ПЗ (1229418), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

– обучение школьников программам компьютерной графики (Autodesk 3Ds Max, Autodesk Inventor, КОМПАС 3D);

– пропаганда новых достижений в области компьютерной графики (2D и 3D), анимации, конструирования, моделирования, проектирования;

– изучение и реализация инновационных конструкторских и архитектурных решений;

– профориентация школьников по инженерному направлению

– создание твердотельных моделей для использования в учебном процессе;

– повышение квалификации учителей

В связи с тем, что создание научно-технической лаборатории представляет собой сложный и трудоемкий процесс, сопровождающийся выбором программного и аппаратного обеспечения, проектированием локальной вычислительной сети МБОУ «Математический лицей» обратился с заказом на разработку проекта лаборатории трехмерной графики и печати на кафедру Вычислительной техники и компьютерной графики ДВГУПС.

На основе проведенного анализа задач и требований к лаборатории сформулирована цель дипломного проекта.

Лаборатория на базе учебного класса должна включать в себя 13 рабочих мест, интерактивную доску для демонстрации примеров разработки 3D моделей, два 3D принтера.

1. ВЫБОР МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ БАЗЫ

ЛАБОРАТОРИИ

Для развития мотивации к занятиям техническим творчеством посредством компьютерной графики необходимы программные средства для 2D и 3D моделирования.

1. Выбор программного обеспечения

При работе лаборатории трехмерной графики предполагается постепенное обучение, разделенное на три основных этапа.

1. Создание 2D чертежей

2. Создание простых твердотельных 3D моделей

3. Создание 3D моделей повышенной сложности

Для обучения разработки двухмерных чертежей, предлагается использовать в учебном процессе программные комплексы Autodesk Inventor и КОМПАС 3D. Данные программы предназначены для выполнения машиностроительных, строительных чертежей, а так же построения 3D моделей. Благодаря простоте освоения и в то же время широким возможностям для проектирования, на сегодняшний день они являются наиболее популярными CAD-программами на российском рынке. Так же данные программные комплексы будут применяться на последующих этапах обучения при проектировании простых твердотельных моделей. Для создания 3D моделей повышенной сложности будет использована программа Autodesk 3ds Max.

Занятия ориентированы на школьников старших классов. Для эффективной организации учебного процесса при работе лаборатории необходимо оптимальное сочетания классических и современных методов и приёмов обучения, их выбор происходит с учётом сформированности пространственных представлений, способностей к аналитико-синтетической деятельности и других индивидуально-психологических особенностей школьников.

На начальном этапе обучения школьники изучат основные понятия, связанные с компьютерной графикой, получат навыки построения двумерных чертежей в программных комплексах КОМПАС 3D и Autodesk Inventor.

В ходе первого этапа будут изучены:

– принципы построения чертежа и вида, системы координат в САПР, составляющие элементы и основные параметры чертежа;

– настройка параметров чертежа: выбор формата чертежа и основной надписи, графический инструментарий;

– графические объекты чертежа: технология построения графических примитивов, использование сетки, глобальной и локальной привязки;

– графические примитивы: простановка точки, непрерывный ввод объектов, построение вспомогательных прямых, отрезков, окружностей, дуг, кривых, эллипсов, прямоугольников и многоугольников;

– размеры и технологические обозначения: размеры на чертеже, простановка линейных, диаметральных и радиальных размеров, линия разреза и сечения, ввод текста;

– технология создания компьютерного чертежа детали: построение чертежа детали, элементы оформления чертежа;

– алгоритм построения чертежа детали, элементы оформления чертежа.

Для закрепления навыков по созданию 2D чертежей будет выполнен проект «Создание чертежа твердотельной детали».

