Основными элементами математической модели Shape Maker являются точки, линии и участки поверхности. Линии начинаются и заканчиваются в точках. Линии могут соединяться друг с другом в точках, образуя замкнутый контур. Участок поверхности опирается на линии замкнутого контура, линии - это границы участка поверхности, точки - угловые точки участка поверхности. Каждый элемент в Shape Maker имеет уникальный цифровой идентификатор. Этот идентификатор нельзя присвоить другому элементу в том же проекте.
Все компоненты проекта, начиная от поверхности корпуса, палуб, переборок и заканчивая оборудованием, конструктивными элементами и трубопроводами, строятся на основе набора точек линий и поверхностей.
Для моделирования сложных построений, таких как поверхности вращения, сопряжение линий с радиусом, скругление кромок поверхностей, используются элементы управления - драйверы. Драйверы также используются для моделирования труб и профилей. Драйверы - это совокупность базовых элементов: точек, линий и поверхностей, регулярно меняющихся в зависимости от направляющих и формирующих элементов. При необходимости драйвер можно преобразовать в набор базовых элементов - точек линий и поверхностей.
Для структурирования элементов проекта используются блоки, объединяющие различные элементы математической модели в группы. Каждый элемент принадлежит блоку, и только одному блоку. Блоки образуют структуру вложенных блоков в виде дерева. Каждый из блоков имеет набор свойств, позволяющий управлять видимостью элементов в блоке, включать и выключать элементы определенного цвета. Сами блоки также могут быть включены / выключены для визуализации или заблокированы для редактирования. Shape Maker позволяет создавать дерево блоков с неограниченным вложением и перемещать блоки внутри дерева. Блоки - удобный инструмент для структурирования информации внутри проекта.
Поскольку элементы имеют топологические связи, Shape Maker позволяет вносить изменения в проект на любом этапе проектирования, при этом все необходимые перестройки элементов проекта выполняются автоматически.
Модель и система координат.
Работа с проектом ведется в прямоугольной (декартовой) системе координат. В этом случае ось X направлена по длине судна, ось Y направлена по ширине судна, а ось Z - это высота. Направление осей координат, исходная точка системы координат и нумерация кадров выбираются при определении сетки. Как правило, это зависит от системы координат, используемой в отрасли. Программа поддерживает любые варианты установки системы координат.
При моделировании поверхности корпуса нет необходимости создавать оба борта модели, если они симметричны относительно диаметральной плоскости. По умолчанию создается боковая поверхность левого борта. То же правило применяется к катамаранам и другим многокорпусным судам.
Единицы измерения.
Основная единица измерения в Shape Maker - метр.Пользователь может вводить значения координат с произвольной точностьюю.Введенные координаты отображаются в строке запроса с точностью до десятых долей миллиметра. Некоторые значения (например, толщина листовой детали) в соответствующих диалогах могут быть указаны в миллиметрах.
Координатная сетка.
Положение начала системы координат и направление осей определяется сеткой. Набор районов сечений с постоянной шпацией определяет сетку по координатной оси. Начало каждого нового района должно совпадать с концом предыдущего. Районы указываются в возрастающих координатах.
Рабочая плоскость.
Математическая модель трехмерная, но при вводе точки с экрана можно задать только две координаты. Для определения третьей координаты используется рабочая плоскость. Как правило, в изометрии рабочая плоскость всегда параллельна одной из главных плоскостей или плоскости экрана. На видах спереди, сбоку или в плане рабочая плоскость параллельна соответствующей главной плоскости и плоскости экрана (если не задана изометрическая проекция).
Рабочая плоскость всегда проходит через рабочую точку. Управляя положением рабочей точки, можно контролировать положение рабочей плоскости по глубине на текущей проекции. Глубину рабочей точки назовем ее координатой по оси, перпендикулярной рабочей плоскости. В проекциях Front, Side или Plan это будет координата по оси, направленной «вглубь экрана».
В изометрическом виде рабочая плоскость визуализируется на экране в виде сетки, лежащей в рабочей плоскости. Когда вы меняете положение глубины рабочей плоскости, сетка меняет свое положение по глубине. Это хорошо видно на изометрической проекции. На следующем рисунке показано текущее положение рабочей плоскости в боковой проекции.
Как упоминалось ранее, рабочая плоскость всегда проходит через рабочую точку. Рабочая точка всегда принимает значение последней введенной или изменяемой точки. Следовательно, рабочая плоскость всегда совпадает на проекции с текущей глубиной введенной точки. Это позволяет задавать, например, линии в разных плоскостях, не прерывая ввода, изменяя только положение текущей плоскости. Как показано на следующем рисунке:
Секущая плоскость.
Для визуализации сечений поверхности используется понятие текущей плоскости сечений. Как правило, на ортогональных проекциях секущая плоскость совпадает с рабочей плоскостью. Таким образом, батоксы представлены на боковой проекции, шпангоуты на виде спереди и ватерлинии на виде сверху. При визуализации модели в изометрии будут отображаться только сечения, определяемые секущей плоскостью. Вы можете изменить секущую плоскость, перейдя к одной из основных проекций - Front, Side или Plan.
