第二章 特征造型

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内部特征
具体的 UDF实例n
UDF的定义过程
包括几何定义、属性定义和约束定义三步。 • 由于UDF系统是建立于已有的特征造型系统基础上, 所以,事实上几何定义过程就是使用特征造型系统进行 造型的过程。对于一个已经存在的零件,几何定义的过 程则表现为用户从特征历史树上选取子特征的过程,被 选取的子特征构成UDF所包含的内部特征集合。 • 属性定义的过程是定义UDF所包含的描述信息的过程, 描述信息可能包括密度,体积,重量等具有工程意义的 参数。 • 约束的定义分为两步,首先用户选择具有工程意义的尺 寸和参数,而后用户建立个参数之间的约束方程。
f5
p1(x1,x2)
f2
p3(x5,x6)
图 2-1 示例1
牛顿-拉普逊迭代法
T F ()[() X F X , . . . , F () X ] 0 1 m
1 X X J ( X ) F ( X ) k 1 k k k
F 1 x1 J(Xk ) F m x1
UDF的实例化
• UDF的实例化过程包括UDF定位、参数 赋值、约束检查和内部特征重构四步。 实例化过程也是用户对UDF定义过程中 选取的各个属性和参数进行重新赋值的 过程。通过对属性和参数重新赋值,进 而驱动UDF模型得到不同的实例。
UDF内部特征依赖关系与零件
中特征依赖关系的融合
FAC1
实心体 基体 基体 槽 孔 槽 圆角 孔
F 1 ... xn F m ... xn
牛顿-拉普逊迭代法的优 缺点
• 牛顿-拉普逊迭代法的优点是如果迭代收敛的 话,则收敛速度很快。
• 其缺点是对迭代初始值要求较高,如果初始值 偏离方程组的真根过远,迭代难以收敛;而且 当约束方程数目和自变量数目不相等,即方程 组处于过约束或欠约束状态时,雅可比矩阵的 逆不存在,牛顿-拉普逊迭代法失效。

美术基础第二章 绘画的造型语言

美术基础第二章 绘画的造型语言
(五)速写练习
动态速写
风景速写—— 陈清洋
动物速写
思考练习题
1、素描造型的基本因素有哪些? 2、线条与造型有哪些相互关系? 3、明暗造型的特点和方法是什么?
第一步
第二步
第三步
第四步
(二)几何形体——几何形体组合结构造型
(三)静物素描结构造型
第三节 光与明暗
一、明暗的形成与光 明暗的产生是光线作用于物体的客观反
映,由于光的客观性决定了明暗变化的规律 性。素描造型就是利用这种自然法则,表现 自然的形态,在二度平面的画面上,表现三 度空间的立体感,以求真实性。
二、速写训练的方法
速写是一种能力,而能力的获得都除过 一个循序渐进的学习过程。速写训练应当遵 循先慢后快,先静后动,先简后繁的原则。
1.先从慢写入手 2.先静后动 3.先简后繁 4.默写记忆 5.与临摹结合
人体速写 ——黄海波
三、速写分类练习 (一)人物动态速写方法要点 (二)风景速写 (三)场景速写 (四)动物速写
《线面结合表现的素描》珂勒惠支
三、 素描的工具材料
素描通常的工具和材料简单,主要有 纸、笔两大类,另外还有一些辅助工具。 其常用工具主要有以下几种:铅笔、炭笔 、 炭精条、木炭条、钢笔、橡皮擦、纸笔、 画纸、画板、画夹等。
四、素描的基本因素 (一)形体的点、线、面 (二)比例与分割 (三)特征与基本形 (四)转折与轮廓 (五)结构与构成 (六)质感和量感
2、成角透视:视角在60°视域内的立方体 上下两个面平行于地面,其他面与画面成一定 角度时产生的透视现象。其主要特征是距画面 最近的是立方体的一个角,有二组边线消失在 左右两个消失点,故又称“二点透视”。
3、倾斜透视:一个立方体不平行于画面, 也不平行于地面,与画面和地面都成倾斜的状 态的透视。

