Dr inż. Piotr Krawiec p. 629 poniedziałek 10:00

[e-mail] 6652242

GRAFIKA KOMPUTEROWA

Autodesk Inventor 11 ćw. str. 115

„Grafika komputerowa. Laboratorium pod redakcją Piotra Krawca”

Zaliczenie: wykłady (kolokwium), laboratorium (wg. wymagań prowadzących).

Design Pro, Design Doctor - pozwala diagnozować i rozwiązywać problemy modelowania

Projektowanie adaptacyjne, dokumentacja techniczna.

Modelowanie części z blach.

Orbita (wprowadzenie przedmiotu w ruch): shift (przy wciśniętym klawiszu myszki) - wykonujemy energiczny ruch myszką

Konrad Waluś - Grafika inżynierska p.611 piątek 9:45 - 11:15

Login: „student”

Hasło: „s”

.ipn - montaż i demontaż

.idw - rysunek płaski

.ipt - rysunek trójwymiarowy (pojedyńczy)

SONDA - prezentacja odcinka programu popularnonaukowego z lat 80.

Konstrukcja korpusu.

Wymiarowanie automatyczne, wykorzystywane przy prostych kształtach.

Historia grafiki komputerowej - lata 50.

Systemy „pod klucz” - gotowe do użycia po zainstalowaniu.

CAD - Computer Aided Design - narzędzia i techniki wspomagające pracę projektanta w zakresie projektowania, geometrycznego modelowania, obliczeniowej analizy FEM oraz tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej.

CAE - Computer Aided Engineering - w skład tej klasy systemów wchodzą urządzenia inżynierskie, które obejmują swym zasięgiem komputerowe wspomaganie analizy sztywności i wytrzymałości konstrukcji oraz symulacje procesów zachodzących w zaprojektowanych układach.

CAP - Computer Aided Planning - metody i narzędzia wspomagające projektowanie techniczne w zakresie opracowywania dokumentacji technologicznej z uwzględnieniem modelu geometrycznego przedmiotu, stanów pośrednich, narzędzi, oprzyrządowania, rodzaju maszyn, parametrów obróbki ale bez konkretnego określenia terminów, stanowisk wybiórczych. W zakres CAP zalicza się więc prace związane z programowaniem urządzeń sterowanych numerycznie, obrabiarek, robotów, współrzędnościowych maszyn programowalnych, systemów transportowych.

CAPP - Computer Aided Planning - rozwinięcie tego akronimu jest szersze jak wyżej opisanego CAP. W zakresie zastosowań CAPP mieszczą się wszystkie metody i techniki technologicznego przygotowania produkcji zrealizowanej w konwencjonalnych technologiach, wspomaganych technikami i systemami ekspertyzowymi.

CAM - Computer Aided Manufacturing - techniki i narzędzia wspomagające tworzenie i aktywizowanie programów NC na poziomie wydziału produkcyjnego oraz nadzór, sterowanie urządzeniami i procesami wytwarzania oraz montażu na najwyższym poziomie systemów wytwórczych. Dotyczy to zazwyczaj wszystkich urządzeń sterowanych numerycznie a więc i obrabiarek współrzędnościowych i maszyn pomiarowych.

CAQ - Computer Aided Quality Assurance - 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 poprzez programy bądź procedury pomiarowe.

TDM - Team/Total/Technical Data Menagment - zarządzanie danymi w pracy grupowej (ale również totalne zarządzanie danymi technicznymi w obszarze inżynierskim). Powiązanie funkcjonalne poprzez modele danych poszczególne systemy Cax umożliwiają poprzez realizację procesów wytwarzania w oparciu o koncepcje nazywane powszechnie CDM.

Współdzielenie szkicu - „współdziel szkic” - w historii.

Modele: krawędziowe, bryłowe, powierzchniowe, hybrydowe.

Podział więzów montażowych: przylegania, kątowe współbieżne, kątowe przeciwbieżne, obrotowe.

