Đang tải... (xem toàn văn)
TỔNG QUAN 47Phần cứng gồm:• Bộ xử lý trung tâm• Một hoặc vài trạm làm việc kể cả màn hình• Các thiết bị như máy in, máy vẽ,...Phần mềm gồm:• Các chương trình cần thiết để đưa quá trình đ
3.1 TỔNG QUAN (1) Môn học: CAD/CAM FME Chúng ta biết mối liên hệ CAD/CAM CNC Chương 3: CAD FME CAM ĐỒ HỌA MÁY TÍNH CAD CBGD: Nguyễn Văn Thành E-mail: nvthanh@hcmut.edu.vn CAE CƠ SỞ DỮ LIỆU CNC CAM 3 3.1 TỔNG QUAN (2) CHƯƠNG 3: ĐỒ HỌA MÁY TÍNH CAD - Thiết kế CAM - Lập trình GC FME Nội dung: 3.1 Tổng quan 3.2 Đồ họa máy tính 3.3 Các phương pháp tạo hình 2 CAE - Phân tích/hiệu chỉnh FME 4 3.1 TỔNG QUAN (3) 3.1 TỔNG QUAN (5) FME FME Phần cứng gồm: • Bộ xử lý trung tâm • Một vài trạm làm việc kể hình • Các thiết bị máy in, máy vẽ, Phần mềm gồm: • Các chương trình cần thiết để đưa trình đồ họa lên hệ thống, kèm theo chương trình ứng dụng cho nhiệm vụ thiết kế riêng biệt theo yêu cầu người dùng Vấn đề cốt lõi hệ thống CAD đồ họa máy tính Khi thiết kế người thiết kế dùng máy tính để tạo ra, biến đổi đưa liệu lên hình dạng hình ảnh ký hiệu 5 7 3.1 TỔNG QUAN (4) 3.1 TỔNG QUAN (6) FME Một hệ tương tác đồ họa máy tính ICG (Interactive Computer Graphics) điển hình bao gồm phần cứng phần mềm FME Cấu hình phần mềm CAD gồm: M aø n hình Cơ sở liệu ứng dụng M y in Loa B n phím M y tính O Åđóa m ê m O Åđóa C D Các chương trình ứng dụng Màn hình đồ họa Bộ đồ họa Thiết bị nhập người dùng Trạm thiết kế 6 8 3.1 TỔNG QUAN (7) 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME 11 Bộ đồ họa (Graphics Package) phần mềm hỗ trợ người dùng hình đồ họa Nó quản lý tương tác người dùng hệ thống Nó dùng giao diện (kết nối trung gian) người dùng phần mềm ứng dụng Bộ đồ họa gồm chương trình nhập (input subroutines) chương trình xuất (output subroutines) 11 3.1 TỔNG QUAN (8) 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Các chức đồ họa: Các chương trình nhập nhận lệnh liệu từ người dùng đưa chúng đến chương trình ứng dụng Chương trình xuất điều khiển hình (hoặc thiết bị khác) biến đổi mơ hình ứng dụng sang hình ảnh đồ họa chiều Tạo phần tử đồ họa (Create) Biến đổi (Transform): Di chuyển, phóng đại, xoay Chỉnh sửa (Modify): Cắt xén,… Tạo đặc tính (Attribute): Nét vẽ, màu, độ dày Xố đối tượng (Delete) Tạo hàm nhập người dùng (User input Function) 10 10 12 12 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Tạo phần tử đồ họa: 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME Biến đổi (Transformation): FME Biến đổi hình học khơng gian chiều (2D): Để định vị điểm hệ tọa độ trục, phải tọa độ X, Y Những tọa độ coi ma trận x : (x,y) Thí dụ: Ma trận (2,5) điểm có tọa độ x = y = tính từ gốc toạ độ Phương pháp phát triển cho việc xác định đường ma trận 2x2 cách cho toạ độ điểm đường thẳng Cơng thức có dạng: Phần tử đồ họa máy tính đối tượng hình ảnh sở điểm, đường thẳng, đường tròn, Tập hợp phần tử hệ thống bao gồm chữ viết ký hiệu đặc biệt 13 13 15 15 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Tạo phần tử đồ họa: 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME Biến đổi (Transformation): FME Thí dụ AutoCAD có cơng cụ tạo phần tử hình học sau: 14 14 16 16 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Biến đổi (Transformation): 