Пояснительная записка (1215675)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Вычислительная техника и компьютерная графика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

____________О.А. Графский

«____»_____________20___г.

ТРЕХМЕРНЫЕ МОДЕЛИ УСТРОЙСТВ ОЧИСТКИ И ИХ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ЭКОЛОГИИ

Выпускная квалификационная работа

ВКР 09.03.03.ПрИ.09.00.941 – ПЗ

Студент 941 гр. Р.А. Мезенцев

Консультант по основной части

доцент, к.б.н. М.М. Трибун

Руководитель

доцент, к.ф.-м.н. Е.В. Данилова

Нормоконтролер

доцент, к.т.н. Е.В. Буняева

Хабаровск 2017

Содержание

Введение 4

1 Теоретические аспекты трехмерного моделирования 6

1.1 Общие сведения о трехмерном моделировании 6

1.1.1 Трехмерная графика 6

1.1.2 Трехмерное моделирование 7

1.1.3 Технологии трехмерной печати 14

1.2 Обзор систем для создания компьютерной графики и анимации 17

1.2.1 AUTODESK 3Ds Max 17

1.2.2 Adobe Flash 20

1.2.2.1 Описание программы Adobe Flash 20

1.2.2.2 Основные недостатки 21

1.2.2.3 Уязвимости 23

1.2.3 AUTODESK Maya 24

1.2.4 CINEMA 4D 25

1.2.4.1 Описание CINEMA 4D 25

1.2.4.2 Программирование в CINEMA 4D 26

1.2.5 Blender 26

1.2.6 Прочие программные ресурсы 27

2 Постановка задачи 29

2.1 Современные методы обучения 29

2.1.1 Применениe современных методов обучения 29

2.1.2 Классификация методов обучения по способу взаимодействия 30

2.1.2.1 Пассивный метод 30

2.1.2.2 Активный метод 31

2.1.2.3 Наглядные методы обучения 34

2.2 Описание предметной области 36

2.2.1 Описание вертикального отстойника 36

2.2.2 Описание скруббера Вентури 37

2.2.3 Описание циклона 38

2.2.4 Описание пенного пылеуловителя 38

2.2.5 Описание пылеосадительной камеры 40

2.3 Программные инструменты выбранные для разработки 41

3 Создание трехмерных моделей и визуализация 42

3.1 Моделирование устройств очистки 42

3.2 Анимация 47

3.3 Визуализация 49

3.4 Трехмерная печать моделей 50

4 Технико-экономическое обоснование 52

4.1 Актуальность разработки 52

4.2 Определение трудоемкости выполнения работы 52

4.3 Определение затрат на разработку 53

4.4 Вывод 55

Заключение 56

Список использованных источников 57

Приложение А Визуализация устройств очистки…………………..............59

Введение

B современных реалиях стремительно развивающихся информационных технологий система образования должна способствовать созданию дополнительных возможностей для обучения, методов преподавания дисциплин и распространения знаний.

Актуальность работы обуславливается применением технологий трехмерного моделирования и печати в обучении, что позволяет повысить наглядность используемого учебного материала, сделать его более доступным и понятным для студентов.

Цель работы – создание трехмерных моделей устройств очистки и их визуализация для использования в процессе проведения лабораторных работ при изучении дисциплины «Экология».

Задачи выпускной квалификационной работы:

• изучить методы трехмерного моделирования и визуализации, провести обзор программных продуктов для создания трехмерных моделей;

• создать трехмерные модели устройств очистки;

• выполнить визуализацию созданных моделей;

• распечатать созданные модели на 3D принтере.

Методы исследования: анализ литературы, сравнение, обобщение.

Объект исследования: трехмерная графика и принципы работы устройств очистки.

Предмет исследования: графические и технологические возможности компьютерной графики, методы работы, устройство и принципы работы устройств очистки, возможности анимации и способы ее применения.

Работа состоит из введения, трех частей, заключения, списка источников литературы и приложений. В первой главе рассмотрены технологии трехмерного моделирования и печати, выполнен обзор программных продуктов для создания компьютерной графики и анимации. Во второй главе рассмотрены методы обучения и требования заказчика. Выполнена постановка задачи. В третьей части описан процесс создания трехмерных моделей, а также их визуализация и процесс печати при помощи 3D принтера. В четвертой части, проведено технико-экономическое обоснование работы, приведены таблицы со списком комплектующих и расходных материалов, произведен расчет заработной платы разработчика и руководителя работы. В заключении содержатся выводы по данной выпускной квалификационной работе.

Созданные трехмерные модели и анимационные ролики, полученные в результате визуализации, будут использоваться в учебном процессе для лабораторных работ по дисциплине «Экология» на кафедре «Нефтегазовое дело, химия и экология».

Работа имеет одно приложение в котором продемонстрированы результаты визуализации устройств очистки.

1 Теоретические аспекты трехмерного моделирования

1.1 Общие сведения о трехмерном моделировании

1.1.1 Трехмерная графика

Трёхмерная графика – раздел компьютерной графики, посвящённый методам создания изображений или видео путём моделирования объёмных объектов в трёхмерном пространстве. Как правило применяется для создания изображений в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности.

Трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера с помощью специализированных программ.

При этом модель не всегда должна соответствовать объектам из реального мира, она может быть абстрактной.

Для получения трёхмерного изображения необходимы обязательные шаги:

1) моделирование – создание математической модели сцены и объектов в ней;

2) визуализация – построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.

