Что изучает дисциплина инженерная и компьютерная графика
Инженерная и компьютерная графика
Инженерная и компьютерная графика
Целью изучения дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» является формирование
следующих общекультурных и профессиональных компетенций:
– владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу,
восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
– готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
– стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);
– осознание социальной значимости своей будущей профессии, обладание высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8);
– готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
– способность к формализации в своей предметной области с учетом ограничений используемых методов исследования (ПК-2);
– готовность к использованию методов и инструментальных средств исследования объектов профессиональной деятельности (ПК-3);
– умение применять основы информатики и программирования к проектированию, конструированию и тестированию программных продуктов (ПК-10);
– навыки использования различных технологий разработки программного обеспечения (ПК-16);
– умение применять основные методы и инструменты разработки программного обеспечения (ПК-17).
В ходе изучения дисциплины «Компьютерная графика» студенты усваивают знания о современных аппаратных и программных средствах компьютерной графики, принципах их функционирования и способах применения; об основных особенностях растрового и векторного способов визуализации изображений; о моделях представления цвета в системах компьютерной графики; об основных моделях описания сцен; о базовых методах и алгоритмах компьютерной графики.
На основе приобретенных знаний формируются умения решать практические задачи компьютерной графики с использованием базовых методов и алгоритмов; разрабатывать программное обеспечение для решения основных типов задач компьютерной графики.
Приобретаются и закрепляются навыки работы с современными языками и системами программирования, в том числе графической библиотекой OpenGL.
Основными разделами изучаемой дисциплины являются:
– Основные понятия компьютерной графики;
– Аппаратно-программное обеспечение систем компьютерной графики;
– Принципы визуализации изображений в системах компьютерной графики;
– Аффинные преобразования на плоскости и в пространстве;
– Плоские геометрические проекции;
– Алгоритмы удаления невидимых линий и поверхностей;
– Методы построения реалистических изображений с учетом освещенности;
Учебная дисциплина «Компьютерная графика» относится к профессиональному циклу Б.3. Дисциплина опирается на знания, полученные студентами в процессе изучения следующих дисциплин: математический анализ, алгебра и геометрия, теоретические основы физики, информатика и программирование.
Компетенции, приобретенные в ходе изучения дисциплины, готовят студента к освоению других профессиональных компетенций.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы.
Продолжительность изучения дисциплины – 1 семестр.
Инженерная и компьютерная графика для инженеров и исследователей
понадобится для освоения
для зачета в своем вузе
Курс «Инженерная и компьютерная графика» способствует приобретению студентами уровня бакалавриата и специалитета графической грамотности. Его целью является подготовка обучающихся, направленная на развитие пространственного представления и воображения, конструктивно-геометрического мышления, способности к анализу и синтезу пространственных форм, реализуемая в виде разработки конструкторской документации.
Практическая подготовка студентов в области применения современных программных продуктов САПР достигается путем обеспечения условий, направленных на овладение современными методами двухмерного и трехмерного моделирования при разработке чертежей с применением автоматизированных систем проектирования «Компас-3D», AutoCAD, Inventor, SolidWorks.
О курсе
Курс состоит из 10 разделов, в которых освещается процесс разработки оформления и чтения чертежей. Изучение теоретических основ начинается с освоения первого раздела, в котором рассматривается процесс изображения точки и прямой на комплексном чертеже (эпюре Монжа). Здесь же изучаются вопросы расположения прямых общего и частного положения относительно плоскостей проекций, взаимное расположение прямых.
Следующий раздел посвящен изучению способов задания плоскостей общего и частного положения на плоскостях проекций. В нем рассматриваются вопросы принадлежности прямой плоскости, взаимное расположение плоскостей.
При изучении подходов к решению метрических задач устанавливается наиболее оптимальный метод определения реальных размеров прямых и плоскостей.
В курсе последовательно рассматриваются способы задания гранных поверхностей и поверхностей вращения. Определяются способы нахождения проекций точек и линий, принадлежащих поверхностям, рассматривается способ построения наложенного и вынесенного сечения отдельных поверхностей и моделей. Здесь же студенты знакомятся с правилами построения линий пересечения различных поверхностей.
Раздел 7 посвящен изучению содержания Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), грамотному изображению видов, разрезов и сечений модели на плоскости чертежа с учетом условностей и упрощений, простановке размерных линий. Также в нем рассматриваются подходы для изображения аксонометрических проекций.
Бонусный раздел 10 содержит лекции, в которых ведущие представители бизнес-сообщества и промышленности делятся опытом и вдохновляют слушателей на новые свершения.
Формат
В состав курса входят видео-лекции продолжительностью 6-10 минут, материалы для самостоятельного изучения пользователями, анимационные ролики по решению различных задач инженерной графики с применением графических систем КОМПАС 3D, AutoCAD, Inventor, SolidWorks. Каждый раздел курса завершается заданиями на понимание теоретического материала.
Информационные ресурсы
5. Пакеты прикладных программ: КОМПАС 3D
Требования
Для полноценного освоения учебного материала по дисциплине студент должен пройти предварительное изучение дисциплины “Основы технического черчения” (в объеме школьного материала).
Кроме того, студент должен уметь работать с технической литературой и иметь навыки работы с персональным компьютером.
