計算機圖形技術在機械制造中的應用

俞海峰

摘要：計算機圖形技術沖破了原來傳統手繪畫圖的過程，隨著計算機圖形軟件的問世，已經徹底解決了手繪不足出現的問題，給機械制造業帶來了巨大的收益。

關鍵詞：計算機圖形技術；機械制造；發展前景

一、計算機圖形技術的概述

計算機圖形是按照電腦軟件中的二進制進行編程，將編程出現的東西通過圖形的方式進行展示。計算機圖形技術主要的研究方向是幾何元素和圖形生成的方式、各種圖形經過計算機進行在機械制造中的應用。

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

二、在CAD和CAM領域的應用

CAD和CAM現在是機械制造中應用最為廣泛的領域。現在很多機械都是大型制造機械，相關的設計人員如果不依據計算機輔助設計和計算機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。現在的大型制造機械需要嚴密的數據，這些數據單純依靠手繪進行設計，數據會相差太大，所以必須借助這些系統進行工作。現在的計算機圖形技術不僅能夠給出相應的圖形，還可以對于圖形在完成過程中的各個數據進行監測，一旦出現異常數據可以及時進行分析，這樣能夠避免數據的出錯。

計算機圖形技術節省了大量的人力，不需要設計人員一次次的訂正，檢查現在只需要將數據輸入到計算機中就可以轉換成相關的內容，計算機可以自動化的監測中其中的錯誤，不需要浪費人力進行各種檢測。現在的數控機床技術進一步促進了計算機圖形技術的發展。數控機床技術能夠通過圖形加工出更加精密的模型，減少數據誤差，增加數據的精密度。通過CAD可以完成很多空間立體想象出現的模型，這些模型在傳統方式中只能憑借人進行空想，沒有模型進行依據，只是單純的在紙張上表現出現，然而想象和失誤會存在很大的誤差，但是輔助設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據進行支撐，所以需要的經濟數額也較為巨大，一般的機械制造不會在這方面進行經濟投資，因為投資會減少企業的經濟效益，但是企業可以通過這種方式的變形進行相關的應用，這樣就能解決實時模擬問題。

三、在仿真領域的應用

仿真的目的是以調色的目的將加工過程模擬出來，在進行模擬的時候不注重圖形的顏色感，而是應該注意模型的真實度。在仿真領域進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。在進行仿真模擬的時候需要對于不同的事物進行不同的顏色定義，這樣就能夠更加直觀的進行觀察。仿真領域的真實度主要表現在現在很多模型被制造出來之后都是機械的縮小版，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行糾正，在仿真中一旦發現問題要及時提出問題，這樣才能達到仿真的最終目的。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，這種方法最大的優點就是實時性較高，能夠給用戶提供了驗證加工差的能力。

四、模具設計和生產方面計算機圖形技術的研究

傳統的手繪圖形不能嚴密的計算出設計模型的數據，但是模具設計是機械生產的首要任務，沒有模具設計之后的機械生產不會成功。在計算機圖形技術設計中，從小的物體到大的物體都需要模具進行生產，所以模具的重要性不言而喻。模具設計在計算機圖形技術中的應用就是數據精密操作方便，能夠通過巨大的數據庫給模型找到一個較好的設計方案，這樣的設計方案是幫助模具進行相關設計的。在計算機圖形中進行的模具設計較精密，而且沒有導致模型出錯的數據誤差，所以相關人員可以批量生產，這樣不僅增加了生產效率，而且節省了設計人員的人力支出。

模具成型之后就可以將模具進行批量生產，這樣能夠擴大企業的生產效率，而且在生產過程中使用計算機圖形技術可以及時對于有問題的模型進行更改，能夠掌握生產中的各個數據，利用各種數據圖直觀的看到模型的生產動向，給企業進行計算機圖形技術在機械制造行業的運行提供了極大便利。

五、真實感圖形技術的應用研究

我國現在的計算機圖形技術已經向真實感圖形開始轉變，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是三維空間。由于機械模型不同于其他的模型，機械模型的結構更為復雜，想要被制作出來不僅需要相關的圖形，還需要有相關的打印方面的材料。雖然尋找打印材料較為繁瑣，但是在不斷研發過程中已經發現了真實感圖形技術的優勢，越來越多的專業開始向這方面靠攏。我們可以通過真實感圖形技術對于模型進行相關的設計，在設計過程中一旦出現有需要改正的地方可以及時的進行改正，而且不會破壞機械設計本身的性能，這是傳統手繪所不能做到的技術。

真實感圖形技術需要有先進的設備作為基礎，我國現在的設備技術也在開始向真實感靠近，這給真實感圖形技術提供了設備基礎。現在很多機器都在向微型化和立體化發展，真實感圖形技術可以讓這些機器更加真實。現在很多電影特效都是運用機器人進行拍攝，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在我國機械制造領域發揮著巨大作用。真實感圖形技術有著較多的發展優勢，其中重要的就是向真實、立體感靠近，為機械制造奠定良好的發展基礎。

現在我國的計算機圖形技術已經是一門獨立發展的學科，在依靠計算機的基礎上發揮了本身強大的作用，而且為制造出精密度高，工作效率好的機械奠定了基礎。與此同時計算機圖形技術也開始向生活的各個方面開始發展，具有廣泛的領域和應用范圍。

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