by Krzysztof Markiewicz
Darek Nagler
BLOKI RYSUNKOWE I DYSKOWE
Blok to obiekt złożony z elementów składowych, powiązanych ze sobą w taki sposób aby stanowiły one funkcjonalna jedność.
Każdy blok ma swoja unikatowa nazwę, która wyróżnia go spośród innych bloków.
Elementami bloku mogą być linie luku, teksty itd., lecz komendy dotyczą całego bloku.
Definiowanie bloku rysunkowego: blok
Definiowanie bloku dyskowego: piszblok lub pb
BLOKI:
Bloki utworzone komendą blok są dostępne tylko w obrębie aktualnego rysunku.
Aby zastosować blok w dowolnych rysunkach należy zastosować komendę: piszblok lub pb.
„Bloki złożone mogą składać się z innych bloków, które zbudowane mogą być także z bloków”. Takie bloki nazywa się blokami zagnieżdżonymi.
Zastosowanie bloków zmniejsza rozmiar plików ponieważ w rysunku zdefiniowany jest tylko blok wzorcowy a konkretne wstawienie bloku jest tzw. odnośnikiem do wzorca.Blok jest pamiętany jednokrotnie niezależnie od liczby zastosowań bloku w danym rysunku.Jeśli elementy bloku zostaną narysowane na warstwie „0” to po wstawieniu bloku przejma one cechy od warstwy na której leży blok.
Komenda wstaw – wstawia zarówno blok dyskowy jak i rysunkowy.
ATRYBUTY
Atrybuty przechowują dodatkowe dane związane z elementami rysunku oraz zapewniają łatwa możliwość ich modyfikacji i uzyskiwania informacji z rysunku.
Atrybuty przechowują numeryczne i tekstowe informacje o bloku.
Atrdef – definicja atrybutu
Tryby atrybutu:
niewidoczny – nie jest wyświetlany na ekranie. Po wykonaniu listy atrybutów jest on brany pod uwagę
stały – jego wartość jest ustalona w czasie tworzenia atrybutu (nie podczas wstawiania bloku) i nie może być modyfikowana.
Weryfikowalny – podczas wstawiania bloku i określania wartości atrybutu możliwa jest kontrola jego poprawności
typowy – wartość atrybutu jest określona na stale podczas definiowania atrybutu. W czasie wstawiania bloku nie można jej zmienić. Modyfikacji atrybutu typowego można dokonać po uprzednim wstawieniu bloku.
Grafika komputerowa – dział informatyki zajmujący się tworzeniem obrazów obiektów rzeczywistych i wirtualnych za pomocą komputera
Grafika rastrowa
Obrazy tworzone są z położonych regularnie, obok siebie pikseli. Posiadają one różne kolory lub odcienie jasności. Tworzone w ten sposób obrazy nazywa się mapami bitowymi – bitmapami. Mapa bitowa[bit map] to sposób zapamiętania obrazu przy wykorzystaniu pikseli ułożonych w rzędy i kolumny.
Każdy piksel, a właściwie informacja o jego kolorze może zostać zapisana za pomocą określonej liczby bitów;
-1 oznacza czerń lub kolor,
-0 oznacza biel (brak loloru)
W zależności od liczby kolorów jakie możemy wykorzystać w bitmapie, rozróżniamy mapy 1,8, 16, 24, 32-bitowe.
Mapy 1-bitowe to mapy czarno – białe.
Najpopularniejsze rozszerzenia
BMP- charakterystyczne rozszerzenie nazwy plików zaweirajacych mapę bitową, wykorzystywane przez system Windows oraz wiele innych aplikacji.
JPEG- jeden z najpopularniejszych obecnie formatów ma bitowych przechowujący obraz w postaci skompresowanej, bez wyraźnej straty na jakości obrazu. Pliki te posiadają rozszerzenie JPG.
GIF- rozszerzenie kolorowych plików graficznych (256 kolorów), które cechują się małą ilością zajmowanego przez nie miejsca. Jest to możliwe dzięki zastosowanej w nich kompresji bez straty na jakości obrazu.
PCX – rozszerzenie bitmapowych plików przechowujących grafikę w starszych wersjach systemu Windows [3.11]
TIFF- format pliku opracowany specjalnie z myślą o aplikacjach służących do składu publikacji i obsługiwany przez wszystkie programy do edycji grafiki. Pliki zapisane w tym formacie posiadają rozszerzenie tif.
