Створення моделі для наплавлення починається з процесу візуалізації моделі в комп’ютерну 3D модель. Це процес називається 3D моделюванням

3D-моделювання— це процес розробки математичного представлення будь-якої тривимірної поверхні об'єкта за допомогою спеціалізованого ПЗ. Продукт моделювання є 3D-модель. Вона може бути представлена у вигляді програмного коду або відображена у вюпорті чи вювері, як 3D-модель, а також за допомогою двовимірного зображення, що створюється за допомогою процесу рендерингу.

Алгоритми моделювання:

  • Сплайнове моделювання (термін «сплайн» означає криві, що бувають різних типів):
  • NURBS — поверхні NURBS визначаються кривими, на які впливають «важкі» контрольні точки. Крива слідує за точками (але не обов'язково дотикається до них). Збільшення ваги точки притягне криву ближче до неї. NURBS є насправді гладкими поверхнями, а не їхніми імітаціями за допомогою маленьких плоских поверхонь, тому цей метод часто застосовують для моделювання органічних форм. Часто термін NURBS використовується для позначення усіх методів сплайнового моделювання, перерахованих нижче;
  • Патчі і криві Безьє — примітивний тип NURBS;
  • Бі-сплайни (англ. Bi-spline) — це спеціальний тип сплайнів, які можуть бути швидко обчислені, як сума базових функцій;
  • Non-uniform (нерівномірні) — дозволяє можливість нерівномірної параметризації вздовж поверхні;
  • Полігональне моделювання — точки в 3D-просторі, вершини (англ. Vertex), з'єднані між собою лінією — ребром (англ. Edge), утворюють поверхню (англ. Faces) за законами створення геометричних площин. Набір об'єднаних площин називають полігональною сіткою (англ. Polygon mesh). Більша частина 3D-моделей сьогодні будується як текстуровані багатокутні моделі, оскільки вони досить гнучкі і комп'ютер може відрендерити їх досить швидко. Однак, багатокутники є плоскими й можуть тільки приблизно передати вигнуті поверхні, використовуючи багато багатокутників. Процес перетворення гладких поверхонь в багатокутники називається тесселяцією;
  • Моделювання за допомогою сабдивів (англ. Subdivision surfaces) — один із сучасних алгоритмів, який прогресивно розвивається і все більш нарощує конкуренцію двом попереднім.
  • Процедурне моделювання — таке моделювання дозволяє оперувати масштабними проектами, вимагає у більшості пайплайну, тому використовується великими студіями комп'ютерної графіки;

Для створення якісної 3D моделі найчастіше використовують системи САПР. Систе́ма автоматизо́ваного проектува́ння (САП або САПР) або автоматизо́вана систе́ма проектува́ння (АСП) — автоматизована система, призначена для автоматизації технологічного процесу проектування виробу, результатом якого є комплект проектно-конструкторської документації, достатньої для виготовлення та подальшої експлуатації об'єкта проектування. Реалізується на базі спеціального програмного забезпечення, автоматизованих банків даних, широкого набору периферійних пристроїв.

Основною системою при створенні проекту СС-2 та багатьох інших слугувала САПР російської розробки «КОМПАС-3D». Система КОМПАС-3D — інтерактивний графічний редактор з сучасним інтерфейсом, оснащений інструментальними засобами, які дозволяють створювати твердотілі об'єкти з використанням набору елементарних параметричних тіл (паралелепіпед, циліндр та ін. Просторові твердотілі та каркасні моделі об'єктів (деталей, вузлів, виробів, будівель і т.п.) при виконанні проектно-конструкторських, технологічних та дизайнерських робіт в машинобудуванні, приладобудуванні, будівництві, архітектурі).

Рисунок 1.1 - Інжинірінг в КОМПАС 3D

Файли створені в даній програмі мають розширення m3d. Для подальшого використання 3D моделі її потрібно перевести в найпопулярніший формат для розповсюдження 3D моделей – STL. На відміну від m3d в якому зберігається математичний опис деталі, який дозволяє вносити зміни в модель STL містить в собі лише поверхню (зовнішній контур) деталі. Цей контур складається із набору трикутних площин (мінімальна кількість точок для побудови площини - 3). В файл записуються положення в трьох координатах для кожної їз трьох точок площини. Це рішення дозволяє суттєво зменшити розмір файлу та збільшити швидкість зчитування.

Свою назву формат отримав від терміна «Стереографія», оскільки був придуманий саме для даної технології 3D друку. STL формат може бути текстовим (ASCII) або двійковим.

Текстовий файл виник першим. Він починається із рядка «solid name», де name необов’язковий параметри і може бути опущений. Файл продовжується довільним числом трикутників, які описуються наступним способом:

де v і n – число з плаваючою точкою. Файл закінчується рядком «endsolid name»

Оскільки ASCII STL файл може бути дуже великим, існує двійкова версія даного формату. Файл починається з заголовка з 80 символів (який зазвичай ігнорується, але не повинен починатися з 'solid', так як з цієї послідовності починається ASCII STL файл). Після заголовка йде 4 байтовое беззнаковое ціле число, яке вказує кількість трикутних граней в цьому файлі. Після цього йдуть дані, які характеризують кожен трикутник.

Кожен трикутник описується дванадцятьма 32 бітними числами з плаваючою комою: 3 числа для нормалі і по 3 числа на кожну з трьох вершин для X / Y / Z координат. Потім йдуть 2 байти беззнакового 'short', який називається 'attribute byte count'. У звичайному файлі має дорівнювати нулю, так як більшість програм не розуміють інших значень.

Числа з плаваючою комою представляються у вигляді IEEE числа з плаваючою комою і вважається зворотним порядком байтів, хоча це не вказано в документації.

У двійковій і ASCII версіях STL формату нормаль грані повинна бути одиничним вектором, спрямованим від об'єкта. У більшості програм вона може бути встановлена в (0,0,0), і програма автоматично розрахує нормаль на основі порядку вершин трикутника, використовуючи правило правої руки. Деякі STL завантажувачі (наприклад, плагін STL для Art of Illusion), звіряють нормалі в файлі з розрахованими за правилом правої руки і попереджають при розбіжності. Інше ПЗ може ігнорувати і використовувати тільки правило правої руки.

В КОМПАС’і  2016р. повністю перероблений алгоритм експортування моделі в STL формат, в ньому добавилось багато додаткових функцій які дозволяють точно настроїти потрібну дискретність моделі. Але ІМХО для отримання якісної STL моделі деталі спроектованої в КОМПАС’і 2016р. потрібно зберегти деталь в попередній формат «КОМПАС-Детали 5.11 R03» і відкрити попередньої версією програми та за допомогою її інтерпритатора переформатувати модель в формат STL. При цьому, перед процесом експорту потрібно виставити бажану дискретність в параметрах «Точность отрисовки» та «Точность расчета МЦХ».

 Це лише половина шляху, в наступній статті ми поговоримо слайсери і підготовку до друку.


Теги


Коментарі

Коментарі відсутні