Trang Chủ-Các chương trình-Mô hình hóa trực tuyến các cơ chế. UM VBI: trải nghiệm người dùng

Mô hình hóa trực tuyến các cơ chế. UM VBI: trải nghiệm người dùng

Một chương trình rất thú vị cho phép bạn mô phỏng tất cả các loại hệ thống cơ học và các tình huống trong không gian hai chiều, chỉ với các chuyển động chuột đơn giản.

Shakespeare từng nói: “Cả thế giới là một nhà hát, và những người trong đó là những diễn viên”. Đây là nếu chúng ta bắt đầu từ vị trí của lối tư duy nghệ thuật. Nếu bạn nhìn thế giới dưới góc nhìn khoa học, thì bạn có thể ví von của nhà viết kịch vĩ đại: "Cả thế giới là thiên nhiên, và con người là đối tượng trong đó" :). Và thiên nhiên thì sao? Đúng, mặc dù thực tế là "tự nhiên" trong tiếng Hy Lạp sẽ là "vật lý", và do đó tên của khoa học chính về vạn vật - "vật lý".

Các hiện tượng vật lý bao quanh chúng ta từ thuở ấu thơ, và sớm muộn đứa trẻ nào cũng có muôn vàn câu hỏi: "Tại sao trời nắng, trời mưa? Tại sao một chiếc bánh sandwich luôn rơi trên sàn nhà, và không treo lơ lửng trên không?" :) ”. Và khi đứa trẻ lớn lên, cố gắng tìm ra câu trả lời cho những câu hỏi này, bằng phương pháp “chọc phá khoa học” tìm hiểu thế giới xung quanh và quy luật tồn tại của nó. Nhưng những thí nghiệm như vậy không phải lúc nào cũng kết thúc không đau đớn.

Để an toàn, cho đứa trẻ và cho thế giới xung quanh nó :), để mô phỏng bất kỳ quá trình vật lý nào, tôi khuyên bạn nên sử dụng chương trình Phun.

Phiên bản 5.28 có sẵn hôm nay là một môi trường khá đẹp cho mô phỏng cơ học. Bất chấp sự phù phiếm rõ ràng (chương trình được thiết kế dưới dạng một bức vẽ dành cho trẻ em), Phun- mô phỏng khá hợp lý các điều kiện vật chất thực tế (bạn có thể mô phỏng các tình huống trong điều kiện phản trọng lực, trong không khí và không gian có không khí, v.v.).

Cài đặt phần mềm mô phỏng cơ khí Phun

Nhưng về mọi thứ lần lượt. Bây giờ chúng ta sẽ cài đặt và cố gắng xử lý chương trình. Để làm điều này, hãy tải xuống phân phối cài đặt Phun, chạy trình cài đặt và đợi mọi thứ được cài đặt :). Tôi sẽ ngay lập tức đặt chỗ nếu bạn Máy tính cũ với một card màn hình khá yếu, thì Phun trong trường hợp này, nó sẽ chậm lại đáng kể. Mặc dù hỗ trợ (mặc dù là phiên bản 4 trước đó) của thẻ video có bộ nhớ 32 MB được khai báo, trên máy tính của tôi với 128 MB, chương trình đôi khi bị treo khá rõ rệt. tôi nghĩ vậy lựa chọn tốt nhất sẽ là khoảng 256 MB.

Trong khi chúng tôi đang nói chuyện Phunđã được cài đặt và mong muốn chạy. Tôi không biết đây là lỗi trong chương trình hay lỗi với hệ thống của tôi nói riêng, nhưng khi tôi đồng ý khởi chạy chương trình ngay sau khi cài đặt, nó đã chửi bới tôi và từ chối khởi động. Tôi đã phải khởi động nó theo cách thủ công (nó bắt đầu mà không có vấn đề gì :)).

Sự thay đổi của chương trình

Trước mắt chúng ta là cửa sổ chương trình với một dự án chào mừng:

Chương trình mặc định là tiếng Anh, nhưng bản địa hóa tiếng Nga đã xuất hiện trong phiên bản thứ năm. Đến Russify Phun, đi tới menu "Tập tin" và trong đoạn văn "Thay đổi ngôn ngữ" chọn một sự lựa chọn "Tiếng Nga". Sẳn sàng!

Bây giờ chúng tôi đang xử lý phiên bản tiếng Nga, hãy xem xét điều khiển chương trình.

Giao diện chương trình

Ở trên cùng, bạn thấy một chút cách điệu, nhưng quen thuộc với các ứng dụng khác thanh menu.

Thực đơn "Tập tin" cho phép bạn tùy chỉnh cảnh cho dự án (lưu, xóa), tải hoặc tạo cảnh mới, thay đổi ngôn ngữ, chuyển đổi chế độ xem, kiểm tra các bản cập nhật, tải xuống các cảnh bổ sung hoặc mua phiên bản đầy đủ(mặc dù tại sao, nếu miễn phí là đủ với đầu).

Thực đơn "Công cụ", "Điều khiển" và cho phép bạn ẩn hoặc hiện các tab chương trình tương ứng.

Ở đây thu thập tất cả các thiết bị mà chúng tôi sẽ tạo ra các đối tượng chúng tôi cần cho thử nghiệm. Toàn bộ bảng điều khiển được chia thành ba khu vực: trong khu vực đầu tiên, các công cụ để di chuyển các đối tượng, trong khu vực thứ hai - để vẽ và trong khu vực thứ ba - để chèn các cơ chế. Hãy xem xét chúng theo thứ tự.

bảng điều khiển đầu tiên mở công cụ "Di chuyển", cho phép chúng ta di chuyển bất kỳ đối tượng nào trong mặt phẳng ngang và dọc. Dụng cụ "Tay" cũng phục vụ cho việc di chuyển, tuy nhiên, nó có thể thực hiện chức năng của mình trong một thử nghiệm đã chạy. Dụng cụ "Vòng xoay" cần thiết để xoay các vật thể xung quanh trọng tâm hoặc vật gắn kết của chúng. Dụng cụ "Tỉ lệ" cho phép bạn thay đổi kích thước bất kỳ đối tượng nào. "Dao"- được thiết kế để chia bất kỳ đối tượng nào thành các phần, và nó hoạt động cả ở chế độ chuẩn bị thí nghiệm và chế độ phát lại.

