«ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (рабочая учебная программа дисциплины) СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 240100 Химическая технология Направление подготовки Технология электрохимических Профиль подготовки: ...»

Система автоматизированного проектирования BtoCAD (www.btocad.ru) разработана специально для инженеров, конструкторов и всех специалистов, работающих с CAD-приложениями. Технология, положенная в основу BtoCAD, позволяет осуществить полноценную поддержку формата DWG. Главной особенностью BtoCAD, по сравнению с остальным САПР приложениями является его не прихотливость к аппаратной составляющей компьютера. Системные требования программы подобраны таким образом, что BtoCAD можно запускать даже на проверенных временем компьютерах, а в купе с ценной BtoCAD представляет собой одним из самых выгодных предложений на текущем рынке САПР приложений.

CADdy (www.caddy.de) (немецкая фирма ZIEGLER-Informatics GmbH) по функциональным возможностям занимает промежуточное положение между системами низкого и высокого уровней. Предназначена для решения комплексных интегрированных технологий от стадии проектирования до стадии производства.

В настоящее время в состав CADdy входит свыше 80 модулей, охватывающих такие направления, как архитектура, строительство, геодезия, машиностроение, картография и городское планирование.

Система CATIA (www.catia.ru) (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) — одна из самых распространенных САПР высокого уровня. Это комплексная система автоматизированного проектирования (CAD), технологической подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (САЕ), включающая в себя передовой инструментарий 3D моделирования, подсистемы программной имитации сложных технологических процессов, развитые средства анализа и единую базу данных текстовой и графической информации. Система позволяет эффективно решать все задачи технической подготовки производства — от внешнего (концептуального) проектирования до выпуска чертежей и спецификаций.

DesignCAD 3D Max (www.designcad.com) — легкая в использовании программа для 2D/3D моделирования. В приложении заложена возможность создания презентаций, анимации и твердотельного моделирования. С помощью этого приложения можно проектировать механические детали, 3D модели объектов, двигатели, чертежи печатных плат и др., все зависит от Вашего воображения и креативности. DesignCAD 3D Max — это универсальный инструмент САПР для начинающих и продвинутых проектировщиков.

профессионального уровня для тех, кто хочет оптимизировать чтение, запись и обмен файлами DWG. DraftSight отличается простотой в использовании и занимает небольшой объем памяти.

Google SketchUp (www.sketchup.google.com) — простой и удобный инструмент для создания, обработки и презентации трёхмерных моделей. Позволяет быстро и качественно создавать практически любые построения различного уровня подачи — от драфт-эскиза, до готового проекта. Здания, мебель, интерьер, строительные сооружения и многое другое проектируется за считанные минуты. Кроме того, Google SketchUP предоставляет возможность создавать многостраничные документы и презентации; раскладывать и аннотировать множество масштабированных моделей на одной странице; создавать, документировать и делать презентацию проекта, используя один единственный чертёж.

GstarCAD (www.gstarcad.ru) — это программа для создания чертежей в формате DWG/DXF, ставшем общепринятым стандартом. Она является не только достойной заменой AutoCAD, но и по соотношению цена/качество отличной альтернативой распространенным российским и зарубежным «аналогам автокад» и САПР, таким как Bricscad, Btocad, Nanocad, progeCAD, ZWCAD, Infrasoftcad. Благодаря применению в GstarCAD современных технологий производства систем проектирования, основанных на новейших разработках Open Design Alliance и ITC, САПР GstarCAD обеспечивает практически полную совместимость со всеми существующими САПР-системами и cad программами, использующими формат векторной графики DWG.

IronCAD (www.ironcad.com) — это профессиональная система самого последнего поколения. Представляет собой полнофункциональный инструмент для разработчиков, которые хотят эффективно использовать рабочее время. В программе используются как классические методы параметрического моделирования, так и инновационный метод прямого редактирования. Система IronCAD дает пользователю мощнейший инструмент для оформления чертежей, избавляет от необходимости экспортировать геометрию в какие-либо другие продукты с потерей ассоциативной связи. По своим возможностям программа является достойным конкурентом таким САПР, как AutoCAD, SolidWorks, TFlex, КОМПАС 3D, набирая быстрый ход распространения и приобретая своих поклонников и в России.

MicroStation (www.bentleysoft.ru) — это профессиональная, высоко производительная система для 2D/3D — автоматизированного проектирования при выполнении работ, связанных с черчением, конструированием, визуализацией, анализом, управлением базами данных и моделированием. Обеспечивает практически неограниченными возможностями проектировщиков и конструкторов на платформах DOS, Windows и компьютерах различных типов.

nanoCAD (www.nanocad.ru) — первая отечественная свободно распространяемая базовая САПР-платформа для различных отраслей. Разработкой занимались специалисты высокого уровня, зарекомендовавшие себя при разработке таких известных программ и приложений к AutoCad, как ElectriCS, MechaniCS, Project Studio, Spotlight и многих других. Платформа nanoCAD содержит все необходимые инструменты базового проектирования, а благодаря интуитивно понятному интерфейсу, непосредственной поддержке формата DWG и совместимости с другими САПР-решениями является лучшим выбором при переходе на альтернативные системы. У пользователей есть возможность обратиться за помощью или отправить запрос на доработку того или иного продукта и получить грамотную и профессиональную консультацию непосредственно от разработчика.

OmniCAD (www.omnicad.com) — Система 2D проектирования, черчения и 3D поверхностного моделирования.

Система T-FLEX CAD 11 (www.tflex.ru) — новое эффективное средство для комфортной работы конструктора. Включает в себя средства 2D-черчения, 3Dпроектирования, модули конечно-элементного и динамического анализа. В новой версии САПР T-FLEX CAD реализовано более 200 усовершенствований, предлагающих пользователю целый набор инструментов, недоступных в других программах сходного назначения.

Pro/ENGINEER (www.pro-technologies.ru) — является САПР верхнего уровня и охватывает все сферы проектирования, технологической подготовки производства и изготовления изделия. Широкий диапазон возможностей аппарата трехмерного моделирования, высокое качество получаемого результата и устойчивость его к последующим изменениям сделали Pro/ENGINEER одним из лидеров CAD/CAM/CAE систем, а наличие прямого доступа в систему поддержки жизненного цикла изделия Windchill PDMLink переводит Pro/ENGINEER в разряд PLM-систем.

TurboCAD (www.turbocad.com) — новейшее универсальное приложение для профессионального проектирования в формате CAD. Совмещенное 2D и 3D редактирование способно удовлетворить самых взыскательных пользователей.

Полная мощь промышленного стандарта ACIS совмещается с поверхностным моделированием. TurboCAD Professional поддерживает двадцать пять самых распространенных форматов файлов, таких как AutoCAD DWG/DXF, MicroStation DGN, IGEN, 3DS, STL и прочее. Имеется возможность экспортировать Ваши проекты в MTX, HTML, JPG. TurboCAD Professional включает реалистический рендеринг, 3D моделирование с оболочками и лофтингом, работу с файлами AutoCAD, обучающие программы, возможность работы с сетью Internet. TurboCAD полностью настраивается, совместим с Microsoft Office и содержит встроенный Microsoft’s VBA. Приложение также содержит Software Development Kit и Visual Basic Macro Recorder.

VariCAD (www.varicad.com) — Система автоматизированного проектирования, главным образом предназначенная для инженерного проектирования. В дополнение к мощным инструментам 3D моделирования и 2D черчения, VariCAD содержит библиотеки стандартных механических деталей (ANSI, DIN) и все необходимые для них расчеты. Это всеобъемлющее CAD-решение позволяет проектировщикам быстро создавать, модифицировать и подсчитывать стоимость их моделей. Отличные характеристики, хорошая функциональность и простой, интуитивно понятный интерфейс.

ZWCAD (www.zwsoft.ru) — 2D/3D система автоматизированного проектирования и черчения компании ZWSOFT. ZwCAD — выбор для архитекторов, инженеров, строителей и других специалистов, работающих в CAD/CAM технологиях, для которых важно соответствие индустриальным стандартам, простота и привычность интерфейса AutoCAD, стандартный набор необходимых инструментов в рамках разумного бюджета.

Удобство работы обеспечивается привычным интерфейсом и возможностью импортировать в ZwCAD меню, созданных в AutoCAD. Команды и кнопки, соответствующие командам и кнопкам AutoCAD, позволяют быстро приступить к работе, потратив минимум времени на переобучение.

SCAD Office (www.scadgroup.com) - система нового поколения, разработанная инженерами для инженеров и реализованная коллективом опытных программистов. В состав системы входит высокопроизводительный вычислительный комплекс SCAD версия 11.3, а также ряд проектирующих и вспомогательных программ, которые позволяют комплексно решать вопросы расчета и проектирования стальных и железобетонных конструкций. Система постоянно развивается, совершенствуются интерфейс пользователя и вычислительные возможности, включаются новые проектирующие компоненты.

КОМПАС (www.kompas.ru) — система автоматизированного проектирования, разработанная российской компанией «АСКОН» с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД и СПДС. Существует в двух версиях: КОМПАС-График и КОМПАС-3D, соответственно предназначенных для плоского черчения и трёхмерного проектирования.

Компания АСКОН объявляет о выходе новой версии системы автоматизированного проектирования для строительства КОМПАС-СПДС V12 (www.ascon.ru). В ее состав включены новые приложения и базы строительных элементов, скорость работы с насыщенными чертежами возросла в 10 раз. КОМПАС-СПДС — специализированный программный продукт для проектирования в сфере промышленного и гражданского строительства. Он предназначен для создания рабочей документации: чертежей, схем, расчетно-пояснительных записок. Инструменты системы четко ориентированы на нормативы, регламентирующие оформление строительных чертежей. КОМПАС-СПДС прост в освоении и помогает повысить качество выпускаемой документации, избежав при этом значительных затрат.

SolidWorks (www.solidworks.ru) — продукт компании SolidWorks Corporation, система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения. Она представляет собой инструментальную среду, предназначенную для автоматизации проектирования сложных изделий в машиностроении и в других областях промышленности.

ANSYS (www.ansys.com) — универсальная программная система конечноэлементного (МКЭ) анализа, существующая и развивающаяся на протяжении последних 30 лет, является довольно популярной у специалистов в области компьютерного инжиниринга и КЭ решения линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач механики деформируемого твёрдого тела и механики конструкций. Моделирование и анализ в некоторых областях промышленности позволяет избежать дорогостоящих и длительных циклов разработки типа «проектирование — изготовление — испытания».