Grafika wektorowa – obiekty tworzone w tego rodzaju grafice definiuje się za pomocą równań algebraicznych (wektorów). Obrazy i rysunki składają się z szeregu punktów, przez które prowadzi się linie, łuki, wielokąty itp. Obraz wektorowy, najprościej ujmując, zapamiętany jest w postaci wzorów.
Program komputerowy – wektorowy wyświetla je oraz pozwala edytować i przeliczać wzory matematyczne umożliwiając modyfikacje obiektów rysunkowych. Przykładem jest AutoCAD.
Zalety grafiki wektorowej:
Jest wyraźna na monitorze i na wydruku
Zajmuje mniej miejsca na dysku
Istnieje wiele profesjonalnych programów umożliwiających tworzenie rysunków, w oparciu o grafikę wektorową,
Najpopularniejsze to:
CorelDraw
Ilustrator,
WindowsDraw
Designer
Najpopularniejsze rozszerzenia:
DWG
CDR
CGM
DRW
WFM
WPG
DSP
Grafika 3D
Grafika trójwymiarowa zwana popularnie 3D( z ang.- dimension-wymiar)– jest to grafika komputerowa, tworzona przez programy do projektowania przestrzennego, dająca złudzenie głębi obrazu, mimo że jest on wyświetlany na płaskim ekranie. Grafika 3D umożliwia nam wizualizację dowolnie skomponowanego obiektu. Możemy nadawać mu dowolną powłokę (teksturę), oświetlenie i przeprowadzać skomplikowane modyfikacje kształtu.
Plik -> projekty -> nowy projekt -> ścieżka -> podwójne kliknięcie projektu
To pozwala na ustawienie ścieżki jako domyślnego folderu
Wstawianie śrubek – wstaw -> elementy normalizowane, czy coś
Film animowany – rodzaj filmu, który jest tworzony techniką zdjęć poklatkowych, rejestrujących na pojedynczych klatkach filmu kolejne fazy ruchu. Najczęściej są to fazy rysowane, stąd też film animowany określany jest zazwyczaj mianem filmu rysunkowego lub kreskówki. Wyświetlenie tak otrzymanych zdjęć daje na ekranie wrażenie ruchu, gdyż oko ludzkie odczytuje bardzo szybko wyświetlone klatki filmu jako płynny ruch. Animacja 3d jest wykonywana przy użyciu technologii 3D, zamiast tradycyjnych rysunków mamy wygenerowane komputerowo wizualizacje, z których każda reprezentuje odrębną klatkę animacji.
Chcąc uzyskać efekt płynnego ruchu należy wykonywać animację z prędkością co najmniej 12 klatek na sekundę, a optymalnie nawet 24kl/s. Pociąga to za sobą konieczność wygenerowania od 12 do 24 indywidualnych wizualizacji. W zależnościvod rozdzielczości i stopnia skomplikowania sceny, może to zająć dość dużo czasu. Przykładowo wygenerowanie niezbyt skomplikowanej, jednominutowej animacji w rozdzielczości HD, z prędkością 12 kl/s przy użyciu w miarę dobrej klasy komputera PC (4 rdzenie, 2,5GH każdy, 4GB RAM) może zająć 48h.
Według kryterium ruchu i interakcji pomiędzy obiektami sceny przedstawionej w animacji wyróżniamy animacje statyczne i dynamiczne.
-Animacje statyczne to takie, w których porusza się jedynie kamera, a elementy sceny pozostają względem sibie w spoczynku np. tzw. Wirtualnych spacerach po budynkach czy osiedlach.
-Animacje dynamiczne oprócz kamery poruszają się niezależnie także poszczególne elementy sceny. Choć przygotowanie tego typu animacji jest bardziej pracochłonne, to ich zastosowanie jest znacznie szersze.
Komputerowa wizualizacja 3D to przedstawienie w rzucie prostokątnym lub perspektywicznym sceny istniejącej w pamięci komputera. Ta definicja z kolei również wymaga krótkiego wyjaśnienia. Chodzi o to, że na podstawie ustawionych przez twórcę parametrów komputer „widzi”, jak ma wyglądać wizualizacja 3D, a następnie na tej podstawie generuje obraz widoczny dla człowieka.
Animacja 3D to seria występujących po sobie wizualizacji 3D. Jednym z parametrów określających jakość animacji 3D jest właśnie ilość wizualizacji albo klatek na sekundę. Aby efekt był w miarę dobry, film animowany powinien posiadać co najmniej 12 klatek na sekundę.