Проекции.
В программе не предусмотрено наличие отдельных окон для различных проекций модели. Переключение между различными проекциями модели выполняется одной из следующих команд: Спереди, Сбоку, План, Изометрия или 3D виды.
Управление визуализацией модели.
Масштабирование (увеличение / уменьшение) проекций осуществляется с помощью колеса мыши. Вы можете перемещать модель на экране, изменяя положение курсора при зажатом колесе мыши. Кроме того, в проекции Изометрия или 3D-виды вы можете вращать трехмерную модель, перемещая курсор, удерживая нажатой кнопку Ctrl и колесо мыши.
Представление элементов модели.
Так как вся модель состоит из точек, линий и участков поверхности визуализации модели, в основном это касается этих элементов.
Точки.
Точки в модели представлены концами линий и углами поверхности. Иногда яркие точки мешают правильному восприятию формы линий или поверхностей. Большое количество точек также мешает восприятию всей модели. Отключение параметра «Точка» в диалоговом окне отключит визуализацию точек в рабочем окне модели. Важно отметить, что если точка отключена для визуализации, ее нельзя выбрать курсором в режиме редактирования.
Линии.
Линии визуализируются в рабочем окне, если в диалоговом окне включена опция «Линия». Обратите внимание, что линии могут отображаться полностью или частично. Если в диалоговом окне включен параметр «Обрезки», отображаются только необрезанные линии или часть линий, оставшихся после обрезки. Если этот параметр отключен, линия всегда отображается как единое целое. Если линия отключена, ее нельзя выбрать для редактирования.
Поврехности.
Визуализация поверхности представляет наибольший интерес. Поверхности могут быть представлены как сетка из линии равных параметров (Surface), как набор ортогональных участков этой поверхности (Sections), как затененная поверхность (Rendered Surface), а также как поверхность с ориентацией (Oriented Surface). Ориентация поверхности показана разными цветами внешней стороны - красным, а внутренней - синим. Кроме того, как и в случае с линиями, поверхности могут отображаться обрезанными и необрезанными в зависимости от параметра «Обрезка». Поверхность всегда можно выбрать для редактирования, даже если все виды поверхности отключены. Все остальные варианты визуализации на данный момент не представляют интереса и будут рассмотрены позже. Ниже представлены обрезанные и необрезанные линии и поверхности.
Представление рабочего объема модели.
Как правило, сглаживание поверхности корабля происходит по оконечностям. При этом на проекции корпус будут видны как линии, так и участки носовой конечности и кормовой конечности. Это представляет определенные неудобства в работе. Для быстрого выделения участка, в котором собирается работать пользователь, предусмотрен простой аппарат для выделения рабочего объема модели. Итак, чтобы выделить носовую конечность, достаточно выделить носовую конечность окошком с помощью команды Volume на боковой проекции:
В принципе, это очень похоже на увеличение объектов путем выбора окна с той лишь разницей, что в этом случае выделяется объем. В этом легко убедиться, переключившись на один из изометрических видов.
Область визуализации соответствует объему, выбранному оконной рамкой. Все объекты за пределами этого объема, будут скрыты. Это позволяет более удобно работать с выделенной областью. Таким образом, линии и поверхности, расположенные в кормовой части, не будут мешать работать в носовой оконечности. Процесс выбора окна можно повторять неограниченное количество раз и на разных проекциях.
Контроль видимости объектов в дереве блоков.
Каждый объект в модели принадлежит блоку, причем только одному. Все блоки проекта организованы в виде дерева. Каждый блок имеет определенный набор свойств, который позволяет вам контролировать видимость объектов, содержащихся в этом блоке.
Самое простое, что вы можете сделать, чтобы скрыть элементы определенного блока, - это отключить визуализацию блока. Пример ниже показывает, что на данный момент видны только элементы, содержащиеся в блоке Prj0000, элементы других блоков скрыты.
Другой способ управлять видимостью объектов - изменить свойства видимости объекта в блоке. Для этого просто щелкните правой кнопкой мыши нужный блок в дереве и в раскрывающемся контекстном меню выберите следующую команду:
.
Диалоговое окно, которое появляется в результате этой команды, позволяет вам изменять видимость объектов в блоке. Как видно из этого диалогового окна, вы можете отображать или скрывать определенные типы элементов или элементов, которые имеют определенный цвет.
Выбор элементов для редактирования.
Если в данный момент не выполняется никакая команда, система находится в режиме редактирования. Чтобы начать редактирование элемента, достаточно кликнуть по этому элементу в рабочем окне. Если область захвата курсора содержит несколько элементов, то поиск выполняется среди видимых элементов в текущем окне в следующем порядке: точки, вырезы на линиях, линии, размеры, вырезы на поверхностях, листы, поверхности. Если в области захвата несколько элементов одного типа, система каждый раз будет спрашивать, какой элемент выбрать.