Программный комплекс Лира (www.lira.com) является современным инструментом для численного исследования прочности и устойчивости конструкций и их автоматизированного конструирования. Одно из наиболее важных свойств этого пакета заключается в возможности расчета арматуры для железобетонных элементов (как плоских пластин, так и стержней) с учетом всевозможных загружений и комбинаций усилий и различных воздействий.

Программный комплекс Мономах (www.lira.com) разработан для автоматизированного проектирования железобетонных конструкций многоэтажных каркасных зданий. Широкое использование в современном строительстве монолитнокаркасной технологии определило класс задач решаемых с помощью программ комплекса Мономах. За последние годы программный комплекс Мономах был оценен проектировщиками как незаменимый инструмент расчета конструкций жилых и общественных многоэтажных зданий из монолитного железобетона.

Таким образом, по перечню указанных выше программ можно видеть, сто рынок САПР развивается очень динамично. В этом обзоре не рассмотрены многочисленные программы по организации строительного производства, планированию работ, электрических расчетов, программ оптимизации транспортных задач, расчетов сетевых графиков и календарных планов, проектирование дорог, геодезических расчетов, технологического проектирования трубопроводов и многое другое. Они представлены на российском рынке как иностранными, так и отечественными производителями и решают широкий круг задач в своих областях.

Строительство всегда развивалось в ногу с научно-техническим прогрессом, но совершенствование программных средств далеко опережает квалификацию специалистов, призванных использовать их в своей работе. Сегодня часто наблюдается картина, когда современные и многофункциональные комплексы простаивают или используются незначительно из-за низкого уровня подготовки пользователей.

Другая проблема заключается в использовании пиратских копий программных продуктов. В этом случае пользователи лишают себя любой технической поддержки со стороны разработчиков: нет регулярного обновления программ, технической документации и квалифицированного обучения. Покупая нелицензионное программное обеспечение, пользователи лишают финансовой поддержки разработчиков, что в свою очередь тормозит развитие программ.

Указанные выше проблемы развития САПР могут быть причиной неправильного подбора программных средств автоматизации. Без предварительного исследования предприятия и квалифицированной помощи специалистов невозможно правильно выбрать программные средства, которые не только бы решали поставленные задачи, но и обеспечивали полную комплексную автоматизацию. В противном случае, вложение средств в автоматизацию может обернуться простоем программ или только решением очень узких задач на предприятии.

Перспективой развития САПР, кроме решения указанных проблем, является тесная интеграция с программами смежных направлений. Суть этого процесса заключается, например, во взаимосвязи между чертежными и расчетными программами. Если после проектирования здания необходимо рассчитать смету, передать данные в бухгалтерскую программу или произвести расчет каких-либо конструкций, программы должны быть взаимосвязаны. Такая интеграция позволит автоматизировать в едином информационном пространстве все стадии строительства и проектирования.

Тема 2.4 Трехмерная графика. Возможности современных графических систем. Интерактивная машинная графика Трёхмерная графика 3D – раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), призванных обеспечить пространственно-временную непрерывность получаемых изображений. Объёмная трёхмерная анимация и спецэффекты также создаются средствами трёхмерной графики.

Создание учебных роликов для обучающих программ может стать основным применением этих возможностей трёхмерной компьютерной графики.

Трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера с помощью специализированных программ. При этом модель может, как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Для изучения приёмов и средств композиции, таких как, передача пространства, среды, светотени, законов линейной, воздушной и цветовой перспективы здесь очевидны преимущества этого вида компьютерной графики над векторной и растровой графикой. В трехмерной графике изображения (или персонажи) моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве, в природной среде или в интерьере, а их анимация позволяет увидеть объект с любой точки зрения, переместить в искусственно созданной среде и пространстве, разумеется, при сопровождении специальных эффектов.

Трёхмерная компьютерная графика, как и векторная, является объектноориентированной, что позволяет изменять как все элементы трёхмерной сцены, так и каждый объект в отдельности. Этот вид компьютерной графики обладает большими возможностями для поддержки технического черчения.

Больше всего применяется для создания изображений в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке.

Принципы создания трёхмерной графики Для получения трёхмерного изображения требуются следующие шаги:

моделирование — создание математической модели сцены и объектов в ней;

рендеринг — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;

Моделирование Сцена (виртуальное пространство моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:

геометрия (построенная с помощью различных техник модель, например здание);

материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон);

источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения);

виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции);

силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации);

дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.).

Задача трёхмерного моделирования — описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.

На этом этапе математическая (векторная) пространственная модель превращается в плоскую картинку. Если требуется создать фильм, то рендерится последовательность таких картинок, по одной для каждого кадра.

Таким образом рендеринг преобразует трёхмерную векторную структуру данных в плоскую матрицу пикселов.

Технологии рендеринга:

Z-буфер (используется в OpenGL и DirectX);

сканлайн (scanline) — расчёт цвета каждой точки картинки построением луча из точки зрения наблюдателя через воображаемое отверстие в экране на месте этого пиксела «в сцену» до пересечения с первой поверхностью. Цвет пиксела будет таким же, как цвет этой поверхности;

трассировка лучей (рейтрейсинг, англ. raytracing) — то же, что и сканлайн, но цвет пиксела уточняется за счёт построения дополнительных лучей (отражённых, преломлённых и т. д.) от точки пересечения луча взгляда;

глобальная иллюминация (англ. global illumination, radiosity) — расчёт взаимодействия поверхностей и сред в видимом спектре излучения с помощью интегральных уравнений Самый простой вид рендеринга — это построить контуры моделей на экране компьютера с помощью проекции. Обычно этого недостаточно и нужно создать иллюзию материалов, из которых изготовлены объекты, а также рассчитать искажения этих объектов за счёт прозрачных сред (например, жидкости в стакане).

Принципы создания трёхмерной анимации Метод ключевых кадров Аниматор задает в программе только два положения руки - верхнее и нижнее, а все промежуточные положения просчитываются компьютером. Кадры, которые фиксируют начальное и конечное положение тела, называются ключевыми.

Используя метод ключевых кадров, можно "оживить" практически любые параметры анимационной сцены. Как трансформация материала, так и любое движение.

Продолжительность анимации зависит от количества промежуточных кадров между ключевыми.

Преимущество метода ключевых кадров перед классической техникой создания анимации очевидно: аниматор тратит на создание проекта гораздо меньше времени.

Большая часть рутинной работы, которая ранее выполнялась вручную, сегодня переложена на компьютер.

Проблемы при создании анимации методом ключевых кадров Существуют случаи, когда использование этого метода не позволяет добиться желаемого результата. Это касается тех сцен, в которых необходимо отобразить эффекты, подчиняющиеся законам физики. В реальной жизни все, что нас окружает, постоянно изменяется - шторы слабо двигаются, по озеру бежит мелкая рябь и так далее. Аниматору очень трудно воссоздать реальную картину методом ключевых кадров. Если сцена содержит большое количество анимированных объектов, установить для каждого из них свой набор ключевых кадров очень сложно.

Кроме этого, при помощи ключевых кадров 3D-аниматору бывает очень сложно воссоздать реалистичную анимацию некоторых объектов: жидкости, материи, огня, волос, разбивающихся предметов.

Существует большое количество программного обеспечения, которое помогает аниматорам в этой области - от мелких скриптов до крупных, самостоятельных программ, вроде симулятора жидкости RealFlow от компании NextLimit. При помощи подобных программ можно воссоздать модель физических процессов, просчитав такую сцену за сравнительно короткое время. При этом, все ключевые кадры будут созданы автоматически, практически без участия 3D-аниматора. Например, симуляторы поведения ткани позволяют сымитировать поведение материи в разных ситуациях - он колебания на ветру до разрыва.

Каждая программа для создания динамики в трехмерных сценах по-своему уникальна, имеет свои преимущества и недостатки.

В некоторых случаях можно обойтись без громоздких программ для моделирования физических процессов. Например, для имитации несложной анимации жидкостей можно использовать метаболы - специальные объекты, которые присутствуют практически во всех трехмерных редакторах.

Помимо проблем, связанных с моделированием физических процессов, существует еще одна трудность, связанная с анимированием большого количества объектов в сцене.

Значимость частиц в трехмерной графике столь велика, что некоторые 3D-редакторы имеют сложные системы управления источниками частиц.

Персонажная анимация Создание персонажной анимации - это один из важнейших этапов создания трехмерного проекта. Любую анимацию можно условно разделить на два типа:

реалистичная и нереалистичная. Персонажная анимация может быть как реалистичной, так и нереалистичной.

Моделирование реалистичного поведения в трехмерной графике сопряжено с множеством трудностей. Поскольку зрителю очень знакомы движения живых существ (особенно если имитируются движения человека), он без труда отличит несовершенную трехмерную подделку.

При создании трехмерной анимации сначала создается модель скелета существа, на который позже "одевается" оболочка. При движении отдельных частей скелета внешняя оболочка будет деформироваться в соответствии с формой каркаса. Таким образом, для анимирования персонажа достаточно настроить параметры движения скелета, который затем можно использовать с различными внешними оболочками, например, когда требуется анимировать группу мультяшных героев. "Одевание" оболочки - это тоже достаточно трудоемкий процесс, ведь нужно "привязать" кости к соответствующим частям тела, чтобы при изменении положения скелета оболочка деформировалась реалистично.

Создавать анимацию скелета будущего персонажа можно двумя способами:

вручную, с помощью ключевых кадров с помощью системы захвата движения Motion Capture.

Последний способ получил широкое распространение и используется практически по всех коммерческих анимационных проектах, так как имеет ряд преимуществ перед методом ключевых кадров. Технология Motion Capture использовалась, например, в одном из самых громких трехмерных анимационных фильмов прошлого года - (The Polar Express). В этом фильме известный актер и двукратный обладатель премии Оскар Том Хенкс, играл сразу несколько ролей: маленького мальчика, проводника поезда, бродягу и Санта Клауса. При этом, во многих анимационных сценах актер играл сам с собой. Конечно же, все герои мультфильма были трехмерными, но Том Хенкс управлял их действиями, жестами и даже мимикой. Актер одевал специальное одеяние с датчиками, напоминающее гидрокостюм, совершал действия перед специальным устройством, а компьютер получал информацию об изменении положения отметок на костюме и моделировал, таким образом, движения трехмерного персонажа. Подобные датчики были установлены и на лице актера, что позволило переносить на анимационных героев его мимику.

Понятно, что анимация персонажей, созданная с использованием технологии Motion Capture, более реалистична, чем полученная методом ключевых кадров.

Для создания мимики трехмерного персонажа, кроме метода Motion Capture, используется также метод морфинга. Все современные 3D-редакторы обычно имеют средства для создания морфинга.

