РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ БИБЛИОТЕК ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ И ПОСТРОЕНИЯ ЛИНИЙ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

DEVELOPMENT OF APPLICATIONAL LIBRARIES FOR DEMONSTRATION AND DRAWING OF THE LINE OF INTERSECTION OF DIFFERENT SURFACES

Rodion Terekhin

student, department of oil and gas transport and storage Saint Petersburg Mining University,

Russia, Saint Petersburg

Andrey Folomkin

scientific adviser, сandidate of Engineering Sciences, assistant professor, department of descriptive geometry and graphics Saint Petersburg Mining University,

Russia, Saint Petersburg

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены современные условия геометро-графической подготовки студентов, возможности САПР Kompas 3D и вопросы адаптации данной САПР для задач начертательной геометрии. Предложено приложение, автоматизирующее нахождение линий пересечения двух тел и построения их проекций.

ABSTRACT

Modern conditions of geometrical-graphic preparation of students, possibilities of CAD Kompas 3D and questions of adaptation of this CAD for the tasks of descriptive geometry are considered. An application that automates finding the lines of intersection of two bodies and constructing their projections is proposed.

Ключевые слова: автоматизация; адаптация; IT-технологии; начертательная геометрия;  экранная форма; пересечение тел.

Keywords: automation; adaptation; IT-technologies; descriptive geometry; Screen form; Intersection of bodies.

Актуальность данной темы обусловлена глубоким проникновением информационных технологий в образовательный процесс, которое существенно расширяет возможности субъектов учебного процесса и повышает эффективность усвоения учебного материала. С другой стороны необходимо постоянно совершенствовать и создавать новые средства обучения, отвечающие современному уровню развития информационных технологий, позволяющие использовать в процессе обучения высокоэффективные инструменты и приёмы.

В свою очередь, проблемы усвоения студентами геометро-графических дисциплин, связанные с недостаточными навыками  пространственного мышления, частично можно решить разработкой и использованием наглядных и простых компьютерных моделей, созданных в таких САПР, как AutoCAD, Solidworks или Компас 3D, которые позволяют создавать и редактировать трехмерные объекты, находить линии пересечения этих объектов и их проекции, используя для этого различные степени автоматизации. Так, например, для студентов первого курса, не владеющих в полном объеме навыками трехмерного моделирования, можно полностью автоматизировать процесс построения различных геометрических объектов.

Целью данной работы являлось повышение эффективности представления графического материала по теме пересечение поверхностей за счет разработки специальной библиотеки для САПР Компас 3D.

В соответствии с целью данной работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. определить входные  и выходные данные;
2. разработать математические и геометрические модели;
3. составить и оптимизировать алгоритм программы;
4. написать и отладить программную библиотеку;
5. разработать инструкцию пользователя;
6. апробировать библиотеку в учебном процессе.

Входными данными программы являются параметры тел, пересечение которых необходимо найти. Это их размеры (диаметр основания, высота, параметры наклона, количество вершин основания для правильных тел), а также координаты и углы, задающие расположение тела. Соответственно выходными данными являются трёхмерная модель пересекаемых тел и  проекции пересечения с обозначенной линией пересечения.

Для создания 3D модели используются средства разработки библиотек САПР Компас-3D V14, а именно Kompas API версии 5. В комплект программы входят подключаемые модули, заголовочные файлы, справочная система и коллекция примеров. Подключаемая библиотека представляет собой обычную dll-библиотеку с расширением rtw. Разработка производилась в среде Borland Delphi 7. Разработанная программа состоит из четырёх модулей:

1. xCross – главный модуль с описанием библиотеки;
2. form – выводимая на экран форма, куда пользователь вводит данные;
3. drawer – модуль, ответственный за непосредственное создание трехмерных объектов и созданный для упрощения модулей UI и разделения кода;
4. helpfrm – вспомогательная форма для задания положения детали.

В модуле xCross.dpr объявляются экспортируемые библиотекой функции. Для корректной работы библиотеки в среде САПР Компас библиотека должна экспортировать функции LIBRARYNAME, LIBRARYID и процедуру LIBRARYENTRY. Первая функция возвращает имя библиотеки, вторая – её ID (может быть любое число больше ста). В процедуре находится исполняемый при вызове библиотеки код. В данном проекте задачей этой процедуры является получение указателя на объект KompasObject, запрещение доступа к программе во время выполнения библиотеки, инициализация и вывод на экран формы TMainForm, описанной в модуле form, после её закрытия – восстановление доступа к программе и освобождение ресурсов.

Модуль form.pas  организует пользовательский интерфейс библиотеки. На форме TForm размещены компоненты TGroupBox, TButton, TLabel, TEdit и TRadioGroup. Внешний вид формы приведен на рис. 1

Рисунок 1. Основная форма приложения

Модуль helpfrm.pas является диалоговым окном для ввода параметров расположения тела. Поскольку форма предназначена для вывода в модальном режиме, обработки нажатий на кнопки изменяют параметр modalResult. При нажатии на кнопку «Ок» производится проверка введённых в текстовые поля значений. Если пользователь случайно или намеренно допустил ошибку при вводе координат и угла поворота, выводится окно сообщения об ошибке, поля с неправильными значениями подсвечиваются красным (см. рис. 2).

Рисунок 2. Неправильно введенные параметры расположения объекта

Модуль drawer.pas выполняет всю работу по непосредственному созданию эскизов на заданных плоскостях и построению на их основе трехмерных объектов при помощи операций выдавливания или операции по сечениям. Модуль способен также строить конические тела, а также создавать смещенные плоскости и плоскости, положение которых задаётся при помощи формы «Положение».

Для работы с библиотекой пользователь подключает скомпилированный rtw-файл к системе САПР Компас, используя менеджер подключаемых модулей. При включении библиотека создает новые документы: чертеж и деталь. Пользователь вводит параметры первого объекта при помощи главной формы, строит его. Затем при помощи кнопки «Расположение…» выбирается положение центра второго тела и его наклон, создается сам объект. После пользователь нажимает кнопку «Пересечение», библиотека сохраняет 3D-модель и на листе чертежа выводит три вида искомого пересечения (см. рис. 3).

Таким образом, данное приложение может использоваться в качестве наглядного пособия для демонстрации объектов, изучаемых начертательной геометрией.

Рисунок 3. Пример вывода программы

В работе рассмотрены принципы создания программных библиотек для САПР Компас 3D существенно расширяющие возможности, как преподавателя так и студента при изучении дисциплин геометро-графической направленности, обозначена актуальность рассматриваемой проблемы, сформулированы и решены основные задачи. Результаты работы программы апробированы при проведении практических занятий по начертательной геометрии в группах НГД-16-3 и НГД-16-2 нефтегазового факультета Горного университета.

Список литературы:

1. Глухов Р.А., Фоломкин А.И. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ БИБЛИОТЕК ОБОЗНАЧЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ ДЛЯ AUTODESK AUTOCAD // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(11). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/8(11).pdf (дата обращения: 24.05.2017)
2. Троицкий Д.И. Разработка 2D-библиотек для Компас: методические указания. Тула: 2007. — [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:  http://window.edu.ru/resource/861/52861/files/ascon22.pdf (дата обращения 13.05.2017).
3. Форум пользователей ПО Аскон. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:  http://forum.ascon.ru/index.php (дата обращения 20.05.2017)