計算機(jī)圖形技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

俞海峰

摘要：計算機(jī)圖形技術(shù)沖破了原來傳統(tǒng)手繪畫圖的過程，隨著計算機(jī)圖形軟件的問世，已經(jīng)徹底解決了手繪不足出現(xiàn)的問題，給機(jī)械制造業(yè)帶來了巨大的收益。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)圖形技術(shù)；機(jī)械制造；發(fā)展前景

一、計算機(jī)圖形技術(shù)的概述

計算機(jī)圖形是按照電腦軟件中的二進(jìn)制進(jìn)行編程，將編程出現(xiàn)的東西通過圖形的方式進(jìn)行展示。計算機(jī)圖形技術(shù)主要的研究方向是幾何元素和圖形生成的方式、各種圖形經(jīng)過計算機(jī)進(jìn)行在機(jī)械制造中的應(yīng)用。

現(xiàn)在圖形技術(shù)的具體表現(xiàn)形式有兩種，一種是通過線條表現(xiàn)出現(xiàn)的圖形，有線條感的圖形主要是用于工程設(shè)計圖，在設(shè)計中表現(xiàn)出來的圖形，另一種是通過立體圖形表現(xiàn)出來的效果圖，主要表現(xiàn)在立體填充的圖形上。這兩種方式都有較為廣泛的應(yīng)用，在機(jī)械制造行業(yè)主要是機(jī)械圖形的設(shè)計，以及相關(guān)的圖像處理技術(shù)。在計算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展過程中逐步發(fā)展出來了圖形模式識別技術(shù)以及相關(guān)的自動化繪圖技術(shù)。

二、在CAD和CAM領(lǐng)域的應(yīng)用

CAD和CAM現(xiàn)在是機(jī)械制造中應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。現(xiàn)在很多機(jī)械都是大型制造機(jī)械，相關(guān)的設(shè)計人員如果不依據(jù)計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造的配合很難完成工作，所以這兩項模式有很重要的意義。現(xiàn)在的大型制造機(jī)械需要嚴(yán)密的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)單純依靠手繪進(jìn)行設(shè)計，數(shù)據(jù)會相差太大，所以必須借助這些系統(tǒng)進(jìn)行工作。現(xiàn)在的計算機(jī)圖形技術(shù)不僅能夠給出相應(yīng)的圖形，還可以對于圖形在完成過程中的各個數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)可以及時進(jìn)行分析，這樣能夠避免數(shù)據(jù)的出錯。

計算機(jī)圖形技術(shù)節(jié)省了大量的人力，不需要設(shè)計人員一次次的訂正，檢查現(xiàn)在只需要將數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)中就可以轉(zhuǎn)換成相關(guān)的內(nèi)容，計算機(jī)可以自動化的監(jiān)測中其中的錯誤，不需要浪費(fèi)人力進(jìn)行各種檢測。現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了計算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床技術(shù)能夠通過圖形加工出更加精密的模型，減少數(shù)據(jù)誤差，增加數(shù)據(jù)的精密度。通過CAD可以完成很多空間立體想象出現(xiàn)的模型，這些模型在傳統(tǒng)方式中只能憑借人進(jìn)行空想，沒有模型進(jìn)行依據(jù)，只是單純的在紙張上表現(xiàn)出現(xiàn)，然而想象和失誤會存在很大的誤差，但是輔助設(shè)計就增加了模型的精密度，還可以讓使用者看到立體的圖像。這種仿真模擬因為需要巨大的數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐，所以需要的經(jīng)濟(jì)數(shù)額也較為巨大，一般的機(jī)械制造不會在這方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)投資，因為投資會減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，但是企業(yè)可以通過這種方式的變形進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)用，這樣就能解決實時模擬問題。

三、在仿真領(lǐng)域的應(yīng)用

仿真的目的是以調(diào)色的目的將加工過程模擬出來，在進(jìn)行模擬的時候不注重圖形的顏色感，而是應(yīng)該注意模型的真實度。在仿真領(lǐng)域進(jìn)行模擬加工的時候需要忽視顏色，但是這樣仍然在圖形效果方面有影響。在進(jìn)行仿真模擬的時候需要對于不同的事物進(jìn)行不同的顏色定義，這樣就能夠更加直觀的進(jìn)行觀察。仿真領(lǐng)域的真實度主要表現(xiàn)在現(xiàn)在很多模型被制造出來之后都是機(jī)械的縮小版，所以能夠較為直觀的觀察模型。