Historia –
Lata 50 – początek CAD, prace nad numerycznym sterowaniem obrabiarek
Rok 1963 – praca L. Sutherlanda dotycząca wprowadzania i wyprowadzania z komputera informacji graficznej
Rok 1963 – T. E. Johanson opracował program dający wrażenie trójwymiarowości płaskiej dokumentacji technicznej.
1965 –Firmy IBM, Mc Dannell i Boening opracowały eksperymentalny system integrujący komputerowe projektowanie z numerycznym programowaniem obrabiarek.
Lata 70 – nowa tendencja uwzględniająca
-rozwój tanich monitorów z pamięcią,
-rozwój tanich mikroprocesorów,
-koncepcję pamięci wirtualnej.
W wyniku uogólnienia doświadczeń dotyczących programowania strukturalnego oraz pamięci wirtualnej powstały tzw. systemy „pod klucz”
Lata 80 i 90 –to bardzo duże możliwości oprogramowania na stacjach roboczych, przenoszone sukcesywnie na PC.
Etapy powstawania wyrobu
CAD – Computer Aided Design (Komputerowo Wspomagane Projektowanie) – narzędzia i techniki wspomagające pracę projektanta w zakresie projektowania geometrycznego modelowania, obliczeniowej analizy FEM oraz tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej.
CAE – Computer Aided Engineering (Komputerowe Wspomaganie Prac Inżynierskich) – w skład tej klasy systemów wchodzą narzędzia inżynierskie, które obejmują swym zasięgiem komputerowo wspomagane analizy sztywności i wytrzymałości konstrukcji oraz symulacje procesów zachodzących w zaprojektowanych układach.
CAP – Computer Aided Planning (Kopoterowo Wspomagane planowanie)– metody i narzędzia wspomagające projektowanie technologiczne w zakresie opracowywania dokumentacji technologicznej z uwzględnieniem modelu geometrycznego przedmiotu, stanów pośrednich, narzędzi, oprzyrządowania, rodzaju maszyn, parametrów obróbki ale bez konkretnego określania terminów, stanowisk wytwórczych.
W zakres CAP zalicza się więc prace związane z programowaniem urządzeń sterowany numerycznie,
-obrabiarek robotów,
-współrzędnościowych maszyn pomiarowych,
-systemów transportowych.
CAPP – Computer Aided Process Planning (Komputerowo Wspomagane Planowanie Procesów) – rozwinięcie tego akronimu jest szersze niż wyżej opisanego CAP. W zakresie zastosowań CAPP mieszczą się wszystkie metody i techniki technologicznego przygotowania produkcji realizowanej w konwencjonalnych technologiach, wspomaganych technikami i systemami ekspertowymi.
CAM – Computer Aided Manufacturing (Komputerowo Wspomagane Wytwarzanie)– techniki i narzędzia wspomagające tworzenie i aktywizowanie programów NC na poziomie wydziału produkcyjnego oraz nadzór, sterownie urządzeniami i procesami wytwarzania oraz montażu na najniższym poziomie systemów wytwórczych.
Dotyczy to zazwyczaj wszystkich urządzeń sterowanych numerycznie a więc i obrabiarek współrzędnościowych i maszyn pomiarowych.
CAQ – Computer Aided Quality Assurance (Komputerowo Wspomagane Sterowanie Jakością) – metody i techniki komputerowego wspomagania projektowania, planowania i realizacji procesów pomiarowych i procedur kontroli jakości. Systemy te są najczęściej powiązane z systemami CAD poprzez model geometryczny lub przez programy lub procedury pomiarowe.
TDM-Team Data Management ( ale również Total Data management i Technical Data Management ( Zarządzanie Danymi w pracy grupowej (ale również totalne zarządzanie danymi i zarządzanie danymi technicznymi- w obszarze inżynierskim
CIM – Computer Integrated Manufacturing (Komputerowo Zintegrowane Wytwarzanie)– powiązane funkcjonalnie i przez modele danych poszczególne systemy CAx umożliwiają realizację procesów wytwarzania w oparciu o koncepcję.
Modelowanie geometryczne – całość zagadnień związanych z trójwymiarowym odwzorowaniem komputerowym cech konstrukcji.
Podział modeli geometrycznych:
Krawędziowe – mogą być utworzone trzema sposobami
– pierwszy; polega na połączeniu liniami prostymi lub krzywymi punktów opisanych trzema współrzędnymi X, Y, Z.
-drugi; punkty mogą być definiowane w lokalnych układach współrzędnych odpowiednio rozmieszczonych w przestrzeni.
