Способы описания и представления в ЭВМ контуров деталей изделий

Растровые изображения сечений могут использоваться в качестве опорных изображений при создании геометрии средствами компьютерной системы, а также как элементы оформления чертежей. Вставленный растровый рисунок необходимо отмасштабировать. Растровое изображение преобразуется в векторное.

Отмасштабированные сечения колодки обрисовываются полилиниями. Полилиния является сложным многосегментным контурным объектом с особыми свойствами. В общем случае полилинии создаются как цепочки прямых и дуговых сегментов. По способу создания полилиния подобна цепочке отрезков, однако в отличие от него является единым объектом. После выполнения операций по редактированию полилиний и представления каркаса колодки в изомегрии необходимо задать поверхность колодки 3D-гранями (рисунок 2), и только после этого перейти к получению развертки.

Рисунок 2 – Поверхность колодки, представленная 3D-гранями

Трехмерная грань (3D-грань) является простейшим сетевым объектом. Все сетевые объекты при расчленении превращаются в наборы таких трехмерных граней. Трехмерная грань представляет собой непрозрачный полигон, имеющий три или четыре узла - вершины. В общем случае эти вершины могут не принадлежать одной плоскости. При этом каждая грань может соприкасаться не с одной следующей, а с двумя или тремя. Если грань не плоская, целесообразно разделить ее на две плоских.

Исходя из вышесказанного может быть предложен следующий алгоритм получения развертки:

1 Запрос об указаниях всех ЗD-граней, участвующих в развертке.

2 Разделение 3D-граней на внутреннюю и наружную части развертки.

3 Определение граней, лежащих на линии внутренней и наружных частей развертки (первые грани разверток).

4 Определение 3D-граней, последовательно прилегающих к первым граням разверток (создание наборов 3D -граней).

5 Последовательное выполнение разверток для каждого сформированного набора.

Для осуществления данного алгоритма должны выполняться следующие требования:

1 Внутренние и наружные 3D-грани должны находиться на различных слоях (грани внутренней развертки на одном слое, а наружной – на другом).

2 Первая и вторая точки первых граней должны лежать на средней линии гребня колодки.

3 Все грани должны быть трехточечными, то есть первая и четвертая точки граней должны совпадать.

В процессе построения разверток участков осуществляется их одновременная корректировка. Развертки участков объединятся в общую развертку боковой поверхности колодки. Это достигается относительным поворотом развертки участков вокруг общих точек на опорной линии до совмещения точек линии ребра. При этом сохраняются длины линий гребня и ребра колодки на развертке.

Развертка, сформированная автоматизированным способом, более точно соответствует боковой поверхности колодки по сравнению с ее традиционным получением. Это связано с тем, что строится совокупность разверток отдельных участков поверхности с сохранением длины линий и площадей. При этом исключается влияние свойств вспомогательных материалов и погрешностей, вносимых модельером, имеющих место при неавтоматизированном построении развертки.

Точность развертки, получаемой с использованием компьютерных средств, задается на этапе составления координатно-цифровой модели боковой поверхности колодки и непосредственно связана с шагом построения 3D -граней.

Длина заданной линии в процессе коррекции неизменна. В качестве «опорной» могут быть выбраны линии гребня или условного канта, а также линии ребра следа колодки, габарита поверхности колодки и т.п. Многовариантность построения шаблонов разверток обеспечивает модельеру-конструктору работу с учетом его индивидуальных навыков и опыта.

Основные требования к построению деталей конструкций обуви учитываются модельером-конструктором на стадии разработки ЗD-эскиза. Это традиционные места расположения контрольных точек, конструктивных линий и высотные, длиннотные, широтные параметры. Поэтому автоматизация процесса проектирования контуров деталей в данном случае представляет собой перенос уже отработанных на эскизе деталей на плоскость.

Особенностью создания трехмерною эскиза обуви является преобразование исходного модуля "колодка" в новый графический объект  за счет "наращивания" или "вычитания" определенных 3D-участков. Таким образом, модельер-конструктор работает не с традиционной формой колодки, а с ее "условным" модулем, отражающим заготовку как целый объект. Такой подход влияет на способы получения шаблонов деталей с различных видов условных модулей (видов обуви). Рассмотрим основные из них.