因為仿真的目的是為了找到機(jī)械加工中的錯誤，所以在仿真過程中找到問題之后要及時的進(jìn)行糾正，在仿真中一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時提出問題，這樣才能達(dá)到仿真的最終目的。加工不同的模型需要上色和觀察的地方不同，但是整體上來說是有一定的差距，不能對于不同的事物有一樣的看法，在進(jìn)行判斷的時候需要分清事物的主次。

上述的這種基于圖像空間離散法的仿真方式，是在仿真的過程中將每一步進(jìn)行實體描述，它允許用戶用相反的方式去考慮問題，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是實時性較高，能夠給用戶提供了驗證加工差的能力。

四、模具設(shè)計和生產(chǎn)方面計算機(jī)圖形技術(shù)的研究

傳統(tǒng)的手繪圖形不能嚴(yán)密的計算出設(shè)計模型的數(shù)據(jù)，但是模具設(shè)計是機(jī)械生產(chǎn)的首要任務(wù)，沒有模具設(shè)計之后的機(jī)械生產(chǎn)不會成功。在計算機(jī)圖形技術(shù)設(shè)計中，從小的物體到大的物體都需要模具進(jìn)行生產(chǎn)，所以模具的重要性不言而喻。模具設(shè)計在計算機(jī)圖形技術(shù)中的應(yīng)用就是數(shù)據(jù)精密操作方便，能夠通過巨大的數(shù)據(jù)庫給模型找到一個較好的設(shè)計方案，這樣的設(shè)計方案是幫助模具進(jìn)行相關(guān)設(shè)計的。在計算機(jī)圖形中進(jìn)行的模具設(shè)計較精密，而且沒有導(dǎo)致模型出錯的數(shù)據(jù)誤差，所以相關(guān)人員可以批量生產(chǎn)，這樣不僅增加了生產(chǎn)效率，而且節(jié)省了設(shè)計人員的人力支出。

模具成型之后就可以將模具進(jìn)行批量生產(chǎn)，這樣能夠擴(kuò)大企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且在生產(chǎn)過程中使用計算機(jī)圖形技術(shù)可以及時對于有問題的模型進(jìn)行更改，能夠掌握生產(chǎn)中的各個數(shù)據(jù)，利用各種數(shù)據(jù)圖直觀的看到模型的生產(chǎn)動向，給企業(yè)進(jìn)行計算機(jī)圖形技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的運(yùn)行提供了極大便利。

五、真實感圖形技術(shù)的應(yīng)用研究

我國現(xiàn)在的計算機(jī)圖形技術(shù)已經(jīng)向真實感圖形開始轉(zhuǎn)變，這種和線條相比較更為直觀，立體。線條只是一個大致的輪廓，但是真實感圖形已經(jīng)是三維空間。由于機(jī)械模型不同于其他的模型，機(jī)械模型的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，想要被制作出來不僅需要相關(guān)的圖形，還需要有相關(guān)的打印方面的材料。雖然尋找打印材料較為繁瑣，但是在不斷研發(fā)過程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了真實感圖形技術(shù)的優(yōu)勢，越來越多的專業(yè)開始向這方面靠攏。我們可以通過真實感圖形技術(shù)對于模型進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計，在設(shè)計過程中一旦出現(xiàn)有需要改正的地方可以及時的進(jìn)行改正，而且不會破壞機(jī)械設(shè)計本身的性能，這是傳統(tǒng)手繪所不能做到的技術(shù)。

真實感圖形技術(shù)需要有先進(jìn)的設(shè)備作為基礎(chǔ)，我國現(xiàn)在的設(shè)備技術(shù)也在開始向真實感靠近，這給真實感圖形技術(shù)提供了設(shè)備基礎(chǔ)。現(xiàn)在很多機(jī)器都在向微型化和立體化發(fā)展，真實感圖形技術(shù)可以讓這些機(jī)器更加真實。現(xiàn)在很多電影特效都是運(yùn)用機(jī)器人進(jìn)行拍攝，這樣既能拍出真實的效果，還可以減少人員上的傷亡，所以真實感圖形技術(shù)在我國機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。真實感圖形技術(shù)有著較多的發(fā)展優(yōu)勢，其中重要的就是向真實、立體感靠近，為機(jī)械制造奠定良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

現(xiàn)在我國的計算機(jī)圖形技術(shù)已經(jīng)是一門獨(dú)立發(fā)展的學(xué)科，在依靠計算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)揮了本身強(qiáng)大的作用，而且為制造出精密度高，工作效率好的機(jī)械奠定了基礎(chǔ)。與此同時計算機(jī)圖形技術(shù)也開始向生活的各個方面開始發(fā)展，具有廣泛的領(lǐng)域和應(yīng)用范圍。

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