Bài giảng CAD/CAM/CNC - Phần 4: Mô hình hóa học

4. MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC NỘI DUNG 4.1. Đặt vấn đề 4.2. Mô hình hoá 2D 4.3. Mô hình hoá khung dây 3D 4.4. Mô hình mặt 3D 4.5. Mô hình hoá khối 3D Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC 4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Một cảnh có thể chứa các vật thể khác nhau: Mây, cây, đá, nhà, nội thất, v.v… Có nhiều cách khác nhau để thể hiện các vật thể đó. Mô hình 2D Mô hình khung dây 3D Mô hình mặt 3D Mô hình khối 3D Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC 4.2. Mô hình 2D Trong không gian hai chiều (2D) một vật thể bất kỳ có thể được biểu diễn bằng điểm, đường thẳng, đường cong thông qua các hình chiếu, mặt cắt,… Việc thực hiện các bản vẽ trong không gian 2D rất đơn giản. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Thí dụ một mô hình 2D Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Thí dụ biểu diễn một mô hình Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Nhờ có máy tính và ứng dụng các phần mềm đồ họa, các bản vẽ 2D được hình thành với tốc độ nhanh hơn, chính xác hơn, rõ ràng hơn, và đặc biệt là dễ chỉnh lý, sửa chữa hơn. Tuy nhiên, so với vẽ trong không gian 3D, nó có một số nhược điểm sau: Không thể tự tạo ra các hình chiếu phụ thông qua hình chiếu có trên màn hình. Các hình ảnh như hình chiếu trục đo, hình chiếu thẳng chỉ là giả tạo và khi vẽ thì không có liên hệ gì với nhau cả. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Các công cụ dựng mô hình 2D Để xây dựng mô hình 2D người thiết kế dùng các công cụ sau (Ví dụ AutoCAD): vẽ (draw), chỉnh lý (modify), tuỳ biến màn hình (transformation). Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Các công cụ vẽ Gồm việc sử dụng các lệnh để tạo nên các phần tử đơn giản như đường thẳng (LINE), đường tròn (CIRCLE), cung tròn (ARC), ellipse, spline, point. Việc vẽ có thể được thực hiện theo hai cách: Vẽ phác - vẽ trước khi cho kích thước Vẽ chính xác - khi vẽ phải chỉ ra tọa độ của đối tượng cần vẽ Vẽ phác là một công cụ vẽ nhanh chóng vì không yêu cầu độ chính xác cao. Việc vẽ chính xác ngay từ đầu có ưu điểm là có thể cho bản vẽ đúng kích thước, nhưng tốc độ chậm hơn so với vẽ phác. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Thí dụ vẽ một đường thẳng được thực hiện như sau a)Vẽ phác: 1. Dùng lệnh Line 2. Pick hai điểm điểm bất kỳ 3. Cho kích thước b) Vẽ chính xác: Nhập số chỉ tọa độ của hai điểm tạo nên đường thẳng. 1. Điểm đầu: X1 , Y1. (10,10) 2. Điểm sau: X2 , Ỳ 2 (50,30) (10, 10) (50, 30) 50.0 30.0 10 10 Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Các công cụ chỉnh lý (Modify) Để chỉnh lý hình ảnh, có nhiều công cụ. Các công cụ thông dụng là: Erase, Offset, Copy, Move, Mirror, Array, Break, Chamfer, Fillet, Trim, Extend, Rotate,... Thí dụ trong AutoCAD chỉnh lý gồm các công cụ sau Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Công cụ tuỳ biến màn hình Gồm các công cụ phóng to thu nhỏ (Zoom), di chuyển (Pan) trong không gian 2D. Thí dụ trong AutoCAD có các công cụ Zoom sau: Zoom[All/Center/Dynamic/Extents/Previous/Scale(X/XP)/Window/:] Với công cụ Zoom, Pan, người dùng có thể phóng to, thu nhỏ hình ảnh theo tỉ lệ mong muốn, di chuyển hình ảnh trên màn hình đến vị trí cần thiết giống như ta đưa tờ giấy vẽ trên mặt bàn khi thực hiện bản vẽ bằng tay. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Tạo lớp Để thực hiện nhiều hình vẽ có những chức năng khác nhau trên cùng một không gian vẽ, một công cụ rất hữu ích là tạo lớp. Lớp 1. Bản vẽ chi tiết không kích thước Lớp 2. Bản vẽ phôi Lớp 3. Kích thước Tuỳ theo nhu cầu của người dùng lớp này hay lớp kia có thể cho thể hiện trên bản vẽ. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Tạo lớp Thí dụ một danh sách các lớp trong AutoCAD Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Tạo thư viện các phần tử đồ họa Để thực hiện bản vẽ phức tạp nhanh chóng, cần phải tạo ra các thư viện phần tử đồ họa. Đây là những bản vẽ chi tiết mẫu mà khi cần, ta gọi ra để chèn vào các vị trí cần thiết trên bản vẽ. Thư viện có thể chứa các chi tiết chuẩn với kích thước cố định hoặc các chương trình con (macro). Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Bằng cách dùng macro tham số ta có thể khai báo để tạo ra những vật thể tương tự với các tham số tùy ý. Các hệ thống CAD còn có những macro modify tổng thể - thí dụ các macro liên quan đến kích thước của bản vẽ. Khi ta tay đổi tính chất, thí dụ kiểu chữ, độ lớn của nét chữ thì sau khi cập nhật, toàn bộ các chữ và số ghi kích thước trên bản vẽ sẽ thay đổi theo. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC 4.3. MÔ HÌNH KHUNG DÂY Các đỉnh Các cạnh Dạng cạnh Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC MÔ HÌNH KHUNG DÂY Thí dụ một hình côn Các đỉnh Các cạnh Dạng cạnh Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC MÔ HÌNH KHUNG DÂY Thí dụ một hình cầu Các đỉnh Các cạnh Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC MÔ HÌNH KHUNG DÂY Thí dụ một hình cầu Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC MÔ HÌNH KHUNG DÂY Các ràng buộc khi xây dựng mô hình khung dây: - Mỗi đỉnh phải có 3 giá trị toạ độ X, Y, Z - Các cạnh phải khép kín Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC MÔ HÌNH KHUNG DÂY Ưu điểm: 	Dễ dựng hình, tốn ít bộ nhớ Nhược điểm: 1. Không thể hiện được sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các phần tử. 2. Không thể tính toán các tính chất vật lý 3. Không có khả năng tô bóng vì thiếu bề mặt. 4. Dễ nhầm lẫn khi xem xét mô hình: Có nhiều phương án dự đoán vật thể từ một mô hình khung dây Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC MÔ HÌNH KHUNG DÂY Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC 4.4. MÔ HÌNH MẶT 3D Mô hình mặt được xác định nhờ điểm, đường, mặt Kỹ thuật này cao hơn so với khung dây, linh hoạt hơn và nhiều chức năng hơn. Ưu điểm so với khung dây: Có thể tạo ra các mặt phức tạp Có thể tô bóng & thu được hình ảnh đẹp Có thể phân biệt các phần tử trên bề mặt như các lỗ. Cho phép mô phỏng chuyển động của dụng cụ cắt trong không gian 3 chiều khi gia công chi tiết với bề mặt phức tạp. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Các dạng bề mặt Các mặt hình học cơ sở gồm: Mặt kẻ –Ruled surface Mặt tròn xoay – Revolved surface Mặt quét - Sweep surface Mặt trùm - Blend surface Tên gọi các cơng cụ tạo mặt cĩ thể khác nhau ở những phầm mềm CAD/CAM khác nhau. Thí dụ mặt kẻ Ruled trong Pro/E khơng cĩ mà chỉ cĩ mặt Boundary. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Mặt kẻ (Ruled) và tròn xoay (Revolved) Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Mặt quét (Sweep) và trùm (Blend) Các lệnh Modify mặt Lệnh Merge Lệnh Trim Lệnh Fillet Lệnh Extend Lệnh Mirror Lệnh Offset Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Các lệnh Modify mặt Lệnh Merge Lệnh Fillet Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Các lệnh Modify mặt Lệnh Trim Lệnh Extend Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Các lệnh Modify mặt Lệnh Mirror Lệnh Offset Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Không đủ độ chính xác để mô tả một số bề mặt nhằm có những thông số tin cậy về vật thể 3 chiều. Thủ tục dấu các đường khuất phức tạp và khó mô tả các vùng bên trong mô hình ------ Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Nhược điểm của phương pháp tạo mô hình mặt ------ Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Tóm tắt Hình chiếu 2D Khung dây 3D Mặt 3D Khối 3D Suy biến thành đường thẳng