TẠI bảng vẽ nhạc cụ đầu tiên - "Đa giác". Với nó, bạn có thể vẽ bất kỳ hình dạng nào "bằng tay" hoặc một hình đa giác thậm chí (để làm điều này, hãy giữ và giữ Phím Shiftđể vẽ một đường thẳng). Dụng cụ "Chải" cho phép bạn vẽ bất kỳ đường thẳng, hình dạng và đối tượng theo cách thủ công. "Hình chữ nhật" giúp chúng tôi vẽ một hình chữ nhật hoặc hình vuông rõ ràng (cũng giữ phím Shift) và bằng công cụ "Một vòng tròn" Bạn luôn có thể vẽ một vòng tròn chẵn. Tiếp theo là ba công cụ chuyên dụng "Bánh răng", "Chiếc máy bay" và "Chuỗi". Tất cả họ đều tạo ra các đối tượng của họ cho phù hợp.

Bảng điều khiển thứ ba cũng được thiết kế để tạo ra các đối tượng đặc biệt với tính chất vật lý. Đây là các công cụ "Mùa xuân", "Chốt", "Trục" và "Theo dõi". Tôi nghĩ rằng mục đích của ba mục đầu tiên không cần phải giải thích, và mục đích cuối cùng là hiển thị dấu vết quán tính từ chuyển động của một vật thể mà công cụ được gắn vào (xem ví dụ Cycloid).

Ở đây chúng ta thấy một cái gì đó tương tự như bảng điều khiển của một trình phát tiêu chuẩn. Có các nút ở đây đảo ngược(hoàn tác / làm lại) và "chơi"(tương ứng, chạy thử nghiệm).

Tiếp theo là thanh trượt thu phóng và hai nút điều hướng. Quy mô trong Phun có thể được thay đổi theo ba cách: bằng cách di chuyển thanh trượt, giữ nút bên trái di chuột vào nút (+/-) hoặc con lăn chuột khi nó ở trên trường thử nghiệm. Nút mũi tên được sử dụng để di chuyển xung quanh trường làm việc. Giữ nó và trong khi giữ nó di chuyển chuột. Mặc dù, theo ý kiến ​​của tôi, sẽ thuận tiện hơn nếu thực hiện tương tự bằng cách nhấn giữ nút chuột ở bất kỳ vị trí nào trên trường làm việc.

Hai nút cuối cùng trên bảng điều khiển được sử dụng để tạo ra không gian không trọng lượng và không khí. Theo mặc định, trọng lực tương ứng với giá trị hiện tại là 9,8 m / s 2 và lực cản không khí - 1. Nhưng những giá trị này \ u200b \ u200b dễ dàng bị thay đổi trong "Cài đặt" trong menu con "Giả lập". Bạn cũng có thể đặt tốc độ mô phỏng ở đó (mặc định là 1).

Trước khi bắt đầu tạo cảnh của riêng mình, bạn nên xem xét một chi tiết điều khiển quan trọng nữa - danh mục.

TẠI Phun menu ngữ cảnh luôn hiển thị với bạn và bạn có thể dễ dàng thay đổi các thuộc tính của bất kỳ đối tượng nào trong thời gian thực. Chớm ban đầu nhìn chung menu ngữ cảnh được hiển thị cho không gian làm việc. Ở đây chúng ta có thể tùy chỉnh giao diện của cảnh, thêm một trong các đối tượng làm sẵn để lựa chọn và thay đổi màu nền.

Đối với mỗi đối tượng mới, các chức năng sẽ mở rộng, bổ sung như sao chép, hành động, lựa chọn vật liệu, điều chỉnh đường viền, v.v.

Chúng tôi hiện đã sẵn sàng làm việc với Phun và để bắt đầu, tôi đề xuất tiến hành một thử nghiệm nhỏ để kiểm tra xem nó có hoạt động trong chương trình hay không luật hấp dẫn.

Thử nghiệm đầu tiên

Để làm điều này, menu "Tập tin" chọn "Giai đoạn mới" và vẽ một mặt phẳng nằm ngang (0 °). Bây giờ cùng chiều cao Hãy treo hai vật thể lớn hơn và nhỏ hơn (để giải trí, tôi đã làm một quả bóng nhỏ từ kim loại và một quả bóng lớn từ thủy tinh).

Mọi thứ đã sẵn sàng cho thử nghiệm, bạn chỉ cần nhấn "Bắt đầu!". Như bạn có thể thấy, cả hai cơ thể đều bay xuống với cùng một tốc độ. Hạn chế duy nhất là quả cầu thủy tinh không vỡ: ((nó thành ra không tự nhiên). Nếu không, các cơ thể sẽ cư xử như những đối tác thực sự của chúng.

Các thao tác phức tạp hơn với cơ thể và chất lỏng

Hãy làm phức tạp thí nghiệm bằng cách thêm nước thay vì một bề mặt rắn mà các vật thể tiếp đất.

Hãy đặt hai trụ (hình chữ nhật) và cố định chúng một cách cứng nhắc. Đây sẽ là bể chứa nước của chúng tôi. Bây giờ chúng ta hãy đổ nước vào nó. Để tạo nước, chỉ cần vẽ một vật thể lớn giữa các cột trụ, sau đó trong menu ngữ cảnh của nó, hãy chọn "Hành động"đoạn văn "Chuyển sang nước".

Sẳn sàng! Bạn có thể chạy thử nghiệm.

