实体表示方法和实体造型技术

2011/11/19 CAD开发

形体的表示方法按出现的年代顺序是:线框、表面、实体等三种表示模型。

线框(Wireframe)建模

是在计算机图形学和CAD/CAM领域中最早用来表示形体的模型。

线框模型用顶点和邻边表示形体,其特点是结构简单,易于理解,又是表面和实体模型的基础。线框模型的缺点也是很明显的:其一它不能较为满意地表达非平面体,如圆柱体、球体;其二线框模型给出的不是连续的几何信息(只有顶点和棱边),不能明确地定义给定的点与形体之间的关系(点在形体内部、外部或表面上)。因此不能用线框模型处理计算机图形学和CAD/CAM中的多数问题。

表面(Surface)模型

是用有向棱边围成的部分来定义形体表面,由面的集合来定义形体。

表面模型是在线框模型的基础上,增加有关面边(环边)信息以及表面特征、棱边的连接方向等内容。表面模型对形体的表达较线框模型更为完善,其缺点是它没有明确定义形体究竟存在于表面的那一侧。

实体(Solid)成型

与表面模型相比主要是明确定义了表面的哪一侧存在实体。表达实体的位置可以有多种方法,较为方便的一种方法是指定表面的外法矢量。在Model中,表面是由有向棱边顺序围成的小平面,因而表面的外法矢量就是有向棱边的向量积。

实体模型表示法是三维CAD系统的重要核心之一。

实体模型完善地表达了空间中的三维实体,CAD中的绝大多数问题,如剖面图、消隐图、明暗色彩图、物性分析、有限元分析等都有可以能过对实体模型的操作来实现。在CAD系统中,物理模型在计算机中的几何表示是运用CAD的首要前提,几何模型的完善与否直接影响后面的设计与分析工作。

利用实体造型软件进行产品设计时,设计人员可以在计算机上直接进行三维设计,立刻在屏幕上见到所设计的真实三维模型,这是工程设计方法的一个突破。不可否认,二维CAD系统简单易学,操作方便,工作效率也较高,但是,三维CAD系统是CAD进一步发展的趋势,成熟的三维CAD系统将带来更高的工作效率。

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