На втором этапе обучения школьники будут изучать основы 3D моделирования и создавать простые трехмерные модели. Процесс обучения будет проходить с использованием программного обеспечения КОМПАС 3D и Autodesk Inventor. Целью данного этапа обучения является усвоение следующего материала:

– работа с эскизами: построение эскизов, наложение взаимосвязей на эскизы, построение адаптивных эскизов;

– создание деталей: создание деталей выдавливанием, создание деталей вращением, создание деталей вытягиванием, создание деталей по сечениям, создание сложных поверхностей, создание дополнительных элементов, создание нескольких исполнений одной детали;

– конструирование изделия: создание сборки, зеркальные компоненты, массивы.

В ходе третьего этапа обучения ученики лаборатории ознакомятся с созданием 3D моделей посредством программы Autodesk 3ds Max. Процесс обучения данному программному продукту включает в себя следующее:

– знакомство с интерфейсом и инструментами программы;

– моделирование трехмерных объектов в Autodesk 3ds Max;

– создание моделей при помощи примитивов;

– создание моделей при помощи редактируемых поверхностей;

– создание моделей при помощи сплайнов;

– построение объектов на основе сплайнов, выдавливание, вращение сплайнов;

– изучение типов трёхмерных моделей, построение составных объектов;

– группировка объектов.

По окончании обучения, в качестве проверки усвоения материала, учащиеся выполнят практическую работу по созданию 3D-модели школы.

В ходе всего процесса обучения учащиеся будут печатать разработанные 3D модели, оценивать и тестировать их.

В последующих пунктах будут рассмотрены возможности и характеристики применяемых программных комплексов.

1. Autodesk Inventor

Система трехмерного твердотельного и поверхностного параметрического проектирования (САПР) компании Autodesk, предназначенная для создания цифровых прототипов промышленных изделий. Инструменты Inventor обеспечивают полный цикл проектирования и создания конструкторской документации [6]:

– 2D/3D – моделирование;

– создание изделий из листового материала и получение их разверток;

– разработка электрических и трубопроводных систем;

– проектирование оснастки для литья пластмассовых изделий;

– динамическое моделирование;

– параметрический расчет напряженно-деформированного состояния деталей и сборок;

– визуализация изделий;

– автоматическое получение и обновление конструкторской документации (оформление по ЕСКД).

Система параметрического твердотельного и поверхностного моделирования Autodesk Inventor ориентирована на рынок машиностроения и предназначена для работы с крупными проектами, содержащими более 13 000 компонентов [7].

Проектирование сложных сборок:

– адаптивные технологии Autodesk Inventor позволяют проектировать изделия высокой сложности в контексте сборки - от предварительного эскизного проекта до имитации работы изделия с учетом наложенных сборочных зависимостей. Среди новых возможностей, появившихся в Autodesk Inventor R5, построение массивов, отдельные элементы которых могут быть скрыты или удалены из сборки;

– технология iMate позволяет задать набор поверхностей базирования, которые определяют способ крепления детали в сборке. Когда такой набор задан, вставка и крепление детали осуществляются достаточно просто. Эта же технология работает и при создании пользователем так называемых семейств деталей (Family-of-Parts). Новые варианты, типоразмеры и исполнения конструктор получает, используя единожды заданную геометрию детали и изменяя параметры модели. Добавив к геометрии детали Family-of-Parts набор поверхностей базирования, мы получим набор однотипных деталей, «знающих», как они должны вставляться в сборку;

– создавая эскизы при проектировании новых деталей в контексте сборки, можно напрямую обращаться к геометрии других деталей

– новая технология позволяет собирать сборку, просто перетаскивая детали мышью. При этом динамически накладываются сборочные зависимости: «Вставка», «Тангенциальность», «Совмещение», «Заподлицо». Появилась новая зависимость, «Обход», которая обеспечивает обход одной детали по контуру другой в процессе имитации работы механизма. Эта зависимость необходима для имитации работы кулачковых и других механизмов со сложными перемещениями.