第二章CADCAM基础知识

第二章CADCAM基础知识

第一节 CAD基础
(二)、曲面造型
(2) B样条曲线:对已知的n+1个控制点Pi(i=0,1,…,n),k
阶(k-1次)B样条曲线的表达式为:P(u)
n
PiBi,k
(u)
i0
其中Bi,k(u)称为基函数,其表达式为:
Bi,1(u)
1
0
ui u ui1 u ui,u ui1
Bi,k
(u)
(u
ui )Bi,k1(u) uik ui
第一节 CAD基础
二、 几何造型
几何造型也称几何建模。它是通过计算机表示、控制分析和 输出几何实体的一种技术。
具体地讲,它是以计算机能够理解的方式,对实体进行确切的 定义及数学描述,再以一定的数据结构形式在计算机内部构造这种 描述,用以建立该实体的模型。
第一节 CAD基础
二、 几何造型
产品的设计与制造涉及到产品的几何形状的描述、结构的分 析、工艺设计、加工仿真等方面的技术,其中几何形状的定义与描 述是其它部分的基础,为诸如结构分析、工艺设计及加工提供基本 数据。
(uik1 u)Bi1,k1(u) uik1 ui1
(k 0)
式中u i是节点值,非递减的参数u序列U=[u 0,u 1,…,
u n+k ]称为节点矢量。
第一节 CAD基础
(二)、曲面造型
B样条曲线的特点:B样条曲线除了具有Bézier曲线的凸包性、 几何不变性、可分割性的特点外,还具有局部性,即k阶B样条曲线上的 一点,只被相邻的k个控制顶点所控制,与其它控制顶点无关,也就是 说当移动一个控制顶点时B样条曲线某一段的形状会发生变化,而曲线 其它部分的形状没有变化。这点与Bézier曲线不同。
来说,轮廓线与棱线一致,较能清晰反映实体的真实形状,但对于曲

Soildworks_教学PPT教案

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零件建模概念及入门实例
2.1 零件建模的基本概念 1)特征:可以用参数驱动的实体模型 (1)SolidWorks 2003 是基于特征的实体造型软件。 (2)特征应满足的条件: 2)参数化:对零件上各种特征施加各种约束形式。 各个特征的几何形状与尺寸大小用变量参数的方
式来表示,可以是常数,也可以是某个代数式。 变量参数变化,特征的几何形状和尺寸大小也随 着变化,不需要重新绘制。 特征参数分为几何形状参数和定位尺寸参数。
一、原理 扫描通过沿着一条路径移动轮廓(截面)来生 成基体、凸台、切除或曲面,遵循以下规则:
旋转凸台/基体 或插入、凸台/基体、 旋转。旋转切除 或插入、切除、旋转。
或在曲面工具栏上单击旋转曲面 或插 入、曲面、旋转曲面。
3、在旋转参数下,进行以下操作: 选择旋转类型(单一方向、两侧对称、或两
个方向)。指定旋转角度 。
如果您选取两侧对称作为旋转类型,则在草 图基准面的两侧平均分配角度 。
如果您选择的类型为两个方向,请输入方 向 1 厚度 ,以及方向 2 厚度 。单击确定。
小结
草图绘制 草绘平面的设置 掌握旋转特征的基本操作方法
案例4
练习
第四章 零件建模的草绘特征
运用扫描特征进行如下图所示的零件建模
知识点介绍
4.4 扫描特征 特征工具栏上的扫描 ,或插入、凸台、扫描。 插入、切除、扫描。 曲面工具栏上的扫描曲面 ,或插入、曲面、扫描。 在轮廓和路径下,执行如下操作: 单击轮廓 ,然后在图形区域中选择轮廓草图。 单击路径 ,然后在图形区域中选择路径草图。
入门实例一(p12)
2.2零件特征分析
“组合体”按其组成方式分为:特征叠加;特征切除;
特征相交。进行零件建模前,一般应进行深入的特征分析, 搞清零件是由哪几个特征组成,明确各个特征的形状,它 们之间的相对位置和表面连接关系,然后按照特征的主次 关系,按一定的顺序进行建模。

