Научное направление: «Компьютерная геометрия в инженерной графике»
Шифры научных специальностей, в рамках которых разрабатывалось данное научное направление:
Краткая аннотация научного направления:
Компьютерная геометрия в инженерной графике включает в себя предметную область начертательной геометрии, как теории геометрического моделирования и предметную область инженерной графики – создание технической документации.
Создание экранного образа реального (существующего) или идеального (воображаемого) объекта начинается с пространственного формообразования его геометрической модели. Современные программные решения позволяют моделировать трехмерные объекты практически любой сложности, используя базовый инструментарий CAD-модуля.
Достаточно редко электронная геометрическая модель детали состоит из одного элемента, а сам элемент формируется на основе одного единственного контура. В зависимости от геометрии детали обычно модель детали состоит из двух и более элементов модели, каждый элемент модели содержит более одного контура. Поэтому важно создавать взаимосвязи между контурами для каждого элемента модели, задавать надлежащее расположение контуров на соответствующих рабочих плоскостях и расположение самих рабочих плоскостей в модельном пространстве. Необходимо, чтобы модель детали была редактируемой, т.е. сохраняла свою геометрическую целостность при изменениях значений размерных ограничений. Отсюда требование к модели детали: при внесении изменений в значения размерных зависимостей модель детали должна предсказуемо корректно перестроиться, т. е. сохранить свою геометрическую целостность.
Опыт преподавания инженерно-графических дисциплин с использованием различных систем автоматизированного проектирования (AutoCAD, Autodesk Inventor, SolidWorks, Компас) позволил разработать стратегию построения электронных геометрических моделей деталей:
1. Сбор и анализ данных геометрии детали. В качестве исходных данных могут быть: реально существующий образец, комплекты документации, комплекты электронной документации. После анализа исходных данных геометрии детали определяются элементы модели детали на основе геометрической формы или на основе конструктивной принадлежности. Следующим шагом определяется расположение элементов в модельном пространстве и определяются размеры для моделирования.
2. Выработка решения для построения электронной геометрической модели детали. Первый шаг – выбор базовой или конструкционной операции. При выборе базовой операции в дальнейшем определяется способ построения по формообразованию, выбор операции по критериям, определение контуров.
3. Построение электронной геометрической модели детали – определение последовательности построения элементов. Использование CAD-модуля системы автоматизированного проектирования.
При электронном геометрическом моделировании необходимо руководствоваться стандартами Единой системы конструкторской документации на электронный документооборот и правил организации и структуры данных при выполнении электронной конструкторской документации. Стандарты с ГОСТ 2.051 по ГОСТ 2.057 определяют: электронные документы, электронную модель изделия, электронную структуру изделия, электронное описание изделия, электронную спецификацию, электронную модель детали, электронную модель сборочной единицы. Стандарты ГОСТ 2.001, ГОСТ 2.102, ГОСТ 2.104, ГОСТ 2.109 определяют общие положения и правила оформления конструкторской документации. Стандарты ГОСТ 2.511 и ГОСТ 2.512 регламентируют правила передачи данных электронных документов.
Выделение электронного геометрического моделирования как фундамента геометро-графического образования обеспечивает конструктивное использование развивающихся возможностей компьютерной графики. Быстрая визуализация результатов решения, возможность мгновенного исправления ошибок, выбор удобного варианта графического представления – все это повышает эффективность практического использования полученных навыков.
Аннотации трех наиболее значимых публикаций:
1. Гузненков, В.Н. Формирование геометро-графического образования в техническом университете: монография. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 226 с.
Представлен перспективный взгляд на развитие геометро-графического образования в техническом университете. Рассмотрены современные подходы и опыт формирования структуры и содержания геометро-графического образования. Описана экспериментальная реализация основных положений.
Для преподавателей технических вузов, научных работников высшей школы, исследующих и применяющих современные образовательные технологии.

2. Гузненков В.Н., Журбенко П.А., Винцулина Е.В. Autodesk Inventor 2016. Трехмерное моделирование деталей и выполнение электронных чертежей: учеб. пособие [Рекомендовано УМО РАЕ по классическому университетскому и техническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки: 151701 – «Проектирование технологических машин и комплексов»]. – М.: ДМК Пресс, 2017. – 124 с. [Золотая медаль 46-й книжной выставки в Лондоне «LONDON BOOK FAIR 2017»].
В книге освещается автоматизированное проектирование в системе Autodesk Inventor по курсу инженерной графики, – построение электронных геометрических моделей и выполнение электронных чертежей деталей. Моделирование начинается с построения плоских контуров. Рассмотрено построение электронных геометрических моделей, выполнение чертежей сначала простых геометрических тел, затем деталей типа «тела вращения» и «не тела вращения». Большое число иллюстраций и подробное изложение материала позволяют использовать книгу для самообучения.
Учебное пособие подготовлено на основе опыта преподавания дисциплины «Компьютерная графика» на кафедре «Инженерная графика» МГТУ им. Н.Э. Баумана и с учетом требований государственных стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

3. Гузненков В.Н., Журбенко П.А., Бондарева Т.П. SolidWorks 2016. Трехмерное моделирование деталей и выполнение электронных чертежей: учеб. пособие [Рекомендовано УМО РАЕ по классическому университетскому и техническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки: 221000 – «Мехатроника и робототехника»]. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. – 128 с. [Золотая медаль 29-й Московской международной книжной выставки-ярмарки, Золотая медаль Международной книжной выставки Frankfurter Buchmesse].
Рассмотрены вопросы, связанные с использованием системы автоматизированного проектирования SolidWorks в курсе «Инженерная графика»: построение электронных геометрических моделей и выполнение электронных чертежей деталей.
Издание подготовлено и с учетом требований государственных стандартов Единой системы конструкторской документации на основе опыта преподавания дисциплины «Компьютерная графика» на кафедре «Инженерная графика» МГТУ им. Н.Э. Баумана.