Проектирование деталей:

– инструменты построения эскизов поддерживают теперь построение полигонов, двумерных массивов. Новые методики построения сплайнов позволяют использовать различные способы определения и оптимизации сплайна. Поддерживаются замкнутые сплайны. Обеспечивается образмеривание базовых точек сплайна и визуализация его кривизны. Эллипсы в Inventor R5 можно обрезать, удлинять и полностью образмеривать;

– обеспечен прямой доступ к геометрии других деталей при создании новых эскизов. При проектировании деталей можно использовать поверхности, импортированные с помощью транслятора IGES из AutoCAD/MDT или других систем.

Тонколистовое проектирование:

– в базовую сборку Autodesk Inventor включено специализированное приложение для проектирования изделий из листового материала (основные алгоритмы работы перенесены в Inventor из пакета Copra MetalBender, разработанного компанией data M);

– Inventor R5 предлагает новые инструменты тонколистового проектирования;

– инструмент для пробивки/вырубки (Punch) обеспечивает вырубку профильных отверстий с помощью вырубных штампов. Центры этих отверстий, а также неразворачиваемые элементы отображаются на развертке тонколистовой модели. Результат тонколистового проектирования – развертка модели – может быть импортирован в отдельный файл в форматах DWG/DXF/SAT (ACIS). При импорте в DWG/DXF линии сгиба и линии зоны сгиба помещаются на отдельные слои.

Выпуск чертежей [8]:

– построение проекций детали или узла происходит в реальном времени: изменяя масштаб проекции или выбирая ее вид в диалоговом окне, вы сразу, без многократных подгонок и перемещений проекций, видите результат на листе. Эффектно отображаются виды с закраской и скрытыми линиями. Можно создавать сечения и детальные виды, причем при перемещении линии сечения автоматически обновляется и само сечение. Изменение размеров модели автоматически приводит к ее перерисовке;

– Autodesk Inventor R5 поддерживает также виды с разрывами, что облегчает оформление рабочей документации. Кроме того, в 5-й версии пакета поддерживаются размерные и текстовые стили, а также их импорт из AutoCAD. Новые инструменты образмеривания и дооформления рабочей документации обеспечивают быстрый выпуск чертежей.

Поддержка формата DWG:

– Autodesk Inventor совместим с промышленным стандартом в области обмена проектными данными - форматом DWG;

– обеспечивается импорт DWG/DXF-форматов AutoCAD, AutoCAD Mechanical, моделей и чертежей MDT. Импортируемая информация может использоваться для создания новых деталей, сборок, чертежей и специальных объектов, таких как рамки, штампы основной надписи и спецсимволы, проставляемые на чертежах. Autodesk Inventor R5 импортирует размерные и текстовые стили AutoCAD и транслирует объекты чертежа AutoCAD Mechanical. Также обеспечивается экспорт чертежей в формат DWG/DXF AutoCAD и AutoCAD Mechanical.

Визуализация:

– Autodesk Inventor R5 обеспечивает улучшенную визуализацию текстур, в том числе прозрачных. Это позволяет за счет наложения текстур создавать такие объекты, как сетки, решетки, перфорация. Как и в реальности, сквозь эти сетки, решетки и перфорацию будет видно внутреннее устройство изделия. Начиная с 5-й версии поддерживается проектирование в перспективном виде.

1. Autodesk 3ds Max

Autodesk 3ds Max (ранее 3D Studio MAX) – полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает в операционных cистемах Windows и Windows NT . В марте 2014 года выпущена версия 17.0 этого продукта под названием Autodesk 3ds Max 2015.

Autodesk 3ds Max доступен в двух лицензионных версиях: студенческая – бесплатная, которая предоставляет полную версию программы, которую нельзя использовать с целью получения прибыли, и полная (коммерческая) версия стоимостью в 3900 евро.

3ds Max располагает обширными средствами для создания разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей, реальных или фантастических объектов окружающего мира, с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие [9]:

– полигональное моделирование, в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) – это самый распространённый метод моделирования, используется для создания сложных моделей и низкополигональных моделей для игр.

Характеристики

Список файлов ВКР