Программа курса
Раздел 1. Точка, прямая
Неделя 1
Урок 2. Классификация методов проецирования
Урок 3. Комплексный чертеж
Урок 4. Способы построения недостающей проекции точки
Урок 5. Проецирование прямых линий общего и частного положения
Урок 6. Конкурирующие точки
Урок 7. Взаимное расположение прямых линий
Раздел 2. Плоскости
Неделя 2
Урок 1. Способы задания плоскостей
Урок 2. Плоскости общего и частного положения
Урок 3. Принадлежность точки и линии плоскости
Урок 4. Главные линии плоскости
Урок 5. Взаимное расположение прямой и плоскости
Урок 6. Взаимное расположение плоскостей
Раздел 3. Метрические задачи
Неделя 3
Урок 1. Основные метрические задачи
Урок 2. Определение натуральной величины отрезка. Часть 1. Метод прямоугольного треугольника
Урок 3. Определение натуральной величины отрезка. Часть 2. Методы преобразования чертежа
Урок 4. Определение натуральной величины отрезка. Часть 3. Метод вращения. Метод параллельного переноса
Урок 5. Определение натуральной величины угла
Урок 6. Определение расстояния от точки до прямой
Урок 7. Определение расстояния от точки до плоскости
Урок 8. Определение угла между прямой и плоскостью
Раздел 4. Поверхности. Часть 1
Неделя 4
Урок 1. Способы образования поверхностей
Урок 2. Способы задания поверхностей
Урок 3. Классификация поверхностей
Урок 4. Способы задания гранных поверхностей. Принадлежность точки и линии гранной поверхности. Наклонные поверхности
Урок 5. Способы задания поверхностей вращения. Принадлежность точки и линии поверхности вращения. Наклонные поверхности
Урок 6. Винтовые поверхности
Урок 7. Циклические и топографические поверхности
Раздел 5. Поверхности. Часть 2
Неделя 5
Урок 1. Определение натуральной величины сечения цилиндра
Урок 2. Определение натуральной величины сечения конуса
Урок 3. Определение натуральной величины сечения сферы
Урок 4. Определение натуральной величины сечения тора
Урок 5. Построение развертки гранных поверхностей
Урок 6. Построение развертки поверхностей вращения
Раздел 6. Пересечение поверхностей
Неделя 6
Урок 1. Построение линии пересечения поверхностей частного положения
Урок 2. Построение линии пересечения поверхностей, одна из которых является проецирующей. Пересечение двух гранных поверхностей. Часть 1
Урок 3. Построение линии пересечения поверхностей, одна из которых является проецирующей. Пересечение двух поверхностей вращения. Часть 2
Урок 4. Построение линии пересечения поверхностей, одна из которых является проецирующей. Пересечение гранной и поверхности вращения. Часть 3
Урок 5. Способ вспомогательных секущих плоскостей при пересечении поверхностей
Урок 6. Способ вспомогательных секущих сфер
Урок 7. Частный случай пересечения поверхностей. Теорема Монжа
Раздел 7. Наглядные изображения. Область их применения, правила их построения
Неделя 7
Урок 1. ЕСКД. Содержание ГОСТ 2.301-68-2.319-76
Урок 2. Понятие видов и их расположение на плоскости чертежа. Дополнительные и местные виды
Урок 3. Классификация разрезов. Разрезы простые и сложные
Урок 4. Определение натуральной величины фигуры сечения модели с отверстиями
Урок 5. Аксонометрические проекции. Коэффициенты искажения
Урок 6. Построение аксонометрических проекций окружностей
Урок 7. Построение аксонометрических проекций различных поверхностей и моделей
Раздел 8. Вариативный. Компьютерная графика. Часть 1
Неделя 8
КОМПАС 3D
Урок 1. Введение в КОМПАС 3D. Создание и редактирование документов. Знакомство с интерфейсом в документе «Чертеж». Ориентация в рабочем поле. Создание основных геометрических фигур
Урок 2. Вспомогательные прямые и точки. Параметризация фигур на чертеже. Редактирование геометрии
Урок 3. Построение сопряжений на 2D чертеже. Создание фасок/скруглений
Урок 4. Построение трех видов модели методом проекционного черчения на 2D чертеже
Урок 5. Выполнение разрезов видов
Урок 6. Простановка размеров на чертеже по ГОСТ 2.307-68
Урок 7. Заполнение основной надписи. Сохранение документа
Autodesk AutoCAD
Урок 1. Введение в AutoCAD. Создание и редактирование документов. Знакомство с интерфейсом в документе «Чертеж». Ориентация в рабочем поле. Создание основных геометрических фигур
Урок 2. Вспомогательные прямые и точки. Параметризация фигур на чертеже. Редактирование геометрии
Урок 3. Построение сопряжений на 2D чертеже. Создание фасок/скруглений
Урок 4. Построение трех видов модели методом проекционного черчения на 2D чертеже
Урок 5. Выполнение разрезов видов
Урок 6. Простановка размеров на чертеже по ГОСТ 2.307-68
Урок 7. Заполнение основной надписи. Сохранение документа
SolidWorks
Урок 1. Интерфейс SolidWorks. Инструменты, команды, операции, форматы, сохранение документов
Урок 2. Механизм параметрических ограничений и взаимосвязей, использование слоев
Урок 3. Построение сопряжений на 2D чертеже
Урок 4. Построение трех видов модели, 2D чертеж
Урок 5. Выполнение разрезов
Урок 6. Простановка размеров на чертеже по ГОСТ 2.307-68
Урок 7. Основная надпись чертежа
Раздел 9. Вариативный. Компьютерная графика. Часть 2
Неделя 9
КОМПАС 3D
Урок 1. Введение в 3D моделирование. Знакомство с интерфейсом в документе «Модель». Создание простейшей трехмерной фигуры
Урок 2. Методы выдавливания. Создание выреза
Урок 3. Знакомство с «деревом модели». Редактирование детали. Массивы
Урок 4. Сохранение и построение трех видов модели. Редактирование основных видов. Компоновка чертежа. Выбор масштаба
Урок 5. Создание простого сечения детали. Выполнение разрезов
Урок 6. Аксонометрическая проекция тела с вырезом в одну четверть
Урок 7. Выполнение оформления. Заполнение основной надписи. Сохранение и импортирование чертежа
Autodesk Inventor
Урок 1. Введение в 3D моделирование. Знакомство с интерфейсом в документе «Модель». Создание простейшей трехмерной фигуры
Урок 2. Методы выдавливания. Создание выреза
Урок 3. Знакомство с «деревом модели». Редактирование детали. Массивы
Урок 4. Сохранение и построение трех видов модели. Редактирование основных видов. Компоновка чертежа. Выбор масштаба
Урок 5. Создание простого сечения детали. Выполнение разрезов
Урок 6. Аксонометрическая проекция тела с вырезом в одну четверть
Урок 7. Выполнение оформления. Заполнение основной надписи. Сохранение и импортирование чертежа
SolidWorks
Урок 1. 3D моделирование, интерфейс, дерево конструирования, инструменты, построение моделей простой формы и получение сложных форм
Урок 2. Построение трех видов модели. Компоновка чертежа, выбор масштаба, 2D чертеж с разрезами
Урок 3. Аксонометрическая проекция тела с вырезом в одну четверть, пользовательские виды
Урок 4. Простановка размеров и примечаний на чертеже модели