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME Biến đổi: Phép di chuyển Để minh họa biến đổi mặt phẳng 2D xét đường thẳng xác định ma trận Bằng cách dùng quy tắc ma trận, điểm hay đường (hoặc phần tử hình học khác viết dạng ma trận) biến đổi để tạo phần tử Có nhiều phép biến đổi dùng đồ họa máy tính Chúng ta bàn phép biến đổi: di chuyển, khuyếch đại xoay Giả sử ta cần di chuyển L đơn vị theo x đơn vị theo y Việc có nghĩa ta phải cộng thêm vào giá trị x vào giá trị y điểm đầu cuối đường thẳng Nghĩa đường thẳng có điểm cuối (3,4) (4,7) 17 17 19 19 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Biến đổi: Phép di chuyển Di chuyển: Là đưa phần tử hình học từ chỗ tới chỗ Trong trường hợp điểm, phương trình viết sau: x’ = x + m , y’ = y + n Trong đó: x’, y’ tọa độ điểm di chuyển tới x, y tọa độ ban đầu điểm di chuyển đi, m, n - lượng di chuyển tương ứng theo phương x,y Viết dạng ma trận: (x’,y’) = (x,y) + T Trong đó: T = (m,n) ma trận di chuyển Ký hiệu T chữ Translation 18 FME 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME Biến đổi: Phép di chuyển FME Kết phép di chuyển minh họa hình sau: y 18 20 20 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ Các điểm phần tử lấy tỉ lệ khuyếch đại ma trận tỉ lệ sau: ( x’,y’) = (x,y) S Trong Dùng để tăng giảm kích thước đối tượng hình học Khơng thiết phải có tỉ lệ khuyếch đại theo phương x,y Thí dụ đường trịn biến đổi thành ellipse cách lấy tỉ lệ khuyếch đại theo phương x y khác Là ma trận tỉ lệ S viết tắt chữ Scaling Điều có nghĩa kích thước phần tử thay đổi hệ số tỉ lệ m theo phương x hệ số tỉ lệ n theo phương y 21 21 23 23 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép lấy tỉ lệ Thí dụ Cũng với đường thẳng thí dụ trên, ta nhân tỉ lệ lên Khi ma trận tỉ lệ (2x2) xác định sau: S Phương trình khuếch đại viết Kết khuếch đại 22 22 24 24 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Biến đổi: Phép xoay 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH FME FME Biến đổi: Phép xoay Trong phép biến đổi điểm phần tử xoay quanh gốc tọa độ góc Đối với góc dương, chi tiết xoay ngược chiều kim đồng hồ Viết dạng ma trận sau: y (-0.268,4.464) Trong Là ma trận xoay R viết tắt chữ Rotation Kết phép xoay 25 25 27 27 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Biến đổi: Phép xoay 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Phân loại hình chiếu: FME FME Thí dụ: Chúng ta sử dụng đường thẳng cho xoay góc 300 quanh gốc tọa độ Ma trận xoay viết: Planar geometric projections Parallel Perspective Orthographic Top (plan) Front elevation Đường thẳng xác định sau: Oblique Cabinet Axonometric One-point Two-point Cavalier Side elevation Three-point Other Isometric Other 26 26 28 28 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu thẳng góc: Hình chiếu thẳng góc: FME 29 29 FME 31 31 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu thẳng góc: Hình chiếu thẳng góc: FME FME Ưu điểm: - Có thể đo xác - Các hình chiếu có tỉ lệ Nhược điểm: Projection plane (top view) Projectors for side view Projectors for top view Projectors for front view Projection plane (side view) Projection plane (front view) - Khơng giống với nhìn thực 30 30 32 32 