Причем последний введенный элемент будет предлагаться для редактирования последним. После выбора элемента для редактирования появится либо контрольный многоугольник, в случае линии, либо контрольный многогранник, случай поверхности. Для редактирования других элементов может отображаться диалоговое окно редактирования параметров элемента. Выбор конкретного элемента может быть сделан путем ввода уникального имени элемента во входной строке. Важно отметить, что для выбора поверхности достаточно щелкнуть мышью во внутренней области контура граничных линий поверхности.
ВЫбор группы элементов.
Иногда возникает необходимость выделить группу элементов для некоторых команд. В этом случае предоставляются следующие возможности: выбор одного элемента, поэлементный выбор, выбор окна или кадра, выбор блока из дерева блоков, выбор блока в соответствии с указанием элемента, принадлежащего этому блоку. Переключение режимов выделения осуществляется нажатием кнопки на панели инструментов «Выделение». Следует отметить, что поэлементный выбор сочетается с выделением элементов окном или рамкой. В случае, когда ни один из элементов не попадает в область под курсором, однократное выделение элементов активирует режим выделения с окном или рамкой.
Задание контура набором линий.
Чтобы указать набор линий контура, следует последовательно указать входящие в него линии в желаемом порядке. Указанные линии отмечаются красным. Чтобы завершить команду, нажмите Enter. Нажатие ESC приводит к последовательному снятию отметки, а затем к отмене всей команды. Если линии должны образовывать топологически связную цепочку или удовлетворять каким-либо другим условиям, поиск ведется только среди подходящих линий. Если указанная линия не соответствует условиям, отображается сообщение и предлагается повторить выбор. Чтобы обозначить цепочку линий, необходимо указать начальную и конечную точки этой цепочки. После этого система автоматически определяет замкнутую цепочку. Линии, входящие в цепочку, отмечены красным. Если от начала до конечной точки может быть построено более одной цепочки, система должна указать следующую линию цепочки, связанную с отмеченными линиями цепочки. В некоторых случаях для обозначения последовательности линий используется опция с последовательным указанием всех линий (аналогично указанию набора линий). Для задания контура необходимо указать одну из линий этого контура. После этого система автоматически определяет замкнутый контур. Линии, входящие в контур, отмечены красным. Если эти линии могут образовывать более одного контура (есть «разветвления»), то по запросу системы указывается следующая линия контура, связанная с отмеченными линиями.
Текущий блок и текущий цвет.
Система использует концепцию текущего блока и текущего цвета. При вводе все новые элементы попадают в текущий блок. Элементы ввода «закрашиваются» в текущий цвет. Самый простой способ изменить текущий цвет - изменить его в строке состояния. Чтобы сделать блок текущим, просто щелкните левой кнопкой мыши значок блока в дереве блоков. Текущий блок можно отключить, при этом все элементы ввода исчезнут с экрана сразу после завершения ввода. Сначала это может ввести в заблуждение.
Режимы курсора.
Для удобства моделирования и объектных привязок используются различные режимы управления курсором. Рассмотрим наиболее распространенные варианты использования курсорного режима.
Ортогональное перемещение курсора.
Этот режим позволяет перемещать редактируемую точку строго вертикально или строго горизонтально в рабочей плоскости. В случае ввода новых линий этот режим позволяет строить вертикальные или горизонтальные линии. Горизонтальность или вертикаль определяется углом между начальной точкой и конечной позицией курсора в рабочей плоскости.Если угол больше 45 °, рисуется вертикальная линия, если меньше - горизонтальная. Вы также можете включить режим ортогонального движения с помощью горячей клавиши F10 и отключить горячую клавишу F9.
Перемещение курсора в заданном направлении.
В этом режиме конечная точка курсора всегда будет проецироваться на линию, лежащую в рабочей плоскости и образованную начальной точкой и заданным углом наклона.
Перемещение курсора в направлении, перпендикулярном заданному углу.
Этот режим практически ничем не отличается от предыдущего. Единственная разница в том, что движение происходит под углом, перпендикулярным заданному.
Масштабируемое движение курсора в заданном направлении.
Масштабированное перемещение курсора используется, если вам нужно переместить точку на очень небольшое расстояние в заданном направлении. Как правило, этот режим используется при сглаживании кривых и поверхностей. При выборе перемещаемой точки отображается резиновая нить с точками. Направление резиновой нити показывает направление движения точки, а количество точек на ней указывает, на сколько условных единиц перемещается точка. По умолчанию единица перемещения - 1 мм.
Измение координат точки с помощью мыши.
В системе реализована возможность изменения координат мыши в два клика. При первом щелчке выбирается точка, которую нужно изменить. После выбора точка начинает двигаться вслед за курсором. Второй щелчок фиксирует новое положение точки. Этот метод редактирования используется во всех режимах системы. Новые координаты точки можно установить точно, если после первого щелчка мыши редактируется строка ввода координат.