Раздел 10. Бонусный
Неделя 10
Урок 1. Применение инженерной графики в промышленном дизайне
Урок 2. Autodesk Fusion 360 как инструмент промышленного дизайнер
Урок 3. Generative design: больше, чем метод
Урок 4. История технологий
Урок 5. Курс на деталь
Урок 6. BIM – это цифровые технологии в строительной отрасли
Результаты обучения
В результате освоения курса обучающиеся должны:
знать цели, задачи, области применения и основные понятия начертательной геометрии и инженерной графики; способы изображения прямой и плоскости на чертеже; положение прямой относительно плоскостей проекций; классификацию поверхностей; характеристику сечений поверхностей; общие методы построения и чтения чертежа; методы геометрического моделирования технических объектов; требования по составлению и оформлению конструкторской документации; требования к оформлению чертежей, изображению и оформлению надписи, изображению и обозначению элементов деталей;
владеть навыками задания точки, прямой, плоскости и многогранников на чертеже; решения метрических и позиционных задач; построения кривых линий и поверхностей вращения; пересечения поверхностей; применения правил выполнения наглядных изображений на основе аксонометрических проекций; использования нормативных документов и государственных стандартов при разработке конструкторской документации; навыками самостоятельной работы с литературой для поиска информации об отдельных понятиях, терминах, объяснения их решения в практических ситуациях; компьютерными средствами сбора, хранения и передачи информации.
Формируемые компетенции
Инженерная и компьютерная графика
Вы будете перенаправлены на Автор24
Инженерная и компьютерная графика — это специализированное направление, которое изучает методику формирования изображений на плоскости.
Типы двумерной компьютерной графики (2D)
Двумерную компьютерную графику можно классифицировать по виду выражения графических информационных данных, и вытекающими из этого типами алгоритмом работы с изображениями на:
Их отличия заключаются в методах построения изображения на дисплее или при распечатке на бумажных носителях. При растровом способе осуществляется формирование картинки при помощи комплекта разноцветных точек. Растровая графика используется при конструировании мультимедийного изображения и изданий полиграфии. Изображения, сформированные растровыми инструментами, почти никогда не делаются вручную при посредстве программных приложений. Как правило, в растровой графике применяют сканы с иллюстраций, которые подготовлены художниками, или сканы с фотографий. Часто растровые изображения считываются с цифровых фото или видео камер. Практически все графические редакторы, которые служат для обработки растровых иллюстраций, направлены не на формирование картинок, а на их коррекцию. На интернет-сайтах в основном используются лишь растровые форматы изображений.
Векторным методом является формирование картинок из набора отрезков прямых и дугообразных линий. Здесь под вектором понимается комплекс информационных данных, которые характеризуют выбранный объект. Программные приложения для обработки векторной графики служат, прежде всего, для формирования собственно картинок и совсем немного для их коррекции. Такие программы часто применяются в рекламных фирмах, компаниях, занимающихся дизайном, в редакционных и издательских организациях. Выполнение работ по оформлению, которые основаны на использовании шрифтов и самых простых элементов геометрии, можно сделать намного быстрее и проще при помощи средств векторной графики.
Программы для обслуживания фрактальной графики направлены на автоматическое генерирование иллюстраций посредством математических вычислений. Конструирование фрактальных художественных иллюстраций заключается не в том, чтобы их нарисовать или выполнить их оформление, а в написании соответствующих программ. Фрактальная графика является аналогично векторной вычисляемой графикой, но имеет отличие, которое заключается в том, что сконструированные картинки не нужно хранить в их конечном виде в компьютерной памяти. Картина формируется при работе программы согласно заданному математическому выражению или системе уравнений. То есть ничего, за исключением полученной ранее формулы, сохранять не нужно. Для изменения изображения в нужную сторону, требуется всего лишь поменять некоторые константы (коэффициенты) в формуле. Свойство фрактальной графики создавать прообразы природных картин математическими формулами, не редко применяют для генерирования в автоматическом режиме нетривиальных картинок.
Готовые работы на аналогичную тему
Растровая графика
В растровой графике часто применяются двумерные массивы пикселей или матрицы. Каждый пиксель имеет набор параметров, таких как яркость, цветовой окрас, прозрачность, а иногда и комбинацию из этих параметров. Растровое изображение состоит из определённого количества строчек и столбцов. Без существенной потери качества растровые картинки возможно лишь уменьшать, но и при этом отдельные его фрагменты могут полностью удалиться, чего не будет при использовании векторной графики.
Векторная графика
В векторной графике картинки формируются в виде набора геометрически примитивных фигур. Как правило, такими фигурами являются точки, отрезки прямых и кривых линий, окружностей, прямоугольников и так далее. В качестве параметров изображения имеют некие атрибуты, к примеру, толщину линий, цветовое наполнение. Изображение сохраняется в виде комплекта координат, векторных и других величин, которые характеризуют комплект примитивных фигур. Когда воспроизводятся перекрывающиеся объекты, очень важно, в каком порядке они расположены. Картинки, построенные из набора векторов, очень удобны при их редактировании. Такие изображения можно вращать, деформировать, изменять масштаб без потери качества, и, кроме того, можно имитировать трёхмерное изображение. Все эти операции выполняются существенно проще в векторной графике по сравнению с растровой. Это объясняется тем, что все эти метаморфозы по факту совершаются удалением строй картинки или её фрагмента, а вместо неё формируется новое изображение. Математическое выражение, описывающее векторный рисунок, не изменяется, меняются лишь величины отдельных переменных или их коэффициенты. При коррекции изображения в растровом формате, начальными данными выступают лишь характеристики пиксельного комплекта, почему и появляется проблематика подмены малого количества пикселей на их большое количество при увеличении масштаба, или, наоборот, при обратной процедуре.
