计算机辅助设计第三章.ppt

第三章 图形处理 §3.1 计算机显示原理 §3.2 几何构型简介 内容导入 计算机显示原理: （上节的内容） 计算机能显示图形 如何建立几何形体的数学描述？ 几何构型： （本节的内容） 第二节 几何构型 本节内容： 一、几何构型的定义 二、几何构型的种类 研究方法： 要件分解 （简化问题） 递进演化 （完善模型） 重点、难点： 三维几何形体的模型和特点 一、几何构型定义 定义：几何构型是对几何形体的描述。 包括： 二、零维几何构型 几何形体：点 模型描述：坐标 [X，Y]或[X，Y，Z] 三、一维几何构型 几何形体：线段 模型描述：两端点坐标+直线连接方式 四、二维几何构型 几何形体：由线条连接形成的平面图形 模型描述：点坐标集合+连线关系+连线方式 用途：绘制数据图线 处理制图中的平面视图、剖面图 应用实例：二维线框模型 五、二维半几何构型 几何形体：平面几何形体平移或旋转形成三维几何形体 模型描述：平面几何形体+运动轨迹 用途：描述具有母线的三维几何形体，如：机翼翼面、花瓶 六、三维几何构型——构成分析 三维几何形体 简单实体 面 线 点 六、三维几何构型——线框模型（Wire Frame Model） 定义：用线条表示轮廓、交线、棱线来反映形状的模型，提供形体表面不连续处的信息 模型描述：特征点集合+连线关系 六、三维几何构型——线框模型（Wire Frame Model） 优点：结构简单、形象直观、数据量小、处理容易 缺点：信息不全、理解不唯一、不能产生剖视图、不能消除隐藏线、不能计算特性参数（体积、质量）等 用途：生成透视图 轴测图 三视图 应用实例：三维线框模型 六、三维几何构型——表面模型（Surface Model） 定义：在线框模型之上，添加面的信息形成。面由环（有序有向线构成的面的封闭边界）来描述。 模型描述：线框模型+环+面 六、三维几何构型——表面模型（Surface Model） 优点：加入表面信息、能精确描述形体几何形状，可描述自由曲面、实现求交，计算体积和质量 缺点：信息仍不完全、不能表达内部结构、不能进行物性计算 用途：产生剖视图，消除隐藏线，生成NC轨迹，产生明暗彩色图 应用实例：表面模型 六、三维几何构型——实体造型（Solid Modelling） 定义：以封闭表面围成的空间，兼有几何特性和物理特性（重心）的形体模型 常用两种描述方法： 边界建模 构造实体几何 边界建模（B-Rep——Boundary Representation） 定义：以面围成壳（连续面构成的封闭实体边界），以壳描述实体 模型描述：表面模型+壳+体 特点：可描述复杂形体，数据量大 应用实例：边界建模 构造实体几何（CSG——Constructive Solid Geometry） 定义：由体素（基本实体元素）通过逻辑运算（并∪、交∩、差－）组合而成 模型描述： 体素集合+运算符集合 特点：可降低模型数据量，构造简单，描述复杂曲面困难 应用实例：构造实体几何 六、三维几何构型——实体造型之构造实体几何 优点：几何形状完备，可进行物性计算。 缺点：缺少材料、粗糙度、形位公差、尺寸公差、制造方法、加工和测量基准等信息 用途：运动仿真、模拟装配、干涉检查、有限元网格划分 六、三维几何构型——特征造型（Feature Modelling） 定义：包含基本几何信息，以特征（形状、精度、技术、材料）为基本元素的多层次、多方位建模方法 模型描述：几何信息+工艺信息 优点：信息丰富，利于设计信息在制造环节中传输，实现计算机集成制造系统（CIMS） 缺点：数据结构复杂、需要特征库支持 用途：CIMS（ MIS 、 MRPII、 FMS（NC、CNC） 、 CAD 、CAPP 、CAM等 ）实现设计、制造、管理一体化 课堂小结 第三章 计算机图形处理 第二节 几何构型 一、几何构型的定义 二、几何构型的种类 （一）零维几何形体的几何构型 （二）一维几何形体的几何构型 （三）二维几何形体的几何构型 （四）二维半几何形体的几何构型 （五）三维几何形体的几何构型 1、三维几何形体的构成 4、实体造型 2、线框模型 5、特征造型 3、表面模型 §3.3 图形变换数学基础 一、矩阵运算 1、矩阵 矩阵就是数字是有规则地排列在一起，形状像矩形，所以数学家们称之为矩阵，通过矩阵的