Những cảnh đã hoàn thành

Việc xem xét chương trình sẽ không đầy đủ nếu tôi không đề cập đến điều đó cho Phun có nhiều cảnh làm sẵn. Một số trong số chúng có sẵn nếu bạn nhấp vào menu "Tập tin" cái nút "Giai đoạn mở". Nếu điều này là không đủ đối với bạn, bạn luôn có thể tải xuống hàng nghìn tệp khác từ Internet. Đủ trên cùng một menu "Tập tin" chọn mặt hàng "Tải xuống cảnh khác".

Chúc các bạn sáng tạo thành công và luôn có những thử nghiệm thành công :)!

P.S. Bài báo này được dành để phân phối miễn phí. Chúng tôi hoan nghênh sao chép nó với sự bảo lưu quyền tác giả Ruslan Tertyshny và tất cả P.S. và P.P.S.

P.P.S. Nếu bạn thích chương trình này, thì tôi khuyên bạn nên chú ý đến một chương trình khác không kém phần thú vị. Chương trình Khởi đầu của Điện tử sẽ cho phép bạn mô phỏng các quy trình thực trong nhiều loại sơ đồ điện mà bạn tạo!

Sergei Afonin, Natalia Grigorieva, Alexander Inozemtsev, Dmitry Troitsky

Theo tạp chí CADalyst, 74% người dùng CAD làm việc với AutoCAD ở nhiều phiên bản khác nhau. Do đó, câu hỏi về mục đích và quan trọng nhất là ứng dụng công nghiệp của mô hình ba chiều "AutoCAD" được quan tâm rất nhiều. Và câu hỏi này, thẳng thắn mà nói, là rất mơ hồ.

Giao tiếp với các bên quan tâm - nhà thiết kế và nhà phát triển CAD - giúp xác định hai Các nhóm lớn tuyên bố chống lại mô hình AutoCAD 3D trong bản gốc của nó, không có mô-đun bổ sung, phiên bản (phiên bản 14 và 2000).

Nhà thiết kế làm việc tại một nhà máy chế tạo máy thông thường:“Tại sao tôi cần tất cả những thứ này? Tạo một mô hình 3D rắc rối hơn nhiều so với việc vẽ các hình chiếu của nó, và tôi chỉ là không có thời gian cho việc đó. Hình dung? Nhưng tôi đã có một ý tưởng khá tốt về thiết kế của tôi trông như thế nào. Tính thể tích và đặc điểm quán tính khối lượng? Nó không thích hợp cho các ứng dụng nghiêm túc, và tôi cũng như nhà công nghệ đều không cần biết khối lượng của phần lớn các chi tiết.

Nhà phát triển CAD:“Mô hình 3D trong AutoCAD kém hơn, các mô hình gần như không thể sửa đổi, không có chuỗi chức năng quan trọng. Hoặc đặt Máy tính để bàn Cơ học, hoặc chuyển sang CAD nặng.

Cần lưu ý ngay rằng việc cài đặt cùng một Máy tính để bàn Cơ học không loại bỏ các tuyên bố của nhà thiết kế, vì chúng liên quan đến mô hình 3D nói chung. Đó là lý do tại sao tại một trong những xí nghiệp mà chúng tôi quan sát thấy bức ảnh sau: MD được lắp đặt bằng chất liệu thô sơ, và đúng hai tuần sau nó bị phá bỏ một cách lặng lẽ - tôi không thích nó vì những lý do trên.

Điều gì xảy ra? Bất chấp những nỗ lực tốt nhất của các nhà phát triển, mô hình 3D dường như vẫn là một công cụ rất cụ thể để giải quyết các vấn đề thực sự phức tạp, và nhà thiết kế bình thường, như ông đã vẽ Phiên bản AutoCAD 10 phép chiếu và vẫn vẽ chúng, hiện chỉ có trong AutoCAD 2000. Đối với tình trạng này, có ít nhất một phép chiếu lý do khách quan. Với việc sử dụng rộng rãi thiết bị CNC, việc tạo ra mô hình ba chiều trở thành một giai đoạn không thể thiếu trong quá trình chuẩn bị sản xuất - xét cho cùng, nó đã được phát triển chương trình điều khiển. Than ôi, trong điều kiện thực tế của Nga, các thiết bị tự động, chậm lão hóa và hỏng hóc, hiếm khi được sử dụng trong sản xuất chính, và việc sản xuất các máy CNC mới đã gần như bằng không. Việc thiếu tích hợp đầy đủ giữa tiền sản xuất và chính quá trình sản xuất là yếu tố hạn chế chính trong quá trình chuyển đổi ồ ạt từ bản vẽ hình chiếu sang mô hình sản phẩm ba chiều.

Vì vậy, tại sao chúng ta cần "AutoCAD" ba chiều trong điều kiện hiện tại? Thật tiếc khi nhận ra rằng một công cụ mạnh mẽ như vậy vẫn chưa được tìm thấy ứng dụng thích hợp trong ngành, đặc biệt là vì nó được tích hợp sẵn trong hệ thống và có sẵn theo mặc định cho tất cả người dùng AutoCAD bắt đầu từ phiên bản thứ 12. Những suy ngẫm về chủ đề này đã dẫn đến việc hình thành một lớp các vấn đề thiết kế, một mặt, các vấn đề này thường xuyên gặp phải trong kỹ thuật cơ khí nói chung, và mặt khác, được giải quyết hoàn hảo bằng các công cụ AutoCAD 3D. Đó là về về thiết kế các cơ chế với các phần tử tự sắp xếp (ITU).

Có lẽ, ITU hiện diện trong bất kỳ cỗ máy phức tạp nào, bất kể mục đích của nó là gì. Trong các cơ cấu như vậy, các bộ phận và cụm chuyển động không có cơ cấu truyền động riêng mà chuyển động dưới tác dụng của các bộ phận giao phối hoặc lực đàn hồi của lò xo. Điều này bao gồm khóa, chốt, chuôi, chốt - nói một cách dễ hiểu, tất cả những bộ sắt có lò xo này sẽ lấy và giữ một thứ gì đó. Chúng ta nhìn thấy chúng hàng ngày - trên cửa ô tô, trong ổ khóa của một căn hộ, trong ổ cửa thang máy trượt - mà không nghĩ về những gì cần thiết để thiết kế mỗi cơ chế như vậy.