Чтобы мимика была правдоподобной, необходимо имитировать движения огромного количества мускулов, а ведь на каждый мускул датчик повесить невозможно.

Поэтому для имитации мимики используется метод морфинга.

Он заключается в том, что на основе модели, которая будет анимирована, создается определенное количество клонированных объектов. Затем каждый из этих объектов редактируется вручную - форма лица изменяется таким образом, чтобы на нем присутствовала та или иная гримаса. При создании мимики очень важно, чтобы лицо персонажа при анимации не выглядело однообразным. Для этого необходимо использовать модели-заготовки с самыми разными гримасами. Пусть на одной заготовке персонаж будет моргать, на другой - щуриться, на третьей - надувать щеки и т.д. На основе этих моделей при помощи метода морфинга создается анимация. При этом, просчитывается, как изменяется лицо персонажа при переходе от выражения лица одной модели до гримасы, созданной на второй модели и т.д. Таким образом, каждая из моделей служит ключом анимации, в результате использования морфинга форма объекта изменяется, и создается мимика персонажа.

Редакторы трёхмерной графики Программные пакеты, позволяющие производить трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются: Autodesk 3ds Max, Maya, Newtek Lightwave, SoftImage XSI и сравнительно новые Rhinoceros 3D, Cinema 4D или ZBrush, Blender, K-3D и Wings3D.

3ds Max — полнофункциональная профессиональная программная система для работы с трёхмерной графикой, разработанная компанией Autodesk. Работает в операционных системах Microsoft Windows и Windows NT (как в 32 битных, так и в битных). Весной 2008 года выпущена одиннадцатая версия этого продукта под названием «3ds Max 2009».

Моделирование 3ds Max располагает обширными средствами по созданию разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей реальных или фантастических объектов окружающего мира с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие:

полигональное моделирование в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) - этот метод самый распространенный метод моделирования, используется для создания сложных моделей и моделей для игр;

моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS) -в 3ds max этот метод моделирования не очень хорошо реализован, и довольно таки неудобен ;

моделирование на основе порций поверхностей Безье (Editable patch) -подходит для моделирования тел вращения;

моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов.

Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом моделирования и служит отправной точкой для создания объектов сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных частей составных объектов. 3ds Max располагает библиотекой следующих объектов: прямоугольный параллелепипед (Box), сфера (Sphere), цилиндр (Cylinder), тор (Torus), чайник (Teapot), конус (Cone), труба (Tube), пирамида (Pyramid), геосфера (GeoSphere), многогранник (Hedra), цистерна (OilTank), веретено (Spindle), многогранная призма (Gengon), тороидальный узел (Torus knot), капсула (Capsule), L-образное тело выдавливания (L-Ext) и др. Каждый из них обладает набором параметров, однозначно определяющих форму трёхмерного тела. После создания объекта каждый из параметров может быть изменён так, что это моментально отразится на внешнем виде объекта в окне редактирования. Подавляющее большинство параметров также могут быть впоследствии подвергнуты анимации. Стандартный объект «Чайник» входит в этот набор в силу исторических причин: он используется для тестов материалов и освещения в сцене, и, кроме того, давно стал своеобразным символом трёхмерной графики.

В 3ds Max реализована возможность создания нескольких основных источников частиц. Традиционными источниками частиц в 3ds Max являются Spray (Брызги), Snow (Снег), Blizzard (Метель), PArray (Массив частиц), PCloud (Облако частиц) и Super Sprays (Супербрызги). Particle Flow — это изощрённая нелинейная событийно-управляемая система частиц, разработанная Олегом Байбородиным, одна из семи систем частиц 3ds Max. Подобно большинству систем частиц, доступных в современных пакетах трёхмерной графики Particle Flow позволяет пользователю моделировать поведение частиц на основании серий предопределённых процедур (событий) средствами удобного наглядного интерфейса. 3ds Max также включает механизм расчёта физики reactor, изначально разработанный Havok. Reactor позволяет моделировать поведение твёрдых тел, мягких тел, ткани с учётом силы тяжести и других воздействий.

Визуализация Собственный рендер (ScanLine) Постоянно критикуется за его «пластмассовые» изображения. Хотя при грамотной настройке можно получить достаточно качественные изображения.

Scanline - cканирующая визуализация.

Исходным методом визуализации в 3DS Max является сканирующий построчный алгоритм. Некоторые расширенные возможности были добавлены в сканирующий визуализатор спустя годы, такие как расчёт всеобщего освещения, анализ излучательности и трассировка лучей, однако большинство функций перешло а нему от других визуализаторов (Например - RadioRay).

Mental ray является пригодной для производственного применения высококачественной системой визуализации. Это мощный инструмент визуализации, поддерживающий сегментную визуализацию, а также технологию распределённой визуализации, позволяющую рационально разделять вычислительную нагрузку между несколькими компьютерами.

Популярнейший в русскоязычном пространстве внешний визуализатор.

Является наиболее полным фотон-основанным визуализатором, уступая по своим возможностям только MentalRay. Преимущество заключается в плотной интеграции с другими решениями Cebas, обеспечивающими широкий спектр разнообразных атмосферных, линзовых эффектов и пр., чего нет у других визуализаторов.

Maya — редактор трёхмерной графики. В настоящее время стала стандартом 3D графики в кино и телевидении. В настоящее время существует как для 32, так и для 64битных систем. Maya названа в честь Санскритского слова, которое означает иллюзия.

Maya существует в трёх версиях:

Maya Unlimited — самый полный и самый дорогой пакет. Содержит расширения Hair, Fur, Maya Muscule, Fluid Effects, Cloth и некоторые другие.

Maya Complete — базовая версия пакета, в которой присутствует полноценные блок моделирования и анимации, но отсутствуют модули физической симуляции.

Maya Personal Learning Edition — бесплатный пакет для некоммерческого использования. Есть функциональные ограничения, ограничение на размер визуализированного изображения, пометка водяными знаками финальных изображний.

Важная особенность Maya — её открытость для сторонних разработчиков, которые могут преобразовать её в версию, которая более удовлетворяет требованиям больших студий, которые предпочитают писать код, специфичный для их нужд. Даже не взирая на присущую Maya мощь и гибкость, этой особенности достаточно для того, чтобы повлиять на выбор. В Maya встроен мощный интерпретируемый кросс-платформенный язык: Maya Embedded Language (MEL), очень похожий на Tcl. Это не просто скриптовый язык, это способ настроить основную функциональность Так аниматоры могут добавлять функциональность к Maya даже не владея языками C или C++, оставляя при необходимости такую возможность. Для написания расширений на языке C++ имеется подробно документированный C++ API. Файлы проектов, включая все данные о геометрии и анимации, сохраняются как последовательности операций MEL. Эти файлы могут быть сохранены в текстовом файле (.ma — Maya ASCII), который может быть отредактирован в любом текстовом редакторе. Это обеспечивает непревзойденный уровень гибкости при работе с внешними инструментами. (Похожие продукты Autodesk 3ds Max) Визуализация: Software render, Hardware render, Vector render, mental ray, V-Ray, RenderMan, finalRender, 3Delight, Gelato, Turtle, Maxwell Render, Fryrender, Indigo Renderer, Brazil R/S.

Zbrush — программа для трёхмерного моделирования, созданная компанией Pixologic. Отличительной особенностью данного ПО является имитация процесса «лепки»

3d-скульптуры, усиленного движком трёхмерного рендеринга в реальном времени, что существенно упрощает процедуру создания требуемого 3d-объекта.Вы не только можете "лепить" трёхмерный объект, но и "раскрасить" его, рисуя штрихами с глубиной. То есть вам не придётся рисовать тени и блики, чтобы они выглядели натурально - ZBrush это сделает автоматически. Также быстро работает со стандартными 3d объектами используя кисти для модификации геометрии материалов и текстур, позволяет добиться интерактивности при немыслимом количестве полигонов используя специальные методы можно поднять детализацию до десятков(а то и сотен) миллионов полигонов, также имеется множество подключаемых модулей (работа с текстурами, геометрией, множество новых кистей, быстрая интеграция с профессианальными пакетами 2d графики и многое другое).

Интерфейс ZBrush Все функции ZBrush находятся внутри палитр. Каждая палитра содержит группу связанных функций. В пределах палитры эти функции далее разделены на группы, чтобы облегчить доступ к определённым настройкам, в которых вы нуждаетесь:

кнопки (Buttons) показаны как светлосерые выпуклые объекты. Нажатие кнопки выполняет какую-либо операцию;

переключатели (Switches) - элементы интерфейса, которые могут находиться в положении on/off (вкл./выкл.) Когда переключатель отключен, то он отображён тёмносерым. Если же включен, то оранжевым;

слайдеры (Sliders) позволяют устанавливать требуемое значение того или иного параметра. Текущее значение отображается в виде цифр рядом с названием слайдера, а маленький индикатор снизу - где это значение находится в пределах диапазона его изменения. Минимальное значение - влево, максимальное - вправо.

Область между списком палитр и верхней частью полки называется Note Bar (строка примечаний). Она предназначена для обеспечения полезной обратной связи в процессе Вашей работы. Некоторые палитры для выбора инструментов используют систему пиктограмм. Для удобства эти большие пиктограммы также расположены на полке с левой стороны холста.

Палитра Tool содержит уникальный набор инструментов, с помощью которых вы можете рисовать или менять пиксоли на холсте. Инструменты из этой палитры делятся на три категории: Pixol-adding brushes - Это художественные кисти, которые добавляют пиксоли к холсту, когда Вы ими рисуете. Pixol-changing Brushes - Это тоже кисти, но они применяются к пиксолям, уже имеющимся на холсте. Например, Snake Hook может вытянуть пиксоли в завиток, а Shading Enhancer (усилитель тени) может подчеркнуть яркие или тёмные части вашей сцены. Objects Здесь находятся готовые 3d-объекты. Они могут быть нарисованы на холсте, а потом изменены на уровне полигонов. Для их перемещения используется гироскоп.

Alpha - Это изображения grayscale (оттенки серого), которые могут найти разнообразное применение. Самое обычное их применение - изменение формы вашей художественной кисти. Однако альфы могут также использоваться для маскирования 3D объектов, создания трафаретов для рисования через них, изменения тумана и насыщенности глубины в процессе рендеринга, и многое другое. Они даже могут быть натянуты на поверхность и преобразованы в 3D объекты. Все карты смещения являются альфа-изображениями.

Текстура (Texture) и Цвет (Color) - Каждый пиксоль на холсте имеет цвет. Палитра цветов используется для придания вашему штриху отдельного цвета. Палитра Texture используется для придания штриху нескольких цветов с помощью другого изображения.

