аспирант
Россия
В статье рассмотрен вопрос использования рецепторного (воксельного) метода геометрического моделирования для решения практических задач проектирования. Использование рецепторных методов оказывается эффективным при решении определенного класса задач, прежде всего задач автоматизированной компоновки. Сложность практического использования этого метода вызвана тем, что рецепторные геометрические модели никогда не являются изначальными. Они формируются на основании параметрических моделей, заданных конструктором. Рецепторные же модели являются внутримашинными. Главная проблема, препятствующая широкому распространению рецепторного метода, — отсутствие универсальных методов преобразования параметрических моделей в рецепторные. Имеющиеся публикации показывают, что при решении практических задач различными авторами разработаны методы свои методы создания рецепторных моделей для объектов класса «примитивы» и «композиция примитивов». Поэтому является чрезвычайно актуальной решение задачи разработки универсального метода формирования рецепторных моделей для объектов сложных технических форм. Сущность предлагаемого метода — преобразование твердотельной модели, созданной в какой-либо CAD-системе, в рецепторную матрицу. Сначала физическую, т.е. сцену, в которой твердотельная модель дискретизируется на кубики с размерами рецептора, а затем математическую — трехмерный массив с бинарными кодами из нулей и единиц. Создание физической рецепторной матрицы осуществляется средствами самой CAD-системы, позволяющей диагностировать принадлежность одиночного рецептора моделируемому объекту. Факт пересечения или непересечения одиночного рецептора заданного положения кодируется «1» и «0» соответственно, и эта информацию передается в математическую рецепторную модель (3-мерный бинарный массив). Эта расчетная процедура программируется в виде макроса, обеспечивающего заданное положение одиночного рецептора и фиксацию факта его пересечения с твердотельной моделью. Показаны примеры практического применения описанного метода и проведена оценка затрат процессорного времени на построение физической рецепторной модели в зависимости от размера рецептора и геометрической сложности объекта. Действия по преобразованию данных из твердотельной модели в рецепторную реализованы в виде программ на языке С#.
геометрические модели, рецепторные модели, автоматизированная компоновка, CAD-системы, твердотельные модели, макросы
1. Боровков А.И. Компьютерный инжиниринг [Текст] / А. И. Боровков, С. Ф. Бурдаков, О. И. Клявин [и др.]. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. - 93 с.
2. Гаврилов В.Н. Автоматизированная компоновка приборных отсеков летательных аппаратов [Текст] / В.Н. Гаврилов. - М.: Машиностроение, 1988. - 136 с.
3. Е Вин Тун. Дискретные модели обеспечения зон обслуживания в автоматизированной компоновке летательных аппаратов [Электронный ресурс]/ Е Вин Тун, Л.В. Маркин // Электронный журнал "Труды МАИ"/ М., МАИ, 2017, № 96. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=85901
4. Е Вин Тун. Обеспечение требований эргономики в автоматизированной компоновке оборудования [Текст] / Е Вин Тун, Л.В. Маркин // Геометрия и графика. - 2019. - Т. 18. - № 3. - С. 69-87. - DOI:https://doi.org/10.12737/article_5bc45cbccfbe67.89281424
5. Зозулевич Д.М. Машинная графика в автоматизированном проектировании [Текст] / Д.М. Зозулевич. - М.: Машиностроение, 1976. - 240 с.
6. Клаузевиц К. О войне. Военно-историческая коллекция [Текст] / К. Клаузевиц. - М.: АСТ, 2019. - 320 с.
7. Корн Г.В. Методы формирования рецепторных геометрических моделей и их применение при решении инженерно-геометрических задач [Текст]: автореф. дисс. ... канд. техн. наук / Г.В. Корн . - М., 1990. - 22 с.
8. Куи Мин Хан. Математическое и программное обеспечение расчета затененности солнечных батарей космических летательных аппаратов [Текст]: автореф. дис. … канд. техн. наук / Куи Мин Хан. - М., 2018. - 24 с.
9. Куи Мин Хан, Маркин Л.В., Е Вин Тун, Корн Г.В. Дискретные модели геометрического моделирования компоновки авиационной техники [Электронный ресурс]/ Куи Мин Хан, Л.В.Маркин, Е Вин Тун, Г.В.Корн // Электронный журнал "Труды МАИ", 2016, № 86. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=66465
10. Крылов А.Н. Мои воспоминания [Текст] / А.Н. Крылов. - СПб.: Ленанд, 2016. - 512 с.
11. Куприков М.Ю. Геометрические аспекты автоматизированной компоновки летательных аппаратов [Текст] / М.Ю. Куприков, Л.В.Маркин // Геометрия и графика. - 2018. Т. 6. - № 3. - С. 69-85. DOI:https://doi.org/10.12737/article_5bc45cbccfbe67.89281424.
12. Малюх В.Н. Введение в современные САПР [Текст] / В.Н. Малюх. - М.: ДМК Пресс, 2016. - 192 с.
