Введение к работе
Актуальность проблемы. Результаты исследования н анализа современных систем геометрического моделирования и проекционной машинной графики показа-н, что гас цеіггральньш звеном является генератор изображений, сажный связующий блок систем модслированзи на плоскости (2D системы) и в трехмерном пространстве (3D енсеуш). Его широкое применение обусловливается необходимостью решения, во-первых, задач автоматизации чертежло-графических работ, Do-этсрих, задач организации специальных графических форм диалога в процессе создания моделей трехмерных геометрических оиъектог.
Ключевой проблемой при разработке генератора изображений яаляется проблема создания процедур определения видимости хзементоз изображения трехмерных объектов, поскольку данные процедуры являются нг более критичными по требуемым ресурсам, как по времени, так н по памяти. Кроме того, существующие s настоящее время алгорігтмьі определения видимости не позволяют решить целый ряд задач проекционной машинной графики.
' Решение этих задач требует разработки информационного обеспечения генератора изображений - специализированных структур данных для описания изображений трехмерных геометрических объектоз сложных технических форм її структур с учетом процессов создания геомстрігческіп молелен и формирования технических чертежей.
Отсюда вытекает необходимость разработкл новых алгоритмов получения изображений трехмерных объектов, наиболее полно сохраняющих в модели изображения информацию об оригинале, и разработки программного и информационного обеспечения генератора изображений (ГИ).
Це.ТИО работы является:
исследование роли и места генераторов изображений в системах геометрического моделирования, ориентированных на САПР н АСНИ различной проблемной ориентации,
исследование н критический анализ существующих алгоритмов формирования изображений технического чертежа с удалением невидимых, линий и
4 поверхностей трехмерных объектов,
pajpaooTKa структур данных для ошісаі-ія изображений трехмерных геометрических объектов сложных технически:* форм и структур (ТГО СТФС) с учетом процессов создания геометри :ских моделей и формирования технических чертежей,
разработка эффективных алгоритмов построения изображений с определением видимости линий и поверхностей трехмерных объе-тов по их компьютерным моделям,
создание проблемно-инвариантного программного обеспечения формироьання изображен^;; трехмерных объектов длл САПР, АСНИ и АСТПП.
Методы исследования. В работе применены методы теории множеств, аналитической и начертательной геометрии, эвристического моделирования, что позволило разработать новые эффективные алгоритмы удаления невидимых поверхностей. Современные метод}/, разработки программного обеспечения, такие как объектно-ориентированный подход, структурное программирование, совцемешгые способы сортировки, использованы при программных реализациях теоретических положений диссертации.
Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем:
разработаны специализи. эваиные структуры данных для описания изображений трехмерных геометрігческих объектов, научная новизна которых заключается в учете процессов создания геометрической модели объектов и І'ормирозания технических чертежей,
разработаны новые эффективные алгоритмы определения видимости элементов на изображении трехмерных :еометрических объектов сложных технических форм и структур и их программная реализация, которая показала преимущество данных алг ритмов над существующими.
Практически ценность , кжергационной работы определяется созданием новой архитектуры генератора изображений, позволяющей организовать новый вид взаимодействия 2D и 3D систем в системах проекционной машинной графики. Появление обратней связи от изображения объекта к оригиналу позволяет создать
принципиально новую технологию воздействия пользователя на трехмерный геометрический объект (ТТО) через его изображение, включающую в себя удобные способы указания геометрических элементов ТГО, позиционирование ЗО-маркера. Появление в модели получаемых изображений описания проекций размерною графа объекта, описаний элементов поверхностей, требующих особого выделения на чертеже, позволяет вплотную приблизиться к решению задачи автоматического получения чертежей конструируемых объектов.
Реализация результатов работы, Методы, структуры и алгоритмы, разработанные в диссертационной работе, были воплощены в ряде систем геометрического моделирования и проекционной машинной графики, а именно: 1) в системе геометрического моделирования трехмерных объектов "Китеж", разработанной в рамках НТП Гособразования СССР "Математическое м іели-рование в научных и технических системах", приказ № 905 от 26.I0.S9, 2) в подсистеме создания альбомов изображений трехмерных объектов "Ачьбом-ЗО", 3) в системе визуализации физико-механических полей (постпроцессор), разрзботанной по заказу ГНТУ Минтомінергопрома, 4) в подсистеме визуализации результатов научных экспериментов по экологии.
Система "Китеж" является законченным программным продуктом и используется на ряде промышленных предприятий в качестве рабочего места конструктора и в высших учебных заведениях для чыполнения дипломных, курсовых и лабораторных работ.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались из Республиканских. Всесоюзных и Международных конференциях и иыставках:
"Роль инженерной графики и машинного проектирования в подготовке специалистов для народного хозяйства". Ленинград, 1984.
"Методы и средства обработки сложной графической информации". Горький. 1983. J9S5.
"Проблемы машинной графики". Протвино, 1987.
Трафикон - 94". Нижний Новгород, 1994.
Публикации. Список печатных работ по теме диссертации содержит 7
наименований.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения списка литературы из 94 наименований и приложений; содержит 114 стражи текста, 35 рисунков и 3 таблицы.