2造型基础第二章 形式与形态

2造型基础第二章 形式与形态

(荷兰)李特维尔德 图2-5 红蓝椅
图2—5的这张著名的“红蓝椅”是 现代主义设计的典型作品。这把椅子虽然 坐着并不舒服,但它表现了新的生产方式 带来的设计的全新变化,这种极简洁的几 何形便于成批量加工,完全裸露的结构方 式既便于组装,又便于修理,同时形成一 种“机械美”,色彩为最基本的颜色—— 三原色,也是简洁的极至。这一设计已远 远超出一把椅子的价值,是工业化时代新 设计的宣言,对后来一段时期的设计产生 了极大的影响。 在这里,我们发现,产品的设计形式也 同样肩负起传递观念的使命。 60年代,塑料作为一种新兴材料被广 泛应用。图2—6的这把椅子是用塑料一次 成型的,与“红蓝椅”无论在形态和结构 上都有极显著的差别。加之使用场合(餐 饮店、食堂等公共场所)的 制约,使其具 有结构简单(只有必要的部分——靠背, 坐的平面和四腿)、体轻的特点,而不用 时便于累加叠放。
图2—3是新艺术运动时 期的典型作品之一,是英国 设计家马克麦德为《城市教 堂》一书所设 计的扉页,为 表现对升华的赞美,主体完 全是激荡的曲线,线的价值 成了主导因素,而物象则作 为形式唤起的审美情感的脚 注,退居第二位。 20世纪初,真正适应工 业化时代的设计观念在欧洲 一些国家悄然形成,至20年 代,这种新的设计趋于成熟。 这就是“现代主义设计”运 动,这个运动反对过分沉溺 于形式,主张设计要切合目 的(主要指便于大机器成批量 生产),强调标准化。这个时 期的设计具有严谨的条理性, 是人类理性一面在这个特定 时代的反映。
图2-1 彩陶旋涡纹瓶
彩陶是我们祖先智慧的结晶。图2—1 上的这件陶瓶外形十分饱满,在瓶高的1 /2处有一对系绳用的小圆耳,瓶口处也 有一对小圆耳。前者便于汲水,后者可 以满足提或悬挂的需要。从装饰部位看, 可能在不太高的位置上悬挂,或摆在地 下。表面纹饰以肩部(最饱满处)圆点为核 心发展出多层次圆环形及圆弧线,与多 层次圆形构成无限流动旋转的强烈效果。 再加上波状线,使这件陶瓶看起来更加 饱满,洋溢出勃勃生机,令人感到清新、 率直、健康和愉悦。这不正是处在美好 的人类童年时代人对运动、生命所展现 出的欢愉本能的礼赞吗?我们有理由认为, 上述汲水、悬挂或摆放功能的实现与其 外在形式有着极密切的关系,或者也可 以说,其使用方式、使用场合及使用目 的决定其外在结构、外形及装饰部位的 特定面貌,其装饰纹样又与外形、结构 及经常看到的部位有着图2—1 彩陶旋涡 纹瓶极为密切的关系。这不仅保障了实 用功能,同时又洋溢出令人振奋的生命 的魅力。