Nhiệm vụ thiết kế ITU được các nhà thiết kế không thích chủ yếu vì tính không chắc chắn của nó. Hình dạng của các bộ phận có thể được thay đổi trong một phạm vi rộng, nhưng làm thế nào để bạn biết trước liệu thiết kế có thực hiện tất cả các chuyển động và nhanh như dự định hay không? Than ôi, cho đến ngày nay, phương pháp xác minh được sử dụng phổ biến nhất là vẽ thủ công (!) Vị trí của các bộ phận với một bước nhất định và sau đó phân tích các khung kết quả.

Quan điểm của nhà thiết kế Tula Cartridge Plant, người trong tuần đã vẽ 50 khung hình với tỷ lệ 10: 1, khiến chúng tôi bị sốc đến tận cốt lõi. Một MSE điển hình đã được thiết kế - bắt giữ một dây chuyền quay tự động để sản xuất đạn thể thao và săn bắn (Hình 1). Tay nắm bao gồm hai hàm kẹp lò xo và một tay đẩy được gắn trên rôto trong ghế có lò xo. Khi nó quay, phôi tròn nằm trên rôto kia sẽ ép miếng bọt biển từ bên cạnh, dùng các hàm ép chặt bộ đẩy, vượt qua điểm chết, sau đó, nhấn miếng bọt biển sang một bên, đi vào bên trong và gắn vào vị trí với miếng bọt biển thứ hai. . Nếu phôi bị lệch và kẹp kẹp, hậu quả có thể là đáng buồn nhất - lực tác động lên rôto lên tới hai tấn (trong xưởng chúng tôi thấy một trục rôto dày bằng bàn tay, bị xoắn thành hình xoắn ốc do kẹt).

Vì sự thay đổi thường xuyên của các sản phẩm được sản xuất ngay cả trong quá trình sản xuất hàng loạt như vậy đã trở thành một nhu cầu cấp thiết, chúng tôi tự đặt ra nhiệm vụ tự động hóa thiết kế MSE bằng cách sử dụng công cụ tự động hóa mà mọi doanh nghiệp đều có - AutoCAD 14. Tất nhiên, ý tưởng đầu tiên là thể hiện sự uyên bác và đề nghị cắt các mẫu từ bìa cứng và theo dõi chúng (một tùy chọn nâng cao hơn là di chuyển các hình chiếu của đường viền của các bộ phận sang biên tập đồ họa AutoCAD). Ý tưởng bị bác bỏ vì một số lý do: thứ nhất là không đạt được độ chính xác cần thiết (kẹp của thiết bị công nghiệp được thiết kế với độ chính xác 0,01 mm), thứ hai là cường độ lao động giảm không nhiều, thứ ba là chi tiết thật. có độ dày cấu hình phức tạp và mẫu phẳng thường không cho phép mô phỏng chuyển động của chúng và cuối cùng là phản ứng với câu hỏi chính: "Khi nó kẹt - nó không kẹt?" Lưu ý rằng câu hỏi "nó sẽ giữ - nó sẽ không giữ?" trong trường hợp này, hóa ra là không liên quan do khối lượng của các khoảng trống nhỏ - lực của lò xo với biên độ đủ để giữ chúng.

Tòa nhà mô hình toán học Việc kẹp chặt và tính toán quỹ đạo của các bộ phận bằng phương pháp hình học phân tích và cơ học lý thuyết đã bị bác bỏ ngay lập tức: có quá nhiều thiết kế bộ kẹp với các dạng hình học hàm hoàn toàn khác nhau, mỗi loại sẽ yêu cầu mô hình riêng biệt. Và độ phức tạp của một mô hình như vậy, liên quan đến độ phức tạp của hình học chụp (Hình 2), ngay cả đối với trường hợp phẳng, đã vượt quá giới hạn hợp lý. Nhiệm vụ vẫn chưa được giải quyết, và các nhà thiết kế tiếp tục lao động Sisyphean thực sự, vẽ khung.

Đây là lúc "AutoCAD" 3D trở nên hữu ích! Ý tưởng sau đây nảy sinh: theo định nghĩa, trong cơ chế tự sắp xếp, các bộ phận có vị trí này hay vị trí khác do tiếp xúc với các bộ phận khác. Do đó, nếu mô hình 3D được di chuyển, chọn vị trí của nó mà nó tiếp xúc với bề mặt giao phối và thực hiện điều này với một bước nhất định, thì có thể mô phỏng công việc của MSE với bất kỳ độ chính xác cần thiết nào. Vấn đề “kẹt - không kẹt” cũng được giải quyết ngay lập tức: ở mỗi bước, cần kiểm tra xem phôi dựa trên bao nhiêu bề mặt và tổng kích thước của điểm tiếp xúc là bao nhiêu (cả bọt biển và phôi có thể có một biên dạng phức tạp trong mặt phẳng thẳng đứng, do đó chiều cao của điểm tiếp xúc hoàn toàn không bằng chiều cao bọt biển). Khi biết khối lượng của phôi, độ nhám bề mặt và hệ số ma sát, có thể dễ dàng tìm thấy diện tích cần thiết nhỏ nhất của phần tiếp xúc của nó với kẹp, điều này đảm bảo không có biến dạng. Một điều kiện bổ sung có thể là yêu cầu đặt phôi trên hai bề mặt có độ cao vừa đủ hoặc trên ba bề mặt, cũng có thể dễ dàng kiểm tra.

Quy trình thực tế để theo dõi chạm của hai mô hình rắn dựa trên hoạt động của giao điểm của chúng (lệnh INTERSECT). Nếu kết quả của một hoạt động như vậy, một phần thân mới được hình thành, thì quá trình quay lại được thực hiện, các bộ phận được di chuyển theo một bước nhất định và quá trình này được lặp lại. Trong trường hợp này, ví dụ, bước di chuyển có thể được chia đôi mỗi lần, điều này giúp bạn có thể đạt được bất kỳ độ chính xác định vị nào đã cho. Sử dụng ngôn ngữ toán học, chúng ta có thể nói rằng bài toán giảm thiểu thể tích của một vật thể là giao của hai vật thể khác đang được giải.

