GRAFIKA KOMPUTEROWA
Projektowanie adaptacyjne- możliwość określenia zależności między częściami bez definiowania ich geometrii przy pomocy wymiarów:
-kształty i wielkość części uzależniona jest od części współpracujących,
-wprowadzenie zmian do geometrii części powoduje automatyczne dopasowanie się części adaptacyjnie związanych.
Grafika komputerowa- dział informatyki zajmujący się tworzeniem obrazów, obiektów rzeczywistych i wirtualnych za pomocą komputera.
Grafika:
-rastrowa (bitmapowa)
-wektorowa
-3D
Grafika rastrowa- obrazy tworzone z pikseli, mają różne kolory, te obrazy to bitmapy, 1 to czerń lub kolor, 0 to biel.
Formaty:
BMP- mapa bitowa
JPEG- obrazy skompresowane
GIF- pliki graficzne, 256 kolorów, zajmują mało miejsca.
Grafika wektorowa- obiekty stworzone z równań (wektorów), program komputerowy przelicza wzory umożliwiając modyfikację obiektów np. AutoCAD, grafika ta jest wyraźna, zajmuje mało miejsca.
Formaty:
DWG, CDR, DRW, WFM, WPG, DSP.
Grafika 3D- daje złudzenie głębi obrazu.
Lata 50.- prace nad numerycznym sterowaniem obrabiarek.
1963- praca dotycząca wprowadzenia i wyprowadzenia z komputera informacji graficznej, Sutherland.
1963- Johanson opracował program dający wrażenie trójwymiarowości płaskiej dokumentacji technicznej.
1965- IBM, Boening opracował ekstremalny 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” (ang. turnkey).
Lata 80. i 90.- duże możliwości oprogramowania na stacjach roboczych przenoszone sukcesywnie na PC.
CAD- Computer Aided Design, narzędzia i techniki wspomagające pracę projektanta w zakresie projektowania, geometrycznego modelowania, obliczeniowej analizy PEM oraz tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej, 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, metody i narzędzia wspomagające projektowanie technologiczne w zakresie opracowywania dokumentacji technologicznej z uwzględnieniem modelu geometrycznego przedmiotów, stanów pośrednich, narzędzi oprzyrządowania, rodzaju maszyn, parametrów obróbki ale bez konkretnego określenia terminów stanowisk wytwórczych. W zakres CAP zalicza się więc prace związane z programowaniem urządzeń sterowanych numerycznie, obrabiarek robotów, współrzędnościowych maszyn pomiarowych systemów transportowych.
CAPP- Computer Aided Process Planning, w zakres wchodzą wszystkie metody i techniki technologicznego przygotowania produkcji realizowanej w konwencjonalnych technologiach, wspomaganych technikami i systemami ekspertowymi.
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 najniższym poziomie systemów wytwórczych. Dotyczy to zazwyczaj wszystkich urządzeń sterowanych numerycznie a więc i obrabiarek współrzędnościowych i maszyn pomiarowych.
CAQ- Computer Aided Quality Assurance, 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 programy bądź procedury pomiarowe.
TDM- Team Data Management, Zarządzanie Danymi w Pracy Grupowej.
CIM- Computer Integrated Manufacturing, Komputerowo Zintegrowane Wytwarzanie.
Modelowanie geometryczne- całość zagadnień związanych z trójwymiarowym odwzorowaniem komputerowych cech konstrukcji.
Podział modeli geometrycznych:
-krawędziowe
-bryłowe
-powierzchniowe
-hybrydowe
Model krawędziowy- może być utworzony trzema sposobami. Pierwszy polega na połączeniu liniami prostymi lub krzywymi punktów opisanych trzema współrzędnym X, Y, Z. W drugim 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.
Model powierzchniowy- przestrzeń obejmowana przez model ograniczają ściany wyznaczające krawędzie, które przecinają się w narożach.