Текстуры также могут быть наложены на поверхность 3D объекта. Пиктограмма Color располагается под пиктограммой Texture, т.к. текстура автоматически аннулирует временно выбранный цвет.

Для удобства пользователя элементы из каждой палитры, используемые чаще других, располагаются на верхней полке (над холстом).

Палитра Рисование (Draw) обычно используется для изменения штриха прежде, чем он нарисован. Когда активно рисование, доступно перемещение объектов с помощью гироскопа. Подробнее Палитра Трансформирование (Transform) используется для его редактирования сразу после создания.

Конечно, это обобщение, т.к. настройки Draw также могут быть изменены при преобразовании объекта уже после того, как он был нарисован.

Blender — пакет для создания трёхмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендеринга, постобработки видео, а также создания интерактивных игр. Особенностями пакета являются малый размер, высокая скорость рендеринга, наличие версий для множества операционных систем — FreeBSD, GNU/Linux, Mac OS X, SGI Irix 6.5, Sun Solaris 2.8 (sparc), Microsoft Windows, SkyOS, MorphOS и Pocket PC. Пакет имеет такие функции, как динамика твёрдых тел, жидкостей и мягких тел, систему горячих клавиш, большое количество легко доступных расширений, написанных на языке Python. Программа является свободным программным обеспечением и распространяется под лицензией GNU GPL.

Характерной особенностью пакета Blender является его небольшой размер.

Установленный пакет занимает около 10 МБ. В базовую поставку не входят развёрнутая документация и большое количество демонстрационных сцен.

Функции пакета:

поддержка разнообразных геометрических примитивов, включая полигональные модели, систему быстрого моделирования в режиме subdivision surface (SubSurf), кривые Безье, поверхности NURBS, metaballs (метасферы), скульптурное моделирование и векторные шрифты.

универсальные встроенные механизмы рендеринга и интеграция с внешним рендерером YafRay.

инструменты анимации, среди которых инверсная кинематика, скелетная анимация и сеточная деформация, анимация по ключевым кадрам, нелинейная анимация, редактирование весовых коэффициентов вершин, ограничители, динамика мягких тел (включая определение коллизий объектов при взаимодействии), динамика твёрдых тел на основе физического движка Bullet, система волос на основе частиц и система частиц с поддержкой коллизий.

Python используется как средство создания инструментов и прототипов, системы логики в играх, как средство импорта/экспорта файлов (например COLLADA), автоматизации задач.

базовые функции нелинейного редактирования и комбинирования видео.

Game Blender — подпроект Blender, предоставляющий интерактивные функции, такие как определение коллизий, движок динамики и программируемая логика. Также он позволяет создавать отдельные real-time приложения начиная от архитектурной визуализации до видео игр.

Дополнительные особенности в Blender Объект (который представляет собой сущность, взаимодействующую с окружающим миром) и его Данные (определённая форма/функции объекта) разделяемы.

Отношение Объект-Данные представляется отношением m:n (термин, относящийся к теории баз данных, обозначает возможность нескольких объектов использовать одни и те же данные) и динамически связанны между собой, позволяя использовать некоторые процессы быстрого моделирования, уникальные для Blender;

внутренняя файловая система, позволяющая хранить несколько сцен в едином файле (называемом.blend файл);

все «.blend» файлы совместимы как с более старыми, так и с более новыми версиями Blender. Так же все они переносимы с одной платформы на другую и могут использоваться как средство переноса созданных ранее работ;

Blender делает резервные копии проектов во время всей работы программы, что позволяет сохранить данные при непредвиденных обстоятельствах;

все сцены, объекты, материалы, текстуры (только собственные, не импортированные), звуки, изображения, post-production эффекты могут быть сохранены в единый «.blend» файл;

настройки рабочей среды могут быть сохранены в «.blend» файл, благодаря чему при загрузке файла вы получите именно то, что сохранили в него. Файл можно сохранить как «пользовательский по умолчанию», и каждый раз при запуске Blender вы будете получать необходимый набор объектов и подготовленный к работе интерфейс.

Интерфейс пользователя Blender имел репутацию программы сложной для изучения. Практически каждая функция имеет соответствующее ей сочетание клавиш, и учитывая количество возможностей, предоставляемых Blender, каждая клавиша включена в более чем одно сочетание (shortcut). Пользовательский интерфейс Blender’а следует следующим отличительным концепциям:

режимы редактирования. Два основных режима Объектный режим (Object mode) и Режим редактирования (Edit mode), которые переключаются клавишей Tab. Объектный режим в основном используется для манипуляций с индивидуальными объектами, в то время как режим редактирования — для манипуляций с фактическими данными объекта.

К примеру, для полигональной модели в объектном режиме мы можем перемещать, изменять размер и вращать модель целиком, а режим редактирования используется для манипуляции отдельных вершин конкретной модели. Также имеются несколько других режимов, таких как Vertex Paint и UV Face select;

широкое использование горячих клавиш. Большинство команд выполняется с клавиатуры. До появления 2.x и особенно 2.3x версии, это был единственный путь выполнять команды, и это было самой большой причиной создания репутации Blender’y как сложной для изучения программы. Новая версия имеет более полное графическое меню;

управление рабочим пространством. Графический интерфейс Blender’а состоит из одного или нескольких экранов, каждый из которых может быть разделён на секции и подсекции, которые могут быть любой частью интерфейса Blender’a. Графические элементы каждой секции могут контролироваться теми же инструментами, что и для манипуляции в 3D пространстве, для примера можно уменьшать и увеличивать кнопки инструментов тем же путём, что и в 3D просмотре. Пользователь полностью контролирует расположение и организацию графического интерфейса, это делает возможным настройку интерфейса под конкретные задачи, такие как редактирование видео, UV mapping и текстурирование, и сокрытие элементов интерфейса которые не нужны для данной задачи.

Этот стиль графического интерфейса очень похож на стиль, используемый в редакторе UnrealEd карт для игры Unreal Tournament.

Интерактивные системы машинной графики Задача интерактивной системы машинной графики (рис. 1) при выполнении вывода заключается в преобразовании информации из исходного высокоуровневого представления предметной области в представление команд графических устройств вывода. При выполнении ввода, наоборот, требуется преобразование низкоуровневой информации от физических устройств ввода в высокоуровневую информацию на языке рис. 1. Обобщенная модель интерактивной системы Можно выделить два основных способа построения средств вывода – системы с графическим языком высокого уровня, включающим в себя развитые средства для обработки графической и геометрической информации, и системы с расширенным языком, которые, как правило, представляют тот или иной алгоритмический язык высокого уровня, расширенный средствами обработки графической и геометрической информации. На практике это пакет подпрограмм, реализующих требуемые функциональные возможности.

Ввод информации обеспечивается с помощью языка диалога. Диалог обычно осуществляется в виде команд, содержащих числовые значения, имена, координаты, произвольный текст. Выполняя ввод команд пользователь работает с тем или иным набором вводных устройств, определяемых лексикой языка – алфавитно-цифровой и функциональной клавиатурами, шаровым указателем (track ball), планшетом (tablett) и т.п.

Раздел 3. Основы математического моделирования Тема 3.1 Основные понятия и принципы математического моделирования Математическое моделирование.

Понятие модели и моделирования.

Научное исследование есть процесс познания определенной предметной области, объекта или явления с определенной целью.

Процесс исследования осуществляется субъектом и заключается в наблюдении свойств объектов и выполнении действий с целью выявления и оценки важных с точки зрения субъекта-исследователя закономерных отношений между показателями данных свойств.

Моделирование является одним из наиболее эффективных методов исследования.

Оно заключается в построении и изучении специальных объектов (моделей), свойства которых подобны наиболее важным, с точки зрения исследователя, свойствам исследуемых объектов (оригиналов). В широком смысле моделирование представляет собой научную дисциплину, в которой изучаются методы построения и использования моделей для познания реального мира.

Всякая научная работа, как правило, основывается на исходных понятиях и определениях, позволяющих однозначно понимать язык, применяемый для изложения этой дисциплины. Моделирование, как научная дисциплина, также содержит ряд специальных понятий, которые составляют начало методологических основ этой науки.

(Концептуальная часть науки).

Модель в широком смысле - это любой образ, аналог мысленный или установленный изображение, описание, схема, чертеж, карта и т. п. какого либо объема, процесса или явления, используемый в качестве его заменителя или представителя. Сам объект, процесс или явление называется оригиналом данной модели.

Моделирование - это исследование какого либо объекта или системы объектов путем построения и изучения их моделей. Это использование моделей для определения или уточнения характеристик и рационализации способов построения вновь конструируемых объектов.

На идее моделирования базируется любой метод научного исследования, при этом, в теоретических методах используются различного рода знаковые, абстрактные модели, в экспериментальных - предметные модели.

При исследовании сложное реальное явление заменяется некоторой упрощенной копией или схемой, иногда такая копия служит лишь только для того чтобы запомнить и при следующей встрече узнать нужное явление. Иногда построенная схема отражает какие - то существенные черты, позволяет разобраться в механизме явления, дает возможность предсказать его изменение. Одному и тому же явлению могут соответствовать разные модели.

моделирования Задача исследователя - предсказывать характер явления и ход процесса.

Иногда, бывает, что объект доступен, но эксперименты с ним дорогостоящи или привести к серьезным экологическим последствиям. Знания о таких процессах получают с помощью моделей.

Важный момент - сам характер науки предполагает изучение не одного конкретного явления, а широкого класса родственных явлений. Предполагает необходимость формулировки каких - то общих категорических утверждений, которые называются законами. Естественно, что при такой формулировке многими подробностями пренебрегают. Чтобы более четко выявить закономерность сознательно идут на огрубление, идеализацию, схематичность, то есть изучают не само явление, а более или менее точную ее копию или модель. Все законы- это законы о моделях, а поэтому нет ничего удивительного в том, что с течением времени некоторые научные теории признаются непригодными. Это не приводит к краху науки, поскольку одна модель заменилась другой более современной.

Особую роль в науке играют математические модели, строительный материал и инструменты этих моделей - математические понятия. Они накапливались и совершенствовались в течении тысячелетий. Современная математика дает исключительно мощные и универсальные средства исследования. Практически каждое понятие в математике, каждый математический объект, начиная от понятия числа, является математической моделью. При построении математической модели, изучаемого объекта или явления выделяют те его особенности, черты и детали, которые с одной стороны содержат более или менее полную информацию об объекте, а с другой допускают математическую формализацию. Математическая формализация означает, что особенностям и деталям объекта можно поставить в соответствие подходящие адекватные математические понятия: числа, функции, матрицы и так далее. Тогда связи и отношения, обнаруженные и предполагаемые в изучаемом объекте между отдельными его деталями и составными частями можно записать с помощью математических отношений: равенств, неравенств, уравнений. В результате получается математическое описание изучаемого процесса или явление, то есть его математическая модель.