Tất nhiên, toàn bộ quy trình được thực hiện theo chương trình. Chúng tôi đã sử dụng AutoLISP, nhưng Ngôn ngữ lập trình và ActiveX. Đối với những người tò mò, đây là văn bản chức năng kiểm tra hai vật thể ba chiềuđến giao lộ:

(Kiểm tra DEFUN (e1 e2 / obj ret)

; Kiểm tra giao điểm của các đối tượng 3D e1 và e2

; Giá trị trả về: T hoặc NIL

(LỆNH “UNDO” “ĐÁNH DẤU” “INTERSECT” e1 e2 “”)

(SETQ obj (SSGET "X"))

(IF (/ = obj NIL)

(SETQ ret (NOT (AND (= (SSMEMB e1 obj) NIL))

(= (SSMEMB e2 obj) NIL))))

(LỆNH "UNDO" "QUAY LẠI")

Phần mềm mô hình 3D có thể giúp biến một số ý tưởng thành người mẫu đẹp và các nguyên mẫu sau này có thể được sử dụng nhiều nhất các mục đích khác nhau. Những công cụ này cho phép bạn tạo mô hình từ đầu, bất kể mức độ kinh nghiệm. Một số trình chỉnh sửa 3D khá đơn giản, vì vậy ngay cả người mới bắt đầu cũng có thể thành thạo chúng trong thời gian ngắn. Ngày nay, mô hình 3D được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: rạp chiếu phim, trò chơi máy tính, thiết kế nội thất, kiến ​​trúc và hơn thế nữa.

Việc lựa chọn phần mềm mô phỏng tối ưu thường rất khó khăn, vì không dễ tìm được một chương trình có đầy đủ các chức năng cần thiết. FreelanceToday thu hút sự chú ý của bạn 20 chương trình miễn phíđể tạo mô hình 3D.

Daz Studio là một phần mềm tạo mô hình 3D mạnh mẽ nhưng hoàn toàn miễn phí. Điều này không có nghĩa là đây là một công cụ dễ học - người mới bắt đầu sẽ phải nghiên cứu các khả năng của chương trình trong một thời gian dài. Những người tạo ra chương trình đã chăm sóc Kinh nghiệm người dùng, nhưng sự tiện lợi của Daz Studio sẽ không được đánh giá cao ngay lập tức. Một trong những tính năng của chương trình là tạo ra các hình ảnh 3D với GPU được tăng tốc trong quá trình kết xuất, giúp bạn có thể tạo ra các mô hình rất thực tế. Ngoài ra trong Daz Studio còn có hỗ trợ tạo cảnh và chức năng cho các mô hình hoạt hình.

Có sẵnvì: Windows | OS X

Phần mềm tạo mô hình 3D miễn phí OpenSCAD được thiết kế cho các thiết kế nghiêm túc (thiết kế công nghiệp, nội thất, kiến ​​trúc). Các khía cạnh nghệ thuật của những người tạo ra chương trình ít được quan tâm hơn nhiều. Không giống như các chương trình khác thuộc loại này, OpenSCAD không phải là một công cụ tương tác - nó là một trình biên dịch 3D hiển thị chi tiết dự án ở dạng 3D.

Có sẵn cho: Windows | OS X | linux

AutoDesk 123D là một bộ sưu tập lớn các công cụ tạo mô hình 3D và CAD khác nhau. Sử dụng chương trình, bạn có thể thiết kế, tạo và hình dung hầu hết mọi mô hình 3D. AutoDesk cũng hỗ trợ công nghệ in 3D. Trang AutoDesk 123D chính có một số vệ tinh nơi bạn có thể tìm thấy nhiều mô hình 3D miễn phí thú vị để chơi cùng hoặc chỉ sử dụng cho mục đích cá nhân.

Có sẵn cho: Windows | OS X | iOS |

Meshmixer 3.0 cho phép bạn thiết kế và hình dung cấu trúc 3D bằng cách kết hợp hai hoặc nhiều mô hình chỉ trong một vài bước đơn giản. Chương trình có chức năng “cắt và dán” thuận tiện cho việc này, nghĩa là bạn có thể cắt các phần cần thiết từ mô hình và dán chúng vào mô hình khác. Chương trình thậm chí còn hỗ trợ điêu khắc - người dùng có thể tạo ra một tác phẩm điêu khắc ảo, tạo hình và tinh chỉnh bề mặt theo cách giống như thể anh ta đang điêu khắc một mô hình từ đất sét. Và tất cả điều này trong thời gian thực! Chương trình hỗ trợ in 3D, mô hình đã hoàn thànhđược tối ưu hóa hoàn toàn để gửi đến máy in.

Có sẵnvì: Windows | OS X

3DReshaper là một phần mềm tạo mô hình 3D giá cả phải chăng và dễ sử dụng. Chương trình có thể được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau chẳng hạn như nghệ thuật, khai thác mỏ, kỹ thuật dân dụng hoặc đóng tàu. 3DReshaper đi kèm với sự hỗ trợ cho các kịch bản và kết cấu khác nhau, đồng thời có nhiều công cụ và tính năng hữu ích giúp quá trình tạo mô hình 3D dễ dàng hơn.

Có sẵnvì: các cửa sổ

Chương trình 3D Crafter miễn phí được thiết kế để tạo mô hình và hoạt hình 3D theo thời gian thực. Tính năng chính biên tập viên này- Phương pháp kéo và thả trực quan. Các mô hình phức tạp có thể được xây dựng bằng cách sử dụng hình thức đơn giản, chương trình hỗ trợ điêu khắc và in 3D. Đây là một trong những công cụ tiện dụngđể tạo hoạt ảnh.