-Trzeci ; dotyczy obiektów definiowanych w jednym układzie współrzędnych, a następnie przesuwanych i obracanych.
Bryłowe- tworzone na podstawie elementów bryłowych tzw. prymitywów. Elementy są sparametryzowane i mogą być przywoływane na ekran w określonym miejscu. Elementy są kojarzone między sobą za pomocą operacji logicznych;
-sumowania,
-odejmowania
-iloczynu
Inny sposób tworzenia modeli bryłowych to obrót zamkniętego konturu wokół osi lub jego przesunięcie wzdłuż linii kierunkowej.
Powierzchniowe – w modelu tym przestrzeń obejmowaną przez model ograniczają ściany, wyznaczające krawędzie, które przecinają się w narożach. W modelach spotykanych w praktyce powierzchnie opisujące można podzielić na dwie grupy:
Powierzchnie opisywane analitycznie w sposób zupełny
Powierzchnie nie dające się opisać analitycznie w sposób zupełny, czyli powierzchnie swobodne.
Hybrydowe
Więzy
Pomiędzy elementami geometrycznymi linie, łuki, kręgi można nałożyć relację powiązań nazywane więzami.
Rodzaje więzów:
Geometryczne; takie jak;
-współliniowość,
-równoległość,
-prostopadłość,
-poziomości,
-pionowości,
-współśrodkowości,
-identyczności promieni,
-styczność,
-wzajemnego przylegania w jednym punkcie,
-przynależności,
Parametryzacja modeli bryłowych układów złożonych
Tworzenie modeli złożonych można sprowadzić do odbierania bryłom składowych stopni swobody, czyli nadawania im wiezów.
Podział więzów montażowych:
-przylegania,
-kątowe współbieżne,
-kątowe przeciwbieżne,
-wyrównania,
-obrotowe,
Wektoryzacja
Wektoryzacja (trasowanie) polega na zmianie grafiki rastrowej na grafikę wektorową.
-W procesie wektoryzacji piksele opisujące daną bitmapę na zasadzie podobieństwa koloru. Proces wektoryzacji niemal każdj bitmapy deformuje jej pierwotny wygląd. Tylko bitmapa przedstawiająca prosty kształt ma szansę być poprawnie przekształcona.
-Programami obsługującymi wektoryzację są m.in.
Croel Trace (składnik pakietu Corel Draw)
Macromedia Flash
Adobe Ilustrator
Macromedia Freehand
Inkscape
Procesem odwrotnym do wektoryzacji jest rasteryzacja grafiki
Stosuje się również wektoryzację ekranową, polegającą na „obrysowaniu” rysunku rastrowego na ekranie monitora.
Rzadziej stosuje się metodę; wektoryzacji za pomocą tzw. digitayzera ( myszki z celownikiem poruszającym się po swego rodzaju tablecie)
Rasteryzacja
Gdy docelowe urządzenie potrafi wyświetlać więcej kolorów( lub poziomów szarości), możliwe jest zastosowanie technik odkłócających, które powodują znikniecie „schodków”
W najogólniejszym przypadki intensywność koloru lub też stopnia przezroczystości danego piksela jest proporcjonalna do pola powierzchni części wspólnej figury i piksela
Atotypia
-Autotypia- metoda odwzorowywania intensywności koloru za pomocą punktów o różnym polu powierzchni. Małe pkt dają wrażenie małej intensywności koloru, duże tworzą ciemne partie obrazu.
Prototypowanie;
Prototypowanie- nowych wyrobów ma na celu badanie właściwości wyrobu przed rozpoczęciem jego produkcji, sprawdzenie poprawności konstrukcji, określenie wybranych parametrów procesów produkcyjnych i montażowych przez wskazanie cech wymagających szczególnej uwagi podczas planowania technologii wytwarzania.
Prototypowanie- dzielimy na wirtualne i fizyczne
Obydwa typy służą do komunikacji w ramach zespołu projektującego nowy wyrób oraz miedzy tym zespołem, a ego otoczeniem (dostawcy, klienci, obsługa techniczna, serwis)
Prototypowanie wirtualne
– Celem jest wizualizacja cech nowego wyrobu, często także obiektów współpracujących lub od niego zależnych, a także zjawisk zachodzących podczas produkcji wyrobów lub w czasie jego eksploatacji
-Wizualizacja wirtualna bazuje nie tylko na przetwarzaniu modelu geometrycznego Lech także dotyczy analiz i symulacji komputerowych cech kinematyki, dynamiki, wytrzymałości materiałów.
Prototypowanie fizyczne
-Celem jest dostarczanie „prototypów” (wstępnych) egzemplarzy nowego produktu i mogą być one wykorzystywane do;
1) przedstawienia lub do prezentacji koncepcji- prototyp koncepcyjny
2) demonstracji i oceny kształtu- prototyp wizualny
3) analizy funkcjonowania wyrobu- prototyp funkcjonalny
-W zakres tematyczny prototypowania fizycznego wpisuje się także wytwarzanie form i narządzi w technologiach Rapid Tooling dzięki zwiększonej dokładności cech geometrycznych w stosunku do modeli klasycznych.
Jedną z najnowszych metod zastosowanych w procesach modelowania geometrycznego oraz montażu elementów jest technika Adaptive Design (adaptacyjności) zastosowana w Autodesk Inventor. Pod pojęciem adaptacyjności należy rozumieć zdolność do dopasowania się cech geometrycznych części do cech części współpracujących bez konieczności opisywania zależności między nimi w postaci zmiennych parametrów. Adaptive design umożliwia także zbudowanie, a następnie analizę cech kinematycznych modelu trójwymiarowego wstępnie na szkicach, przed utworzeniem pełnego modelu 3D, co znacznie skraca czas opracowania projektu. (rozróżnienie adaptacyjności i asocjatywności)
Które elementy mogą być adaptacyjne?
Niezwymiarowana geometria szkicu
Elementy utworzone z niezwymiarowanej geometrii szkicu
Elementy zawierające niezdefiniowane kąty i wydłużenia
Elementy konstrukcyjne, które odnoszą się do geometrii innych części
Szkice zawierające projektowane punkty początkowe
Części, które zawierają adaptacyjne szkice lub elementy
Podzespoły, które zawierają części z adaptacyjnymi szkicami lub elementami
Jak modele oznaczane są jako adaptacyjne – w przeglądarce kliknąć „właściwości”, następnie zaznaczyć „adaptacyjny”.
Ograniczenia
Należy używać tylko jednego warunku styczności dla elementu obrotowego
Unikać odsunięć podczas przypisywania więzów pomiędzy dwoma punktami, dwoma liniami lub punktem i linią.
Unikać wiązania zestawiającego pomiędzy dwoma punktami, punktem a płaszczyzną, punktem a linią, linią a płaszczyzną
Unikać styczności pomiędzy sferą a płaszczyzną, sferą i stożkiem i pomiędzy dwoma sferami
W zespołach zawierających więcej niż jedno wystąpienie części adaptacyjnej, wiązanie do nieadaptacyjnego wystąpienia może wymagać dwukrotnego uaktualnienia, aby je poprawnie zastosować.
Jak zrobić sprężynę
Nowy plik części
W środowisku szkicowania narysuj kształt [ w którym dolna i górna linia są równoległe, a pozostała jest pionowa.
Wprowadzenie wymiarów – jeden pionowy, drugi poziomy (pionowy ma być sterowany)
Na krawędziach płaszczyzny konstrukcyjne – góra i dół sprężyny
Rzutowanie dolnej linii na płaszczyznę, powstaje punkt
Szkice zamienić na szkice adaptacyjne (prawym na szkic, opcja „adaptacyjny”)
Funkcja „zwój”
Po zamontowaniu sprężyny trzeba zaznaczyć (w sterowaniu wiązaniem) „sterowanie adaptacyjne”.
Reverse engineering
Technologię inżynierii odwrotnej stosuje się w procesie projektowania nowego wyrobu, gdy niezbędna jest znajomość cech geometrycznych opisujących kształty istniejącego wyrobu. Stosuje się to, gdy:
Wystąpi potrzeba opracowania technologii produkcji nowego wyrobu, którego kształt został zaprojektowany przez projektanta wzorów przemysłowych, grafika komputerowego
Niezbędna jest zmiana cech geometrycznych wyrobu, wynikająca z analizy dotychczasowego zachowania się modelu lub wytworu w czasie symulacji komputerowych lub testów na obiektach materialnych
W czasie regeneracji zużytych lub uszkodzonych w wyniku eksploatacji części i wyrobów, dla których nie zachowała się szczegółowa dokumentacja konstrukcyjna lub technologiczna
W procesie projektowania wyrobów, których cechy geometryczne uzależnione są od warunków montażowych, części współpracujących w wyrobie.
Rapid prototyping
Stereolitografia
SGC
SLS
FDM
Etc.