几何和特征造型技术及应用

几何和特征造型技术及应用

几何和特征造型技术及应用几何和特征造型技术是计算机图形学中的两个重要领域,它们在不同的应用中发挥着重要的作用。

在这篇文章中,我将介绍几何和特征造型技术的基本概念,并介绍它们在不同领域的应用。

几何造型是计算机图形学中用于描述和表示物体形状的一种技术。

它通过使用一系列的几何图元(如点、线、面)来构建物体的模型。

几何造型技术可以分为两类:基于顶点的造型和基于体素的造型。

基于顶点的造型是通过定义物体的顶点和边来描述其形状的。

这种技术可以使用多边形网格来表示物体的表面。

多边形网格是由一系列的三角形、四边形等简单几何形状所组成的。

它可以用于建模各种形状的物体,从简单的立方体到复杂的有机形状都可以使用多边形网格进行表示。

基于顶点的造型技术常用于计算机游戏、动画制作和虚拟现实等领域。

基于体素的造型是通过将物体空间分割成一系列的小立方体来描述其形状的。

这种技术可以用于建模实体物体,如建筑物、车辆等。

基于体素的造型技术通常需要大量的计算和存储资源,因此在实际应用中常常只用于建模少数物体。

除了几何造型技术,特征造型技术也是计算机图形学中的重要技术之一。

特征造型是一种用于描述和表示物体结构和特征的技术。

特征可以是物体的局部形状、纹理、颜色等。

特征造型技术可以分为两类:基于模型的特征造型和基于图像的特征造型。

基于模型的特征造型是通过对物体进行建模和分析来提取物体的特征。

这种技术通常需要使用专门的算法和工具来完成。

基于模型的特征造型技术可以用于人脸识别、目标跟踪等应用。

基于图像的特征造型是通过对物体的图像进行处理和分析来提取物体的特征。

这种技术通常需要使用计算机视觉和图像处理的技术来完成。

基于图像的特征造型技术可以用于图像检索、图像分类等应用。

几何和特征造型技术在很多领域中都有广泛的应用。

在工业设计中,几何和特征造型技术可以用于产品设计和建模。

在医疗领域中,几何造型技术可以用于制作人体器官的模型,以及进行医学图像的分析和处理。

特征造型

特征造型
3 45
a)
b)
选择的棱边
选择陡峭边
倒圆半径 a)
棱边 倒圆半径
选择棱边 a) 陡峭边倒圆 相交
相切 b)
b)
Blend3.prt(陡峭边)
c)
球面 e)
球面 f)
变半径倒圆
• 选中所有要倒圆的棱边 • 在不同的控制点输入半径
R1 倒圆
R=0.4
R2
未输入半径
R=0.1
倒圆结果
面倒圆
• 面圆角功能:在两组面之间倒圆,并对 面进行修剪操作。
拉伸特征
拉伸方向
回转特征
管道特征
扫掠向导特征
拉伸距离
拉伸特征
• 拉伸的截面曲线是什 么?(来自于哪里? 决定了基本形状)
• 拉伸的方向是什么? (向哪个方向拉伸)
• 拉伸的偏置是多少? (截面方向的拉伸厚 度)
• 拉伸高度是多少?( 拉多高)
一个例子
• 对于相对于某些棱边的等距槽或者凸台均可选择这 种方法。
终点角度
最小 DY
顶点
焦点
最大 DY 旋转角度
对称轴
焦距长度 b)
一般二次曲线
切矢
切矢
扫描特征-由曲线生成实体
•扫描特征:是一种利用二维轮廓生成三维实体的有效方法。 基本原理是二维截面轮廓(曲线、草图)沿一条引导线运 动扫掠得到实体。 •引导线:直线(拉伸)、圆弧(旋转体)、任意曲线
拉伸实体
截面线
• 基准特征:基准特征是一个非常有用的 辅助设计工具,借助于基准特征,可以 完成特定的功能。
• 操作特征:在实体上进行的以操作为特 点的各种特征。
特征分类
• 操作特征:
特征分类