Изучение математической модели всегда связанно с некоторыми правилами действия над изучаемыми объектами. Эти правила отражают связи между причинами и следствиями.

Построение математической модели - это центральный этап исследования или проектирования любой системы. От качества модели зависит весь последующий анализ объекта. Построение модели - это процедура не формальная. Сильно зависит от исследователя, его опыта и вкуса, всегда опирается на определенный опытный материал.

Модель должна быть достаточно точной, адекватной и должна быть удобна для использования.

Математическое моделирование.

Классификация математических моделей.

Математические модели могут быть детерменированными и стохастическими.

Детерменированные модели- это модели, в которых установлено взаимнооднозначное соответствие между переменными описывающими объект или явления.

Такой подход основан на знании механизма функционирования объектов. Часто моделируемый объект сложен и расшифровка его механизма может оказаться очень трудоемкой и длинной во времени. В этом случае поступают следующим образом: на оригинале проводят эксперименты, обрабатывают полученные результаты и, не вникая в механизм и теорию моделируемого объекта с помощью методов математической статистики и теории вероятности, устанавливают связи между переменными, описывающими объект. В этом случае получают стахостическую модель. В стахостической модели связь между переменными носит случайный характер, иногда это бывает принципиально. Воздействие огромного количества факторов, их сочетание приводит к случайному набору переменных описывающих объект или явление. По характеру режимов модель бывают статистическими и динамическими.

Статистическая модель включает описание связей между основными переменными моделируемого объекта в установившемся режиме без учета изменения параметров во времени.

В динамической модели описываются связи между основными переменными моделируемого объекта при переходе от одного режима к другому.

Модели бывают дискретными и непрерывными, а также смешанного типа. В непрерывных переменные принимают значения из некоторого промежутка, в дискретных переменные принимают изолированные значения.

Линейные модели- все функции и отношения, описывающие модель линейно зависят от переменных и не линейные в противном случае.

Математическое моделирование.

Требования,предъявляемые к моделям.

Универсальность - характеризует полноту отображения моделью изучаемых свойств реального объекта.

Адекватность - способность отражать нужные свойства объекта с погрешностью не выше заданной.

Точность - оценивается степенью совпадения значений характеристик реального объекта и значения этих характеристик полученных с помощью моделей.

Экономичность - определяется затратами ресурсов ЭВМ памяти и времени на ее реализацию и эксплуатацию.

Тема 3.3 Составляющие процесса моделирования. Цикличность процесса.

Этапы математического моделирования 1. Постановка задачи.

Определение цели анализа и пути ее достижения и выработки общего подхода к исследуемой проблеме. На этом этапе требуется глубокое понимание существа поставленной задачи. Иногда, правильно поставить задачу не менее сложно чем ее решить. Постановка - процесс не формальный, общих правил нет.

2. Изучение теоретических основ и сбор информации об объекте оригинала.

На этом этапе подбирается или разрабатывается подходящая теория. Если ее нет, устанавливаются причинно - следственные связи между переменными описывающими объект. Определяются входные и выходные данные, принимаются упрощающие предположения.

3. Формализация.

Заключается в выборе системы условных обозначений и с их помощью записывать отношения между составляющими объекта в виде математических выражений.

Устанавливается класс задач, к которым может быть отнесена полученная математическая модель объекта. Значения некоторых параметров на этом этапе еще могут быть не конкретизированы.

4. Выбор метода решения.

На этом этапе устанавливаются окончательные параметры моделей с учетом условия функционирования объекта. Для полученной математической задачи выбирается какой- либо метод решения или разрабатывается специальный метод. При выборе метода учитываются знания пользователя, его предпочтения, а также предпочтения разработчика.

5. Реализация модели.

Разработав алгоритм, пишется программа, которая отлаживается, тестируется и получается решение нужной задачи.

6. Анализ полученной информации.

Сопоставляется полученное и предполагаемое решение, проводится контроль погрешности моделирования.

7. Проверка адекватности реальному объекту.

Результаты, полученные по модели сопоставляются либо с имеющейся об объекте информацией или проводится эксперимент и его результаты сопоставляются с расчётными.

Процесс моделирования является итеративным. В случае неудовлетворительных результатов этапов 6. или 7. осуществляется возврат к одному из ранних этапов, который мог привести к разработке неудачной модели. Этот этап и все последующие уточняются и такое уточнение модели происходит до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты.

5.3 Краткое описание лабораторных работ 5.3.1 Перечень рекомендуемых лабораторных работ Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 5.4 Краткое описание практических занятий 5.4.1 Перечень практических занятий 2. Создание, заполнение, редактирование и форматирование таблиц.

3. Ввод формул, имен, массивов. Формулы над массивами.

4. Логические переменные и функции.

5. Построение графиков, поверхностей и диаграмм в Excel.

6. Организация работы пользователя в системе AutoCAD (работа в команде).

7. Построение чертежа типовой детали (работа в команде).

8. Формирование сборочного чертежа изделия и спецификации по чертежам деталей (работа в команде).

5.4.2 Методические указания по выполнению практических занятий

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

В процессе выполнения практических работ студент ОБЯЗАН:

• знать места расположения средств пожаротушения и правила пользования ими;

• выполнять только ту работу, которая поручена ему преподавателем.

КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

• приступать к выполнению работы без ознакомления с правилами техники безопасности в компьютерном классе;

• загрязнять помещение, портить имущество;

• вмешиваться в работу студентов, выполняющих другие задания, если это не разрешено преподавателем;

• ходить по компьютерному классу во время выполнения работы;

• находиться в помещении в верхней одежде;

• включать технические средства без разрешения преподавателя и обслуживающего персонала;

• касаться электропроводки и электроаппаратуры с задней стороны монитора;

• использовать в практических занятиях «свои» программные продукты.

На практических занятиях студенты производят расчеты на ЭВМ и оформляют отчеты по практическим работам. А также строят чертежи в программе AutoCAD.

Расчеты проводят в программе «Ехсеl». Электронные таблицы Excel помогают упорядочить и обработать данные различных типов: текст, числа, даты и время суток. Они могут выполнять роль текстового редактора или калькулятора. Возможности использования многочисленных формул и функций облегчают решение многих задач:

• анализ табличных данных и построение диаграмм различных типов, • составление статистических и финансовых сводок, • планирование и распределение ресурсов, • выполнение технических и научных расчетов.

Вызов табличного процессора Excel аналогичен вызову других приложений. Окно Excel содержит те же самые элементы, что и окно Word, только на месте Линейки находится Строка формул и редактирования, в которой отображается содержимое активной ячейки -текст, число, дата или формула. В этой строке удобно редактировать содержимое ячейки.

Электронная таблица - это компьютерный эквивалент обычной таблицы, в клетках (ячейках) которой записаны данные различных типов. Главное достоинство электронной таблицы - автоматический пересчет всех данных, связанных формульными зависимостями при изменении значения любого операнда.

Ячейка - это поле данных на пересечении столбца и строки электронной таблицы.

Адрес ячейки определяется названием (номером) столбца и номером строки.

Ссылка - способ (формат) указания адреса ячейки в формуле.

Блок (фрагмент) ячеек - группа смежных ячеек. Блок может состоять из строки (или ее части), столбца (или его части), а также последовательности строк или столбцов (или их частей). Например, в блок А1:С8 включаются ячейки столбцов А, В, С в строках -8.

Текущая (активная) ячейка - это ячейка электронной таблицы, в которой в данный момент находится курсор.

Рабочая книга - основной документ Excel, содержащий листы, в которых могут находиться таблицы, диаграммы или макросы. Она хранится в файле с произвольным именем и расширением xls. При создании или открытии рабочей книги ее содержимое представлено в рабочем окне. Каждая книга по умолчанию содержит 16 листов. Лист имеет имя. По умолчанию листы книги обозначаются Лист1, Лист2,... (на ярлычках, под окном документа). Щелкнув правой кнопкой мыши по ярлычку, лист с помощью контекстного меню можно переименовать, удалить, скопировать или переместить, разместив перед любым другим листом либо в конце книги.

Форматирование данных - выбор формы представления числовых или символьных данных в ячейке, блоке ячеек, в нескольких выделенных блоках.

Формула - последовательность символов, начинающаяся со знака равенства =, за которым следует совокупность чисел, ссылок, математических операторов и функций.

Абсолютная ссылка - это не изменяющийся при копировании и перемещении формулы адрес столбца, строки или ячейки. Для указания абсолютной адресации перед обозначением столбца или (и) строки вводится символ $, например, А$1, $С8, $F$21.

Относительная ссылка - это изменяющийся при копировании и перемещении формулы адрес ячейки, содержащей исходное данное (операнд). Изменение адреса происходит по правилу сохранения ориентации ячеек с операндами относительно ячейки с формулой. Например, при перемещении формулы вниз по столбцу автоматически увеличиваются номера строк в адресах операндов.

Цель работы: научить студента открывать существующие книги, сохранять книги на новом месте и под новыми именами, работать с листами книги.

Оборудование, технические средства, инструмент: персональный компьютер, Microsoft Excel.

Задание 1 Работа с окном программы Excel 1.1.Через главное меню запустить Excel из группы MS Office.

1.2. Ознакомиться со структурой окна программы.

a) Какая информация содержится в заголовке программы?

b) Сколько панелей инструментов выведено на экран? Используя всплывающие подсказки, ознакомиться с новыми кнопками на этих панелях.

c) Рассмотреть рабочую область окна. Найти названия столбцов, номера строк, ярлычки с названиями листов рабочей книги, полосы прокрутки.

1.3. Свернуть окно программы в пиктограмму на панели задач.

1.4.Развернуть окно программы.

1.5.Изменить размеры окна так, чтобы оно занимало левую половину 1.6.Распахнуть окно на весь экран.

1.7. Указывая курсором на панель инструментов, вызвать контекстное меню. Какие варианты меню появятся? Повторить вызов контекстного меню, установив указатель мыши:

b) на ярлычок листа.

1.8. Отключить панели инструментов: Стандартная и Форматирование с использованием контекстного меню.

1.9. Включить панели инструментов: Стандартная и Форматирование с использованием меню.

1.10. Расположить панель инструментов Стандартная по левому краю экрана, а панель инструментов Форматирование по правому краю экрана.

1.11. Вернуть панели в верхнюю часть окна.

1.12. Выполняя команду Вид-Строка формул, проследить какой элемент исчезнет с экрана. Вновь выполнить команду, для вывода строки формул на экран.

