Free-form-моделирование в КОМПАС-3D V13

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «CAD/CAM/CALS-ТЕХНОЛОГИИ»

Группа компаний «АСКОН» КОМПАС-3D V13

Free-form Modelling in COMPAS-3D V13
The company ASKON has developed an update for the 3D modeling software COMPAS which makes it possible to create free-form surfaces. The new toolkit — Spline Form panel — enables the user to transform a facet of a workpiece into a spline surface with an applied isoparametric curves grid. Managing the grid elements, linear movement and fixation of its poles and other commands of this panel facilitate the creation of complex-shape items. An example of creating a free form in COMPAS-3D V13 is given in the article.


Александр Потемкин,
разработчик методических материалов по САПР,
автор Азбуки КОМПАС-3D и популярных книг по инженерной графике и 3D-моделированию

По установившейся традиции компания АСКОН завершила 2011 год выпуском обновления для системы трехмерного моделирования КОМПАС-3D. Если рассматривать базовый функционал, то наиболее серьезные усовершенствования были внесены в модуль моделирования поверхностей. Теперь конструкторы и дизайнеры могут создавать не только классические поверхности, но и поверхности свободной формы, имея в своем распоряжении free-form-моделирование. Для поддержки этой технологии на инструментальной панели

Поверхности КОМПАС-3D V13 появился новый набор инструментов — панель Сплайновая форма.

Команды этой панели позволяют изменить выбранную грань детали или поверхности, преобразовав ее в сплайновую поверхность. При этом на грань автоматически накладывается сетка изопараметрических кривых. Сетка образована рядами точек — полюсов. Ряды сетки располагаются в двух направлениях — U и V.

Редактирование сетки

Автоматически созданную сетку можно редактировать, назначив нужное количество рядов по каждому из двух направлений U и V. На рисунке сетка имеет семь рядов полюсов по направлениям. Сетку можно сгустить или разрядить добавлением или удалением рядов полюсов до или после указанного ряда.

Кроме того, можно изменять порядок поверхности. Порядок поверхности определяет ее «гладкость». Чем выше порядок, тем более гладкой будет поверхность. При увеличении порядка в вычислении задействуется больше рядов сетки, вследствие этого деформация поверхности при перемещении определенного ряда полюсов будет менее выраженной.

На рисунке показано, как меняется форма поверхностей 4-го, 5-го и 6-го порядка при перемещении четырех полюсов на одинаковое расстояние. Увеличение порядка поверхности до значений больше 6 на практике редко используется в связи с тем, что это значительно усложнит (и, следовательно, замедлит) вычисления при операциях с поверхностями.

Итак, форма сплайновой поверхности определяется расположением полюсов в пространстве. Поверхности, построенные по полюсам, обладают весьма полезным для моделирования свойством локальной деформации: при изменении положения одного полюса меняется форма только части поверхности вблизи этого полюса, а не вся поверхность. Это дает возможность произвольно изменять форму грани, перемещая различными способами отдельные полюсы, ряды полюсов и их комбинации. Таким образом можно создавать поверхности свободной формы. Этот метод позволяет упростить создание изделий со сложной формой. Вместо создания новых поверхностей, построения между этими поверхностями плавных сопряжений с последующей сшивкой можно просто изменить форму существующей поверхности, перемещая ее полюсы. Управление сплайновыми поверхностями напоминает работу скульптора, работающего с пластичным материалом.

Элементами сетки можно управлять разными способами. Каждый из способов дополнен многочисленными опциями, которые позволяют уточнять построение: выбрать объекты, указывать направление и расстояние перемещения, уточнять поведение соседних объектов и т. д.

Линейное перемещение

Эта операция позволяет переместить некоторое количество полюсов сетки редактируемой грани в заданном направлении. Линейно перемещать полюсы можно разными способами: просто перетащив их мышью (ручное перемещение), автоматически сдвигом на заданное расстояние вдоль системных осей координат, параллельно или перпендикулярно объектам модели, нормально грани, вдоль многоугольника или в плоскости экрана. На рисунке показано перемещение четырех центральных полюсов сетки в направлении оси Z.

Для перемещения можно указывать не только полюсы, но и их ряды. При этом автоматически выбираются все полюсы ряда. Если какие-то полюсы ряда не должны перемещаться, их можно исключить из группы выбора. На рисунке показано перемещение двух рядов полюсов сетки в направлении оси Z.

