Геометрический построитель Maxwell 2D/3D

Существует несколько способов создания геометрии модели в Maxwell:

  1. Построение с помощью встроенного графического построителя.
  2. Использование специальных библиотек RMxprt.
  3. Импорт модели из внешней САПР системы.

Содержание:


Базовые понятия моделей

Следующие термины и понятия используются при построении моделей:
  • Точка (point)
  • Линия (line)
  • Область (sheet) - двумерная замкнутая фигура на плоскости
  • Поверхность (surface) - сложная фигура в трёхмерном пространстве, которая является границей какого-либо геометрического тела
  • Объём (solid) - фигура в 3D пространстве
  • Координатная система (coordinate system) - вспомогательный элемент модели, реализующий метод координат
  • Плоскость (plane) - координатная плоскость, вспомогательный элемент модели
Рисунок С.2.1 - Разновидности геометрических объектов

  • Объекты (Objects) – самостоятельные фигуры 2D и 3D моделей (линии, области/поверхности, объёмы), которые представлены в дереве построения модели (Рисунок С.2.2 а)
  • Грани (Faces) – это поверхности, из которых состоят 2D/3D объекты (Рисунок С.2.2 b)
  • Рёбра (Edges) – это линии, из которых состоят 2D/3D объекты (Рисунок С.2.2 c)
  • Вершины (Vertices) – это точки, которые представляют из себя вершины 2D/3D объектов (Рисунок С.2.2 d)
Рисунок С.2.2 – Основные элементы объектов моделей


Создание геометрии модели с помощью стандартных примитивов

К графическим примитивам относятся точки, линии и фигуры. Команды построения фигур располагаются на панели рисования фигур (2D/3D Modeler Draw Sheet), команды построения линий - на панели рисования линий (2D/3D Modeler Draw Wire).

Рассмотрим панель рисования фигур (2D/3D Modeler Draw Sheet)

Всего можно построить четыре геометрических фигуры: прямоугольник (), окружность(), многогранник() и овал (). На панели для 3D проекта, добавляется ещё один геометрический примитив - поверхность на основании уравнения (Equation Based Surface - ).

Построение любой фигуры сводится к указанию базовых точек на рабочем поле. Так для построения прямоугольника необходимо указать расположение двух противоположных точек. Базовые точки фигур и порядок их указания представлены на рисунке С.2.3.

Следует отметить, что построение многогранника производится с помощью построения окружности описывающей многогранник с внешней стороны и указанием количества сторон в открывающемся окне.

Рисунок С.2.3 – Построение базовых геометрических примитивов

Операция построения поверхности на основании уравнения(Draw equation based surface) позволяет создать область, описанную математической функцией. При выполнении операции открывается окно задания функции (Equation Based Surface).

  • X(_u,_v) – функция изменения значений по оси Х
  • Y(_u,_v) – функция изменения значений по оси Y
  • Z(_u,_v) – функция изменения значений по оси Z
  • Start_u – начальное значение ранжированной переменной _u
  • Start_v – начальное значение ранжированной переменной _v
  • End_u – конечное значение ранжированной переменной _u
  • End_v – конечное значение ранжированной переменной _v

Пример построения функции, описывающей сферу, представлен на рисунке С.2.4.

Рисунок С.2.4 – Построение поверхности по уравнению

Рассмотрим панель рисования линий (2D Modeler Draw Wire).

Построение линий производится поочерёдным указанием точек перегиба линии. При построении 2-ой клик ЛКМ приводит к завершению операции. Если построенный объект представляет собой контур – то автоматически создаётся область. Построить можно несколько видов линий:

Операция рисования линии (Draw Line) позволяет построить ломаную линию из прямолинейных участков.

Операция рисования сплайна (Draw Spline) позволяет построить плавную линию, все указанные точки соединяются между собой сплайнами.

Операция рисования дуги по 3 точкам (Draw 3 point arc) позволяет построить кривую, состоящую из дуг окружностей, каждые 3 точки образуют дугу окружности.

Операция рисования дуги через её центр (Draw center point arc) позволяет построить кривую, состоящую из дуг окружностей.

Операция рисования кривой по уравнению (Draw equation based curve) - позволяет построить кривую, описанную математической функцией. При выполнении операции открывается окно задания функции (Equation Based Curve).

  • X(_t) – функция изменения значений по оси Х
  • Y(_t) – функция изменения значений по оси Y
  • Z(_t) – функция изменения значений по оси Z
  • Start_t – начальное значение ранжированной переменной _t
  • End_t – конечное значение ранжированной переменной _t
  • Points – количество точек, участвующих в построении между Start_t и End_t.

Пример построения функции y = 10*cos(x) представлен на рисунке C.2.5.

Рисунок С.2.5 – Пример построения кривой по уравнению

Редактировать функцию можно вручную или в полуавтоматическом режиме с помощью построителя, окно которого вызывается нажатием на кнопку «…» с правой стороны от поля функции. Открывается окно, в поле которого вводится формула для кривой в зависимости y(t) (Рисунок С.2.6).

Рисунок С.2.6 – Окно для ввода и редактирования уравнения кривой

Рассмотрим панель рисования 3D примитивов (2D Modeler Draw Solid).

Так же, как и построение других геометрических примитивов, построение производится поочерёдным выбором точек. На рисунке С.2.7 представлен порядок ввода точек для построения простейших 3D объектов: параллелепипед ( box), цилиндр ( cylinder), призма ( regular polyhedron), конус ( cone), сфера ( sphere), тор ( torus).

