30 мм так, как показано на рис. 1.27 слева.  Рис. 1.27 Результат переноса центрального узла и масштабирования положения узлов На рис.1.27 справа представлен результат масштабирования четырех узлов в углах относительно центральной точки. Произведите масштабирование узлов, действуя в следующей последовательности: 1.Активизируйте режим ;2.Заключите узлы в углах в прямоугольные поля; 3.Включите режим масштабирования (  );4.На запрос системы в качестве центра масштабирования укажите начало координат (<Home>); 5.Последовательно введите значения коэффициентов масштабирования по осям (OX=1.2, <Enter>, OY=1.2, <Enter>, OZ= 1, <Enter>). Отключите режим , и удалите БЭФ ( ).Для приобретения навыков работы с сечениями построим модель композиции под условным названием “натюрморт”. Отдельные элементы натюрморта создадим из одной и той же исходной модели фрагмента цилиндрической поверхности, которую получим деформированием существующей в папке БЭФ и уже известной нам модели тора. Представьте поверхностное отображение модели тора в аксонометрии ( , ). Для этого прочтите ( ) файл bublik из папки BSF и включите отображение узлов (<M>) рис. 1.28. Рис. 1.28 Исходная модель тора Для более быстрой работы с моделью представьте ее вид сверху в каркасном отображении ( ,). Модель тора в каркасном отображении представляет собой сетку, состоящую из продольных и поперечных окружностей. Радиально расположенные равного диаметра окружности повернуты друг относительно друга на угол 30° (13 сечений делят окружность на 12 равных частей - первое и последнее сечения совпадают, замыкая поверхность тора). “Расстыкуйте” модель, отделив первое сечение от последнего. Для этого необходимо выделить первое сечение по его номеру (т.к. нельзя заранее сказать, где они состыкованы) и перенести () в любом направлении, например, вправо – вверх от исходного, взятого в любом месте рабочего поля положения (рис. 1.29). Рис. 1.29 Расстыкованый каркас модели тора Однако прежде чем начать расстыковку, следует дважды! (такова особенность работы с сечениями моделей в модуле ADEM 3.03 3D) выполнить следующую последовательность действий: -включить режим работы с сечениями ( , “Коррекция NURBS сечений”);-на запрос “укажите БЭФ”, указать курсором на любую точку каркасной проекции модели и подтвердить свои действия (<Y>) на запрос “Этот элемент ? Y/N”;-система проинформирует о числе входящих в указанный БЭФ сечениях (их 13); -так как деформированное нашими действиями отображение модели для работы с сечениями непригодно, нажать поле  (расположено посередине правого столбца меню) и повторить вышеуказанные действия (нажать и т.д.).Преобразуйте модель тора в модель фрагмента цилиндрической поверхности ( , N начального элемента = 1, N конечного элемента = 1, <Esc>, , преобразование “абсолютное”, исходная точка - <Home>, <Пробел>, конечная точка - положение курсора правее и выше центра рабочего поля, <Пробел>). Теперь поверните выделенное сечение так, чтобы оно расположилось вертикально (, преобразование “абсолютное”, центральная точка - верхний (крайний) узел первого сечения, <C>, угол поворота = +90°). Перенесите это сечение в верхний правый угол рабочего поля так, чтобы создаваемая модель фрагмента цилиндрической поверхности не накладывалась в дальнейшем на исходную модель тора. Расположите второе сечение на уровне первого и на 8 мм левее его. Второе и последующие сечения для этого можно выделять, используя . Часть второго (следующего за первым против часовой стрелки) сечения включите в область прямоугольного окна, поверните вокруг верхнего узла этого же сечения на угол + 60° и перенесите, указав в качестве начальной точки верхний узел сечения, а в качестве конечной - точку, расположенную на 8 мм левее верхнего узла первого сечения. При этом необходимо шаг курсора установить равным 8 (D=8), использовать возможность точной установки курсора в верхнем узле первого сечения (<C>) и перемещать курсор, нажимая клавишу со стрелкой на клавиатуре. Мышь должна оставаться в полном покое.