Файл: Клевенский А.Е. Моделирование геометрических понятий и технология проектирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.07.2024

Просмотров: 104

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

операций. Теперь, когда функции некоторых из них стали ясны, целесообразно определить те основные признаки, по которым можно было бы их классифицировать. Это необходима сделать не столько в целях приведения в по­ рядок всего множества вспомогательных программных средств, с помощью которых становится возможной орга­ низация процесса проектирования вообще, сколько в це­

лях

осуществления

гибкого управления процессом проек­

тирования.

 

 

 

 

 

 

Все операторы можно условно разделить на операто­

ры

связи с внешней

средой

н

операторы

внутренних

преобразований информации.

 

 

-

Первые

обеспечивают ввод

графической

и алфавит ­

но-цифровой

информации;

воздействие на

внутреннее

представление данных о проектируемом объекте и вывод информации на внешние устройства ее отображения . Основные операторы ввода нами рассмотрены. Все они, кроме первых четырех, относятся к операторам ввода.

Операторы воздействия можно различать по призна­ кам цели: изменения данных описания элемента или объекта; указания элементов описания; определения не­

известных

конструктору параметров модели описания

элемента

(или о б ъ е к т а ) .

Операторы вывода обеспечивают преобразование ин­ формации с внутреннего языка на язык внешнего устрой­ ства. Рассмотрение этих операторов не входит в планы

настоящей работы, и ограничимся только

теми

из

них,

которые имеют принципиальное значение

при

выводе

пространственных представлений.

 

 

 

Выше у ж е отмечалось о необходимости

д е р ж а т ь в

па­

мяти машины две модели: пространственную модель объ­ екта и модель его плоского образа (чертежа о б ъ е к т а ) . Обе модели неадекватны по своей структуре. Переход от одной модели описания к другой определяет собой об­ ласть применения специальных операторов внутренних преобразований информации.

Рассмотренные процедуры дают возможность назвать операторы, относящиеся к виду воздействующих на внутреннее представление данных.

I . О п е р а т о р ы и з м е н е н и я д а н н ы х

1.Оператор преобразованияформы элемента графи ­ ческого описания. Модификации: преобразование

36


вида (8) (линейный и нелинейный в а р и а н т ) ;

пре­

образование

разноименных элементов

(линейный

и нелинейный

в а р и а н т ) ; преобразование

вида

(15).

2.Операторы изменения данных графического пред­ ставления: переориентация элементов графического описания; сдвиг элемента в заданной системе коор­ динат; поворот элемента в плоскости.

П. О п е р а т о р ы о п р е д е л е н и я

н о в ы х

п о к а з а т е л е й

о п и с а н и я

 

1.Оператор поиска данных пересечения элемента лу­ чом.

2.Оператор поиска данных пересечения элемента за­ данной кривой.

3.Оператор инцидентности заданной точки относи­

тельно элемента описания.

4. Оператор вычисления данных касания луча относи­ тельно элемента описания.

5.Оператор вычисления габаритных размеров эле­ мента.

6.Оператор замены прямой элементом «дуга».

7. Оператор вычисления длины вектора.

8.Оператор вычисления данных направленности век­ тора.

Перечисленные операторы составляют необходимый минимум средств программного определения данных раз ­ личных построений, получаемых в результате воздейст­ вий на сформированное в машине описание образа объекта или его составной части. Заметим, что эти опе­ раторы позволяют оперировать только с плоскими фигу­ рами .

Г Л А В А 2

Э Л Е М Е Н Т П О В Е Р Х Н О С Т И В А С П Е К Т Е О Б Ъ Е М Н О - • Г Р А Ф И Ч Е С К О Г О Я З Ы К А О П И С А Н И Я П Р О С Т Р А Н С Т В Е Н Н Ы Х П Р Е Д С Т А В Л Е Н И Й

ОБ Ъ Е К Т О В П Р О Е К Т И Р О В А Н И Я

1.Кинематический принцип образования элемента поверхности

Впроектировании принцип кинематического образова ­ ния поверхности получил широкое признание, главным образом как метод познания геометрических свойств по­ верхности. Суть этого метода состоит в том, что поверх­ ность образуется в результате перемещения одних линий .

(образующих)

относительно других

неподвижных линий

( н а п р а в л я ю щ и х ) . В этом

принципе

з а л о ж е н а

некоторая

аналогия с механическим

воспроизведением

поверхно­

стей и именно

здесь наглядно проявляются

основные

геометрические свойства поверхности. Поэтому не слу­ чайно классификация кинематических поверхностей ба­

зируется на проявлениях таких качеств:

поверхности

тел вращения, линейчатые поверхности,

винтовые по­

верхности, циклические поверхности и т. п. Одной из при­

влекательных

сторон этого принципа, по-видимому, мо­

ж н о считать

заложенное в нем свойство «пластичности»

построения поверхностей. Иначе говоря, в принципе по­ строения кинематической поверхности нет жестких пра­

вил образования поверхности.