特征造型

特征造型

图9 自动特征识别
三、特征造型方法
(3)基于特征设计(Design by Feature)。利用特征进行零件设 基于特征设计 。 即在设计阶段就调入形状特征造型, 计,即在设计阶段就调入形状特征造型,逐步把几何信息和特 征信息存入数据库中,建立零件的特征数据模型。 征信息存入数据库中,建立零件的特征数据模型。
特征造型
特征造型基本概念; 特征造型基本概念; 特征表达与特征关系; 特征表达与特征关系; 特征造型方法; 特征造型方法; 举例—应用 应用Pro/E进行特征造型; 进行特征造型; 举例 应用 进行特征造型 思考题。 思考题。
一、特征造型基本概念
特征造型的提出; 1 特征造型的提出; 2 特征定义; 特征定义; 3 特征分类; 特征分类; 参数化特征; 4 参数化特征; 特征造型的优点。 5 特征造型的优点。
二、特征表达与特征关系

特征关系表达
特征关系现在还无统一的表达方法,一般分为两类: 特征关系现在还无统一的表达方法,一般分为两类:一为特征定 位关系表达, 位关系表达,二为特征连接关系表达
图5 零件的定位关系图
图6 特征的连接关系
三、特征造型方法
以特征作为造型基本元素描述产品的方法叫做基于特征的造型 技术。 技术。 (1)交互特征标定(Interactive Feature Definition) 交互特征标定 通过交互方式人工辅助识别特征,输入工艺信息,建立起零件 通过交互方式人工辅助识别特征,输入工艺信息, 描述的数据结构,这种方法效率低,易出错。已经很少使用。 描述的数据结构,这种方法效率低,易出错。已经很少使用。
图4 特征的布尔运算
二、特征表达与特征关系
2.基于B Reps(边界表示模型)的特征表达: 2.基于B-Reps(边界表示模型)的特征表达: 基于 将特征定义为相互联系的面的集合,称为“面特征” 将特征定义为相互联系的面的集合,称为“面特征”,BReps模型是基于图的 所有的几何(拓扑) 模型是基于图的, Reps模型是基于图的,所有的几何(拓扑)信息显式的表达 在面、 顶点表中,可以与属性值(如表面粗糙度、材料、 在面、边、顶点表中,可以与属性值(如表面粗糙度、材料、 尺寸和公差等)联系在一起。 尺寸和公差等)联系在一起。 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达: 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达: 基于混合CSG/B 的特图11 拉伸扫描特征
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一、特征造型基本概念
5、 特征造型的优点:
(3)有助于加强产品的设计、分析、工艺准备、加工、检验各 部门间的联系,能及时得到后续环节的反馈意见,为开发新一 代的基于同一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造前 提。 (4)有助于产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化。 (5)将推动各行业实践经验的归纳、总结,从中提炼出更多规 律性知识,促进智能化CAD系统和智能制造系统的逐步实现。
图10 基于特征设计
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
●基于特征的零件造型过程:零件的造型过程就
是不断生成特征的过程 1、分析零件模型; 2、生成基本特征; 3、附加子特征;
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
特征创建基本方法
1 拉伸扫描特征
图11 拉伸扫描特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
二、特征表达与特征关系

