第四章建模技术及产品数据模型.ppt

4.1 几何建模的基本概念 4.2 几何建模技术 4.3 特征建模技术 4.4 集成产品数据模型及数据交换接口 4-1 基本概念 建模：对于现实世界中的物体。从人们的想象出 发，到完成它的计算机内部表示的过程。 计算机的内部表示 在计算机内部采取什么样的数字化模型来描述、储存和表达现实世界中的物体。 4-1 基本概念 传统的机械设计： 设计师: 三维模型 — 二维图形 工艺师: 二维模型 —三维图形 用工程图表达和传递设计思想与工程信息。 CAD： 以具有一定结构的数字化模型存储在计算机内，并经转换提供给生产过程。 4-1 基本概念 产品数据模型：以数据、结构、算法三部分组成，是生产过程各个环节统一的数据模型。 CAD/CAM建模：研究产品数据模型在计算机内部的建立方法、过程以及采用的数据结构和算法。 4-1 基本概念 产品建模方法 4-1 基本概念 几何模型：把三维实体的几何形状及其属性 用合适的数据结构进行描述和存 储，供计算机进行信息转换与处 理的数据模型。 几何建模：用计算机及其图形系统来表示和 构造形体的几何形状，建立计算 机内部模型的过程。 4-1 基本概念 几何建模的意义 为什么要有几何模型？什么是几何模型？传统的图纸能提供哪些信息？计算机图形除了能对几何信息进行传递、分析、组图外，还应附带有工程信息和加工信息。 几何建模与数学建模有很大区别。 4-1 基本概念 几何建模的本质： 物体的描述和表达是建立在几何信息和拓扑信息的处理基础上。 几何信息：物体在欧氏空间中的形状、位置和大小。 如：具有几何意义的点、线、面等，具有确定的位置和度量值（长度和面积）的几何元素构成模型的几何信息。 拓扑信息：物体各分量的数目及其相互间的连接关系。 如：表示点、线、面之间的连接关系、邻近关系及边界关系的拓扑元素构成几何模型的拓扑信息。 几何建模的缺点：不含有功能、工艺、工程信息。 4.1 基本概念 几何建模技术的基础知识： 4.1 基本概念 几何建模技术的基础知识： 4.1 基本概念 几何建模技术的基础知识： 4.1 基本概念 1）体 是由封闭表面围成的有效空间，其边界是有限个面的集合，而外壳是形体的最大边界，是实体拓扑结构中最高层。 2）壳 由一组连续的面包围成，实体的边界称为外壳，如果壳所保卫的空间是空集则为内壳。 3）面 是形体表面一部分，具有方向性，它由一个外环和若干个内环界定其有效范围。面的方向用垂直与面的法矢量表示，法矢量向外为正。 4）环 是有序、有向的边组成的封闭边界，环中各条边不能自交，相邻两边共享一个端点。有内外之分。 5）边 是形体中两个相邻面的交界，一条边只能有两个相邻的面，一条边有两个端点定界——起点和终点。 6）点 是边的端点，不允许出现在边的内部，也不能鼓励存在于体内、外或面内。 7）体素 由若干个参数描述的基本形状，如方块、圆柱、球等。 4.1 基本概念 几何建模技术的研究课题 ① 现实世界中物体的描述方法,如二维、三维描述及线框、表面、实体建模技术等; ② 三维实体建模中的各种计算机内部表达模式,如边界表示法、构造立体几何法、空间单元表示法等; ③ 发展一些关键算法,如并、交、叉运算及消隐运算等; ④ 几何建模系统的某些重要应用,如工程图的生成,具有明暗度和阴影的图形及彩色图的生成,有限元网格生成，数控程序的生成和加工过程的模拟等。 4.1 基本概念 特征 特征指的是反映产品零件特点的、可按一定原则加以分类的产品描述信息。特征在更高层次上表达产品的功能和形状信息，具有属性，与设计制造有关，是含有工程意义、基本几何实体或信息的集合。 将特征引入几何造型系统的目的是增加几何实体的工程意义,为各种工程应用提供更丰富的信息。 特征主要是指形状特征，还有功能特征、加工特征、精度特征等。 4.1 基本概念 特征建模 特征建模附加了工程信息的实体模型，基于特征的造型把特征作为零件定义的基本单元, 将零件描述为特征的集合。 4.1 基本概念 特征建模 主要含义： ⑴ 特征不是体素，是某个或某几个加工面。 ⑵特征不是完整零件。 ⑶特征的分类