Funkcja „zmień orientację widoku” - szkic stowarzyszony.

Grafika hybrydowa - Cosistent Software (Wise Image)

• poprawa obrazów

• edycja rastrów

• grafika hybrydowa

• edycja kolorów

• raster na wektor

• interfejs i automatyzacja

Pojęcia: binaryzacja (konwersja obrazu kolorowego na obraz monochromatyczny - kilka warstw kolorów - określony kolor do odseparowania), kalibracja, grafika rastrowa, grafika wektorowa, polilinie, rozpoznawanie symboli, warstwy, kreskowanie, dokumentacja mapowa, dokumentacja techniczna, korekcja rozpoznawanych obiektów tekstu,

Wektoryzacja (trasowanie) - Polega na zamianie grafiki rastrowej na grafikę wektorową. W procesie wektoryzacji piksele opisujące daną bitmapę zostają zgrupowane na większe obiekty wektorowe na zasadzie podobieństwa koloru. Proces wektoryzacji niemal każdej bitmapy deformuje jej pierwotny wygląd. Tylko bitmapa przedstawiająca prosty kształt ma szansę być poprawnie przekształcona. Rodzaje: ekranowa (polega na „obrysowaniu” rysunku rastrowego), za pomocą digityzera (myszka z celownikiem poruszająca się po tablecie).

Procesem odwrotnym do wektoryzacji jest rasteryzacja.

Rasteryzacja - działanie polegające na jak najwierniejszym przedstawieniu płaskiej figury geometrycznej na urządzeniu rastrowym, dysponującym skończoną rozdzielczością.

Techniki odkłócające (antyaliasing) - likwidacja „schodków”.

Autotypia - metoda odwzorowywania intensywności koloru za pomocą punktów o różnym polu powierzchni. Małe punkty dają wrażenie małej intensywności koloru, duże tworzą ciemna partie obrazu.

Podstawowe algorytmy rastrowe:

• rysowanie odcinka

• rysowanie podstawowych figur płaskich

• wypełnianie obszaru

Podstawowe elementy obrazu dwuwymiarowego określa się zmianą prymitywów. Z prymitywów składane są obszary złożone. Rysowanie w układzie współrzędnych pikseli urządzenia wyjściowego.

Algorytm przyrostowy rysowania odcinka:

• zakładamy punkt początkowy i końcowy odcinka (x_o, y_o), (x_k, y_k)

• obliczamy nachylenie odcinka: m=(y_k-y_o)/(x_k-x_o)

• zwiększamy x o 1, obliczamy y: y_(i+1)=y_(i)+m i=0, 1, …, k-1

• zaokrąglamy obliczoną wartość y

Zapalone są piksele leżące najbliżej odcinka. Algorytm zmiennoprzecinkowy.

Algorytm z punktem środkowym:

• algorytm liczb całkowitych

• w każdym kroku iteracji rozpatrywane są dwa piksele leżące najbliżej idealnej linii

• wprowadzana jest zmienna decyzyjna - odległość od tych pikseli

• wybierany jest punkt leżący bliżej linii na podstawie znaku zmiennej decyzyjnej

• zmienna decyzyjna jest uaktualniana

• obliczenia są kontynuowane iteracyjnie dla kolejnych pikseli

Wygładzanie odcinka:

• bezwzględne próbkowanie powierzchni - jasność piksela zależy od stopnia pokrycia piksela przez idealny odcinek

• wagowe próbkowanie powierzchni - przypisywanie różnych wag w zależności od odległości piksela od odcinka

Metoda rysowania okręgów oparta o definicję:

• równanie okręgu: x²+y²+R²

• ¹/₄ okręgu rysowana jest na podstawie wzoru

• pozostałe ³/₄ okręgu - wykorzystanie symetrii

• metoda nieefektywna, wymagająca skomplikowanych obliczeń

Algorytm z punktem środkowym:

• podobny do algorytmu rysowania odcinka

• rysowana jest ¹/₈ okręgu, reszta - symetrycznie

• zmienna decyzyjna obliczana jest iteracyjnie

• wybór jednego z dwóch pikseli na podstawie znaku jednej zmiennej decyzyjnej

Wypełnianie obszaru graficznego:

• stała barwa

• gradientem (przejście między barwami)

• wzorem (deseniem)

Problem wypełniania:

• które piksele należy wypełnić

• jaką metodą wypełnić piksele

Wypełnianie prostokąta:

• wypełnianie pikseli w pierwszej kolumnie

• powtórzenie dla kolejnych kolumn

Problem krawędzie obszaru.