Có sẵnvì: các cửa sổ

PTC Creo là hệ thống tích hợp, được tạo ra đặc biệt cho các kỹ sư làm việc trong lĩnh vực cơ khí, cũng như cho các nhà thiết kế và công nghệ. Chương trình cũng sẽ hữu ích cho các nhà thiết kế, những người tạo ra sản phẩm bằng các phương pháp máy tính hỗ trợ thiết kế. Mô hình hóa trực tiếp cho phép bạn tạo thiết kế từ các bản vẽ hiện có hoặc sử dụng phần mềm để trực quan hóa các ý tưởng mới. Những thay đổi đối với hình dạng của một đối tượng có thể được thực hiện rất nhanh chóng, điều này giúp tăng tốc đáng kể quá trình làm việc. Không giống như những chương trình trước, chương trình trả phí, nhưng có 30 ngày dùng thử và một phiên bản miễn phí cho giáo viên và sinh viên.

Có sẵnvì: các cửa sổ

Phần mềm miễn phí LeoCAD là một hệ thống thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính dành cho các mô hình LEGO ảo. Có các phiên bản dành cho Windows, Mac OS và Linux. Chương trình có thể là một sự thay thế tốt cho Lego Digital Designer (LDD), vì nó có giao diện đơn giản, hỗ trợ khung hình chính và hoạt động ở chế độ hoạt ảnh. Đó là hỗ trợ hoạt ảnh giúp LeoCAD khác biệt với các chương trình khác của cùng một kế hoạch.

Có sẵnvì: Windows | OS X | linux

VUE Pioneer sẽ giúp bạn tạo mô hình 3D để hình dung cảnh quan. Phần mềm có thể hữu ích cho những người dùng nâng cao đang tìm kiếm các công cụ kết xuất tiện lợi. Pioneer cho phép bạn tạo cảnh quan 3D tuyệt vời với một số lượng lớn cài đặt trước và cung cấp quyền truy cập trực tiếp vào nội dung Cornucopia 3D. Với sự trợ giúp của chương trình, bạn có thể tạo ra nhiều hiệu ứng ánh sáng.

Có sẵnvì: Windows | OS X

Netfabb không chỉ là một chương trình để xem các cảnh 3D tương tác, nó có thể được sử dụng để phân tích, chỉnh sửa và sửa đổi các mô hình 3D. Chương trình hỗ trợ in 3D và dễ nhất và một công cụ đơn giản về cài đặt và sử dụng.

Có sẵnvì: Windows | OS X | linux

Phần mềm NaroCad miễn phí là một hệ thống CAD hoàn chỉnh và có thể mở rộng dựa trên công nghệ OpenCascade và chạy trên Nền tảng Windows và Linux. Chương trình có tất cả các chức năng cần thiết, có hỗ trợ cho các hoạt động mô hình 3D cơ bản và nâng cao. Các chức năng của chương trình có thể được mở rộng bằng cách sử dụng các trình cắm thêm và giao diện phần mềm.

Có sẵnvì: Windows | linux

LEGO Digital Designer cho phép bạn xây dựng mô hình 3D bằng cách sử dụng các viên gạch (khối) ảo của trình tạo LEGO. Kết quả có thể được xuất sang các định dạng khác nhau và tiếp tục làm việc trong các trình chỉnh sửa 3D khác.

Có sẵnvì: Windows | OS X

Chương trình ZCAD miễn phí có thể được sử dụng để tạo các bản vẽ 2D và 3D. Trình chỉnh sửa hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau và cung cấp góc nhìn tuyệt vời. Sự hiện diện của nhiều công cụ tiện lợi cho phép bạn giải quyết hầu hết các vấn đề liên quan đến việc mô hình hóa các đối tượng ba chiều. Giao diện người dùng của chương trình rất đơn giản và rõ ràng, điều này tạo thuận lợi rất nhiều cho quá trình vẽ. Dự án đã hoàn thành có thể được lưu trong AutoCAD và các định dạng 3D phổ biến khác.

Có sẵnvì: Windows | linux

Phiên bản miễn phí của Houdini FX, Houdini Apprentice, hữu ích cho sinh viên, nghệ sĩ và những người có sở thích tạo các dự án phi thương mại Mô hình 3D. Chương trình có một chút cắt ngắn, nhưng đồng thời chức năng khá rộng và được suy nghĩ cẩn thận giao diện người dùng. Để bất lợi phiên bản miễn phí có thể là do hình mờ được hiển thị trên hình ảnh 3D.

Có sẵnvì: Windows | OS X | linux

Ứng dụng bảng tính thiết kế cho phép bạn tạo các mô hình 3D khá chi tiết. Những người tạo ra chương trình đã quan tâm đến các chức năng cho phép bạn loại bỏ các khu vực có vấn đề bằng cách thay đổi và thêm vào thiết kế hiện có. Cũng với DesignSpark, bạn có thể nhanh chóng thay đổi khái niệm về sản phẩm 3D. Chương trình hỗ trợ kỹ thuật tạo mô hình trực tiếp và in 3D các mô hình.

Có sẵnvì: các cửa sổ

FreeCAD là một trình mô hình 3D tham số được thiết kế để tạo ra các đối tượng thực ở bất kỳ kích thước nào. Người dùng có thể dễ dàng thay đổi thiết kế bằng cách sử dụng lịch sử của mô hình và thay đổi các thông số riêng lẻ. Chương trình đa định dạng, có thể đọc và ghi các định dạng tệp khác nhau. FreeCAD cho phép bạn tạo các mô-đun của riêng mình và sau đó sử dụng chúng trong các công việc tiếp theo.

Có sẵnvì: Windows | OS X | linux

Chương trình Sculptris miễn phí sẽ mở ra một cánh cửa vào thế giới 3D thú vị cho người dùng. Các tính năng điêu khắc là điều hướng thuận tiện và dễ sử dụng. Chương trình có thể dễ dàng thành thạo ngay cả với người mới bắt đầu chưa có kinh nghiệm về nghệ thuật kỹ thuật số hoặc mô hình 3d. Quy trình làm việc được thiết kế theo cách mà bạn có thể quên đi hình học và chỉ cần tạo ra một mô hình, đồng thời tiêu tốn tài nguyên máy tính một cách cẩn thận.