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu thẳng góc: Hình chiếu trục đo (Isometric): FME FME Trị chơi điện tử dùng hình chiếu trục đo từ nhiều năm 33 33 35 35 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu trục đo (Isometric): Hình chiếu nghiêng (Oblique): FME 120o Ưu điểm: FME 120o 120o - Có thể đo xác - Khơng cần nhiều hình chiếu Nhược điểm: Projection plane y - Khơng giống với nhìn thực Projector Projectionplane normal x z 34 34 36 36 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu nghiêng (Oblique): Hình chiếu phối cảnh: FME Dùng để quảng cáo, trình diễn sản phẩm cơng nghiệp 1 1 1 o 30 o 45 FME cavalier projection of unit cube Ưu điểm: Trông thật Nhược điểm: - Khơng giữ hình dạng hay tỉ lệ 1 1/2 1/2 1 45 o 30 o cabinet projection of unit cube 37 37 39 39 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu thẳng góc nghiêng: ; y y ; ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; y y ; ; y ; y ; y ; y ; y ; y 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu phối cảnh: FME FME ; y y ; ; y ; y ; y ; y ; y ; y ; ;;;;;;; y yyyyyyy ; y yyyyyyy ; ;;;;;;; y ; y ; ;;;;;;; y yyyyyyy ; y 38 38 40 40 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Hình chiếu phối cảnh: 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Lưu chiều sâu Z nhỏ nhất: FME FME Chỉ điểm có giá trị Z nhỏ thấy vị trí pixel Có kiểu thể khác với 1, hay ba điểm chân trời (tâm chiếu) Phải xây dựng hai ma trận: • Z(x,y) với chiều sâu Z gần cho pixel • I(x,y) với cường độ màu cuối cho pixel xác định có Z gần Q trình kiểm tra cho mặt theo hướng chiếu Mặt có giá trị Z nhỏ mặt thấy 41 41 43 43 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Xóa mặt khuất: 3.2 ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Lưu chiều sâu Z nhỏ nhất: FME FME Cần phải xoá mặt khuất phía sau hình chiếu tạo ảnh hình Vậy phải làm sao? Việc quan tâm giải vào cuối năm 60-70 42 42 44 44 TÓM LƯỢC 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH CƠ BẢN (THAM KHẢO PHỤ LỤC TRÊN BKEL) Extrude: Sweep: Tạo khối quét hình thẳng (khối đùn) Tạo khối quét hình dẫn hướng Revolve: Blend: Tạo khối qt hình trịn xoay Tạo khối qt hình qua nhiều mặt cắt FME FME Đồ họa máy tính phần cốt lõi CAD Một phần mềm đồ họa phải cung cấp đầy đủ chức năng: tạo phần tử hình học, chỉnh sửa, tạo đặc tính, xóa đối tượng, tạo macro, … Vẽ tạo hình chiếu Có nhiều loại hình chiếu dùng để mơ tả sản phẩm Việc quản lý hiển thị hình chiếu dựa nguyên tắc chiều sâu Z nhỏ 45 45 47 47 BÀI TẬP LỚN (XEM YÊU CẦU CỤ THỂ TRÊN BKEL) LẮP RÁP VÀ MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG Sinh viên giao thực tập lớn với nội dung ứng dụng phần mềm CAD/CAM để thiết kế chế tạo chi tiết Mục đích tập lớn Giúp sinh viên biết ứng dụng hiểu biết mơn học CAD/CAM phần mềm CAD/CAM cho mục đích cụ thể, qua củng cố kiến thức học định hướng nghề nghiệp lao động sáng tạo tương lai nhờ máy tính Yêu cầu Mỗi sinh viên phải làm riêng tập lực Mỗi sinh viên phải làm báo cáo trình bày nội dung mà làm với tinh thần đầy đủ, ngắn gọn, rõ ràng súc tích Những tập bị phát chép bị điểm KHÔNG tập cho người chép người bị chép Do sinh viên phải bảo vệ làm FME Lắp trục khuỷu Lắp piston Lắp tay biên Lắp hoàn chỉnh 46 46 - 48 FME 48