Autocad - warstwy (odpowiadające foliom z rzutnika, nakładanym na siebie).

Mazanie (od lewej do prawej - częściowe, od prawej do lewej - całkowite).

Shift + prawy klawisz myszki = menu podręczne.

Funkcja kreskowanie.

Wymiarowanie: automatyczne dobieranie punktów, wymiarowanie szeregowe.

Przegrywanie z Autocada do Inventora.

Prototypowanie - ma na celu badanie własności wyrobów przed rozpoczęciem 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 między tym zespołem a jego otoczeniem (dostawcy, klienci, obsługa techniczna, serwis).

Prototypowanie wirtualne:

• Celem prototypowania wirtualnego 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 lecz także dotyczy analiz i symulacji komputerowych cech kinematyki, dynamiki oraz wytrzymałości materiałów.

Prototypowanie fizyczne:

• Celem prototypowania fizycznego jest dostarczenie „prototypowych” (wstępnych) egzemplarzy nowego wyrobu.

• Egzemplarze takie mogą być wykorzystane do:

1. przedstawienia lub prezentacji koncepcji - prototyp

2. demonstracji i oceny kształtu - prototyp wizualny

3. analizy funkcjonowania wyrobu - prototyp funkcjonalny

W zakres teoretyczny prototypowania fizycznego wpisuje się także wytwarzanie form i narzędzi technologicznych Rapid Tooling dzięki zwiększonej dokładności geometrycznej.

Reverse Engineering stosujemy:

1. Gdy nastąpi potrzeba opracowania technologii produkcji nowego wyrobu, którego kształt został zaprojektowany przez projektanta wzorów przemysłowych, grafika komputerowego;

2. Gdy niezbędna jest zmiana cech geometrycznych wyrobu wynikająca z analizy dotychczasowego zachowania się modelu lub wytworu w czasie symulacji komputerowych lub testów na obiektach materialnych.

3. W czasie regeneracji zużytych wyrobów, dla których nie zachowała się szczegółowa dokumentacja konstrukcyjna lub technologiczna.

4. W procesie projektowania wyrobów, których cechy geometryczne urabiane są do warunków montażowych, części współpracujących w wyrobie.

Przykładowe narzędzia stosowane w inżynierii odwrotnej:

• skaner MICROSCRIBE

• skaner firmy ROLAND

• skaner SMARTTECH

Zalety Rapid Prototyping:

• Szybkie tworzenie wzorców fizycznych. Część wzorcowa jest do dyspozycji już podczas opracowywania konstrukcji. Możliwość budowy części o złożonej geometrii i powierzchni swobodnych. Małe koszty w odniesieniu do klasycznej obróbki ubytkowej w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.

Wady Rapid Prototyping:

• Ograniczone wymiary tworzonych obiektów. Ograniczona liczba materiałów. Części spełniają wymagania wytrzymałościowe w ograniczonym zakresie. Ograniczona dokładność - 0,1 mm. Jakość powierzchni jest zależna od przyjętej zasady wytwarzania. Niezbędna jest dodatkowa obróbka wygładzająca.