Самым простым способом может быть подмена одного пикселя их некоторым количеством такого же цветового окраса. Наиболее продвинутые способы применяют интерполяционные алгоритмы, в которых вновь добавляемым пикселям присваивают определённый цвет. Код этого цвета рассчитывается на базе цветовых кодов соседних точек. С помощью такой методики осуществляется изменение масштаба изображения в редакторе Adobe Photoshop, которая называется билинейной и бикубической интерполяцией. Необходимо заметить, что не любые картинки возможно преобразовать в набор примитивных фигур. Этот метод удобно применять при построении схем, создании шрифтов с возможностью масштабирования, графики делопроизводства. Он также применяется при прорисовывании мультфильмов и простых видеороликов различного назначения.
Особенности инженерной и компьютерной графики
Главные понятия и определения инженерной и компьютерной графики. Режимы работы в двумерном редакторе чертежей. Основные виды изделий и их составные части. Анализ центрального и параллельного проецирования. Элементы технического рисования и эскизирования.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.04.2015 |
| Размер файла | 1,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Введение в инженерную и компьютерную графику. основные определения введении в систему AutoCAD
1. Введение в инженерную и компьютерную графику
2. Основные определения и понятия инженерной и компьютерной графики
3. Основные понятия о системе AutoCAD
5. Технология работы с командами
1.1 Введение в инженерную и компьютерную графику
Условиями успешного овладения техническими знаниями являются умение читать чертежи и знание правил их выполнения и оформления. Чертеж является одним из главных носителей технической информации, без которой не обходится ни одно производство. В настоящее время нельзя представить себе работу и развитие большинства отраслей народного хозяйства, а также науки и техники без чертежей. На вновь создаваемые приборы, машины и сооружения сначала разрабатывают чертежи (проекты). По ним определяют их достоинства и недостатки, вносят изменения в конструкцию. Только после обсуждения чертежей (проектов) изготавливают опытные образцы изделия. Рабочие, инженеры и техники должны уметь читать чертеж, чтобы понять как саму конструкцию, так и работу изображенного изделия, а также изложить свои технические мысли, используя чертеж. Чертежи широко используются и в учебных заведениях при изучении теоретических, общетехнических и специальных предметов.
Основные понятия о системе AutoCAD. Графическая система AutoCAD разработана фирмой AutoDesk (США), предназначена для автоматизированной разработки и выпуска чертежно-конструкторской документации, а также для решения задач геометрического трехмерного моделирования. Название системы образовано сокращением от Automated Computer Aided Design. Первая версия программы появилась в 1982 году.
Интерфейс пользователя. На рис. 1 приведен рабочий стол AutoCAD, состоящий из:
— необязательных панелей инструментов:
— графического поля, занимающего всю остальную часть рабочего стола;
— необязательного экранного меню.
Строка падающих меню может быть изменена путем включения или выключения тех или иных пунктов с помощью закладки Активные меню диалогового окна Адаптация меню, которое вызывается из пункта Адаптация меню. падающего меню Сервис или загрузкой другого меню AutoCAD с помощью закладки Группы меню того же диалогового окна Адаптация меню. Меню можно также загрузить с помощью команды МЕНЮ. Строка падающих меню может содержать следующие пункты:
Рис. 1. Рабочий стол AutoCAD для Windows
Стандартная панель инструментов приведена на рис. 1. Она содержит следующие инструменты:
13. Подключение к Internet — запустить Internet-просмотрщик.
16. Расстояние содержит инструменты для вывода информации о примитиве (Список); определения координат указанной точки (Координаты); вычисления расстояния и угла между точками (Расстояние); вычисления площади и периметра объекта (Площадь); вычисления массоинерционных характеристик (Масса).
Если нажать на левую кнопку мыши при указании такого инструмента и не отпускать некоторое время, то появится панель инструментов, содержащая различные варианты исполнения выбранной команды. После ввода команды AutoCAD выдает запросы, в ответ на которые необходимо ввести дополнительную информацию: численное значение (например расстояние, угол и т. д.), ключевое слово или точку; или вызывает диалоговое окно. Некоторые команды допускают работу как через командную строку, так и через диалоговое окно.
2. Принципы использования двумерных редакторов. Геометрические элементы для черчения
1. Режимы работы в двумерном редакторе чертежей
2. Базовые графические примитивы
3. Геометрические элементы для черчения
С помощью двумерных редакторов создается большинство графических конструкторских документов.
2.1 Режимы работы в двумерном редакторе чертежей
Режимы рисования, реализуемые в AutoCAD, могут значительно облегчить и ускорить создание и редактирование изображений, обеспечивая при этом высокую точность построений.
— Режим SNAP (ПРИВ). Режим шаговой привязки координат точек к узлам воображаемой сетки, в этом режиме курсор мыши будет перемещаться только по узлам сетки.
— Режим GRID (Сетка). Служит для визуализации сетки, при печати сетка не видна.
— Режим ORTHO (ОРТО). В ортогональном режиме линии проводятся только вдоль осей координат.
— Режим POLAR (ПОЛЯР). В полярном режиме линии проводятся под различными углами.
— Режим ОSNAP (ОПРИВ). Режим привязки координат к различным точкам уже созданных объектов.
— Режим OTRACK (ОСЛЕЖ). Когда включен режим автоматического отслеживания в строке состояния, система генерирует временные вспомогательные линии, что обеспечивает создание объектов в точных положениях и под точными углами и значительно экономит время создания чертежа.
