8. Основы машинной графики и вычислительной геометрии.

8.1. Методы машинной графики.

МГ в САПРе – один из важнейших компонентов, т.к. визуализация восприятия намного быстрее. Технические проекты требуют получения графической информации, в том числе, и твердых копий с распечаткой.

Существует такое понятие, как деловая графика, например, круговые и столбчатые диаграммы (в MathCADе). Такие диаграммы позволяют быстро и наглядно воспринимать некоторое распределение данных. В настоящее время также широко применяются методы анимации.

Методы машинной графики разделяют на:

• Интерактивную машинную графику (ИМГ)

• Пакетную машинную графику (ПМГ)

Пакетная МГ в настоящее время применяется редко. Пишется специальная программа на соответствующем языке, в результате работы которой создается графическое изображение ( использовался ГРАФОР).

Интерактивная МГ применяется чаще. Интерактивность стала возможной с появлением и развитием ЭВМ, сопроцессоров, мощных видеокарт.

ИМГ используется практически на всех этапах проектирования:

• поиск аналогов – воспроизведение готовых схем, чертежей;

• стадия синтеза – построение чертежа;

• стадия анализа – анализ построенного чертежа;

• отображение результатов проектирования – твердая копия

В машиностроении и автомобилестроении при анализе конструкций (расчете механических напряжений и деформаций) используется метод конечных элементов.

В настоящее время метод конечных элементов (МКЭ) является одним из наиболее популярных инструментов исследования характеристик инженерных конструкций, подвергаемых различным нагрузкам. МКЭ позволяет конструктору успешно решать задачи расчета сложных деталей путем разбиения их на более мелкие части — конечные элементы. Проектируемый узел покрывается сеткой, которая как бы натаскивается на поверхность. Математически рассчитываются реакции сил в узлах. В результате оцениваются напряженные и деформируемые поверхности, которые окрашиваются в определенный цвет (опасные участки красным цветом). Можно наглядно увидеть опасные участки.

8.2. Основные способы хранения графической информации.

1.Битовая карта (*.bmp, jpg, git).(Paint, Fotoshop, Corel)

Здесь вся информация об изображении хранится в виде точек с их координатами, а также цвет (палитра) и т.д. Такое хранение имеет свои положительные и отрицательные стороны:

«+» при воспроизведении воссоздается полная картина;

«-» большой объем, практически невозможность редактирования отдельных элементов.

2. Поэлементный протокол построения.

Здесь соответствующий пакет представляет пользователю набор элементарных примитивов. Информация о чертеже хранится в виде ссылок на процедуры построения. При воспроизведении просматривается протокол построения, в который подставляются значения. Например, стирание линии: на нее накладывается некоторая область, после чего проводится математическое вычисление на принадлежность точек этой линии обл.

8.3. Способы представления графических элементов.

1. Аналитическая модель (АМД)

(уравнение окружности)

АМД используется если известна математическая модель (соответствующая процедура) и есть информационная модель (координаты центра окружности х_с и у_с ; радиус окружности). Однако она не показывает процесс построения, т.к.меняются нелинейно.

2.Параметрическая модель (ПМД)

Для построения примитивов, их мат. модели приводят к виду, где есть один или несколько производящих параметров.

Параметрическая модель окружности выглядит следующим образом:

Здесь -производящий параметр.

С каждым шагом вычисления все точки окружности изменяются.