Popularne metody Rapid Prototyping:

Stereolitografia (od 1987 r.) (70%)

SGC - Solid Ground Curing

SLS - Selective Laser Sintering (6%)

FDM - Fused Deposition Modelling (9%)

LOM - Laminated Object Manufacturing (12%)

DSPC - Direct Shell Production Casting

3D Prototyping

SAHP - Selective Adlesive Hot Press

HIS - Holographic Interference Solidification

Fazy tworzenia modelu SLA:

• budowa modelu w systemie CAD 3D

• zapisanie modelu w formacie STL (stereolitographic language)

• projektowanie położenia i geometrii elementów wspierających (nowy model)

• określenie parametrów budowy modelu w urządzeniu SLA

• podział modelu 3D na warstwy

• budowa modelu fizycznego w procesie fotopolimeryzacji

Metoda SGC bezpośredniego utwardzania podłoża:

• Model budowany jest warstwa po warstwie przez utwardzanie fotopolimeru. Źródłem światła jest lampa ultrafioletowa.

• Kolejne warstwy modelu powstają całościowo poprzez naświetlanie przygotowanej wcześniej na silikonowej masce dolnej warstwy.

• Maska ta jest wykonywana techniką zbliżoną do działania drukarki laserowej, różniąc się tym, że tworzony jest negatywny obraz warstwy. Wynika z tego, że w miejscach gdzie ma być utworzony zarys przedmiotu, powierzchnia maski jest przezroczysta i przepuszcza promienie ultrafioletowe.

Metoda SLS:

Opracowana w USA. Zasada działania tej metody polega na tym, że na platformie roboczej urządzenia za pomocą wałka rozprowadzana jest warstwa proszku, która jest następnie spiekana wiązką lasera. Promień lasera wywołuje spiekanie warstwy proszku, wywołując jednocześnie topienie uprzednio ułożonej warstwy, dzięki czemu uzyskuje się jednolitą bryłę. Metoda SLS w odróżnieniu od poprzednio omówionych metod gdzie występowało przejście materiału ze stanu ciekłego w stały polega na przejściu ze stanu stałego - proszek, przez stan płynny powtórnie do stanu stałego. Główną zaletą tej metody jest brak wymagań w zakresie stosowania elementów podpierających tworzony model, również w przypadku gdy jest on niesymetryczny.

Metoda LOM:

Zasada tej metody opiera się na wycinaniu laserem i sklejaniu kolejnych warstw termozgrzewalnego papieru lub folii. Tworzony model jest umieszczany na podstawie, która jest w czasie jego tworzenia stopniowo przemieszczana. Taśma foliowa, od dołu pokryta jest klejem o specjalnych własnościach i jest przyklejana do modelu warstwa po warstwie za pomocą ogrzewanego walca. Walec topi klej i wyrównuje powierzchnię modelu. W budowie modeli stosuje się folie papierowe, ceramiczne oraz metalowe.

Metoda RT:

W wyniku zastosowania technologii RT otrzymuje się modele w produkcji małoseryjnej lub jednostkowej. W zastosowaniach prototypowych można spotkać następujące techniki RT:

• Formowanie próżniowe w silikonowych formach (VC VACUUM CASTING)

• Napylanie wzorcowych modeli wykonanych technikami RP stopami metali niskotopliwych. Dzięki temu otrzymuje się metalową skorupę formy oddającą cechy geometryczne modelu wzorca. Metoda ta nosi nazwę MCP.

Procedura tworzenia form metodą technologii VCI:

• wykonanie modeli CAD-3D oraz wzorcowego modelu fizycznego

• wykonanie obudowy formy silikonowej

• ustawienie z zaznaczeniem modelu umieszczonego w obudowie formy

• ustalenie linii podziału formy silikonowej

• zalanie formy silikonem

• wysuszenie formy

• wyjęcie silikonowej formy z obudowy

• powtórne zamknięcie formy z ustawieniem jej w urządzeniu próżniowym

• przygotowanie żywic

• uruchomienie programu zalania formy

• wygrzewanie zalanej formy

• otwarcie formy i wyjęcie wyrobu

MCP - VACUUM CASTING PROCESS

TOOLING TECHNOLOGIES

zespół, generator wałów, generator zębatek, generator przekładni ślimakowych

---