Руководство по основам 3D-моделирования

June 20, 2023

Share on facebook
Share on twitter

Вместо того чтобы знакомить вас с навыками сканирования, мы кратко рассмотрим методы компьютерного 3D-моделирования, чтобы помочь вам лучше понять данные 3D-моделирования.

Целью 3D-сканирования является получение трехмерных данных объекта. Помимо использования сканера, для моделирования объекта можно использовать программное обеспечение.

3D-моделирование можно разделить на три различных формата в соответствии с методами их построения: твердотельное моделирование, поверхностное моделирование и сеточное моделирование. Из-за различных стандартов категоризации их также можно называть функциональным моделированием и одновременным моделированием, но мы не будем слишком углубляться в это.

1. Твердотельное моделирование

Общее определение твердотельного моделирования – это создание замкнутого трехмерного тела, созданного с помощью программного обеспечения для трехмерного моделирования. Оно обычно используется в механических и строительных приложениях, где параметры, размеры и формы более конкретны. Объекты также можно вскрывать, чтобы показать их внутренние особенности, и даже проводить стресс-тесты, как если бы это были объекты в реальном мире.

Способы создания твердых тел.

  1. Создание моделей простой геометрии с помощью основных твердых тел (прямоугольников, конусов, цилиндров, сфер и т.д.).
  2.  Создавайте твердые тела, растягивая или вращая их вокруг оси и т.д.
  3. Выполнять булевы операции для объединения существующих твердых тел в более сложные твердые тела.

С твердотельным моделированием может быть трудно работать, если вы хотите создать более органические, аморфные формы, поэтому оно меньше подходит для художественного и творческого применения.

2. Поверхностное моделирование

Модель поверхности – это тонкая, нарисованная оболочка, которая не имеет массы или объема. При моделировании поверхности вы работаете с векторами и касательными, манипулируя формой путем “вытягивания и надавливания” на контрольные точки (обычно в местах пересечения касательных) для создания более аморфных или текучих форм. Вы можете легко скручивать, поворачивать и изгибать поверхности.

Способы создания поверхностей:

  1. Извлечение из существующих твердых тел и поверхностей.
  2. Создание путем растяжения или вращения 2D-объектов вокруг оси. (Аналогично твердотельному моделированию, но в этом случае модель поверхности не является замкнутой).
  3. Поверхность может быть обрезана, расширена и т.д.

Если все поверхности образуют замкнутое пространство, можно выполнить такие операции, как сшивание, чтобы преобразовать поверхность в твердотельную модель.

С помощью поверхностного моделирования можно создавать более органичные формы, которые было бы трудно создать в программе твердотельного моделирования. Поэтому поверхностное моделирование предназначено для художественных произведений.

3. Сетчатое моделирование

Сетчатая модель состоит из вершин, ребер и граней, которые определяют трехмерную форму с помощью многоугольников (включая треугольники и четырехугольники). Она не может быть преобразована в твердотельную модель напрямую. Такие форматы данных, как STL, являются сетчатыми моделями.

Подобно жесткой замкнутой сетке, каждая вершина имеет независимые позиционные свойства. Если вы хотите отредактировать модель сетки, вы можете сделать это, только изменив положение каждой вершины. Любая криволинейная поверхность, даже если она изогнута или закруглена, состоит из множества полигонов. Это упрощает математику конструкции, делая проекты гораздо более удобными для совместного использования и 3D-печати.

Способы создания сетки:

  1. Как и при создании трехмерных твердых тел, можно создавать такие формы сетки, как прямоугольник, конус и призматический конус.
  2. Сетка может быть непосредственно преобразована из твердотельных и поверхностных моделей.
  3. Получены с помощью таких методов, как сканирование.
  4. Создается с помощью булевых операций над существующими моделями сетки.

Существуют такие программы, как Zbrush, Freeform, а также 3D Max, Maya и т.д. для создания дизайна на основе сетки для добавления фотореалистичного рендеринга, текстурирования и затенения.  Его часто предпочитают художники и аниматоры, желающие создавать более аморфные и органические конструкции.

В заключение

Между твердотельным моделированием и поверхностным моделированием нет существенных различий. Вообще говоря, если программа имеет функцию твердотельного моделирования, она обычно имеет и функцию поверхностного моделирования. В принципе, вы можете переключаться между этими двумя операциями. Основными программами для 3D-моделирования на рынке являются SolidEdge, UG и так далее.

Сеточное моделирование принципиально отличается от методов твердотельного и поверхностного моделирования, поскольку они адаптируют различные выражения модели и не могут быть переданы напрямую. (В Maya или 3D Max вы можете редактировать сетку твердого тела или поверхности, редактируя контрольные точки. Вы можете проверить это самостоятельно, если вам интересно).

Твердотельное моделирование подходит для моделирования промышленных деталей. (Следуя правилам формы).

Поверхностное моделирование подходит для моделирования поверхностей свободной формы и внешнего вида потребительских товаров. (Форма более сложная)

Сетчатое моделирование подходит для скульптур, анимационных моделей и других моделей, которые сложнее выразить с помощью простых поверхностей.

Некоторые дизайнеры также используют Maya и другое программное обеспечение для создания моделей в 4 или 5. Такое программное моделирование несколько отличается от моделирования в традиционном 3D-программном обеспечении. Оно меньше подходит для моделирования промышленных деталей с более строгими требованиями к размерам и другим параметрам.

Большинство CAD-программ для твердотельного моделирования не могут выполнять редактирование сетки, а данные сетки не могут быть преобразованы в твердотельную модель напрямую. “Конвергентное моделирование” в Solid Edge помогает инженерам использовать сетчатые модели как B-rep модели, делая генеративное проектирование, аддитивное производство и обратный инжиниринг в одном программном обеспечении.

Последние новости