При линейном перемещении полюсов можно задать дополнительное условие, при котором будут пропорционально перемещаться не только выбранные полюсы, но и некоторое количество невыбранных полюсов, расположенных в тех же рядах, что и выбранные. Можно перемещать дополнительные полюса до указанного, после него или до и после одновременно. На рисунке для линейного перемещения был выбран один полюс в правой части грани. Дополнительно назначено перемещение двух следующих за ним полюсов в направлении U.

На следующем рисунке для перемещения был выбран один ряд полюсов справа. Дополнительно назначено перемещение двух следующих за ним рядов в направлении U.

Перемещение со сглаживанием

Изменение положения полюсов сетки редактируемой грани может выполняться с помощью перемещения со сглаживанием. Выбранные полюсы перемещаются в определенном направлении, заданном пользователем. Для перемещения полюсов необходимо переместить мышью один из них.

Перемещение остальных полюсов выполняется автоматически в том же направлении. Можно выбрать один из трех видов сглаживания: Плавный переход, Выпуклый, Вогнутый. Для варианта Выпуклый или Вогнутый можно дополнительно задать значение степени функции, используемой для расчета расстояния, на которое переместится каждый выбранный полюс сетки при перемещении полюсов.

Фиксация полюсов

Команда Фиксировать полюсы позволяет зафиксировать некоторое количество полюсов сетки редактируемой грани, т.?е. сделать эти полюсы неподвижными. Доступны разные способы фиксации: фиксация полюсов, расположенных на границах сетки (в ее крайних рядах), фиксация набора рядов, произвольная фиксация полюсов.

Вращение

Команда позволяет переместить некоторое количество полюсов сетки редактируемой грани вращением. После выбора полюсов нужно указать направление вращения, центр вращения и угол поворота. На рисунке показан поворот трех рядов полюсов на 30 градусов. Центр поворота указан специальным значком в виде двух дуговых стрелок. Крайние полюсы рядов зафиксированы и остаются на месте.

Выравнивание

Команда позволяет переместить некоторое количество полюсов сетки редактируемой грани выравниванием относительно прямолинейного или плоского объекта. На рисунке показано выравнивание трех рядов полюсов до воображаемой плоскости, проходящей через вершину ломаной линии.

Масштабирование

Эта команда позволяет переместить некоторое количество полюсов сетки редактируемой грани масштабированием. Для ее демонстрации попробуем использовать обычную поверхность выдавливания, созданную на основе эскиза с окружностью.

Преобразуем грань поверхности в сплайновую поверхность с параметрами по умолчанию — сетка 6 х 6 рядов.

Поскольку нужно выполнить несколько шагов трансформации грани, позаботимся о том, чтобы поверхность имела больше управляемых элементов. Сделаем сетку более густой — 30 х 9 рядов.

Выполним масштабирование 4 и 5 рядов полюсов направления V с коэффициентом 2. В качестве центра масштабирования зададим точку в центре выбранных объектов. Способ масштабирования — Равномерно.

Точно таким же образом выполним масштабирование 3 и 6 рядов с коэффициентом 1,5.

Пример построения модели свободной формы

Трудно отказать себе в удовольствии и не продолжить моделирование дальше, тем более что поверхность стала принимать очень знакомую форму, напоминающую кувшин. В этот момент появляется ощущение, что вы некий средневековый гончар, а под вашими пальцами массив податливой глины. Автор статьи никогда не обучался этому благородному ремеслу, но средства КОМПАС-3D V13 SP1 помогут ему довести задуманное до логического завершения. Для дальнейшей работы используем команды, которые были описаны выше.

С помощью команды Линейное перемещение переместим все полюсы самого нижнего ряда нормально к поверхности на 5 мм. Таким образом, мы оформим дно кувшина и придадим ему большую устойчивость.

Теперь осталось закончить верхнюю часть сосуда. Сделаем сетку на этом участке более густой — добавим два ряда полюсов в продольном направлении.

С помощью команды Линейное перемещение переместим все полюсы последнего ряда наружу нормально к поверхности на 3 мм.

С помощью команды Перемещение со сглаживанием переместим 9 полюсов наружу вдоль оси Х способом Плавный переход, сформировав носик кувшина.

Наконец, опустим самый крайний полюс носика немного вниз вдоль оси Z на 3 мм.

Поверхностную модель можно превратить в твердотельную, придав ей толщину 2 мм.

Кувшин готов, и его вполне можно было бы изготовить с помощью гончарного круга или, следуя современным веяниям, напечатать на 3D-принтере.

Мы показали, как происходит работа с поверхностями свободной формы в КОМПАС-3D V13, и приглашаем читателей продолжить изыскания уже с собственными объектами для моделирования. Все «подручные» материалы вы найдете на сайте kompas.ru.

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.