13. Маркин Л.В. Рецепторные модели в задачах автоматизированной компоновки техники [Текст] /Л.В. Маркин [и др.] - Саарбрюкен: Изд-во «Ламберт», 2016. - 110 с.
14. Маркин Л.В. О путях создания геометрических моделей автоматизированной компоновки [Текст] / Л.В. Маркин // Геометрия и графика, - 2015. - Т. 3. - № 1. - С. 64-69. DOIhttps://doi.org/10.12737/10460.
15. Маркин Л.В. Дискретные геометрические модели оценки степени затененности в гелиоэнергетике [Текст] / Л.В. Маркин // Геометрия и графика, 2019. - Т. 7. - № 1. - С. 28-47. DOI:https://doi.org/10.12737/article_5c9202d8d821b0.81468033.
16. Маркин Л.В. Геометрические модели автоматизированной компоновки летательных аппаратов [Текст] / Л.В. Маркин // Вестник МАИ, - 2015. - Т. 22. - № 1. - С. 47-56.
17. Наджаров K.M. Алгоритм и программа расчёта массово-инерционных параметров тел сложной переменной формы методом линейчатого шестигранника [Текст] / К.М. Наджаров. - М.: Изд. МАИ, 1982. - 42 с.
18. Наджаров K.M. Матричная стереометрия и геометрия масс тел переменной формы в проектировании самолёта: Автореф. дисс. докт. техн. наук. М.: 1983. - 34 с.
19. Ньи Н.Х. Разработка и исследование рецепторных геометрических моделей телесной трассировки [Текст]: автореф. дис. … канд. техн. наук / Х.Н. Ньи. - М., 2014. - 26 с.
20. Панчук К.Л. Элементы математизации теоретических основ начертательной геометрии [Текст] / К.Л. Панчук, В.Ю. Юрков, В.Я. Волков, Н.В. Кайгородцева // Геометрия и графика. - 2015. - Т. 3. - № 1. - С. 3-15. DOIhttps://doi.org/10.12737/10453.
21. Полещук Н.Н. Программирование для AutoCAD 2013-2015 [Текст] / Н.Н. Полещук. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 462 с.
22. Ротков С.И. Теоретико - множественные операции над многогранными объектами сложных структур [Текст] / С.И. Ротков, Н.А.Шишова // В сб. Автоматизация обработки сложной графической информации. Горький, 1987, - С. 50 - 56.
23. Сальков Н.А. Параметрическая геометрия в геометрическом моделировании [Текст] / Н.А. Сальков // Геометрия и графика. - 2014. - Т. 2. - № 3. - С. 7-13. DOI:https://doi.org/10.12737/6519.
24. Сальков Н.А. Начертательная геометрия - база для компьютерной графики [Текст] / Н.А. Сальков // Геометрия и графика. 2016. - Т. 4. - № 2. - С. 37-47. DOI:https://doi.org/10.12737/19832.
25. Сальков Н.А. Геометрическая составляющая технических инноваций [Текст] / Н.А. Сальков // Геометрия и графика. - 2018. - Т. 18. - № 2. - С. 85-94. DOI:https://doi.org/10.12737/article_5b55a5163fa053.07622109.
26. Силантьев Д.А. Воксельно-математическое моделирование при решении задач определения площади для поверхностей деталей [Текст] / Д.А. Силантьев, Е. А. Лоторевич, С.А. Пушкарёв, А.В. Толок // Информационные технологии в проектировании и производстве. - 2013. - № 3. - С. 29-33.
27. Ситу Лин. Разработка методов и геометрических моделей анализа незаполненных пространств в задачах размещения [Текст]: автореф. дисс. ... канд. техн. наук / Ситу Лин. - М, 2011. - 24 с.
28. Ситу Л. Рецепторные геометрические модели в задачах автоматизированной компоновки технического отсека легкого самолета [Электронный ресурс]/ Ситу Л., Н.Н. Хтун, Л.В. Маркин // Электронный журнал "Труды МАИ"/ М., МАИ, 2011, № 47. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=26825
29. Теверовский Л.В. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAМ-система [Текст] / Л.В. Теверовский, А.А.Ловыгин. - М.: ДМК Пресс, 2018. - 280 с.
30. Толок А.В. Функционально-воксельный метод в компьютерном моделировании [Текст] / А.В. Толок. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. - 112 с.
31. Хтун Н.Н. Исследование алгоритмов использования рецепторных геометрических моделей в задачах телесной трассировки авиационной техники [Электронный ресурс]/ Н.Н. Хтун, Ч.Тайк, Л.В. Маркин // Электронный журнал "Труды МАИ"/ М., МАИ, 2013, № 69. URL: http:// http://trudymai.ru/published.php? ID= 43123
32. Salkov N.A. Parametricheskaya geometriya v geometricheskom modelirovanii [Parametric geometry in geometric modeling]. Geometriya i grafika [Geometry and graphics]. 2014, V. 2, I. 3, pp. 7-13. DOI:https://doi.org/10.12737/6519. (in Russian)