W modelach spotykanych w praktyce powierzchnie opisujące można podzielić na 2 grupy:
-opisywane analitycznie w sposób zupełny
-nie dające się opisać analitycznie w sposób zupełny czyli powierzchnie swobodne
Model bryłowy- tworzone na podstawie elementów bryłowych, tzw. prymitywów. Elementy są sparametryzowane i mogą być przywołane na ekran w określonym miejscu. Elementy są kojarzone między sobą za pomocą operacji logicznych sumowania, odejmowania i iloczynu. Inny sposób tworzenia modeli bryłowych to obrót zamkniętego konturu wokół osi lub jego przesunięcie wzdłuż linii kierunkowej.
Więzy- linie pomiędzy elementami geometrycznymi, łuki i okręgi można nałożyć reakcje powiązań nazwane więzami. Rodzaje więzów:
-geometryczne (współliniowość, równoległość, prostopadłość, poziomość, pionowość, współśrodkowość, identyczność promieni, styczność, wzajemne przyleganie w 1 punkcie),
-wymiarowe,
-parametryczne.
Parametryzacja modeli bryłowych układów złożonych. Tworzenie modeli złożonych można sprowadzić do odbierania bryłom składowym stopni swobody czyli nadawania im więzów. Podział więzów montażowych: przyleganie, kątowe, współbieżne, przeciwbieżne, wyrównania, obrotowe.
Przesyłanie dokumentacji technicznej między pakietami CAD i CAM. Norma IGES. W komputerowo wspomaganym procesie projektowo-konstrukcyjnym zachodzi często potrzeba wymiany informacji o komputerowym odwzorowaniu konstrukcji między systemami wspomagającymi poszczególne etapy procesu wytwarzania. Integracja procesów projektowania, konstruowania, wytwarzania możliwa jest pod warunkiem, że istnieje dostęp do wspólnego odwzorowania konstrukcji. Problemy z tym związane rozwiązane zostały przez stosowanie pre- i postprocesorów.
Zadaniem preprocesorów jest przekazanie struktury danych odpowiadających odwzorowaniu konstrukcji z systemu wyjściowego np. CAD, do postprocesora systemu docelowego np. CAM. Z kolei postprocesor tworzy odwzorowanie konstrukcji właściwe dla docelowego systemu np. CAM.
W celu uproszczenia procedury przenoszenia dokumentacji technologicznej pomiędzy systemami CAD i CAM wprowadzono w roku 1981 normę IGES (Initial Graphicks Exchange Specification). Norma ta reguluje zasady tworzenia jednolitych odwzorowań konstrukcji w systemach CAD. Stosowanie tej normy pozwala na opracowanie dla każdego systemu tylko jednego pre- i postprocesora.
Zadaniem preprocesora jest wówczas przekształcenie odwzorowania konstrukcji systemu wyjściowego w odwzorowanie zgodne z normą IGES, natomiast postprocesor systemu docelowego przetwarza je do postaci wymaganej właśnie w tym systemie.
Wektoryzacja (trasowanie)- zmiana grafiki rastrowej na wektorową. Piksele opisujące daną bitmapę zostają zgrupowanie w większe obiekty na zasadzie podobieństwa koloru. Proces ten deformuje pierwotny wygląd bitmapy (oprócz prostych kształtów). Procesem odwrotnym do wektoryzacji jest pasteryzacja grafiki.
Wektoryzacja:
-ekranowa (obrysowywanie rysunków rastrowych na ekranie monitora),
-za pomocą myszki (myszka porusza się po tablecie),
-automatyczna.
Rasteryzacja- jak najwierniejsze przedstawienie płaskiej figury na urządzeniu rastrowym dysponującym skończoną rozdzielczością. Podlegają jej odcinki, okręgi, elipsy, łuki, przekroje stożkowe, powierzchnie wielokątów, kół. W najogólniejszym przypadku intensywność koloru lub też stopień przezroczystości danego piksela jest proporcjonalny do pola powierzchni części wspólnej figury i piksela.
Autotypia- odwzorowanie intensywności koloru za pomocą punktów o różnym polu powierzchni. Małe punkty dają wrażenie małej intensywności a duże tworzą ciemne partie obrazu.