1.13. Посмотреть назначение элементов строки формул, используя всплывающие подсказки.

1.14. Щелчком мыши выделить любую ячейку таблицы. Как изменилось содержание строки формул.

Задание 2 Работа с окном рабочей книги 2.1. Свернуть окно рабочей книги. Где появится свернутое окно?

2.2. Восстановить размеры окна рабочей книги.

2.3. Набрать в ячейке А1 текст: Лист 1.

2.4. Перейти на лист 2, щелкнув по ярлычку Лист 2 и набрать в ячейке А1 текст:

Лист 2.

2.5. Перейти на лист 3 и набрать в ячейке А1 текст: Лист 3.

2.6. Переключаться между листами, нажимая клавиши |Ctrl+PageUp Ctrl+PageDown 2.7. Используя контекстное меню для ярлычка листа:

a) переименовать лист 1 в Задание;

2.8. Вставить новый лист, выполнив команду Вставка-Лист. С каким именем, и в каком месте появился ярлычок с новым листом?

2.9. Поменять местами лист 3 и лист 4, используя контекстное меню:

a) вызвать контекстное меню, находясь на листе 3;

b) в контекстном меню выбрать команду Переместить/скопировать, c) в диалоговом окне в списке «Перед листом» выбрать значение «Лист 4», нажать кнопку |OK|.

2.10. Поместить лист "Задание" после листа 4, перемещая ярлычок листа. Для этого установить указатель мыши на ярлык "Задание"; и удерживая нажатой левую кнопку мыши, переместить указатель после ярлычка "Лист 4".

2.11. Используя кнопку О на стандартной панели инструментов, создать новые рабочие книги: Книга 2, Книга 3, Книга 4. Как посмотреть название книги, с которой идет работа в текущий момент?

2.12. Используя меню Окно:

a) просмотреть все способы расположения окон на экране, используя команду Расположить, b) переключаться последовательно в документы Книга 2, Книга 1, 2.13. Переключиться в документ Книга 4, используя клавиши |Ctrl+F 2.14. Закрыть без сохранения документы Книга 2, Книга 3, Книга 4.

Контрольные вопросы:

1 Способы запуска Excel. Структура окна Excel.

Назначение кнопок Свернуть, Восстановить, Закрыть, Распахнуть на все окно. Отличие кнопок Свернуть и Закрыть. Работа с элементами меню: способы доступа к элементам главного меню и подменю. Виды заголовков меню. Выход из меню без выполнения команды.

3 Назначение панелей инструментов. Размещение панелей на экране.

Включение/отключение панелей. Какие панели рекомендуется отображать на экране.

4 Назначение строки ввода формул. Ее составные части.

Что такое книга в Excel? Из чего состоит книга? Как переключаться между книгами? Структура окна рабочей книги.

6 Ярлычки листов и работа с ними: переключение между листами, добавление листа, удаление листа, переименование листа, перемещение/копирование листа.

Управление видимостью ярлычков листов.

7 Ввод в ячейку даты и времени. К какому типу данных относятся эти константы?

Создание, заполнение, редактирование и форматирование таблиц Цель работы: научить студента водить и форматировать текст, ориентироваться в адресации ячеек.

Оборудование, технические средства, инструмент: персональный компьютер, Microsoft Excel.

Задание 1. Ввод текстовых данных 1.1. В диапазоне ячеек A1:E3 создайте копию, приведенной ниже таблицы.

1.2. Введите необходимый текст в нескольких ячейках, предварительно объединив ячейки B1:B3, C1:C3, D1:D3, E1:E3, и расположите его различными способами в различных форматах.

Для объединения ячеек используйте режим отображения объединение ячеек вкладки выравнивание команды Формат/Ячейки.

Для направления текста в ячейках нужно выбрать нужную ориентацию вкладки выравнивание команды Формат/Ячейки.

Для форматирования текста воспользуйтесь командой Формат/ячейки/шрифт, для задания границ - Формат/ячейки/граница.

Введите в одну ячейку A1 листа 2 предложение и отформатируйте следующим образом:

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЦЕССОР

ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ,

ТАБЛИЧНОЙ ФОРМЕ.

Для добавления новой строки в ячейку используется комбинация клавиш ALT + ENTER. Для расположения текста в ячейке в несколько строк также можно применить вкладку выравнивание команды Формат/Ячейки и установить флажок Переносить по словам.

На листе 3 постройте таблицу следующего вида:

Для объединения ячеек в 1, 2 и последней строке необходимо выделить соответствующие ячейки и воспользоваться кнопкой объединить на панели инструментов.

Для ввода текущей даты необходимо нажать комбинацию клавиш Для ввода текущего времени необходимо нажать комбинацию клавиш Для задания границ воспользуйтесь кнопкой Границы на панели инструментов.

Для задания заливки воспользуйтесь функциями вкладки Вид команды Формат ячейки или кнопкой цвет заливки на панели инструментов.

4.1. Записать в ячейки A1-A12 названия всех месяцев года, начиная с января.

4.2. Записать в ячейки B1-G1 названия всех месяцев второго полугодия 4.3. Записать в ячейки A13-G13 названия дней недели Ввести первое значение и воспользоваться маркером автозаполнения (маленький квадратик, расположенный в правом нижнем углу активной ячейки или выделенной области).

Задание 5. Ввод и заполнение числовых данных 5.1. Введите в ячейку С1 целое число 125,6. Скопируйте эту ячейку в ячейки C2, C3, С4, С5 и отобразите ячейку С1 в числовом формате, ячейку С2 в экспоненциальном, ячейку С3 в текстовом, ячейку С4 в формате дата, ячейку С5 в дробном формате;

5.2. Задайте формат ячейки С6 так, чтобы положительные числа отображались в ней зеленым, отрицательные - красным, нулевые – синим, а текстовая информация желтым цветом (см. пояснения);

5.3. Заполните диапазон A1:A10 произвольными дробными числами и сделайте формат процентный;

5.4. Скопируйте диапазон A1:A10 в диапазон D1:D10, увеличив значения в два раза. Установите для нового диапазона дробный формат;

При помощи встроенного калькулятора вычислите среднее значение, количество чисел, количество значений и минимальное значение построенного диапазона А1:А10 и запишите эти значения в 15-ю строку.

Для задания формата отображения числа воспользуйтесь нужным форматом вкладки Число команды Формат/ячейки или определите свой (пользовательский) формат.

При выделенном диапазоне чисел в строке состояние появляется значения калькулятора текущей функции. Изменить функцию калькулятора можно посредством вызова контекстного меню (правая кнопка мыши) для строки состояния.

6.1. Заполнить ячейки A1:A10 последовательными натуральными числами от 1 до 6.2. Заполнить диапазон B1:D10 последовательными натуральными числами от до 6.3. Заполнить диапазон Е1:Е10 последовательными нечетными числами от 1 до 6.4.Заполнить 27 строку числами 2, 4, 8, 16,… (20 чисел) 6.5. Скопировать диапазон A1:D10 в ячейки A16:D 6.6. Обменять местами содержимое ячеек диапазона A1:A10 с ячейками D1:D10 и содержимое ячеек диапазона A16:D16 с ячейками A25:D Для заполнения чисел воспользуйтесь командой Правка/заполнить/прогрессия или используйте маркер автозаполнения.

7.1. На листе 7 построить таблицу Пифагора (таблицу умножения).

7.2. Скопировать полученную таблицу на свободное место листа, уменьшив значения в три раза.

Контрольные вопросы:

1 Ввод в ячейку текста. Что является текстовой константой, какие символы можно использовать при ее наборе? К какой границе ячейки прижимается текст?

2 Ввод в ячейку числа. Виды числовых констант. Какие символы можно использовать при вводе числа? К какой границе ячейки прижимается число? Как число преобразовать в текст?

3 Какими действиями может быть завершен ввод исходных данных в ячейку электронной 4 Как вводится в одну ячейку текст, состоящий из нескольких строк?

5 Какие средства (технологии) Excel используются для проверки вводимых данных?

6 Как вставить функцию в Excel?

Цель работы: научить студента водить формулы и производить расчеты.

Оборудование, технические средства, инструмент: персональный компьютер, Microsoft Excel.

Выполните вычисления по следующим формулам:

считая заданными величины x, y, z соответственно в ячейках A3, B3 и C3.

Выполнение.

Введем в ячейки A3, B3 и C3 конкретные значения переменных, например 1.2, 3, 1.5 и присвоим этим ячейкам соответственно имена X, Y, Z. Для присвоения имен ячейкам используйте команду Вставка /Имя /Присвоить.

В ячейки A5, A6 и A7 введем поясняющий текст, а в ячейки B5, B6 и B соответствующие формулы. Например, для вычисления первого значения можно ввести формулу =4+3*X+2*X^2+X^3. Однако, лучше провести вычисления по схеме Горнера, которая позволяет уменьшить число выполняемых операций. В этом случае формула примет вид =((X+2)*X+3)*X+4. Предложенные формулы используют в качестве операндов, созданные имена, что делает их похожими на соответствующие математически формулы. При необходимости, в формулах также можно использовать и ссылки на ячейки рабочей таблицы. В этом случае нужная формула имела бы вид = (A3+2)*A3+3)*A3+4.

Вид электронной таблицы приведен на следующем рисунке.

На листе создайте таблицу, содержащую сведения о ценах на продукты. Заполните пустые клетки таблицы произвольными ценами, кроме столбца «Среднее значение» и строки «Всего».

Создайте имена по строкам и столбцам и вычислите среднемесячные цены каждого продукта и всего молочных продуктов по месяцам, используя построенные имена.

Для вычисления среднего значения используйте функцию СРЗНАЧ.

На листе запишите формулу для вычисления произведения сумм двух одномерных массивов A и B, т.е. где ai и bi соответствующие элементы массивов, а n – их размерность.

Конкретные данные, например, A={1.5, 1.23, 1.65, 2.44, 1.44} и B={2.11, 3.12, 2.14, 2.33, 3.12} введем соответственно в ячейки A2:E2 второй и A3:E3 третьей строки листа рабочей таблицы. Затем в ячейку A5 введем формулу: =СУММ(A2:E2)*СУММ(A3:E3).

Если диапазону A2:E2 присвоить имя А, а диапазону А3:Е3 – имя В, то можно применить формулу: =СУММ(A)*СУММ(В).

Вид электронной таблицы приведен на рисунке.

На листе запишите формулы вычисления сумм Si каждой строки двумерного матрицы, n – количество столбцов Выполнение.

