Системы автоматизированного проектирования, основывающиеся на трехмерном моделировании, в настоящее время становятся стандартом для создания конструкторской и технологической документации. Это обусловливает специальные требования к подготовке специалистов в техническом вузе. На фоне этого повышается уровень мотивации будущих специалистов к изучению методов компьютерной графики, возрастает роль графической подготовки в современном техническом образовании.
Развитие и применение современных графических пакетов при изучении графического цикла дисциплин обусловлены спецификой предмета, требующей развитого пространственного мышления, умений воспринимать и производить графическую информацию.
Компания Autodesk представляет достаточно сложный программный продукт для решения подобных задач — САПР, который при создании трехмерной реалистичной модели использует самый простой и понятный для обучаемого способ создания поверхности — кинематический.
При освоении данного программного средства следует учитывать некоторую оригинальность интерфейса по сравнению с известной системой 3DS Max в которой создание поверхности производится на трех картинном rкомплексном чертеже с одновременным отображением аксонометрии или перспективы объекта в специальном окне. Разработчики Inventor предлагают начать проектирование сложной модели с так называемого «эскиза», который представляет собой начальный плоский контур, который в последствии с помощью специальных процедур преобразуется в пространственный объект. К таким процедурам относятся «выдавливание», «вращение», «винт» и «сдвиг по сечениям». Возможна разработка предварительной геометрии без соблюдения размеров, но при необходимости исходному контуру можно придать натуральные размеры с помощью функции «авто размер», устанавливая действительные размерные числа. После разработки геометрии и размеров исходного контура следует команда «принять эскиз». После данной директивы плоский контур автоматически передается в подсистему трехмерных преобразований.
Система трехмерных преобразований состоит из интуитивно понятных процедур, позволяющих перемещать контур по строгим законам, формируя при этом пространственную оболочку. Визуализация происходит в аксонометрической проекции, которую можно мгновенно преобразовать в перспективную. На любом этапе преобразований пользователь имеет возможность в реальном масштабе времени вращать модель вокруг любой оси с помощью манипулятора «мышь», а также масштабировать и перемещать изображение. Модель при этом обтягивается фактурой и цветом того материала, который был выбран разработчиком. Предлагается несколько десятков подобных материалов, в том числе и с зеркальными свойствами.
После образования трехмерной модели существуют широчайшие возможности ее усложнения и оптимизации — сверление и нарезание отверстий, выполнение различных пазов, снятие фасок и образование сопряжений. Следует особо отметить, что все перечисленные действия производятся мгновенно на пространственной модели и позволяют, таким образом, действительно видеть эффективность той или иной операции.
Наличие подобной системы для быстрого получения трехмерной модели ни в коем случае не отрицает классической системы проектирования ручным способом с помощью чертежных инструментов, так как при всех достоинствах системы Inventor 10 не предоставляет возможности обратного перехода от пространственной модели к рабочему комплексному чертежу.
Инженерное образование предусматривает серьезную графическую подготовку будущих специалистов, качество которой призваны обеспечить преподаваемые в вузе такие общепрофессиональные дисциплины, как начертательная геометрия и инженерная графика, которые способствуют развитию пространственного воображения, творческого и конструктивного мышления будущего специалиста, а также воспитанию профессиональной и графической культуры обучающихся.
Профессиональная графическая компетентность инженера предполагает уровень осознанного применения графических знаний, умений и навыков, опирающийся на знания функциональных и конструктивных особенностей технических объектов; опыт графической профессионально ориентированной деятельности; свободную ориентацию в среде графических информационных технологий; отношение к успешной профессиональной деятельности, ее значению и определенным инженерным задачам.
Современные программные средства трехмерного моделирования всесторонне внедряются в учебный процесс при изучении графических дисциплин. Кроме этого широко используются аудиовизуальные средства обучения: наглядные образцы, модели, плакаты, методические указания, в том числе и электронный вариант. Также мультимедийное оборудование и современное программное обеспечение дает возможность создавать демонстрационные трехмерные модели геометрических образов и на их основе выполнять анимационные слайды.
Создаваемые трехмерные модели позволяют обучающимся первых курсов не только оттачивать навыки работы в системах автоматизированного проектирования, но и детально изучать принцип действия и устройство разнообразных изделий и механизмов, касающихся будущей профессиональной деятельности. Например, при изучении темы «Деталирование сборочного чертежа», достаточно сложной для понимания первокурсников, с помощью 3D моделей можно продемонстрировать наглядно как устройство всей сборочной единицы (рис. 1). Учебные 3D презентации — отличная возможность продемонстрировать, как устроен тот или иной механизм, причём не только снаружи, но даже изнутри.
Таким образом, подсистема образования трехмерных объектов в САПР является превосходным дополнением в учебном процессе, позволяя формировать высоко реалистичные модели кинематическим способом.