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.
VP (Virtual Prototyping), wirtualne i fizyczne, służą do komunikacji w ramach zespołu projektującego nowy wyrób oraz między tym zespołem a jego otoczeniem (dostawcy, klienci).
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, wytrzymałości materiałów.
Prototypowanie fizyczne ma na celu dostarczenie prototypowych wstępnych egzemplarzy nowego wyrobu.
Egzemplarze takie mogą być wykorzystywane do przedstawienia lub do prezentacji koncepcji (prototyp koncepcyjny), demonstracji i oceny kształtu (prototyp wizualny), analizy funkcjonowania wyrobu- funkcjonalny. Jego celem jest też wytwarzanie form i narzędzi w technologiach Rapid Tooling (większa dokładność cech geometrycznych od modeli klasycznych).
Reverse Engineering- technologia stosowana w procesie projektowania nowego wyrobu gdy niezbędna jest znajomość cech geometrycznych opisujących kształty istniejącego wyrobu. Zastosowanie: potrzeba opracowania technologii produkcji nowego 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 lub części współpracujących w wyrobie.
Wady i zalety Rapid Prototyping (RP):
+szybkie tworzenie wzorców,
+część wzorcowa jest do dyspozycji 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,
-ograniczone wymiary,
-ograniczone materiały,
-części spełniają wymagania wytrzymałościowe w ograniczonym zakresie,
-ograniczona dokładność,
-niezbędna jest dodatkowa obróbka wygładzająca.
Najnowszą metodą zastosowania w procesach modelowania geometrycznego i montażu elementów jest technika Adaptive Design zastosowana w pakiecie Autodesk Inventor Series.
Adaptacyjność- zdolność dopasowania się cech geometrycznych części do cech części współpracujących bez konieczności opisywania zależności między nimi.
Elementy, które mogą być adaptacyjne:
-niezwymiarowana geometria szkicu,
-elementy utworzone z niezwymiarowanej geometrii szkicu,
-elementy zawierające niezdefiniowane kąty i wydłużenia,
-elementy konstrukcyjne odnoszące się do geometrii innych części,
-szkice zawierające projektowane punkty początkowe,
-części, które zawierają adaptacyjne szkice lub elementy,
-podzespoły (…).
Blok- obiekt złożony z elementów składowych powiązanych ze sobą w taki sposób aby stanowiły funkcjonalną jedność. Każdy blok ma unikatową nazwę, która wyróżnia go spośród innych bloków. Elementami bloku mogą być linie łuku, teksty itd., lecz komendy dotyczą całego bloku. Definiowanie bloku rysunkowego: blok, bloku dyskowego: piszblok lub pb. Bloki utworzone komendą blok są dostępne tylko w obrębie aktualnego rysunku.
Bloki złożone mogą składać się z innych bloków, które też mogą składać się bloków. Są to bloki zagnieżdżone.
Stosowanie bloków zmniejsza rozmiar pliku bo w rysunku zdefiniowany jest tylko blok wzorcowy a konkretne wstawienie bloku jest odnośnikiem do wzorca.
Blok jest pamiętany jednokrotnie niezależnie od liczby zastosowań bloku w rysunku. Jeśli elementy bloku zostaną narysowane na warstwie „0” to po wstawieniu bloku przejmą one cechy od warstwy, na której leży blok. Komenda wstaw wstawia blok i dyskowy i rysunkowy.
Atrybuty przechowują dodatkowe dane związane z elementami rysunku oraz zapewniają łatwą możliwość ich modyfikacji i uzyskania informacji z rysunku. Atrybuty przechowują liczbowe 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- wartość ustalona w czasie tworzenia atrybutu i nie może być modyfikowana,
-weryfikowalny- podczas wstawiania bloku i określania wartości możliwa jest kontrola jego poprawności,
-typowy- wartość określana na stałe podczas definiowania atrybutu, w czasie wstawiania bloku nie można jej zmienić, modyfikacji atrybutu typowego można dokonać po uprzednim wstawieniu bloku.
1