— Режим динамического ввода Dynamic input включается нажатием кнопки DYN в строке состояния. При выполнении какой-либо команды в динамическом режиме рядом с курсором появится строка подсказок (рис.2). В ней отображается запрос команды на ввод координат точки.
Рис. 2. Вычерчивание отрезка прямой линии в динамическом режиме
Режим динамического ввода имеет две разновидности: Pointer Input (задание точки ее координатами) и Dimension Input (задание точки расстоянием и углом). Настройка этих режимов осуществляется с помощью диалогового окна Tools>Drafting Settings (Инструменты>Параметры привязки).
— Режим LWT (ТОЛЩ) включает или отключает отображение толщины линии.
Базовые графические примитивы. Технический чертеж состоит из геометрических и вспомогательных элементов, содержащих описание объектов на чертеже. К геометрическим элементам относят точку, прямую, окружность, сечения кругового конуса (эллипс, парабола, гипербола). К вспомогательным средствам изображения и пояснения относят различные линии, текст, штриховку, чертежные символы, размерную информацию.
В автоматизированных системах проектирования чертеж формируется из графических примитивов (простых и составных), описывающих как геометрию изделия, так и вспомогательные элементы чертежа. Количество простых базовых графических примитивов ограничено. К ним относят такие элементы изображения, которые считаются неделимыми, а именно: точку, прямую, окружность или дугу окружности, текст. Для удобства развитые графические системы дополняются наборами составных графических примитивов, называемых сегментами или блоками, которые представляют собой совокупность базовых графических примитивов; этими примитивами можно манипулировать как единым целым.
Геометрические элементы для черчения. Любой чертеж состоит из отрезков прямых и дуг кривых линий. Для вычерчивания прямолинейных участков чертежа служат инструменты Line (Линия), Polyline (Ломаная), Polygon (Многоугольник), Rectangle (Прямоугольник), Point (Точка). Криволинейные участки создаются инструментами Arc (Дуга), Circle (Окружность), Spline (Сплайн), Ellipse (Эллипс) и т.д.
Команда Размещено на http://www.allbest.ru/
Line (Линия) имеет две опции, которые можно выбирать из контекстного меню команды в процессе построения сегментов линии или введением заглавной буквы с клавиатуры.
Команда Polyline (Ломаная) позволяет строить последовательность прямолинейных и криволинейных сегментов. На прямолинейных участках команда позволяет менять ширину как при переходе от одного сегмента к другому, так и в пределах одного сегмента. Команда имеет 6 опций:
Команда Polygon (Многоугольник) строит правильный многоугольник с количеством сторон от 3 до 1024. После вызова команды в ответ на запрос системы следует ввести количество сторон многоугольника. Затем необходимо выбрать один из трех методов задания многоугольника, которым соответствуют опции команды:
Команда RectangleРазмещено на http://www.allbest.ru/
(Прямоугольник) позволяет строить прямоугольник по двум противолежащим вершинам. Для задания вершин можно использовать любой способ ввода координат. Прямоугольник можно задавать с фасками и со скругленными краями, используя следующие опции:
Команда ArcРазмещено на http://www.allbest.ru/
(Дуга) позволяет вычертить дугу окружности. В AutoCAD существуют разные способы задания дуги. Например, дугу можно задать:
— начальной точкой, центром и конечной точкой;
— начальной точкой, конечной точкой и радиусом;
— центром, начальной точкой и длиной хорды и т.д.
Следует отметить, что дуги строятся из начальной точки против часовой стрелки.
Команда CircleРазмещено на http://www.allbest.ru/
(Окружность) позволяет вычертить окружность одним из 6 способов:
Команда Spline (Сплайн) позволяет провести на чертеже волнистую линию произвольной формы в виде кривых Безье. Сплайн строится по точкам, которые последовательно вводятся после вызова команды и управляются касательными.
Команда Ellipse (Эллипс) позволяет вычертить как полный эллипс, так и его часть. Основными параметрами эллипса являются координаты центра, направление и размер большой и малой осей. Полный эллипс можно вычертить двумя способами:
Команды Hatch (Штриховка) и Gradient (Градиент) позволяют заштриховать фигуры сечения и заливать замкнутые контуры выбранной градиентной заливкой.
Команды Table (Таблица) и Multiline Text (Многострочный текст) позволяют создавать таблицы и текстовые надписи на чертежах.
Команда Offset (Отступ) используется для создания прямолинейных и криволинейных подобных отрезков, смещенных по нормали на фиксированное расстояние. После запуска команды система запросит величину отступа (расстояние), затем выбрать объект и указать мышью, в какую сторону относительно объекта будет создаваться ему подобный.
3. История развития компьютерной графики. Оформление конструкторской документации
1. История развития компьютерной графики
3. Оформление чертежа в соответствии со стандартами
5. Рамка и основная надпись
3.1 История развития компьютерной графики
Техническая графика начала развиваться очень давно, примерно в середине XVII в., и дошедшие до наших дней некоторые чертежи и рисунки свидетельствуют о высоком искусстве их выполнения. С начала XVIII в. технический рисунок все более уступает место чертежу. Уже в то время требовались чертежи достаточно сложных изделий и сооружений, и для выполнения таких чертежей нужна была специальная подготовка. Чертежи того времени, выполненные нашими русскими чертежниками и отличающиеся высоким качеством исполнения, вычерчены по правилам прямоугольных проекций, хотя в то время теория таких проекций широко не была еще известна.
Исторически первыми интерактивными графическими системами считаются системы автоматизированного проектирования (САПР), которые появились в 60-х годах. Они представляют собой значительный этап в эволюции компьютеров и программного обеспечения. В системе интерактивной компьютерной графики пользователь воспринимает на дисплее изображение, представляющее некоторый сложный объект, и может вносить изменения в описание (модель) объекта.
Такими изменениями могут быть как ввод и редактирование отдельных элементов, так и задание числовых значений для любых параметров, а также иные операции по вводу информации на основе восприятия изображений.