Конкретные данные {di,j}, i=1,2,…,5, j=1,2,…,4. (матрица пять строк четыре столбца), введем в ячейки A1:D5. Вычислим суммы каждой строки и поместим их в ячейки F1:F5. Для этого поместим в ячейку F1 формулу: =СУММ(A1:D1), и с помощью маркера автозаполнения скопируем ее в ячейки F2:F5. Так как в формуле используется относительная ссылка, то каждая копия настроится на свое местоположение и будет вычисляться сумма соответствующей строки матрицы.

На листе запишите формулы для вычисления значений элементов массива yi = ai / max(bi),i=1, 2,…,n, где ai и bi элементы соответствующих массивов, а n – их размерность.

Выполнение.

Конкретные данные {ai},i=1,2,…,5; {bi},i=1,2,…,5, введем соответственно в ячейки A2:E2 второй, и A3:E3 третьей строки листа 5 рабочей таблицы. Затем в ячейку A5 введем формулу: =A2/ МАКС($A$3:$E$3) и с помощью маркера автозаполнения скопируем ее в ячейки B5:F5. Во втором операнде использована абсолютная ссылка, поэтому на новое местоположение будет настраиваться только первый операнд.

На листе задайте произвольный массив чисел. Вычислите сумму положительных чисел и количество отрицательных чисел в этом массиве.

Выполнение.

Произвольные данные введем, например, соответственно в ячейки A2:D6 листа рабочей таблицы. Для вычисления суммы положительных чисел, в ячейку F4 введем формулу: =СУММЕСЛИ(A2:D6;”>0”; A2:D6), а для вычисления количества отрицательных в ячейку F5 формулу: =СЧЕТЕСЛИ(A2:D6;””&A1; A2:E2).

На листе задайте массив чисел и используя соответствующие функции вычислите среднее арифметическое положительных чисел и среднее арифметическое абсолютных величин отрицательных чисел в этом массиве.

Среднее арифметическое значение положительных чисел равно частному от деления суммы положительных чисел на количество положительных. Для решения задания используйте функции СУММЕСЛИ, СЧЕТЕСЛИ и ABS.

На листе создайте произвольный список имен, и присвойте ему имя ИМЕНА.

Определите, сколько раз в списке ИМЕНА содержится Ваше имя, заданное в ячейке.

Методические указания.

Используйте функцию СЧЕТЕСЛИ.

Контрольные вопросы:

1. Что происходит, если по ширине столбца не входят:

2. Ввод в ячейку формулы. C какого символа начинается формула? Что отображается после ввода формулы в ячейке? в строке формул?

3. Перечислите способы копирования формул в Excel.

4. Как выполняется копирование с использованием «протаскивания» маркера заполнения?

5. Как копирует Excel формулы при относительной адресации ячеек?

Цель работы: Изучить логические функции табличного процессора EXCEL, научиться использовать логические функции для построения таблиц истинности, освоить применение функций ЕСЛИ, СЧЕТЕСЛИ для обработки табличной информации.

Оборудование, технические средства, инструмент: персональный компьютер, Microsoft Excel Задание 1. Составьте электронную таблицу для решения уравнения вида с анализом дискриминанта и коэффициентов a, b, c. Для обозначения коэффициентов, дискриминанта и корней уравнения применить имена.

Выполнение.

В ячейки A3, В3 и С3 введем значения коэффициентов квадратного уравнения и обозначим эти ячейки именами a, b и с_. Ячейку А4, где будет размещаться значение дискриминанта, обозначим именем D. Для вычисления дискриминанта в ячейку А введем формулу =b^2-4*a*c_, затем для вычисления корней в ячейки А5 и А6 введем функцию ЕСЛИ с соответствующими условиями для a, b, c, и d и формулами для корней (-b+КОРЕНЬ(D))/(2*a) и (-b-КОРЕНЬ(D))/(2*a).

Вид электронной таблицы может иметь следующий вид.

Пусть в ячейках A1,A2,A3 записаны три числа, задающих длины сторон треугольника.

Написать формулу:

определения типа треугольника (равносторонний, равнобедренный, разносторонний), определения типа треугольника (прямоугольный, остроугольный, тупоугольный), вычисления площади треугольника, если он существует. В противном случае в ячейку В вывести слово "нет".

Задание 3: Построить таблицу истинности логического выражения (ИСТИНА или ЛОЖЬ).

Дать рабочему листу название «Лог. выражение».

Заполнить ячейки рабочего листа значениями логических переменных X, Y, Z.

Вычислить значения элементарных логических действий И(), ИЛИ(), НЕ() (столбцы D-G).

В последнем столбце записать логическое выражение XY(¬XZ) (значения двух последних столбцов должны совпадать).

Отформатировать ячейки таблицы (использовать переносить по словам).

1. Как выравниваются по умолчанию текст и числа в ячейках?

2. Когда используется функция ЕСЛИ?

3. Как можно вызвать функцию суммирования СУММ( )?

4. Как вставить новый рабочий лист?

5. Как переместить лист рабочей книги в новое место?

Цель работы: освоить методы построения и редактирование диаграмм различных типов.

Оборудование, технические средства, инструмент: персональный компьютер, Microsoft Excel Задание 1. Составить таблицу расчета доходов фирмы в абсолютном и процентном отношении и диаграмму роста доходов на основе данных о доходах фирмы.

Рост уровня доходов фирмы в абсолютном и процентном отношении Месяцы Уровень доходов Уровень доходов Рост уровня доходов 1. Составить таблицу расчета доходов фирмы: определить тип, размер и стиль шрифтов для заголовков строк и столбцов: Times New Roman Cyr, размер 12, стиль полужирный; для остального текста - Times New Roman Cyr, размер 10, стиль обычный;

2. Вычислить рост уровня доходов фирмы в процентном отношении в каждом месяце 2011 года по отношению к январю 2011 года (3-й столбец таблицы);

=(Ci-C$3)/C$3 где Сi – адрес ячейки i-го месяца графы Уровень доходов фирмы в 2011 году, С$3 – абсолютный адрес ячейки Уровень доходов фирмы за январь 2011 года;

3. Вычислить суммарный уровень доходов фирмы за 2011 и 2010 годы, результаты поместить в последней строке второго и третьего столбца соответственно;

4. Вычислить среднее значение роста уровня доходов в процентах, результат поместить в последней строке четвертого столбца;

5. Построить диаграмму зависимости уровня доходов фирмы за 2010 и 2011 годы по месяцам в виде гистограммы;

6. Построить диаграмму зависимости уровня доходов фирмы в процентном отношении в виде линейного графика;

7. Построить совмещенную диаграмму (тип нестандартная/график|гистограмма 2) по данным полученной таблицы (второй, третий и четвертый столбцы);

8. Рассмотреть другие типы диаграмм, освоить редактирование элементов диаграмм.

Задание 2. Построить график функции y=sin x. Значение аргумента х выбрать в пределах от –6 до 6 с шагом 0,5.

Выполнение.

Построим таблицу следующего вида Для чего заполним значениями строку Х путем протягивания. В строку Y вставим формулу =Sin(B2) и протянем до конца таблицы.

Затем выделим построенный диапазон и на панели стандартная нажмем кнопку Мастер диаграмм. Выберем тип диаграммы – график.

Задание 3. Составьте электронную таблицу для вывода графика квадратичной функции y ax bx c, считая a, b и с параметрами на интервале [-5;5] с шагом 0.2.

Задание 4. Составьте электронную таблицу для вывода графика y a sin( b x c), считая a, b и с параметрами на интервале [n1;n2] с шагом h=(n2-n1)/30.

Задание 5. Составьте электронную таблицу для вывода графика функции Контрольные вопросы:

Что такое внедренная диаграмма и лист диаграммы?

2. Какие технологи используются для построения диаграмм в Excel?

3. Назовите типы диаграмм в Excel и дайте их краткую характеристику.

4. Что такое диаграммы нестандартного типа?

5. Как вызвать Мастер диаграмм?

6. Какие средства Excel можно использовать для настройки отображения диаграммы?

7. Что можно изменить в виде построенной диаграммы?

8. Для чего предназначена легенда диаграммы?

9. В каких случаях в диаграмму включается вспомогательная ось?

10. Для чего используются диаграммы смешанного типа?

11. В каких случаях следует использовать круговую диаграмму?

12. Что такое линия тренда и для чего она используется?

13. От чего зависит выбор типа линии тренда?

Организация работы пользователя в системе AutoCAD Цель работы: Овладение практическими навыками работы на ПЭВМ в графической системе AutoCAD.

Оборудование, технические средства, инструмент: персональный компьютер, система AutoCAD.

Занятие проводится в форме «работа в команде». Работа в малых группах – это один из самых популярных методов интерактивного обучения, так как он дает всем обучающимся возможность участвовать в работе, практиковать навыки сотрудничества и межличностного общения.

Студенты разделяются на подгруппы по 2 человека («сильный» студент + «слабый» студент).

Выполнить элементы следующих построений:

наиболее распространенные типы линий чертежа;

проекции предмета как пример применения линий чертежа.

Перенести чертеж в форматную рамку с основной надписью и получить чертеж формата А4 на принтере.

Упражнение 1. Построение линий чертежа и проекций предмета.

1.1. Загрузка AutoCAD 2011, определение формата листа и единиц измерения.

Запуск AutoCAD 2011 в операционной системе Windows2000/XP/7 выполняется двойным щелчком левой кнопкой мыши на пиктограмме на рабочем столе или командой Пуск > Autodesk >Программы > AutoCAD2011 > AutoCAD2011. Кнопка Пуск расположена на панели задач чаще всего в нижней части экрана.

Для настройки системы, если вы находитесь в начале сеанса работы, используются диалоговые окна Начало работы или Создание нового рисунка, управляющие созданием нового чертежа, кнопка В этих диалоговых окнах следует выбрать кнопку Вызов мастера пункт Детальная подготовка. Нажмите кнопку OK.

Измените точность представления единиц измерения и выберите из раскрывающегося списка Точность 0. Нажмите кнопку Далее. Измените установку точности измерения углов и нажмите кнопку Далее. Щелкните по кнопке Далее, чтобы принять предлагаемое по умолчанию направление нулевого угла. Снова щелкните по кнопке Далее, приняв ориентацию отсчета углов против часовой стрелки. На следующем шаге задается область, используемая для рисования. Для задания формата А4 введите в поле Ширина и 297 в поле Длина. Щелкните по кнопке Готово.

1.2. Настройка параметров рабочего экрана.

Откройте диалоговое окно Настройка, которое вызывается из падающего меню Сервис > Настройка... Щелкните мышью по закладке Экран. В поле Гладкие дуги и окружности введите 10000. Нажмите кнопку Цвета. Выберите из раскрывающегося списка Цвета белый цвет рабочего поля чертежа.