Произведите последовательно аналогичные действия с третьим сечением, повернув его на угол +30° (рис. 1.30), четвертым, никуда не поворачивая, пятым (с поворотом на угол минус 30°) и шестым - минус 60°.  Рис. 1.30 Работа с сечениями Во избежание наложений и, связанных с этим возможных ошибок, выделите все оставшиеся сечения (с седьмого по тринадцатое) и поверните на угол минус 90° вокруг центра рабочего поля (<Home>). Продолжая последовательную установку сечений на одном уровне, закончите выполнение построения модели фрагмента цилиндрической поверхности (рис. 1.31).  Рис. 1.31 Фрагмент цилиндрической поверхности Прежде чем можно будет воспользоваться построенной моделью фрагмента цилиндрической поверхности для создания отдельных компонентов “натюрморта”, необходимо переместить ее так, чтобы ось фрагмента проходила через начало координат (через точку, расположенную в центре рабочего поля). Эта мера необходима для того, чтобы при дальнейшем построении точных моделей и масштабировании сечений иметь возможность указания одной и той же точки в качестве центральной. Расположите модель фрагмента цилиндрической поверхности так, чтобы ее ось проходила через точку в центре рабочего поля. Это можно сделать двумя способами: или, выделив сразу все сечения модели фрагмента цилиндрической поверхности, переместить их в режиме работы с сечениями, или переместить всю модель после выхода из этого режима. ВНИМАНИЕ ! Следует иметь в виду, что всегда при необходимости выхода из режима работы с сечениями, нужно дважды нажать на поле меню , а не на поля меню , “Коррекция NURBS сечений”. В противном случае вся выполненная работа в режиме работы с сечениями любой модели может оказаться испорченной и ее придется выполнять заново. Здесь следует заметить, что по этой же причине, преобразование модели тора в цилиндрическую поверхность следует делать от начала до конца за один прием (не выходя из режима работы с сечениями).Ось фрагмента цилиндрической поверхности находится, как известно, в центре окружности при виде на модель с торца. Определите ее положение (она расположена на одинаковом расстоянии от верхнего, нижнего, правого и левого узлов) и поместите в начало координат. Поверните созданную модель вокруг оси OY на +90° так, чтобы она расположилась вертикально ( , , центральная точка - <Home>, <9>, <0>, <Enter>) и запишите (если работали в режиме работы с сечениями, выключать его не нужно!) к себе в архив. В случае непроизвольной потери или порчи этого файла для дальнейшей работы можно использовать созданный аналогично ранее файл max.bsf, находящийся в списке BSF.1.2.9.2 Создание моделей тел вращения Построение отдельных элементов “натюрморта” из модели фрагмента цилиндрической поверхности начнем с модели вазы для цветов. Как известно, ваза для цветов должна иметь дно. Причем это дно для устойчивости вазы должно быть плоским. Чтобы цветы не рассыпались, ваза должна иметь “горло”. Традиционная форма с утолщением нижней части продиктована необходимостью придания вазе дополнительной устойчивости за счет смещения ее центра тяжести к основанию при наполнении водой. В каждом отдельном случае форма вазы может быть разной, но общая тенденция ее конструкции сохраняется. Постройте модель вазы для цветов. Для этого прочтите в каркасном отображении и плоскости XОZ созданный Вами файл или файл max.bsf из списка БЭФ. Дважды! (см. выше) войдя в режим работы с сечениями, выделите нижнее сечение ( ) и стяните его в “точку”, масштабируя в двух направлениях: в плоскости экрана и поперек нее (, преобразование “абсолютное”, в качестве центральной точки - <Home>, масштаб OX= 0.01, масштаб OY=0.01, масштаб OZ=1) (рис. 1.32). Рис. 1.32 Формирование дна вазы Переместите нижнее сечение на уровень следующего за ним, для получения плоского дна. Желая увеличить геометрические размеры сечения, следует вводить коэффициенты масштабирования по осям больше единицы, уменьшить - меньше единицы. При введении коэффициентов масштабирования равными единице изменений геометрических размеров не происходит. Вводить коэффициенты масштабирования равными нулю не рекомендуется, так как таким образом стянутое в точку сечение при необходимости откорректировать невозможно (умножение на ноль дает ноль). Масштабируя или перемещая отдельные сечения или, при необходимости, сразу несколько из них, создайте “горло” и придайте модели традиционную форму вазы (рис. 1.33).  Рис. 1.33 Модель вазы для цветов Рекомендуется каждый раз, после выполнения каких бы то ни было преобразований, просматривать результат в аксонометрии и в четырех проекциях ( ).Запишите созданную модель вазы в свой архив. Следует заметить, что созданную таким образом модель, моделью вазы можно назвать условно, так как ее стенки имеют “нулевую” толщину. Теперь попробуйте создать модель стакана с “настоящими” стенками и дном. В качестве исходной также возьмите модель фрагмента цилиндрической поверхности. Прочтите и представьте модель фрагмента цилиндрической поверхности в каркасном отображении в плоскости XOZ ( ,,, “BSF”, max,        Рис. 1.34 Последовательность построения модели стакана -уменьшите размеры шести верхних сечений на ~ 10% ( , выделите прямоугольным окном 6 верхних сечений, , центральная точка - <Home>, масштаб OX=0.9, масштаб OY=0.9, масштаб OZ=1);-просмотрите результат масштабирования в аксонометрии ( );-вернитесь в плоскость проекций XOZ ( ) и “сожмите” в точки верхнее и нижнее сечения (, выделите отдельными полями нужные сечения, , масштаб OX=0.01, масштаб OY=0.01, масштаб OZ=1);-переместите верхнее сечение на уровень следующего вниз за ним ( , выделите верхнее сечение, , исходная точка посередине первого сечения <C>, <Пробел>, конечная точка - посередине второго сечения (<C>, <Пробел>), при необходимости измените шаг перемещения курсора, например, D=1, <Enter>;-перенесите нижнее сечение так, чтобы дно стакана стало плоским (действия аналогичны предыдущим); -переместите два верхних сечения (верхнюю плоскость дна стакана) вниз так, чтобы получить толщину дна у модели стакана; -последовательно перенося самое верхнее в этот момент сечение на уровень выше предыдущего перенесенного сечения, получите заготовку модели стакана с “настоящими” стенками и дном; -придайте модели стакана коническую форму; -запишите созданную модель стакана в свой архив. Для того чтобы создать комплексную модель (“натюрморт”), постройте модель подноса, заготовкой для которой является модель цилиндрического стакана, и произведите компоновку построенных Вами моделей так, например, как показано на рис. 1.35.  Рис. 1.35 Натюрморт Запишите созданную композицию к себе в архив. Задания для упражнений. В качестве контрольного задания постройте модели ленты Мебиуса и бутылки Клейна, какие показаны на рис. 1.36.   Рис. 1.36 Лента Мебиуса (слева) и бутылка Клейна Урок 4 Цель урока: Практическое освоение логических операций и их возможностей. 1.2.10 Логические (булевы) операции К логическим (или булевым) операциям с геометрическими моделями относятся операции пересечения, объединения, вычитания, сечения и группирования моделей. Выполнение этих операций позволяет развить, в частности, интуитивную составляющую пространственного мышления. Рассмотрим алгоритм выполнения любой из булевых операций (при необходимости просмотрите видеофильм, запустив файл ...\VideoLessons\Media\TSCDmenu\Video\Урок_4.avi) на примере моделей конуса и цилиндра (рис. 1.37):    Рис. 1.37 Логические операции с конусом и цилиндром (слева направо): объединение, пресечение, вычитание 1.Включите . Постройте модель конуса в каркасном отображении ( , радиус1 = 0, радиус2 = 27.5мм, высота = 75мм, “ОК”), воспользовавшись его параметрической моделью, увеличьте точность ее аппроксимации фасетками с третьей до пятой (, “Коррекция сетки БЭФ”, <5>, “ОК”), и закрасьте в синий цвет каркас и наружную поверхность.2. Аналогично создайте и представьте на экране дисплея модель цилиндра (  , радиус = 25мм, высота = 75мм). 3.Выделите цилиндр “указанием на ребро” ( ). Для этого просто укажите курсором на изображение цилиндра в аксонометрии и подтвердите свои действия <Y>. Закрасьте каркас и наружную поверхность в красный цвет. Включите . Поверните модель цилиндра вокруг точки начала координат на 75°. Включите . Поверните модель цилиндра на 45° (относительно точки начала координат). Включите .4.Произведите объединение БЭФ (конуса и цилиндра) в один элемент. Для этого нажмите поле  в левой колонке функционального меню, на запрос системы на аксонометрическом изображении (справа внизу) последовательно укажите конус и цилиндр, подтверждая свои действия <Y> или <N>. После выполнения булевой операции на счетчиках в верхней строке экрана появится надпись: S = 2, U = 1, т.е. базовых элементов в памяти ЭВМ 2, а объемный элемент 1. (В системе ADEM 3.03 используется т.н. «компоновочный Solid» - система, выполнив логическую операцию, помнит о входящих в ОЭ БЭФ). Просмотрите полученный объект в каркасном и поверхностном отображении. Нажмите поле . Внимательно рассмотрите линию пересечения конуса и цилиндра. Как видно, она состоит из двух распадающихся кривых 4-го порядка.Запишите полученную модель в свой архив. Задания для упражнений 1.Произведите с конусом и цилиндром в режиме последовательно все оставшиеся логические операции:  - пересечения,  - вычитания цилиндра из конуса,  - вычитания конуса из цилиндра,  - тримирования (удаления) частей конуса,  - группирование элементов.При этом на запрос системы каждый раз указывайте сначала на изображение конуса в аксонометрии, а потом цилиндра. После выполнения каждой операции производите их регенерацию  .2.Получите фигуры сечения конуса плоскостью – окружность, эллипс, параболу и гиперболу - конические сечения - располагая плоскость последовательно поперек, под углом к оси конуса, параллельно образующей и вдоль его оси. Для этого воспользуйтесь режимом , “Z плоскости сечения”, число сечений = 4, каждый раз, поворачивая конус в плоскости под углами 0°, минус 45°, минус 70°, минус 90°, просматривая результат в режиме , выделяя после выполнения сечений (например, ) и удаляя конус.Для повышения наглядности изображений созданных объемных моделей часто производят их четвертные вырезы. Сделайте вырез четверти тора (рис. 1.38).  Рис. 1.38 Тор с четвертным вырезом. Для этого вызовите на рабочее поле последовательно изображения тора и куба. В режиме перенесите верхний правый угол куба в начало координат. Произведите булеву операцию вычитания куба из тора.Полученный результат запишите в архив в виде *.bmp файла, указав на поле выпадающего меню “Файл”. Урок 5 Цель урока: В глазомерном масштабе построить геометрическую модель детали, представляющую собой тело вращения, используя топологические и логические преобразования 1.2.11 Моделирование детали по аксонометрии В любой момент времени - в начале, в процессе выполнения или по завершении заданий урока - Вы можете просмотреть видеофильм, запустив файл ...\VideoLessons\Media\TSCDmenu\Video\Урок_5.avi. На рисунке 1.39 представлена аксонометрическая проекция вала с вырезом. Постройте ее геометрическую модель, используя топологические преобразования.  |