С ростом мощностей ПК все чаще САПР использовали на дешевых массовых компьютерах, которые сейчас имеют достаточные быстродействие и объемы памяти для решения многих задач. Это привело к широкому распространению систем САПР.
Сейчас становятся все более популярными геоинформационные системы (ГИС). Это относительно новая для массовых пользователей разновидность систем интерактивной компьютерной графики. Они аккумулируют в себе методы и алгоритмы многих наук и информационных технологий. Такие системы используют последние достижения технологий баз данных, в них заложены многие методы и алгоритмы математики, физики, геодезии, топологии, картографии, нави-
гации и, конечно же, компьютерной графики. Системы типа ГИС зачастую требуют значительных мощностей компьютера как в плане работы с базами данных, так и для визуализации объектов, которые находятся на поверхности Земли.
В последних версиях AutoCAD предусмотрена возможность стандартизации решений. Пока она сводится к установке наборов допустимых свойств именованных объектов, таких как слои, текстовые стили, типы линий, размерные стили.
Описанный стандарт сохраняется в DWS-файле, аналогично шаблону. Файл стандартов может быть назначен нескольким файлам рисунков. Рисунок AutoCAD, связанный с файлом стандартов, можно с помощью команды CHECKSTANDARDS периодически проверять на соответствие этим стандартам.
3.2 Оформление чертежа в соответствии со стандартами
1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10; и т.д.
2:1; 5,5:1; 4:1; 5:1; 10:1 и т.д.
Не предусмотренные стандартом масштабы не применяют. Масштаб например 1:5, означает, что линейные размеры изображения на чертежа в 5 раз меньше действительных размеров предмета. И, наоборот, масштаб 2:1 показывает, что линейные размеры изображения в 2 раза больше действительных размеров предмета.
Следует помнить, что какой бы масштаб не был, на чертеже проставляют действительные размеры, т.е. размерные числа указывают натуральные размеры предмета, а не уменьшенные или увеличенные.
Рис.3. Пример расположения формата А4 и основной надписи на нем (для учебных чертежей)
Обрамляющая линия (рамка формата) наносится на расстояние 5 мм от внешней рамки в направлении поля чертежа для форматов А3 и А4 на расстоянии от 5 до 10 мм для остальных форматов. Толщина обрамляющей линии не менее 0,7 мм.
Основная надпись. В правом нижнем углу чертежа помещают основную надпись, в которой содержится ряд сведений об изображенной на чертеже детали.
Согласно стандарту основную надпись располагают вдоль длинной или короткой стороны листа, кроме формата А4, где надпись помещают вдоль короткой стороны.
На рис. 4 показана форма и дан пример заполнения основной надписи для производственных чертежей. Буквы и цифры в основной надписи, как и на всем чертеже, обычно выполняют чертежным шрифтом.
Рис.4.Основная надпись производственного процесса
4. Виды изделий. Типы линий. Основные сведения о размерах
3. Основные сведения о размерах
4.1 Виды изделий и их составные части
Для всех отраслей промышленности при выполнении конструкторской документации ГОСТ 2.101-68 устанавливает виды изделий.
Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. В зависимости от их назначения они делятся на изделия основного производства и на изделия вспомогательного производства.
Изделиями основного производства называются предметы, включенные в номенклатуру производства, предназначенные для поставки. Этими изделиями могут быть машины, станки, аппараты и приборы.
Изделиями вспомогательного производства являются предметы производства предприятия, предназначенные для технологического оснащения продукции данного производства. Этими изделиями могут быть приспособления, штампы, измерительные инструменты.
Типы линий. Для того, чтобы чертежи было легко читать, ГОСТ 2.603-68 устанавливает линии для чертежей всех отраслей промышленности строительства, приведены в таблице 3.
Сплошная толстая основная линия. Для изображения видимых контуров предметов применяется линия, называемая сплошной толстой основой. Толщина этой линии, обозначаемая латинской буквой S, установлена стандартом в пределах от 0,5-1,4 мм в зависимости от величины и сложности изображения. Выбранная толщина S линии должна быть одинаковой для всех изображений на данном чертеже.
Штриховая линия. Для невидимых очертаний предмета применяют линию которую называют штриховой. Штриховая линия состоит из штрихов одинаковой длины. Их длина установлена стандартом в пределах от 2 до 8 мм. Длина всех штрихов в линии должна быть приблизительно одинаковой. Расстояние между штрихами должно составлять от 1 до 2 мм и быть приблизительно одинаковым в линии. Штриховые линии должны начинаться и заканчиваться штрихами.
Штрихпунктирная тонкая линия. Для проведения осевых, а также центровых линий, указывающих центры окружностей и дуг, используют линию, называемую штрихпунктирной тонкой, которая состоит из длинных тонких штриховок и точек между ними. Длина штриховок от 5 до 30 мм, расстояние между ними от 3 до 5 мм. Осевые и центровые линии концами должны выступать за контур изображения на 2-5 мм и оканчиваться штрихом, а не точкой. Положение центра окружности определяется пересечением штрихов.
Штрихпунктирная с двумя точками тонкая линия показывает линии сгиба на развертках и крайние положения подвижных предметов. Длина штрихов от 5 до 30 мм, расстояние между ними от 4-6 мм.
Сплошная тонкая линия. Кроме перечисленных выше линий на чертежах помечаются надписями размерные и выносные линии. Выносные линии служат для связи между изображениям и размерными линиями, проведенные вне контура. Для размерных и выносных линий применяют линию, называемую сплошной тонкой. Выносные линии должны выходить за концы стрелок размерной линии примерно на 1-5 мм.
Сплошные тонкие линии применяют также для штриховки в сечениях.
Сплошной толстой основной линией обводят видимый контур, от ее толщины зависит толщина других линий. Они в 2-3 раза тоньше сплошной толстой основной линии. Названия линий характеризуют их назначения и начертания.