Поверхность тел вращения

можно рассматривать как

поверхность второго порядка

или к а к частный случай

циклической поверхности, а винтовую поверхность мо­ жно в ряде случаев принять за одну из модификаций линейчатой поверхности. Все зависит от того, какие осо­ бенности построения поверхности нас больше интересуют и какие признаки позволяют нам проще представить эти особенности и решить связанную с построением по­

верхности

задачу.

 

В плане

интересующей нас

темы необходимо в ы р а ­

ботать определенную стратегию

использования кинема-

38


тического принципа. Первоначально определим основ­ ные признаки кинематического приема построения по­ верхностей, определяющие возможность покрытия огра­ ниченного числа форм в пределах понятия «элемент по­ верхности». В р а м к а х этих признаков определим наибо­ лее распространенные классы элементов поверхностей и установим правила их построения. Затем попытаемся, распространить эти правила на все возможное многооб­ разие форм элементов поверхности, отдавая приоритет технологическим особенностям воспроизведения поверх­ ности, а не ее геометрическим свойствам.

Особенности построения поверхности можно опреде­ лить выбором первичной формы, образующей поверх­ ность линий; законом ориентации образующей относи­ тельно направляющих компонент построения; законом изменения формы образующей .

Эти условия в какой-то мере связаны между собой.

Например,

форма н а п р а в л я ю щ е й

представляет

собой

- /траекторию

движения образующей

и, следовательно,

вы­

р а ж а е т одну из компонент

закона

ее ориентации

в

про­

странстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Н а п р а в л я ю щ и х может

быть

несколько и- естественно,

что их форма

в ы р а ж а е т

закон

изменения

параметров

формы образующей . Однако в каких конкретных

формах

в ы р а ж е н а эта

зависимость,

становится ясным только

с

установлением

класса выбранной-

поверхности.

 

 

 

Т а к а я неопределенность

не

может быть

принята

за

основу, так

как, сохранив

ее,

сохраняется

возможность

проявления новых особенностей образования поверхно­ сти, которые могут привести к несоответствию правил построения формы поверхности, формулировка которых составляет нашу б л и ж а й ш у ю цель. Поэтому введем не­ которые ограничения и определим, что в данном случае понимается под законом ориентации образующей и зако­ ном изменения ее формы.

Первое из ограничений состоит в том, что д л я всех возможных видов форм элементов поверхности построе­ ние производится движением одной образующей относи­ тельно одной направляющей .

Второе ограничение, которое на первом этапе иссле­ дования вынуждены ввести с целью некоторого упроще­

ния задачи, состоит

в том, что н а п р а в л я ю щ а я и обра­

з у ю щ а я —• плоские

линии.


В общем виде дл я перемещения образующей в прост­

ранстве могут быть

использованы

все шесть степеней

свободы.

 

 

П о л а г а я , что дл я

представления

формы поверхности

скоростные

факторы

движения образующей не имеют

значения,

временной

показатель

можно

нормировать,

т. е. считать, что любой

фиксированный момент движе ­

ния может

быть в ы р а ж е н

через

параметр

ГС [0,1]. Сле­

довательно, дл я всех шести степеней свободы можно по­

добрать

такие функции от аргумента Г, которые в

совокупности определят собой закон ориентации

обра­

зующей

в пространстве.

 

 

Ясно, что закон изменения формы образующей

сво­

дится к

описанию зависимостей

геометрических

пара ­

метров

формы. Очевидно, что эти

зависимости д о л ж н ы

быть в ы р а ж е н ы через временной показатель изменения формы. Таким показателем условимся считать параметр 5 g [0,1]. Возможные варианты изменения формы обра­ зующей у ж е были нами рассмотрены выше.

Таким образом, остается более подробно рассмот­ реть вопрос об ориентации образующей во время ее дви­ жения .

Начнем с некоторых ограничений. Пусть з а д а н а си­

стема

координат

Oxyz. Условимся,

что плоскость,

в ко­

торой

л е ж и т н а п р а в л я ю щ а я , всегда совмещается с

плоскостью Оху.

Второе условие

(ограничение)

заклю ­

чается в том, что плоскость образующей всегда перпенди­ кулярна плоскости Оху (т. е. плоскости направляющей) Таким образом, в координатной системе Оху ориентация образующей ограничивается только тремя степенями сво­

боды: вращением вокруг оси Oz и двумя

поступательны­

ми перемещениями относительно осей Ох и Oy.

 

К а ж д а я из образующих поверхность

линий

имеет

свою (автономную) координатную систему,

в которой и

определены компоненты их описания (вектор

W).

Теперь,

когда'установлены условия ориентации плоскостей, обра­

зующих поверхность линий

в

координатной

системе

Oxyz,

уточним

положение автономных

координатных си­

стем, в которых зафиксированы эти линии.

 

Правило 2.

Оси и начало

автономной координатной

системы н а п р а в л я ю щ е й

д о л ж н ы

быть

совмещены

в пло­

скости Оху системы Oxyz

с началом и

соответствующими

этой

плоскости

осями.

 

 

 

 

 

40