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三维几何建模系统有哪几种建模方式？各自的特点是什么？
参考答案和解析
( 1 )线框模型:三维实体仅通过顶点和棱边来描述形体的几何形状。 优点:数据结构简单,占用的内存空间小,对操作的响应速度快。通过投影变换可以快速生成三视图,生成任意点和方向的透视图和轴测图,并能保证各视图间正确的投影关系。用户几乎无需培训,使用该模式的系统就好像是人工绘图的自然延伸。 缺点:用线框模型构造的几何形体易于产生 多义性 ,对有些形体不能正确表达其轮廓,缺少曲面轮廓线。由于没有面和体的信息,所以不能进行消隐,不能生成剖视图,不能进行物性的计算和求交计算,无法检验实体之间的碰撞和干涉,也无法生成数控加工的刀具轨迹,无法进行有限元网格的自动划分等。 ( 2 )表面 ( 曲面 ) 模型:是通过对物体各个表面或曲面进行描述的一种三维模型,它是在线框模型的基础上增加了面的有关信息以及连接指针。 优点:能实现以下功能:消隐、着色、表面积计算、二曲面求交、数控刀具轨迹生成、有限元网格划分等,此外还擅长于构造复杂的曲面物体。采用曲面模型的曲面造型系统可用于构造复杂曲面,以便从美学和外形结构功能要求的角度对构造模型进行评价和修改,以及对构造曲面生成 NC 加工程序,完成曲面的加工。 缺点:易于产生对物体二义性理解,操作比较复杂,要求操作者具备曲面建模的数学知识,因此需对操作者进行一定的培训。表面 ( 曲面 ) 模型中,常常包括了线框模型的构图图素,表面 ( 曲面 ) 模型与线框模型一起,同时存在于同一个 CAD/CAM 系统中。 ( 3 )实体模型:采用实体造型技术构造的模型。 特点:实体模型在表面模型的基础上明确定义了在表面的哪一侧存在实体,增加了给定点与形体之间的关系信息。实体模型是具有封闭空间的几何形体,在实体模型上不允许有单一的面或线,这一点与线框模型或表面 ( 曲面 ) 模型不同。实体模型在定义表面的同时,定义了该表面的外法矢方向;由该表面外环的有向棱边按右手法则确定。表面的外法矢方向指向实体的外部,即表面外法矢的反向为实体存在的一侧。根据以上的定义可以很容易地判断实体在面的哪一侧。实体模型的数据结构不仅记录了全部的几何信息,而且记录了全部点、线、面、体的拓扑信息,这是实体模型与线框模型和表面 ( 曲面 ) 模型的根本区别。利用实体模型可对实体信息进行全面完整的描述,能够实现消隐、剖切、有限元分析、数控加工、着色、光照以及纹理处理等操作。
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