Сплошная толстая основная линия
Линия видимого контура
Линия невидимого контура
Линии осевые и центровые
Штрихпунктирная с двумя точками тонкая
Линия сгиба на развертках
Линии размерные и выносные
4.2 Основные сведения о размерах
Определить величину изображенной детали можно только по размерным числам. Их наносят над размерными линиями как можно ближе к их середине (рис.5).
Рис.5. Пример нанесения размеров
Размерные линии ограничивают стрелками, которые острием касаются выносных линий, линий контура или осевых линий.
Размерную линию проводят параллельно отрезку, размер которого указывают, по возможности, вне контура изображения. Расстояние между параллельными размерными линиями и от размерной линии до контура изображения должно составлять от 6 до 10 мм.(рис.5).
Нельзя допускать, чтобы размерные линии пересекались с выносными или являлись продолжением линий контура, осевых, центровых и выносных. Запрещается использовать линии контура, осевые, центровые и выносные в качестве размерных. Размерные линии нельзя пересекать выносными, поэтому меньший размер наносят ближе к изображению, а больший дальше.
Форма стрелки изображается следующим образом
Рис.6. Форма и размеры размерной стрелки
Величины элементов стрелок размерных линий выбирают в зависимости от толщины линий видимого контура. Размер стрелок следует выдерживать приблизительно одинаковым на всем чертеже.
Каждый размер на чертеже указывается только один раз. Размерные числа линейных размеров наносят в соответствии с положением размерных линий как показано на рис.7. Линейные размеры на чертежах указываются в миллиметрах без обозначения единиц и измерения.
Рис. 7. Нанесение размерных чисел при различных положениях размерных линий
Угловые размеры наносят как на следующем рис.8. Их указывают в градусах, минутах и секундах, проставляя единицы измерения. Размерную линию при этом проводят в виде дуги окружности с центром в вершине угла.
Рис. 8. Нанесение размеров углов
Для обозначения радиуса перед размерным числом всегда пишут латинскую прописную букву R. Рис. 9в. Размерную линию радиуса ограничивают стрелкой с одной стороны.
Размеры квадратных элементов указывают со знаком, начертание которого показано на рис. 9 б.
Рис.9. Знаки, проставляемые перед размерными числами
Рис.10. Нанесение размеров фасок
1. Основные понятия о геометрических построениях
3. Преобразование элементов чертежа в системе AutoCAD
Каждое геометрическое построение с помощью линейки и циркуля складывается из операций:
— прикладывание линейки к выбранной точке;
— проведение линии при помощи линейки;
— установка игры циркуля в данную или произвольную точку на данной прямой;
— проведение дуги окружности или окружности.
Деление угла пополам. Из вершины угла описывают дугу окружности и произвольного радиуса (рис.11). Из точек m и n пересечения дуги со сторонами угла раствором циркуля, большим половины дуги mn, делают две пересекающиеся засечки (точка 1). Полученную точку 1 соединяют прямой с вершиной угла.
Рис.11. Деление угла пополам
Деление отрезка прямой пополам. Из концов заданного отрезка раствором циркуля, большим половины его длины, описывают дуги (рис.12). Прямая соединяющая полученные точки m и n, делит отрезок на две равные части и перпендикулярна ему.
Рис.12. Деление отрезка пополам
Деление окружности на три равные части. Поставив опорную ножку циркуля на в конечную точку диаметра ( рис.13), описывают дугу радиусом равным радиусу R окружности. Получают первое и второе деление (точка 1 и 2). Третье деление находится на противоположном конце диаметра.
Рис.13.Деление окружности на три равные части
Деление окружности на шесть равных частей. Раствор циркуля устанавливают равным радиусу R окружности (рис. 14). Из противоположных концов одного из диаметров окружности (из точек 1 и 4) описывают дуги. Точки 1,2,3,4,5,6 делят окружность на равные части. Соединив их прямыми, получают правильный шестиугольник.
Рис.14. Деление окружности на шесть равных частей при помощи циркуля
Нахождение центра дуги и определение радиуса. Задана дуга окружности, центр и радиус которой неизвестны. Для их определения нужно провести две непараллельные хорды (рис. 15а) и восставить перпендикуляры к их серединам (рис.15б). Центр О дуги находится на пересечении этих перпендикуляров.
Рис.15. Определение центра дуги
Сопряжение. Плавный переход прямой линии в другую называют сопряжением. Переход будет плавным, если обе сопрягающиеся линии в точке сопряжения имеют общую касательную. Для построения сопряжения надо найти центры, из которых проводят дуги, т.е. центры сопряжений (рис.16). Затем нужно найти точки, в которых одна линия переходит в другую, т.е. точки сопряжений. При построении контура изображения сопрягающиеся линии нужно доводить точно до этих точек. Точка сопряжения лежит на перпендикуляре опущенном из центра О дуги на сопрягаемую прямую (рис.16а), или на линии О1О2, соединяющей центры сопрягаемых дуг (рис.16б). Следовательно, для построения любого сопряжения дугой заданного радиуса нужно найти центр сопряжения и точку сопряжения.
Рис.16. Элементы сопряжений
5.1 Преобразование элементов чертежа в системе AutoCAD
В процессе выполнения чертежа ни один конструктор не может обойтись без его корректировки. Рассмотрим команды для редактирования чертежа в системе AutoCAD.
Выбор объектов. Для того чтобы отредактировать объект, его сначала необходимо выбрать. Для одних команд редактирования (стирание, копирование, перенос, поворот, зеркальное отображение, создание массива) можно вначале выбрать объект или несколько объектов, после чего вызвать команду, или наоборот. Однако для других команд (удлинение, обрезание, разрывание, подобие, создание фасок и скруглений) выбор объектов можно производить только после вызова команды в ответ на приглашение Select objects: (Выберите объекты:).
Рис. 17. Панель инструментов Modify (Редактирование)
5.2 Копирование и изменение местоположения объектов
Эта группа команд позволяет переносить объекты, поворачивать их, копировать с переносом и зеркальным отображением, копировать объекты с упорядочением в определенные структуры (массивы), создавать себе подобные, не меняя при этом размеры и форму самих объектов.
