Самоподготовка студентов навыкам прикладного применения визуализации объектов

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 744.4; 004.925.84

А. Ю. Андросов

студент 4 курса Н.Н. Кирпичникова

ст. преподаватель КФ ФГБОУ ВПО МГТУ имени Н.Э. Баумана (НИУ) г. Калуга, Российская Федерация

САМОПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ НАВЫКАМ ПРИКЛАДНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ

Аннотация

Предметом исследования является самоподготовка студентов в дополнительных областях и методах компьютерного проектирования. Цель - развитие у студентов структурного визуализационного мышления путем сравнения и анализа способов создания объектов, а также дальнейшее умение и выбор оптимального решения конструкторских задач будущего специалиста.

Ключевые слова

Визуализация объекта, методы создания моделей, инженерная и компьютерная графика, учебный процесс,

самоподготовка.

Современная система образования ориентирована на подготовку высококлассных и компетентных в своём направлении подготовки инженеров-специалистов, обладающих прогрессивными и адаптированными навыками в производственной системе. Итоговым результатом обучения студентов программой дисциплины «Инженерная графика» становится способность визуализировать объекты, являющиеся продуктами производственной деятельности: узлы станков, детали турбин, двигателей, насосов и т.д.

Традиционная программа подготовки предусматривает привитие навыков конструирования виртуальных моделей, основываясь на методах поверхностного моделирования, используемых в инженерно-графических пакетах «КОМПАС-3D» путем вращения, выдавливания, кинематических операций и других манипуляций с различными поверхностями. Цифровые возможности качественной подготовки не ограничиваются стандартами системы образования. Для того, чтобы в полной мере развить потенциал будущего инженера, необходимы меры его самоподготовки в дополнительных областях и методах компьютерного проектирования, так как разные полифункциональные конструкторские программы предусматривают автоматический анализ физических параметров объекта (масса, плотность, моменты инерции), позволяют корректировать геометрически сложные построения. Различные методы моделирования, дополняя друг друга позволяют развить у студента структуру визуалиционного мышления, делятся на три типа: каркасное (проволочное), поверхностное (полигональное), твердотельное (сплошное) моделирование.

Каркасный метод визуализации объектов (рисунок 1) является первоэтапным в своем назначении.

Рисунок 1 - Каркасное моделирование объекта в графическом пакете «AutoCAD 3D»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070

Модель представляется и проектируется в виде совокупности точек и поверхностей первого порядка (линий). В рабочей зоне системы «САПР», заданных вручную или координационно, позволяет развить у студента основные принципы 3Б-конструирования, используя в своей практике простейшие объекты построения, а также адаптировать его в решении примитивных конструкторских задач в виде коррекции форм и граней модели.

Из-за своей видимой простоты, но одновременно, начальной доступности процесса выполнения, данный метод воспроизведения имеет несколько недостатков. Неоднозначность полноценного восприятия объекта из-за перекрытия граней конструкции; отсутствие плавности криволинейных поверхностей и поверхностей вращения; отсутствие всеохватывающей формы изделия; трудность точного определения физических данных.

Несмотря на недостатки, каркасный способ моделирования нашел свое применение в имитации траектории перемещения металлообрабатывающего инструмента, имеющего либо 3, либо 2,5 степени свободы (при постоянном поперечном движении формообразования).

Поверхностное моделирование является следующим и основным этапом развития у обучающихся пространственно-конструкторского восприятия. Этот метод построения основан на реализации модели путем синтеза графических поверхностей различного типа, итогом которого становится оболочка с явно выраженными формами и гранями как результат пересечения, соединения или наложения данных поверхностей (рисунок 2).

Рисунок 2 - Поверхностное моделирование объекта в проектировочном редакторе «КОМПАС-3Б»

Для данного способа визуализации деталей характерно применение нескольких видов поверхностей: выдавливания в заданном направлении, вращения вокруг неподвижной оси, математически описываемые поверхности второго порядка, скульптурные поверхности (задаваемые свободным образом, т.е. динамические: данные поверхности применяются в качестве обтекаемых при проектировке корпусов или самолетов, а также трассирующих пространство - лопасти турбин; реализация таких поверхностей происходит путем перемещения образующей по направляющей, либо путем применения сплайнов) (рисунок 3, а), а также составные поверхности, состоящие из образующих оболочку путем составления сетки топологических прямоугольников, которые аппроксимируют нужную форму проектируемой детали (рисунок 3, б).

а) б)

Рисунок 3 - Визуализация объектов с использованием поверхностного моделирования: а -скульптурная поверхность; б - составная поверхность

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070

Превосходство перед каркасным моделированием позволяет учащимся более детально сконструировать узел сложной криволинейной формы, применив тональность материала и построение отверстий, тем самым получив внутренние и внешние поверхности в качественном исполнении.

Такой метод моделирования часто применяется при проектировании корпусов машин, деталей агрегатов и предметов быта как простой, так сложной конфигурации. Большинство ВУЗов отдают приоритет именно такому способу визуализации объектов, основываясь на его распространенности применения в промышленности.

Наивысшим же по степени деталировки и приближенности к реальным формам проектируемого объекта при его создании является твердотельное моделирование.

