Свободное моделирование форм

   По установившейся традиции компания АСКОН завершила 2011 год выпуском обновления для системы трехмерного моделирования КОМПАС­-3D. Если рассматривать базовый функционал, то наиболее серьезные усовершенствования были внесены в модуль моделирования поверхностей. Теперь, имея в своем распоряжении free­form­моделирование, конструкторы и дизайнеры могут создавать не только классические поверхности, но и поверхности свободной формы. Для поддержки этой технологии на инструментальной панели Поверхности КОМПАС-­3D V13 появился новый набор инструментов — панель Сплайновая форма (рис. 1).

Рис. 1. Панель Сплайновая форма

   Команды этой панели позволяют изменить выбранную грань детали или поверхности, преобразовав ее в сплайновую поверхность. При этом на грань автоматически накладывается сетка изопараметрических кривых. Сетка образована рядами точек — полюсов. Ряды сетки располагаются в двух направлениях — U и V (рис. 2).

Рис. 2

   Редактирование сетки

   Автоматически созданную сетку можно редактировать, назначив нужное количество рядов по каждому из двух направлений — U и V. На рисунке сетка имеет семь рядов полюсов по направлениям. Сетку можно сгустить или разрядить добавлением или удалением рядов полюсов до или после указанного ряда (рис. 3).

Рис. 3

   Кроме того, можно изменять порядок поверхности. Порядок поверхности определяет ее «гладкость». Чем выше порядок, тем более гладкой будет поверхность. При увеличении порядка в вычислении задействуется больше рядов сетки, вследствие чего деформация поверхности при перемещении определенного ряда полюсов будет менее выраженной.

   На рис. 4 показано, как меняется форма поверхностей 4­, 5­ и 6­го порядка при перемещении четырех полюсов на одинаковое расстояние. Увеличение порядка поверхности до значений больше 6 на практике редко используется в связи с тем, что это существенно усложнит (а следовательно, замедлит) вычисления при операциях с поверхностями.

Рис. 4

   Итак, форма сплайновой поверхности определяется расположением полюсов в пространстве. Поверхности, построенные по полюсам, обладают весьма полезным для моделирования свойством локальной деформации: при изменении положения одного полюса меняется форма только части поверхности вблизи этого полюса, а не вся поверхность. Это дает возможность произвольно изменять форму грани, перемещая различными способами отдельные полюсы, ряды полюсов и их комбинации. Таким образом можно создавать поверхности свободной формы. Этот метод позволяет упростить создание изделий сложной формы. Вместо создания новых поверхностей и построения между этими поверхностями плавных сопряжений с последующей сшивкой можно просто изменить форму существующей поверхности, перемещая ее полюсы. Управление сплайновыми поверхностями напоминает работу скульптора, работающего с пластичным материалом.

   Элементами сетки можно управлять разными способами. Каждый из способов дополнен многочисленными опциями, которые позволяют уточнять построение: выбирать объекты, указывать направление и расстояние перемещения, уточнять поведение соседних объектов и т.д.

   Линейное перемещение

  Данная операция позволяет переместить некоторое количество полюсов сетки редактируемой грани в заданном направлении. Линейно перемещать полюсы можно разными способами: просто перетащив их мышью (ручное перемещение), автоматически сдвигом на заданное расстояние вдоль системных осей координат, параллельно или перпендикулярно объектам модели, нормально грани, вдоль многоугольника или в плоскости экрана. На рис. 5 показано перемещение четырех центральных полюсов сетки в направлении оси Z.

Рис. 5

   Для перемещения можно указывать не только полюсы, но и их ряды. При этом автоматически выбираются все полюсы ряда. Если какие­то полюсы ряда не должны перемещаться, их можно исключить из группы выбора. На рис. 6 показано перемещение двух рядов полюсов сетки в направлении оси Z.

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

   При линейном перемещении полюсов можно задать дополнительное условие, при котором будут пропорционально перемещаться не только выбранные полюсы, но и некоторое количество не выбранных полюсов, расположенных в тех же рядах, что и выбранные. Можно перемещать дополнительные полюсы до указанного, после него или до и после одновременно. На рис. 7а, б, в для линейного перемещения был выбран один полюс в правой части грани. Дополнительно назначено перемещение двух следующих за ним полюсов в направлении U.

   На рис. 8 для перемещения был выбран один ряд полюсов справа. Дополнительно назначено перемещение двух следующих за ним рядов в направлении U.

   Перемещение со сглаживанием

   Изменение положения полюсов сетки редактируемой грани может выполняться с помощью перемещения со сглаживанием. Выбранные полюсы перемещаются в определенном направлении, заданном пользователем. Для перемещения полюсов необходимо переместить мышью один из них (рис. 9).

Рис. 9

Рис. 10 Плавный переход

Рис. 11. Выпуклый переход