Có sẵn cho: Windows | linux

MeshMagic có thể được sử dụng để kết xuất các tệp ở dạng 3D cũng như để tạo các đối tượng 2D hoặc chuyển đổi chúng sang 3D. Phần mềm có một giao diện rõ ràng và có thể được sử dụng để giải quyết nhiều nhất các nhiệm vụ khác nhau. Mesh Magic hiện chỉ hỗ trợ Windows. Kết quả được lưu ở định dạng STL phổ biến, có thể mở và chỉnh sửa trong hầu hết các công cụ tạo mô hình 3D trực tuyến và ngoại tuyến.

Có sẵnvì: các cửa sổ

Open Cascade là một bộ công cụ phát triển phần mềm để tạo các ứng dụng liên quan đến 3D-CAD. Nó bao gồm các thư viện lớp C ++ chuyên dụng, do cộng đồng phát triển có thể được sử dụng để lập mô hình, trực quan hóa và trao đổi dữ liệu, cũng như phát triển nhanh chóng các ứng dụng.

Có sẵnvì: Windows | OS X | linux

Bài viết mô tả công việc với các hệ thống con khác, phù hợp với vòng đời của hệ thống:
1. bài đăng này;
2. ;
3. ;
4. .

Để tạo tài liệu này, môi trường MATLAB phiên bản 2013b đã được sử dụng.
===

Tiêu đề "chương trình xóa mù chữ" đã xuất hiện từ lâu. Và, mặc dù thực tế là các bài đăng trên Habré thu thập được nhiều lượt xem hơn (và thậm chí có nhiều người quan tâm đến mức họ bình luận và làm rõ), tôi sẽ tiếp tục xuất bản ghi chú của mình ở đây.

Hãy để tôi nhắc bạn rằng "chương trình giáo dục" là về cách thực hiện điều gì đó trong MATLAB / Simulink. Các bài viết trước đây (có tại) thực sự mang tính giáo dục, nhưng không nhiều do tôi muốn làm bằng tay. Tôi sẽ sửa chữa nó.

Trong bài đăng này, chúng ta sẽ học cách tạo một mô hình cơ khí của một aileron. Ở cuối bài đăng, bạn có thể tìm thấy video hiển thị mọi thứ được nói trong bài đăng. Bản thân bài đăng phù hợp như một hướng dẫn hành động: sử dụng nó, bạn có thể từ từ lặp lại mọi thứ được nói trong video. Điều này sẽ yêu cầu các vật liệu sau:
- mô hình aileron trong SimMechanics.
Tôi khuyên bạn nên kiểm tra bài viết.

Hệ thống mô phỏng trông như trong Hình. một.

Cơm. 1. Hệ thống được mô hình hóa.

Aileron phải quay sang một góc nhất định. Để quay aileron, khớp cơ học có thể co lại và mở rộng. Hệ thống phải quay khoảng hai điểm để có thể chuyển động như vậy. Chúng tôi đang có kế hoạch lập mô hình một hệ thống cơ học trong Simulink bằng cách sử dụng sản phẩm SimMechanics.

Mô hình chúng tôi muốn tạo được hiển thị trong Hình. 2.

Kết quả của công việc, chúng ta sẽ nhận được phim hoạt hình 3D chuyển động của aileron dọc theo quỹ đạo mong muốn.

SimMechanics nằm dưới phần Simscape của thư viện khối Simulink.

Chúng tôi sẽ tạo lại mô hình, bắt đầu với một cửa sổ Simulink trống. Đầu tiên, tôi phải xác định lực hấp dẫn.

Trong khối Cấu hình Cơ học, tôi sẽ xác định vectơ trọng lực hướng đối với trục Y. ".

Sau đó, bạn cần xác định điểm trong không gian mà một trong các đầu của hình trụ aileron sẽ được gắn vào.

Đối với điều này, khối World Frame rất hữu ích.

Hình trụ có thể quay về một trong các đầu. Để xác định mức độ tự do này, tôi sử dụng khối Revolute Joint.


Để mô tả hình trụ, thanh và các thành phần khác, chúng tôi sử dụng thư viện các thành phần được xây dựng trước và được tham số hóa.

Khối mô tả hình trụ được tạo ra từ các khối cơ bản của SimMechanics. Chúng tôi có thể xác định các điểm kết nối, hình dạng hình học, xác định hình dạng cơ thể trong MATLAB. Trọng lượng cơ thể, đặc tính thị giác cũng được đặt ở đây.

SimMechanics sử dụng công nghệ mô phỏng phức tạp hơn Simulink thông thường. Để truy cập cài đặt cần thiết, Tôi đang sử dụng khối Cấu hình bộ giải.


Hãy cập nhật sơ đồ và chạy mô hình. Có thể thấy hình trụ lắc lư như một con lắc toán học. (Liên kết đến video từ khi nó được nhìn thấy).

Bây giờ chúng ta hãy thêm một thanh piston vào mô hình. Thanh chuyển động tịnh tiến so với hình trụ. Để xác định mức độ tự do này, tôi sử dụng Prismatic Joint.


Aileron quay so với thân cây. Hãy thêm một khối mô tả aileron. Sao chép khối Revolute Joint để xác định một mức độ tự do khác cho hệ thống. Hãy kết nối các khối này.

Để thiết lập hình dạng của aileron, phương pháp Đùn chung được sử dụng (nguyên tắc mô tả mô hình giống Quy trình công nghệ phun ra; chi tiết trong tài liệu SimMechanics). Bạn có thể thấy chúng trông như thế nào Dữ liệu MATLAB mô tả hình dạng của aileron. Dữ liệu này được sử dụng để mô tả biểu mẫu trong trường hợp của chúng tôi.