Команда Сору (Копировать) Размещено на http://www.allbest.ru/
позволяет копировать созданный объект или группу объектов. Выбрать объект, нажать Enter, далее указать точку, относительно которой предполагается копирование объектов.
Команда Offset (Отступ) используется для создания прямолинейных и криволинейных подобных отрезков, смещенных по нормали на фиксированное расстояние. После запуска команды задаем величину отступа, далее надо выбрать один из объектов, щелкнув по нему мышью, затем надо указать мышью, в какую сторону относительно объекта будет создаваться ему подобный. Далее нажать клавишу Enter для выхода из команды.
Команда Move (Перемещение) обеспечивает перемещение объекта или группы объектов. Процесс переноса объектов похож на процесс копирования. Вначале надо определить базовую точку или перемещение, после этого нужно задать новое положение базовой точки или вектор перемещения относительно первой базовой точки.
Корректировка размеров объектов. Эта группа команд позволяет изменять размеры объектов, масштабируя их целиком, сжимать или растягивать группы объектов с изменением их формы, менять размер объекта переносом конечной точки (для отрезков).
Команда Scale (Масштаб) обеспечивает изменение размера существующих объектов. После вызова команды, выбора объектов и задания базовой точки, относительно которой будет происходить масштабирование, команда запросит определить коэффициент масштабирования, в ответ нужно ввести число, на которое будут умножаться все размеры выбранных объектов, или выбрать опцию Reference (Ссылка) для определения коэффициента масштабирования с применением существующих объектов.
Команда Stretch (Растянуть) позволяет вытягивать или сжимать часть изображения с изменением ее формы, сохраняя при этом связь с остальной (неизменной) частью рисунка. После вызова команды в ответ на запрос Select objects: (Выберите объекты) нужно ввести латинскую букву С, после чего выбрать объекты секущей рамкой. На следующий запрос команды нужно указать базовую точку, после чего мышью определить новое положение выбранных (пересеченных и находящихся внутри рамки) объектов.
Конструирование объектов. Эта группа команд позволяет вносить конструктивные изменения в объект: создавать фаски и сопряжения, разрывать объекты.
Команда Break at Point (Разорвать в точке) осуществляет разрыв объекта в указанной точке. После запуска команды и выбора объекта нужно указать точку разрыва на объекте при помощи мыши.
Команда Break (Разрыв) позволяет осуществить разрыв объекта на части без стирания или со стиранием части примитива (линии, полилинии, сплайна, дуги окружности). После запуска команды и выбора объекта, в ответ на запрос нужно указать вторую точку на объекте при помощи мыши. Первой точкой разрыва по умолчанию является точка, в которой находился прицел мыши при выборе объекта (выбор должен быть прямым). Если в качестве первой точки должна быть другая точка, то нужно в ответ на первый запрос выбрать опцию First point (Первая точка), после чего вновь последует запрос о выборе второй точки: Specify second break point: (Определите вторую точку). В результате происходит стирание части объекта между первой и второй точками. Из окружности стирается дуга от первой до второй точки в направлении против часовой стрелки.
Команда Join (Соединить) по своему действию противоположна команде Break (Разрыв) и позволяет устранить разрыв на прямой, дуге, а также объединить примыкающие друг к другу сплайны. После запуска команды и выбора объекта появляется следующий запрос: Select objects to join to source: (Выберите объект для соединения к исходному:).В ответ на это указываете присоединяемый объект.
Команда Chamfer (Фаска) создает фаски на углах, образованных двумя пересекающими прямыми. По умолчанию команда срезает угол и строит новый отрезок (фаску) по линии среза. При этом концы фаски определяются или длиной катетов фаски, или длиной одного катета и углом наклона фаски к первой выбранной прямой.
Команда Fillet (Сопряжение) осуществляет сопряжение двух отрезков, дуг, окружностей или линейных сегментов полилинии. Процесс сопряжения аналогичен процессу создания фаски. При первом запуске команды устанавливается нужный радиус сопряжения, а при повторном запуске выбираются два сопрягаемых объекта. Для установки радиуса нужно в ответ на первый запрос команды выбрать опцию радиус, после чего ввести требуемое число.
6. Основные направления обработки информации. Области применения компьютерной графики
1. Основные направления обработки информации
2. Области применения компьютерной графики
Основные направления обработки информации. При обработке информации, связанной с изображением на мониторе, принято выделять три основных направления: распознавание образов, обработку изображений и машинную графику.
— Обработка изображений (IMAGE PROCESSING) рассматривает задачи в которых и входные и выходные данные являются изображениями. Например, передача изображения с устранением шумов и сжатием данных, переход от одного вида изображения к другому (от цветного к черно-белому) и т.д. Таким образом, под обработкой изображений понимают деятельность над изображениями (преобразование изображений). Задачей обработки изображений может быть как улучшение в зависимости от определенного критерия (реставрация, восстановление), так и специальное преобразование, кардинально изменяющее изображения.
При обработке изображений существует следующие группы задач:
Рис. 18. Группы задач
Ограничимся работой только с цифровым изображением. Цифровые преобразования по цели преобразования можно разделить на два типа:
– реставрация изображения компенсирование имеющегося искажения (например, плохие условия фотосъемки);
– улучшение изображения это искажение изображения с целью улучшения визуального восприятия или для преобразования в форму, удобную для дальнейшей обработки.
— Компьютерная (машинная) графика (COMPUTER GRAPHICS) воспроизводит изображение в случае, когда исходной является информация неизобразительной природы. Например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков, гистограмм или диаграмм, вывод информации на экран компьютерных игр, синтез сцен на тренажерах. Компьютерная графика в настоящее время сформировалась как наука об аппаратном и программном обеспечении для разнообразных изображений от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов. Компьютерная графика используется почти во всех научных и инженерных дисциплинах для наглядности и восприятия, передачи информации. Применяется в медицине, рекламном бизнесе, индустрии развлечений и т. д. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения.