Восемнадцатая МАШИННАЯ ГРАФИКА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Развитие вычислительной техники, систем программирования и технических средств отображения графической информации с числовым программным управлением привело к созданию средств автоматизированного конструирования, выполнения чертежей, генерации наглядных изображений — машинной графики.

Принято считать, что машинная графика — это создание, хранение и обработка моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ.

В дисплеях, графопостроителях, печатающих устройствах — технических средствах отображений графической информации — мы имеем дело с двумерной графической информацией в виде проекций на плоскости. При этом используют как изученные в настоящем курсе параллельные аксонометрические и ортогональные проекции, так и центральные проекции (перспективы) с одним или двумя центрами проецирования. Их математические описания используют для создания программ генерации изображений. При этом для создания реалистических изображений учитывают оптические законы прохождения, отражения и рассеивания света и передачи цвета. Параметры геометрической и физической информации в ЭВМ обрабатываются в основном методами вычислительной математики.

Развитие машинной графики позволило создать специализированные системы автоматизированного изготовления чертежей. В последние годы для этих целей стали широко использовать персональные ЭВМ (ПЭВМ). Они просты и удобны в пользовании, обеспечивают достаточную точность, необходимое качество чертежей и легкость внесения изменений.

При автоматизированном изготовлении чертежей конструктор создает «электронный» эквивалент чертежа, используя вместо карандаша и бумаги экран графического дисплея и устройство ввода. Подготовленный чертеж записывается на магнитный диск, а затем вычерчивается графопостроителем.

В двумерных графических системах плоские объекты описывают с помощью координат X и КВ трехмерных системах допускается использование координат X, Уи Z, что позволяет записывать в памяти объемные изображения и воспроизводить их проекции на экране с различных направлений наблюдения. Опыт показывает, что ПЭВМ с развитой системой машинной графики позволяют создать системы, которые целесообразно использовать для обучения основам начертательной геометрии и черчению. При этом имеется ряд новых возможностей, важных при обучении. Так, построение одной проекции можно сопровождать автоматическим синхронным построением второй, третьей или второй и третьей проекций и аксонометрического изображения. Можно быстро построить большое число изображений при изменении размеров элементарных пересекающихся поверхностей и исследовать выявляющиеся при этом закономерности. Применение способа вспомогательных секущих плоскостей можно показывать на примерах построения линий пересечения любых математически определенных поверхностей с любым расположением в пространстве. При этом будут демонстрироваться различные виды кривых линий, получающихся в сечениях. Можно вызвать на экран фрагменты наглядного аксонометрического изображения для консультации или «подсказки» либо изображения сечения в интересующей области.

Возможна демонстрация кинематических способов образования поверхностей как на ортогональных проекциях, так и в аксонометрии с изменением параметров определителя поверхности, и демонстрация фрагментов технологических процессов формообразования поверхностей элементов деталей.

Применение цвета повышает наглядность изображений, позволяет одновременно изображать различные слои или сечения.

Индивидуальное применение различных дидактических указаний на экране в процессе обучения, а также индивидуальный контроль хода освоения материала, учет ошибок и оценка результатов обучения повышают эффективность обучения.

Возможно применение специальных упражнений игрового типа для развития пространственных представлений и активизации обучения.

Рассмотренные новые возможности при использовании средств машинной графики позволяют ожидать значительной интенсификации процесса обучения основам начертательной геометрии и черчения.

Некоторые из указанных новых возможностей рассмотрены ниже на практических примерах.