Трехмерная графика часто встречается в различных областях деятельности. Качество визуализации изображения бывает настолько высоко, что трехмерная модель практически неотличима от реально сфотографированного объекта.

Трехмерная графика применяется в играх, интернет, на телевидении, рекламе. Трехмерный дизайн становится всё более востребованной услугой в современном мире. Современные технологии в области трехмерной графики позволяют применять ее при моделировании не только отдельных объектов, но и готовых художественных композиций, что открывает большие просторы для деятельности для исполнителя и заказчика рекламы [8].

Трехмерная графика является незаменимым средством при необходимости демонстрации разнообразных сложных технических узлов, многошаговых производств, архитектурных сооружений. Трехмерность явно отображает все особенности строения объекта, все его мельчайшие элементы, обычно скрытые от глаз наблюдателя части конструкции сооружения. Трехмерная визуализация куда удобнее и нагляднее, чем чертежи и схемы. Это связано с тем, что трехмерное представление куда более наглядный способ демонстрации всех преимуществ Вашего продукта или услуги, чем плоские схемы или графики.

Трехмерная графика широко применяется в техногенных сферах. Основные потребители трехмерной графики – это компании-производящие различного оборудования и строительные компании, занимающиеся крупной недвижимостью или коттеджным строительством. Компаниям, производящим оборудование, применение трехмерной графики позволяет очень наглядно продемонстрировать принципы работы как технологических линий, так и отдельных станков.

Объемный дизайн позволяет подчеркнуть преимущества и тонкости процесса производства. При помощи трехмерной графики появляется возможность продемонстрировать всё оборудование и изучить технологический процесс целиком. Эффектная визуализация концентрирует внимание зрителя на основных моментах демонстрации. Качественный трехмерный дизайн имеет красивый вид, что способствует позитивному восприятию презентации в целом.

1.1.2 Трехмерное моделирование

Трехмерное моделирование – это процесс создания трёхмерной модели объекта.

Существует несколько методов трехмерного моделирования, основные из них это NURBS моделирование, полигональное и сплайновое.

Полигональное моделирование – это вид трехмерного моделирования, который появился тогда, когда для определения местонахождения точки необходимо было вручную ввести по осям ее координаты X, Y, Z. Если три точки координат задать как вершины и соединить их ребрами, то получится треугольник, который в трехмерном моделировании называют полигоном. Полигон с четырьмя вершинами – квадриангулированным полигоном, а с тремя вершинами называется триангулированным полигоном,. Можно заметить, если посмотреть на модели, созданные с помощью полигонов, что большинство из них созданы именно полигонами с четырьмя и тремя вершинами. Каждый полигон может иметь собственную текстуру и цвет. Если объединить несколько полигонов то можно получить модель практически любого объекта. Соединенные между собой полигоны образуют полигональный объект или полигональную сетку.

Чтобы края модели не имели граненого вида, необходимо, чтобы полигоны были малого размера, а поверхность объекта состояла из маленьких плоскостей.

Специалист по полигональному моделированию работает с моделью из полигонов, воссоздавая моделируемый объект, приближая форму к задуманому.

При высокополигональном моделировании, либо при увеличение изображения, то следует строить модель с большим числом полигонов, хотя, если на модель объекта смотреть не приближая, достаточно малого количества полигонов. Такие модели называются соответственно высокополигональными и низкополигональными.

При создании компьютерных игр используется смешаный метод полигонального моделирования. Сначала создается высокополигональная модель по нескольким проекциям моделируемого объекта. Затем создается низкополигональная модель и высокополигональную модель при помощи текстурирования накладывают на низкополигональную. Так как процесс визуализации высокополигональных моделей занимает большое количество времени, а в данном случае необходимо создать непрерывное видео изображение не менее 30 кадров в секунду, обойтись без такого подхода невозможно. Низкополигональные модели обрабатываются гораздо быстрее. Таким образом возможно оптимизировать загрузку графики.

Несмотря на то, что полигональное моделирование используется довольно часто, особенно в создании трехмерных компьютерных игр реального времени, в последнее время наблюдается переход от моделирования полигонов к работе со сплайнами.

Сплайновое моделирование – это вид трехмерного моделирования, при котором модель создается при помощи сплайнов. Сплайны задаются трехмерным набором контрольных точек в пространстве, которые и определяют гладкость будущей кривой. Все сплайны сводятся к сплайновому каркасу, на основе которого уже будет создаваться огибающая трехмерная геометрическая поверхность.

В сплайновом моделировании используются сплайновые примитивы. Это параметрические объекты, используемые для моделирования объекта. Базовыми сплайновыми примитивами являются:

• линия (Line);

• дуга (Arc);

• спираль (Helix).

• окружность Circle (Circle);

• кольцо (Donut);

• эллипс (Ellipse);

• прямоугольник (Rectangle);

• многоугольник (NGon);

• многоугольник в виде звезды (Star);

• сечение (Section);

• сплайновый текст (Text).

Рисунок 1 – Базовые сплайновые примитивы

В различных программах, позволяющих работать со сплайнами, есть и другие более сложные сплайновые объекты. Преимущество сплайновых объектов в том, что они обладают гибкими настройками и всегда можно вернуться к изменению их формы.

Сплайновое моделирование точнее, чем полигональное, и при масштабировании такой модели качество не меняется. При сплайновом моделировании форма объекта описывается множеством кривых по экватору шара. Поверхность, построенную с помощью сплайнов можно масштабировать и изготавливать с нужной точностью которую можно задать на этапе прототипирования.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР