Пакет геометрического моделирования (называемый также геометрическим ядром) — набор библиотек с программным интерфейсом (API), с помощью которого можно пользоваться функциями геометрического (например, твердотельного) моделирования. Типичной функциональностью пакета геометрического моделирования является предоставление набора программных интерфейсов (структур данных, функций и классов) для создания приложения каркасного, поверхностного, твердотельного или немногообразного моделирования. Перечислим названия некоторых из них: Parasolid, ACIS, C3D.

В некоторых производственных процессах острые углы не могут или не должны быть произведены, что автоматически порождает необходимость скруглений всех острых углов в САПР. Проблема скругления (сглаживания) очень важна, потому что занимает внушительную часть времени создания модели – обычно до 40% для подготовки деталей для литья, ковки или штамповки листового металла.

Грань скругления может базироваться на цилиндрической, конической, тороидальной или кинематиче­ской поверхности.

Сглаживание граней. Построение поверхности сопряжения между двумя наборами граней. Грани в каждом наборе должны быть связанны и в точках сочленения иметь, по крайней мере, G1-непрерывность.

G1-непрерывность.

G1 - Tangent Continuity – соединение по касательной. При такой непрерывности совпадают не только конечные точки кривых или поверхностей, но и касательные к этим точкам. И хотя этот тип соединения не допускает острых ребер, все же оно не дает идеально гладкого сопряжения.

Рис. 1 Первый пример скругления: а – исходное тело; б – тело со скругленным выпуклым ребром
Рис. 1 Первый пример скругления: а – исходное тело; б – тело со скругленным выпуклым ребром
Рис. 2 Второй пример скругления: а – исходное тело; б – тело со скругленным вогнутым ребром
Рис. 2 Второй пример скругления: а – исходное тело; б – тело со скругленным вогнутым ребром

Имеют место случаи, когда требуется скруглить сразу несколько стыкующихся друг с другом ребер. Стыкующиеся ребра называют сопряженными, если в точках стыковки они имеют общую касательную. Если в точках стыковки ребра претерпевают излом, то такие ребра называют несопряженными.

При скруглении нескольких несопряженных ребер тела скругления выполняют последовательно одно за другим. В случаях скругления нескольких сопряженных ребер различные стадии операции скругления каждого ребра следует выполнять одновременно для нескольких ребер. Перед началом операции скругления следует составить группы гладко стыкующихся ребер и далее работать с эти­ми группами как с отдельным ребром, описанным выше образом.

Если скруглить три ребра, стыкующихся в одной вершине, то такую вершину также скругляют. Скруглить вершину мож­но описанным выше способом: ребро пересечения двух граней скругления сопряжено с третьим ребром и может быть скругле­но вместе с ним.

Отдельную сложность представляет собой скругление звезд (рис. 3). В некоторых случаях требуется скруглить несколько ребер, стыкующихся в общей вершине. Если в вершине стыкуется более трех ребер, то такую комбинацию ребер и вершины называют звез­дой. Если все ребра звезды подлежат скруглению, то, как и для группы сопряженных ребер, различные ста­дии операции скругления следует выполнять одновременно для всех ребер звезды и сопряженных с ними ребер. При этом звезда через сопряженные ребра может сты­коваться с другими звездами. Поэтому перед началом операции скругления следует найти группы гладко стыкующихся ребер, затем звезды для них, определить груп­пы связанных звезд и далее описанным выше образом работать с этими группами звезд как с единым объектом.

Рис. 3 Сглаживание звезды
Рис. 3 Сглаживание звезды

Радиус скругления может меняться по длине скругляемого ребра. В этом случае моделируют грань скругления с переменным радиусом (рис. 4). При построении скруглений с переменным радиусом следует задать функцию изменения радиуса по длине ребра.

Рис. 4 Скругление с переменным радиусом
Рис. 4 Скругление с переменным радиусом

Изменение радиуса сглаживания может быть линейным или гладким. При линейном изменении изменение радиуса описывается ломаной. При гладком – изменение радиуса задаётся кривой, имеющей в начальной и конечной точках ребра.

Иногда необходимо отступить от вершины и сформировать так называемый SetBack, т.е. дополнительную поверхность до заплатки, закрывающей вершину.

Рис. 5 Сглаживание с отступом от вершины
Рис. 5 Сглаживание с отступом от вершины

Если вам было интересно, то могу продолжить тему сглаживания, добавить больше математики и формул. Буду благодарен за обратную связь, спасибо.

Бонусное видео

Комментарии (1)


  1. ABHuman
    03.11.2022 11:33

    Проблема скругления (сглаживания) очень важна, потому что занимает внушительную часть времени создания модели – обычно до 40% для подготовки деталей для литья, ковки или штамповки листового металла.

    Про внушительную часть времени создания модели явно пошутили.

    У литья явно важнее литейные углы, поднутрения и правильный разъём.

    Ковка и штамповка вообще больше на зазорах и пружинении заморачиваются, но никто не закладывает в модель утоньшение толщины листа и т.п. эффекты, поэтому бессмысленно прорисовывать какие-то особые условия. Всё закладывается за счёт правильного проектирования штампа, а там скругления и 4% времени не занимают.

    Вот где реально есть заморочки со скруглением, так это при поверхностном моделировании и дизайне, туда же частично входит реверс-инжиниринг с использованием 3Д-сканирования. Но скругления там интереснее по g2 и по g3. И тогда уже на различимость накладывают "зебру" для оценки. И последнее ещё интереснее, ибо далеко не все твёрдотелы могут позволить правильно соединять лоскутки поверхностей и скруглять переходы.