Среди всего разнообразия конструкций выделим модули для построения туфель, полуботинок, ботинок и сапог. Пример алгоритма, для получения развертки деталей туфель «Лодочка», приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Алгоритм получения разверток деталей туфель «Лодочка»

На первом этапе в интерактивном режиме выделяется одна из деталей конструкции с ЗD-эскиза (рисунки 4).

Рисунок 4 – Развертка наружной поверхности туфель «Лодочка»

Проверяется замкнут ли выбранный полигон. После получения положительного ответа выполняется запрос об указании всех ЗD-граней, участвующих в развертке. При определении первых граней развертки приоритет отдается горизонтальным конструктивным линиям (например линии канта) или наиболее протяженным линиям, составляющим контур детали и не имеющим резких перегибов.

Затем выполняется последовательное разворачивание граней каждого сформированного набора граней. По завершении всех операций к полученному контуру детали достраиваются технологические припуски. Эта операция выполняется в интерактивном режиме, так как должны задаваться граничные точки для переходов одних значений припусков в другие, зависящих от технологического назначения.

После получения развертки назначенной детали возвращаются к трехмерному эскизу обуви и повторяют цикл построений для следующей детали. Особенностью получения набора шаблонов деталей таких видов обуви как полуботинки, ботинки и сапоги является наличие так называемых "скрытых" деталей, например язычка. Использование текстурной заливки, обеспечивающей реалистичность эскиза модели, осложняет процесс- построения подобных деталей. Поэтому для разворачивания пространственных деталей на плоскость целесообразно переводить текстурированную модель изделия в "прозрачную". В этом случае все части конструкции будут видимы, что обеспечит "свободный" доступ к контурам любой детали, прорисованной на виртуальной колодке.

К конструктивным особенностям полуботинок и ботинок относится также наличие мягкого канта, используемого для повышения комфортности этих изделий. Компьютерная технология предусматривает построение мягкого канта как самостоятельного ЗD-объекта, соединенного с основной конструкцией. Поэтому получение развертки данной детали выполняется с поверхности дополнительного модуля "мягкий кант".

При построении конструктивных элементов сапог важным моментом является корректировка деталей, требующих предварительного формования (например, союзка). Для выполнения этой операции также должна быть предусмотрена подпрограмма редактирования шаблона детали. Этот процесс включает этапы получения конструктивного шаблона, изменения его площади для формования вне колодки и последующей корректировки для технологической операции – обрубание. На полученном в результате преобразований шаблоне проверяется соответствие линий деталей на участке настрачивания союзки на соединяемую с ней деталь.

ВЫВОДЫ

Иллюстративные базы могут быть представлены 2D- и 3D-изображениями. Плоские эскизы не несут исчерпывающей информации и чаще всего могут использоваться как пиктограммы для поиска конструкторской документации представленной модели. В этом случаи эскиз и его конструкция будут связаны в общей базе.

Плоское изображение в общем позволяет модельеру оценить идею будущего изделия и проработать с цветовой палитрой. Но при плоском изображении сложно обработать модель с ассиметричными деталями, для этого нужно выполнить несколько видов обуви. Более предпочтительным при разработке концепции новой модели является ее трехмерное изображение.

Рассмотренная технология получения разверток деталей с ЗD-эскизов различных видов обуви обеспечивает высокую точность их построения и сокращает длительность процесса проектирования. Удобство данного метода проектирования деталей связано с преемственностью традиционного процесса разработки конструкций обуви и возможностью использования личного опыта модельера-конструктора.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кошелева О.Э., Оболенцева Т.Д., Бекк Н.В. Организация САПР в кожевенно-обувной промышленности. – Новосибирск, Изд-во НИПКиПРО, 2000. – 90 стр.

2. Бекк Н.В. Проектирование обуви с использованием компьютерных технологий/ Н.В. Бекк, В.В. Костылева, В.А. Фукин. – М.: ИИЦ МГУДТ, 2006. – 142 с.

4