Рисунок С.2.7 – Порядок построения простейших 3D объектов

Операция Draw helix (рисование спиральной линии) позволяет создавать поверхности и тела вращением вокруг оси со смещением по оси вращения (создание тел типа пружин). Для создания тела сначала необходимо нарисовать кривую или область, которая будет вращаться с помощью операции Draw helix. Для построения тела необходимо:

  1. создать объект (область, кривую), который будет являться сечением одного витка спирали;
  2. применить операцию Draw helix к этому объекту и указать ось вращения;
  3. в открывшемся окне Helix указать параметры создания спирали;
  4. получить готовый объект.

На рисунке С.2.8 показан порядок построения пружины.

Рисунок С.2.8 – Порядок построения пружины

Операция Draw spiral (рисование спирали) создаёт тела и поверхности вращением объекта вокруг оси со смещением в плоскости вращения (создание тел типа спирали). Для создания тела сначала необходимо нарисовать кривую или область, которая будет вращаться с помощью операции Draw spiral. Порядок построения тела аналогичен операции Draw helix. Пример результата работы операции Draw spiral представлен на рисунке С.2.9.

Рисунок С.2.9 – Объект, построенный с помощью операции Draw spiral

Операция Draw bondwire предназначена для создания тонких металлических ножек микросхем и подобных устройств. Пример примитива, созданного с помощью операции Draw bondwire, представлен на рисунке С.2.10.

Рисунок С.2.10 – объект, построенный с помощью операции Draw bondwire


Логические операции для работы с объектами

Инструменты панели логических операций (2D Modeler Boolean) доступны, когда выделены несколько объектов модели. Также команды этой панели дублируются в пункте меню: Modeler > Boolean. Доступны следующие операции:

Команда объединения областей Unite () объединяет все выделенные пересекающиеся области в одну. Если выделены не пересекающиеся области, то программа выдаст ошибку операции.

Команда вычитания областей Subtract () вырезает одну область из другой. Если выделены не пересекающиеся области, то программа выдаст ошибку операции. При выполнении операции открывается окно, в котором выбирается область (Blank Parts), из которой вычитаются другие области (Tool Parts). Кроме этого есть опция «Клонировать области» (Clone tool objects before operation), отметив которую, можно запретить удалять вычитаемые области.

Команда пересечения областей Intersect () удаляет все непересекающиеся участки выделенных областей. Если выделены непересекающиеся области, то программа выдаст ошибку операции.

Команда запечатывания объектов Imprint () позволяет запечатать одну область на другой. Если выделены не пересекающиеся области, то программа выдаст ошибку операции. В результате выполнения операции, на одной области появляются грани (Faces). При выполнении этой операции открывается окно, аналогичное окно операции Subtract.

Команда сечения областей Split () удаляет половину модели по любой из координатных плоскостей. Это специальный инструмент, используемый прежде всего для создания симметричных моделей. Для применения операции достаточно выделить хотя бы одну область. При выполнении открывается окно, в котором указываются:

  • секущая координатная плоскость (Split plane);
  • направление сечения (Keep fragments) – какую из сторон не удалять;
  • подвергать ли операции объекты, не пересекаемые плоскостью (Split objects)
Рисунок С.2.11 – Использование команды Split

Операция Separate Bodies, вызываемая из меню Modeler – Boolean, предназначена для разделения сложных объектов, содержащих несколько непересекающихся фигур.

Пример использования:

Пусть есть две фигуры: шар и параллелепипед, делящий этот шар на две части (Рисунок С.2.12 а). Вычтем из шара параллелепипед с помощью операции Subtract (Рисунок С.2.12 б), получим две полусферы, друг с другом не соединённые, но являющиеся одним объектом. Применим к ним операцию Modeler – Boolean – Separate Bodies и получим две тела, каждое из которых является полусферой (Рисунок С.2.12 в).

Рисунок С.2.12 – Пример использования операции Separate Bodies


Операции перемещения

Инструментальная панель 2D Modeler Arrange предназначена для перемещения объектов. Доступ к командам этой панели возможен также через меню Edit > Arrange. В данной панели 3 операции:

Перемещение (Move). Предназначена для смещения выделенных объектов по рабочему полю.

Вращение (Rotate). Предназначена для вращения выделенных объектов вокруг указанной оси. Ось вращения и угол выбираются в специальном окне.

Отражение (Mirror). Симметрично отражает выделенные объекты.


Операции копирования

Панель инструментов копирования (2D Modeler Duplicate) предназначена для создания копий объектов. Эти операции можно также вызвать через меню Edit > Duplicate. В данной панели 3 операции:

Копировать вдоль линии (Duplicate Along Line). Операция используется для создания копий выделенных объектов вдоль отрезка, заданного двумя точками. В открывающемся окне указывается количество копий.

Копировать вокруг оси (Duplicate Along Axis). Операция предназначена для создания копий выделенных объектов вокруг заданной оси. В открывающемся окне указывается количество копий, ось и угол, на который будет смещаться каждая последующая копия.

Копировать отражением (Mirror Duplicate). Операция предназначена для создания отражённой копии выделенных объектов относительно заданной прямой.


Создание фасок и галтелей

Создание фасок и галтелей возможно с помощью команд панели 3D Modeler Blend:

  • Filled the selected edges/vertices – галтель (скругление).
  • Chamfer the selected edges/vertices - фаска.

Для создания фаски или галтели необходимо перейти в режим работы с рёбрами (команда меню Edit – Select – Edges). Далее выделить рёбра 3D объекта, на которых следует применить операцию. Затем применить команду создания фаски или галтели. В зависимости о команды откроется окно с дополнительными параметрами команды. Примеры построения фаски и галтели представлены на рисунках С.2.13 и С.2.14 соответственно.

Рисунок C.2.13 – Порядок создания фаски

Рисунок C.2.14 – Порядок создания галтели

Наверх



Автор материалов: Drakon (С) 2014. Редактор: Админ