Тема 5 Тривимірний простір моделі. Глобальна та локальна системи координат

  1. Простір моделі. Глобальна система координат

Робота з кресленням починається в робочому середовищі, яка носить назву Простір моделі. Простір моделіце область, в якій створюються двовимірні і тривимірні об'єкти у глобальній (абсолютній, світовій) системі координат (ГСК) або локальній (користувацькій) системі координат (ЛСК).У початковому стані простір моделі - одиночне видове вікно, що займає всю робочу область екрану. При необхідності можна створювати додаткові видові вікна, в яких відображаються різні види креслення або 3D-моделі. Всі видові вікна відображаються на екрані, не перекриваючи один одного. У поточний момент часу можна працювати тільки в одному з цих видових вікон, але при внесенні змін в поточному видовому вікні всі інші вікна будуть оновлюватися автоматично.

У кожній моделі існує абсолютна система координат і зумовлені нею площині і осі. Назви координатних осей і площин з'являються в Дереві моделі відразу після створення нового файлу моделі. Зображення абсолютної системи координат моделі показується посередині вікна у вигляді трьох ортогональних відрізків. Спільний початок відрізків - це початок абсолютної системи координат моделі, точка з координатами 0, 0, 0.Площини показуються на екрані умовно - у вигляді прямокутників, що лежать в цих площинах. Типово прямокутники розташовані так, що їх центри суміщені з початком координат - таке відображення дозволяє користувачеві побачити розміщення площин у просторі. Координатні осі і площини абсолютної системи координат неможливо видалити з файлу моделі. Їх можна перейменувати, а також включити / виключити їх показ у вікні моделі.У лівому нижньому кутку вікна моделі відображається ще один символ системи координат. Він складається з трьох стрілок, що показують позитивні напрямки осей X, У, Z абсолютної системи координат. При повороті моделі він повертається - так само, як і значок, розташований на початку глобальної системи координат.


Осі глобальної системи координат визначають три площини: XY, YZ і ZX. Якщо розділити ці площини через однакові проміжки, вони утворюють три перпендикулярні сітки, що перетинаються на початку координат. Разом ці три сітки становлять основну сітку (home grid). В кожному вікні проекції показана тільки одна частина основної сітки - це сітка, яка визначає площину для створення об'єктів в даному вікні (рис. 5.1).

 

Рис. 5.1. Основна сітка складається з трьох пересічних сіток, присвоєних площинах XY, YZ і ZX глобальної системи координат

Для перегляду та переміщення в просторі є шість видів (views), що відображають об'єкт з шести боків: спереду (front), ззаду (back), зліва (left), справа (right), зверху (top) і знизу (bottom). Ці сторони називаються ортогональними видами, або проекціями (orthogonal views), оскільки вони звернені перпендикулярно до площин глобальної системи координат і основної сітки (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Ортогональні види звернені до початку координат з шести фіксованих напрямків

Вони є одним з типів аксонометрических видів (axonometric views), оскільки використовують паралельні проекції для промальовування сцени. При повороті ортогонального вигляду, він перетвориться в користувальницький (user view). Користувальницький вигляд - це визначений користувачем аксонометричний вигляд, який звернений до сцени з напряму, відмінного від наявних шести фіксованих напрямків, що належать ортогональним видам.

  1. Локальні системи координат

Іноді для опису ділянок деталі глобальна система координат не підходить або її використання можливе, але вимагає додаткових розрахунків. Зазвичай це буває при побудові ділянок деталі, повернених щодо абсолютної системи координат. У таких випадках для спрощення роботи можна спочатку побудувати локальну систему координат (ЛСК), розташувавши її початок і осі потрібним чином, а потім вже в ній створювати об'єкти. Наприклад, якщо потрібно отримати ламану, сегменти якої розташовуються перпендикулярно один одному, але під кутом до осей абсолютної системи координат, можна попередньо створити ЛСК, осі якої паралельні сегментам майбутньої ламаної, а початок збігається з її першою вершиною.

ЛСК можуть використовуватися також для позиціонування деталей-заготовок, імпортованих поверхонь, компонентів збірки. У моделі можна побудувати кілька ЛСК і перемикатися між ними, роблячи потрібну в даний момент ЛСК поточною. Система координат, яка була поточною під час створення об'єкта, стає системою координат цього об'єкта. Об'єкти постійно зберігають зв'язок зі своїми системами координат. Завдяки цьому можна швидко змінити положення ділянки деталі, змінивши положення його системи координат.


Рис. 5.3 Глобальна та локальна системи координат

Існує також можливість перенесення об'єктів з однієї системи координат в іншу. Усі наявні в моделі ЛСК показуються в Дереві моделі, як і інші об'єкти. Якщо у Дереві включено відображення структури моделі, то ЛСК знаходяться у розділі Системи координат. САПР дозволяють відключати відображення у вікні моделі окремих ЛСК або всіх систем координат відразу, а також виключати ЛСК з розрахунку.

ЛСК може використовуватися в якості системи координат об'єкта для тих об'єктів, положення та/або орієнтація яких задається щодо координатної системи (а не щодо інших об'єктів моделі). Якщо системою координат об'єкта є ЛСК, то цей об'єкт можна переміщати і повертати в глобальній системі координат моделі шляхом зміни положення ЛСК. Щоб скасувати залежність об'єкта від ЛСК, його слід перенести в абсолютну систему координат моделі.

При вставці в збірку компонента його координати задаються щодо поточної ЛСК збірки, а напрями осей абсолютної системи координат компонента збігаються з напрямками осей поточної ЛСК збірки. Елементи ЛСК - точку початку, координатні площини і осі - можна використовувати при побудові моделі, як інші точкові, плоскі і прямолінійні об'єкти. Сполучення типу «Збіг», накладене на дві ЛСК, робить їх (і, отже, їх компоненти) нерухомими один щодо одного.

  1. Задання місця розташування об'єктів в тривимірному просторі

При створенні об'єктів в 3D просторі для вказання точок використовуються декартові, циліндричні або сферичні координати.

3D декартові координати вказують на точне розташування за допомогою трьох координат: X, Y і Z.

Рис. 5.4 Декартова система координат

3D циліндричні координати описують точне місце розташування по відстані від початку системи координат в площині XY, куту до осі X в площині XY і значенню Z. Задання циліндричних координат аналогічно заданню полярних координат для 2D простору. Додатково вказується значення відстані від зазначеної полярної координати до необхідної точки простору перпендикулярно площині XY. Циліндричні координати визначають відстань від початку координат системи координат до проекції точки на площину XY, кут до осі X і відстань від точки до площини XY по осі Z.

Рис. 5.5 Циліндрична система координат

3D сферичні координати задають розташування від початку поточної системи координат, кутом до осі X у площині XY і кутом в площині XY.

 

Рис. 5.6 Сферична система координат