1.3. Создание текстового стиля для выполнения надписей.

При загрузке системы по умолчанию установлен стиль текста STANDARD, в котором установлен шрифт txt.shx. Для выполнения надписей на чертеже удобно использовать шрифт ISOСPEUR. Для создания нового стиля шрифта в диалоговом окне Стиль текста, которое открывается с помощью меню Формат > Текстовые стили..., нажмите кнопку Новый. В новом окне ввести имя нового стиля текста, например ТЕКСТ.

Нажмите кнопку ENTER. В окне Текстовые стили в поле списка Имя стиля установите стиль ТЕКСТ, а в поле списка Шрифт выберите нужный шрифт ISOСPEUR. В поле Угол наклона установите 15. Нажмите кнопку Применить, кнопку Закрыть.

1.4.Настройка стиля для простановки размеров.

Откройте диалоговое окно Диспетчер размерных стилей, используя падающее меню Размеры > Стиль.... Щелкните мышью по кнопке Новый... В новом диалоговом окне введите имя нового стиля. В диалоговом окне Новый размерный стиль выберите закладку Линии и стрелки. В поле Размер стрелки введите 5. В поле Отступ от объекта задайте 0. Из раскрывающихся списков Стрелки выберите Заполненная замкнутая.

Щелкните по закладке Текст. В списке Стиль текста укажите имя созданного в п. стиля ТЕКСТ, в списке Высота текста задайте 3.5, а в поле Отступ от размерной линии укажите значение 1.3.

Щелкните по закладке Размещение. Отметьте опцию подгонки Текст и стрелки.

Щелкните по закладке Основные единицы. В раскрывающемся списке Округление выберите 1 (округление до целых). Нажмите кнопку ОК, а затем кнопку Закрыть.

1.5.Выполнение чертежа рамки и основной надписи.

Ответьте на подсказки следующим образом:

20, 5. Нажмите кнопку ENTER (). Второй угол: 205, 292 (). Выполните команду Отрезок. Введите координаты концов отрезка 20, 60 () и 205, 60 (). Нажмите ENTER (). Перезапустите команду, снова нажав клавишу ENTER. Введите новые координаты концов отрезка: 37, 60 и 37,5. Нажмите ENTER. Используя инструмент, выполните команду Подобие. Ответьте на подсказки следующим образом:

Определите величину отступа или [Точка] : 23 ().

Выберите объект для подобия или :

Укажите мышью отрезок, построенный на предыдущем этапе. После подсказки:

Определите точку со стороны отступа:

Щелкните мышью левее построенного отрезка. Будет построен отрезок, параллельный указанному, который расположен на расстоянии 23 мм левее. Аналогично закончите построение штампа.

Для заполнения штампа выполните команду Однострочный текст, используя падающее меню Рисование > Текст > Однострочный. Необходимо ответить на подсказки следующим образом:

Начальная точка текста или [Выравнивание / Стиль]: 39,36 (). Высота :3. Угол поворота текста : () Введите текст: № докум. () Аналогично заполняется основная надпись.

1.6. Установка режима вывода на экран координатной сетки и режимов объектной привязки.

Откройте диалоговое окно Режимы рисования, используя меню Сервис > Режимы рисования.... Щелкните по закладке Шаг и сетка. В поле Шаг сетки по Х: введите 5, нажмите ENTER (). В поле Шаг привязки по Х: введите 1, нажмите ENTER.

Щелкните по закладке Объектная привязка и установите привязки Конточка, Ближайший, Пересечение, Нормаль, отметив соответствующие поля диалогового окна.

Включите режимы вывода сетки, привязки к сетке и объектной привязки, щелкнув по кнопкам ШАГ, СЕТКА и ПРИВЯЗКА.

1.7. Установка типа линии.

На панели инструментов Свойства объектов выберите из раскрывающегося списка Типы линий типов линий. В раскрывшемся окне нажмите кнопку Загрузить. В новом окне Загрузка и перезагрузка типов линий прокрутите список типов линий так, чтобы можно было выбрать типы линий осевая, невидимая Удерживая нажатой клавишу Ctrl, выберите указанные типы линий (они подсвечиваются). Отпустите клавишу Ctrl, щелкните кнопку ОК. Укажите Continuous из списка и щелкните по кнопке Текущий, закройте диалоговое окно Диспетчер типов линий.

1.8. Выполнение надписей.

Выполните команду Однострочный текст (меню Рисование> Текст > Однострочный). Необходимо ответить на подсказки следующим образом:

Начальная точка текста или [Выравнивание / Стиль]: 70, 280 Высота : Угол поворота текста : Введите текст: Линии чертежа по ГОСТ2.303- Перезапустите команду Однострочный текст, нажав клавишу ENTER. Ответьте далее на подсказки:

Начальная точка текста или [Выравнивание / Стиль]: 40, Высота :5 J Угол поворота текста :

Введите текст: 1 0,8 Сплошная основная Закончите выполнение надписи.

1.9.Построение графических примитивов.

Выполните команду Отрезок. Затем введите координату начальной точки линии 50, 270. При включенном режиме ОРТО (нажатая кнопка ОРТО в строке состояния) переместите курсор вправо от введенной точки и задайте длину отрезка 40. Нажмите клавишу ENTER еще раз.

Для построения сплошной волнистой линии выполните команду Сплайн На подсказки следует ответить следующим образом:

Первая точка или [Объект]: 50, 240 Следующая точка: 55, Следующая точка или [Замкнуть/Допуск] : 65, Следующая точка или [Замкнуть/Допуск] : 70, Касательная в начальной точке: Касательная в конечной точке:

Аналогично постройте остальные линии чертежа.

1.10. Построение проекций предмета.

Используя инструмент объектов), выберите из раскрывающегося списка тип линии CENTER Выполните команду Отрезок. Ответьте на подсказки следующим образом:

Первая точка: 35,120 Следующая точка или [Отменить]: @70, Перезапустите команду Отрезок, нажав клавишу ENTER. Ведите координаты:

Первая точка: 125,120 Следующая точка или [Отменить]: @78, Снова перезапустите команду Отрезок. Введите Первая точка: 165,160 Следующая точка или [Отменить]: @0, - Измените текущий тип линии (Continuous) для построения контура детали. Ведите команду Отрезок и ответьте на подсказки следующим образом:

Первая точка: 40,120 Следующая точка или [Отменить]: 40, Следующая точка или [Отменить]: @10, 0 Следующая точка или [Отменить]: @0, Следующая точка или [Отменить]:.

Выполните команду Круг (_CIRCLE), вводя К (_C) и нажимая ENTER, или указывая инструмент Круг из панели инструментов Рисование. При появлении подсказки:

Центр круга или [3Т/2Т/ККР (кас касрадиус)]:, используя привязку к пересечению осевых линий, щелкните мышью вблизи точки пересечения. На следующую подсказку команды введите радиус окружности 35. Нажмите ENTER.

Завершите построение контуров детали аналогично.

1.11. Использование команды Разрыв для разрыва объекта на части.

объект укажите точку 1 (рис. 2). При появлении подсказки Определите вторую точку или [Первая точка]: введите П, чтобы выбрать опцию Первая точка, и нажмите ENTER. На запрос Определите первую точку разрыва, используя объектную привязку, снова укажите точку 1 отрезка. На запрос Определите вторую точку разрыва укажите точку 2 отрезка.

1.12. Нанесение размеров.

Выполните вызов команды для простановки линейных размеров, используя, например, падающее меню Размеры Линейный, при появлении запроса Определите начало первой выносной линии размера или выберите объект>: укажите, используя объектную привязку Конточка, точку 3. На подсказку Определите начало второй выносной линии размера или : укажите точку 4. После появления запроса Определите положение линии размера или [Мтекст/ Текст/ Угол!

Горизонтальный/ Вертикальный/ Повернутый]: введите T и нажмите ENTER для выбора опции Текст. Затем, перейдя на английскую раскладку клавиатуры, введите %%с70. %%с позволяет получить знак. На подсказку Определите положение линии размера или [Мтекст/ Текст/ Угол ] укажите на экране точку, через которую пройдет размерная линия.

1.13.Установка толщины линий.

Включите режим отображения толщины линий, щелкнув по кнопке ВЕС в статусной строке. Затем выделите линии контура, щелкнув по ним левой кнопкой мыши.

Раскройте список инструмента Выбор толщины линии, используя стрелку пиктограммы этого инструмента. В раскрытом списке сделайте выбор 0.8 мм. Толщина линий изменится. Аналогично установите толщину 0.3 мм осевых линий.

1.14.Сохранение чертежа и выход из AutoCAD.

Сохранение файла чертежа в системе AutoCAD выполняется так же, как и в Windows2000/XP. Выполните команду Сохранить как, используя меню Файл. В диалоговом окне Сохранить как в раскрывающемся списке Папка выбрать нужный диск, например A:\. В поле Имя файла введите имя чертежа, например Задание1, нажмите кнопку ENTER или щелкните по кнопке Сохранить.

Для выхода из системы AutoCAD необходимо выбрать меню Файл, команду Выход или щелкнуть мышью по кнопке Закрыть (кнопка расположена в правом верхнем углу экрана).

Контрольные вопросы:

1. Что такое объектная привязка? Перечислите объектные привязки, используемые в 2. Какие виды систем координат используются в AutoCAD?

3. В каком подменю находятся команда рисования?

4. Что является примитивом в системе AutoCAD? Какие способы задания координат 5. Какая команда позволяет штриховать область? Как выбрать шаблон штриховки?

Как выбрать область штриховки? Какие типы штриховок вы знаете?

6. Какими элементами определяется сопряжение?

7. Какие команды рисования текста вы знаете и чем они отличаются?

8. Что такое стиль текста и как его можно изменить?

9. В каком подменю находятся команды простановки размеров, в частности команды простановки линейных размеров?

10. Какая команда обеспечивает простановку углового размера?

11. Как проставить диаметральный размер?

12. Как проставить символ в различных стилях?

13. Какая команда обеспечивает простановку радиального размера и ее действия в различных ситуациях? Как обеспечить вывод символа радиуса?

14. Как проставить размер с выноской? Как осуществить подчеркивание размерного 15. В каком подменю находятся команды редактирования?

Цель работы: Совершенствование практических навыков работы в графической системе AutoCAD и выполнение рабочего чертежа типовой детали.

Оборудование, технические средства, инструмент: персональный компьютер, система AutoCAD.

Занятие проводится в форме «работа в команде». Работа в малых группах – это один из самых популярных методов интерактивного обучения, так как он дает всем обучающимся возможность участвовать в работе, практиковать навыки сотрудничества и межличностного общения.