计算机图形技术在机械制造中的应用

俞海峰

摘要：计算机图形技术冲破了原来传统手绘画图的过程，随着计算机图形软件的问世，已经彻底解决了手绘不足出现的问题，给机械制造业带来了巨大的收益。

关键词：计算机图形技术；机械制造；发展前景

一、计算机图形技术的概述

计算机图形是按照电脑软件中的二进制进行编程，将编程出现的东西通过图形的方式进行展示。计算机图形技术主要的研究方向是几何元素和图形生成的方式、各种图形经过计算机进行在机械制造中的应用。

现在图形技术的具体表现形式有两种，一种是通过线条表现出现的图形，有线条感的图形主要是用于工程设计图，在设计中表现出来的图形，另一种是通过立体图形表现出来的效果图，主要表现在立体填充的图形上。这两种方式都有较为广泛的应用，在机械制造行业主要是机械图形的设计，以及相关的图像处理技术。在计算机图形技术的发展过程中逐步发展出来了图形模式识别技术以及相关的自动化绘图技术。

二、在CAD和CAM领域的应用

CAD和CAM现在是机械制造中应用最为广泛的领域。现在很多机械都是大型制造机械，相关的设计人员如果不依据计算机辅助设计和计算机辅助制造的配合很难完成工作，所以这两项模式有很重要的意义。现在的大型制造机械需要严密的数据，这些数据单纯依靠手绘进行设计，数据会相差太大，所以必须借助这些系统进行工作。现在的计算机图形技术不仅能够给出相应的图形，还可以对于图形在完成过程中的各个数据进行监测，一旦出现异常数据可以及时进行分析，这样能够避免数据的出错。

計算机图形技术节省了大量的人力，不需要设计人员一次次的订正，检查现在只需要将数据输入到计算机中就可以转换成相关的内容，计算机可以自动化的监测中其中的错误，不需要浪费人力进行各种检测。现在的数控机床技术进一步促进了计算机图形技术的发展。数控机床技术能够通过图形加工出更加精密的模型，减少数据误差，增加数据的精密度。通过CAD可以完成很多空间立体想象出现的模型，这些模型在传统方式中只能凭借人进行空想，没有模型进行依据，只是单纯的在纸张上表现出现，然而想象和失误会存在很大的误差，但是辅助设计就增加了模型的精密度，还可以让使用者看到立体的图像。这种仿真模拟因为需要巨大的数据进行支撑，所以需要的经济数额也较为巨大，一般的机械制造不会在这方面进行经济投资，因为投资会减少企业的经济效益，但是企业可以通过这种方式的变形进行相关的应用，这样就能解决实时模拟问题。

三、在仿真领域的应用

仿真的目的是以调色的目的将加工过程模拟出来，在进行模拟的时候不注重图形的颜色感，而是应该注意模型的真实度。在仿真领域进行模拟加工的时候需要忽视颜色，但是这样仍然在图形效果方面有影响。在进行仿真模拟的时候需要对于不同的事物进行不同的颜色定义，这样就能够更加直观的进行观察。仿真领域的真实度主要表现在现在很多模型被制造出来之后都是机械的缩小版，所以能够较为直观的观察模型。

因为仿真的目的是为了找到机械加工中的错误，所以在仿真过程中找到问题之后要及时的进行纠正，在仿真中一旦发现问题要及时提出问题，这样才能达到仿真的最终目的。加工不同的模型需要上色和观察的地方不同，但是整体上来说是有一定的差距，不能对于不同的事物有一样的看法，在进行判断的时候需要分清事物的主次。

上述的这种基于图像空间离散法的仿真方式，是在仿真的过程中将每一步进行实体描述，它允许用户用相反的方式去考虑问题，这种方法最大的优点就是实时性较高，能够给用户提供了验证加工差的能力。

四、模具设计和生产方面计算机图形技术的研究

传统的手绘图形不能严密的计算出设计模型的数据，但是模具设计是机械生产的首要任务，没有模具设计之后的机械生产不会成功。在计算机图形技术设计中，从小的物体到大的物体都需要模具进行生产，所以模具的重要性不言而喻。模具设计在计算机图形技术中的应用就是数据精密操作方便，能够通过巨大的数据库给模型找到一个较好的设计方案，这样的设计方案是帮助模具进行相关设计的。在计算机图形中进行的模具设计较精密，而且没有导致模型出错的数据误差，所以相关人员可以批量生产，这样不仅增加了生产效率，而且节省了设计人员的人力支出。

模具成型之后就可以将模具进行批量生产，这样能够扩大企业的生产效率，而且在生产过程中使用计算机图形技术可以及时对于有问题的模型进行更改，能够掌握生产中的各个数据，利用各种数据图直观的看到模型的生产动向，给企业进行计算机图形技术在机械制造行业的运行提供了极大便利。

五、真实感图形技术的应用研究

我国现在的计算机图形技术已经向真实感图形开始转变，这种和线条相比较更为直观，立体。线条只是一个大致的轮廓，但是真实感图形已经是三维空间。由于机械模型不同于其他的模型，机械模型的结构更为复杂，想要被制作出来不仅需要相关的图形，还需要有相关的打印方面的材料。虽然寻找打印材料较为繁琐，但是在不断研发过程中已经发现了真实感图形技术的优势，越来越多的专业开始向这方面靠拢。我们可以通过真实感图形技术对于模型进行相关的设计，在设计过程中一旦出现有需要改正的地方可以及时的进行改正，而且不会破坏机械设计本身的性能，这是传统手绘所不能做到的技术。

真实感图形技术需要有先进的设备作为基础，我国现在的设备技术也在开始向真实感靠近，这给真实感图形技术提供了设备基础。现在很多机器都在向微型化和立体化发展，真实感图形技术可以让这些机器更加真实。现在很多电影特效都是运用机器人进行拍摄，这样既能拍出真实的效果，还可以减少人员上的伤亡，所以真实感图形技术在我国机械制造领域发挥着巨大作用。真实感图形技术有着较多的发展优势，其中重要的就是向真实、立体感靠近，为机械制造奠定良好的发展基础。

现在我国的计算机图形技术已经是一门独立发展的学科，在依靠计算机的基础上发挥了本身强大的作用，而且为制造出精密度高，工作效率好的机械奠定了基础。与此同时计算机图形技术也开始向生活的各个方面开始发展，具有广泛的领域和应用范围。

参考文献：

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