特征表达
一般特征的表示包括特征体素层、面关系层及几何元素定义层
ห้องสมุดไป่ตู้
图3 特征表达的三层次结构
二、特征表达与特征关系

特征表达
1.基于CSG(构造实体几何模型)的特征表达: 将特征定义为体积元素,体积元素通过布尔操作构造零件。
图4 特征的布尔运算
二、特征表达与特征关系
2.基于B-Reps(边界表示模型)的特征表达:
特征造型
特征造型基本概念; 特征表达与特征关系; 特征造型方法; 举例—应用Pro/E进行特征造型; 思考题。
一、特征造型基本概念
1 特征造型的提出; 2 特征定义;
3 特征分类;
4 参数化特征; 5 特征造型的优点。
一、特征造型基本概念
1、特征造型概念的提出
● ★
几何造型法存在问题:
零件定义不完整;只能定义零件的公称几何形状,而作为零件 的其他信息如尺寸公差,表面粗糙度以及设计意图等不能表达; 信息定义的层次低。零件以点、线、面等较低层次的几何与拓 扑信息描述,只有当这些信息作为图形显示出来时,人们才能理 解其含义,另外实体模型一旦建立,修改不方便。
2、辅特征;
a.切削特征
b.轴肩、退刀槽、凸缘特征
c.孔 d.倒圆角 e.壳体
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图12 切削特征
图13 轴肩、退刀槽、凸缘特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图15 图14 孔特征
圆角特征
图16
壳特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图17 Pro/E系统基于特征的实体造型界面
一、特征造型基本概念
3. 特征的分类:做通用的分类非常困难,一般都是从特定 的角度分类,从零件的定义角度考虑:
形状特征:与公称几何相关的概念(槽、凸台、孔、 壳、壁);
★ ★ ★
精度特征:可接受的公称形状和大小的偏移量;
技术特征:性能参数,描述零件的性能和技术要求的信 息集合;
★ ★
材料特征:材料、热处理和条件等; 装配特征:零件相关方向、相互作用面和配合关系。
图8 交互特征标定
三、特征造型方法
(2)自动特征识别(Automatic Feature Recognition) 利用实 体建模信息,自动标识特征,交互输入工艺信息,这种方式应 用面广,但由于识别能力有限,所以使用的零件范围狭小,有 一定的局限性。
图9 自动特征识别
三、特征造型方法
(3)基于特征设计(Design by Feature)。利用特征进行零件设 计,即在设计阶段就调入形状特征造型,逐步把几何信息和特 征信息存入数据库中,建立零件的特征数据模型。
将特征定义为相互联系的面的集合,称为“面特征”,BReps模型是基于图的,所有的几何(拓扑)信息显式的表达 在面、边、顶点表中,可以与属性值(如表面粗糙度、材料、 尺寸和公差等)联系在一起。 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达:
二、特征表达与特征关系

特征关系表达
特征关系现在还无统一的表达方法,一般分为两类:一为特征定 位关系表达,二为特征连接关系表达
图5 零件的定位关系图
图6 特征的连接关系
三、特征造型方法
以特征作为造型基本元素描述产品的方法叫做基于特征的造型 技术。
(1)交互特征标定(Interactive Feature Definition)
通过交互方式人工辅助识别特征,输入工艺信息,建立起零件 描述的数据结构,这种方法效率低,易出错。已经很少使用。
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图18
造型实例的步骤
五、思考题
● 特征造型和几何造型有什么区别?为什么要
采用特征造型?
● 特征造型通常有哪几种方法?
谢谢!请提出宝贵意 见!

特征造型(Feature Modeling):是以实体模型为基础,用具 有一定设计或加工功能的特征作为造型的基本单元建立零件的几 何模型。

一、特征造型基本概念
图1 一个零件的特征
一、特征造型基本概念
2.特征定义:
目前对CAD/CAM中特征的定义尚没有达 到完全统一: 产品特征=形状特征+工程语义信息
一、特征造型基本概念
4. 参数化特征 采用参数化定义的特征、特征本身是参数化的,它们之间 的组装是变量化,即由尺寸驱动。
图2 图形的尺寸驱动 (a) 参数化图形;(b)修改参数后的图形
一、特征造型基本概念
5、 特征造型的优点:
(1)几何造型是为了完善产品的几何描述能力,特征造型着眼 于更好地表达产品的完整的技术和生产管理信息,为建立产品 的集成信息服务。 (2)它使产品设计工作在更高的层次上进行,设计人员的操作 对象不再是原始的线条和体素,而是产品的功能要素,象螺纹 孔、定位孔、键槽等。特征的引用直接体现了设计意图,使得 建立的产品模型容易被别人理解并组织生产,设计的图样更容 易修改。
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