Модели, реализованные таким способом (рисунок 4), отличаются сплошностью и однозначностью объема занимаемого пространства, точностью физических параметров, тоновых и эстетических эффектов, геометрии разрезов в заданных плоскостях. Данный способ является сложным, но самым продуктивным из возможных на данный момент, что в свою очередь и является причиной наибольшего спроса на практике во всех отраслях производства.

Рисунок 4 - Визуализация объектов с использованием твердотельного моделирования

Осуществление данного варианта моделирования возможно двумя путями: конструктивного или граничного исполнения. Способ конструктивного исполнения заключается в формировании твердотельного объекта из готовых элементарных частей (примитивов) с заданной геометрией, углом поворота и координатой привязки в выбранной системе координат. Модель формируется путем объединения, пересечения или вычитания одного примитива из другого. Способ граничного исполнения базируется на математической параметризации границ проектируемого объекта, что придает ей абсолютную точность формы. Для такого исполнения необходим ввод в систему «САПР» аналитических законов, описывающих границы модели, а также координат соприкосновения заданных поверхностей. Достоинством последнего варианта исполнения является простота преобразования созданного макета из твердотельного способа моделирования в каркасную модель и обратно. Данная операция становится возможной из-за идентичности законов, с помощью которых задаются геометрические параметры детали, что также и упрощает взаимодействие программного обеспечения воссоздания модели.

В связи с возможностью синтеза нескольких видов моделирования на данном этапе развития компьютерной техники имеются комплексные гибридные программы, способные реализовать данный вид деятельности. К таким чертежно-визуализационным пакетам относятся: «CADDS5», «UG/Solid Modeling», «Euclid», «CATIA». В данных программах становится возможным комбинирование каркасного способа воспроизведения объектов с поверхностным моделированием, либо установить взаимосвязь с твердотельным способом визуализации. Данное согласование способов модуляции проектируемых деталей и взаимосвязь программного обеспечения позволяют инженеру в полной мере и на всех уровнях сложности воспроизводить тот или иной объект с заданной точностью, не взирая на то, в каком первоначальном виде была представлена разрабатываемая модель.

Таким образом, делая вывод, стоит отметить важность самоподготовки студентов на всем протяжении получения образования, т.к. программа обучения не предусматривает полную реализацию заложенного

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070

потенциала студентов, ограничиваясь базисом инженерной программы в рамках отведенного времени. Для того, чтобы быть профессионально подготовленным в сфере проектирования и конструирования, обучающемуся необходимо монотонное обучение умениям и навыкам, соответствующим современным требованиям технологий, целью которого станет полноценное овладение областью моделирования конструкций, что активно поспособствует становлению обучающегося в востребованного специалиста.

Список использованной литературы: 1. Большаков В.П. SD-моделирование в AutoCAD, КОМПАС-SD, SolidWorks, Inventor: учебный курс / В.П. Большаков, А.Л. Бочков. - СПб.: Изд-во «Библиограф», 2011. - SS6 с.

2. Миронов Б.Г. Инженерная и компьютерная графика. / Б.Г. Миронов, Р.С. Миронова, Д.А. Пяткина. - М.: Изд-во «Высшая школа», 2004. - SS4 с.

S. Феоктистова Л.А. Применение средств компьютерной графики при изучении курса «Инженерная графика» // Естественные и технические науки. - М., 2014. - №11-12. - С. 199-201.

4. Андросов А.Ю., Кирпичникова Н.Н. Интегрированные технологии IT-макетирования визуализированных объектов в сферу образовательного процесса. - Материалы РНТК «Наукоемкие технологии ...»: М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, т.5, апрель 2016 С.46-51,

© Андросов А. Ю., Кирпичникова Н.Н., 2016

УДК 656

И.Б. Ахунова

К.э.н., доцент ИЭФ, МГТУ г.Майкоп, Российская Федерация

Г.А. Гук

К.т.н., доцент ИЭФ, МГТУ г.Майкоп, Российская Федерация

РЕАЛИЗАЦИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ПРОГРАММ ТРАНСПОРТНОЙ ДОСТУПНОСТИ ИНВАЛИДОВ И МАЛОМОБИЛЬНЫХ ГРАЖДАН В ГОРОДЕ МАЙКОПЕ

РЕСПУБЛИКИ АДЫГЕЯ

Аннотация

В данной статье рассматриваются результаты реализации государственной программы по доступности инвалидов и других маломобильных групп населения к транспортным объектам и услугам в Республике Адыгея. Проведен анализ транспортного обслуживания маломобильных граждан в городе Майкопе в рамках реализации региональных и муниципальных программ. Приведены направления повышения доступности транспортной инфраструктуры для перевозки пассажиров с ограниченными возможностями здоровья.

Ключевые слова

Транспортная инфраструктура, маломобильные граждане, государственная программа

Одной из первоочередных задач современного общества является формирование доступной среды жизнедеятельности инвалидов, предоставление им комплекса услуг: информационных, культурно -досуговых, спортивных и транспортных.

Проблемы транспортного обслуживания инвалидов и других маломобильных групп населения стали одним из приоритетных направлений социальной политики государства. Задача обеспечения доступного