Người ta biết rằng aileron quay so với một điểm cố định trong không gian. Để xác định mức độ tự do này, tôi lại sử dụng khối Refolute Joint. Để xác định điểm xung quanh đó xảy ra xoay, tôi sử dụng khối Biến đổi cứng nhắc. Phép biến đổi tọa độ này cho phép chúng tôi xác định mối quan hệ giữa hệ thống chung tọa độ và hệ tọa độ được liên kết với điểm mà aileron quay.

Hãy cập nhật biểu đồ. Bạn có thể thấy (liên kết đến điểm trong video nơi bạn có thể thấy điều này) ba thành phần mà chúng tôi vừa xác định. Sau khi thực hiện mô hình, chúng ta sẽ nhận thấy rằng aileron lại lắc lư như một con lắc. Có thể thấy rằng aileron tạo ra một dao động. Bạn có thể nhìn nó từ một góc độ khác. Bạn cũng có thể thay đổi, chẳng hạn như màu nền của hoạt ảnh để làm cho nó trực quan hơn.

Vì vậy, bây giờ chúng tôi có mô hình cơ khí aileron. Sẽ rất hữu ích nếu quan sát phản ứng của hệ thống, ví dụ, trên các máy hiện sóng ảo Simulink. Để quan sát góc mà aileron bị lệch, hãy mở các thông số của khối kết nối và kích hoạt mục vị trí (vị trí là những gì chúng ta muốn quan sát). Bây giờ khối có cổng bổ sung- đầu ra mà góc lệch của aileron được áp dụng. Cần chuyển đổi cái này tín hiệu vật lý thành tín hiệu Simulink thông thường để hiển thị nó trên phạm vi Simulink ảo. Hãy xác định đơn vị đo - độ. Hãy quay lại thư viện Simulink, tìm phần Sinks, chọn khối máy hiện sóng ảo (Scope) và đặt nó vào mô hình.

Video giới thiệu:

Trong một hệ thống hướng đối tượng có cấu trúc tốt, luôn có một loạt các mẫu (mẫu) chuẩn. Ở một đầu của phổ, bạn sẽ tìm thấy các thành ngữ đại diện cho các cấu trúc ngôn ngữ triển khai nhất quán và ở đầu kia, các mẫu kiến ​​trúc và khuôn khổ tạo nên hệ thống nói chung và xác định một phong cách cụ thể. Ở giữa phổ, có các cơ chế mô tả các mẫu thiết kế chung, qua đó các phần tử của hệ thống tương tác với nhau. Các cơ chế trong UML được biểu diễn bằng cách sử dụng cộng tác.

Các cơ chế là sự cộng tác tự trị, bối cảnh của chúng không phải là bất kỳ một ca sử dụng hay hoạt động nào, mà là toàn bộ hệ thống. Bất kỳ phần tử nào có thể nhìn thấy trong một số phần của hệ thống là một ứng cử viên để tham gia vào cơ chế.

Các cơ chế như vậy thể hiện các quyết định thiết kế quan trọng về mặt kiến ​​trúc và cần được thực hiện nghiêm túc. Thông thường, các cơ chế được đề xuất bởi kiến ​​trúc sư hệ thống và với mỗi phiên bản mới, chúng sẽ phát triển. Cuối cùng, bạn thấy rằng hệ thống đã trở nên đơn giản (vì các tương tác điển hình được hiện thực hóa trong các cơ chế), dễ dàng nhận biết (vì sự hiểu biết về hệ thống có thể được tiếp cận từ phía các cơ chế của nó) và linh hoạt (bằng cách điều chỉnh từng cơ chế , bạn điều chỉnh toàn bộ hệ thống).

Mô hình hóa các cơ chế được thực hiện như sau:

1. Xác định các cơ chế chính hình thành kiến ​​trúc của hệ thống. Sự lựa chọn của họ được quyết định bởi phong cách kiến ​​trúc chung mà bạn quyết định để triển khai dựa trên đó, cũng như phong cách phù hợp nhất với miền.

2. Trình bày mỗi cơ chế như một sự hợp tác.

3. Mở rộng các thành phần cấu trúc và hành vi của mỗi hợp tác. Bất cứ nơi nào có thể, hãy cố gắng tìm các mục được chia sẻ.

4. Phê duyệt sớm các cơ chế này vòng đời phát triển (họ có chiến lược tầm quan trọng), nhưng chúng cần được phát triển trong mỗi phiên bản mới, khi bạn trở nên quen thuộc hơn với các chi tiết triển khai.

Khi lập mô hình cộng tác trong UML, hãy nhớ rằng mỗi cộng tác phải đại diện cho việc triển khai một ca sử dụng hoặc hoạt động, hoặc đóng vai trò như một cơ chế độc lập ở cấp hệ thống.

Cộng tác có cấu trúc tốt có các đặc tính sau:

Bao gồm các thành phần cấu trúc và hành vi;

Đại diện cho một sự trừu tượng rõ ràng của một số tương tác trong hệ thống;

Hiếm khi hoàn toàn độc lập - thường chồng chéo với khu nhà hợp tác khác;

đơn giản và dễ hiểu.

Khi mô tả sự cộng tác trong UML, hãy sử dụng các quy tắc sau:

· Chỉ vẽ sự cộng tác một cách rõ ràng khi cần thiết phải hiểu mối quan hệ của nó với sự cộng tác, bộ phân loại, hoạt động hoặc toàn bộ hệ thống khác. Nếu không, hãy sử dụng cộng tác, nhưng để chúng ở nền của mô hình;

· Tổ chức cộng tác theo bộ phân loại hoặc hoạt động mà chúng đại diện, hoặc đặt chúng trong các gói liên kết với toàn bộ hệ thống.

Hồ sơ - một tập hợp các khuôn mẫu


HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH

Phần thực hành chứa các nhiệm vụ cho phép bạn phát triển các kỹ năng sử dụng Ngôn ngữ UML khi biên dịch các mô tả kỹ thuật hệ thống của các hệ thống thông tin liên lạc và thực hiện các nhiệm vụ đặc biệt.

Bài viết liên quan: