Tryby pracy
modelowanie części
tworzenie zespołów
generowanie dokumentacji technicznej
Projektowanie adaptacyjne - możliwość określenia zależności między częściami bez definiowania ich geometrii przy pomocy wymiarów
kształty i wielkości części uzależniona jest od części współpracujących
wprowadzenie zmian do geometrii części powoduje automatyczne dopasowanie się części adaptacyjnie związanych
modelowanie części z blach
Grafika komputerowa- -to dział informatyki zajmujący się tworzenie obrazów obiektów rzeczywistych i wirtualnych za pomocą komputera:
grafika rastrowa
grafika wektorowa
grafika 3D
W grafice rastrowej tworzone są obrazy z położonych regularnie obok siebie pikseli. Posiadają one kolory i odcienie jasności. Tworzone w ten sposób obrazy nazywane są mapami bitowymi.
Mapa bitowa – sposób zapamiętywania 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:
wartość 1 oznacza czerń lub kolor
wartość 0 oznacza biel (brak koloru)
W zależności od liczby kolorów jakie możemy wykorzystać w mapie bitowej rozróżniamy mapy 1-bitowe, 8, 16, 32 bitowe.
Przykładowe mapy bitowe: BMP, JPEG, PCX, TIFF
Grafika wektorowa – obiekty tworzone w tego rodzaju grafice definiuje się za pomocą równań algebraicznych. 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, np. AutoCad.
Przykłady plików wektorowych: OWG, CDR, CGM, DRW, WFM, WPG, DSP
Zalety grafiki wektorowej:
jest wyrażona na monitorze i wydruku
zajmuje mniej miejsca na dysku
Grafika 3D – jest to grafika tworzona przez programy do projektowania przestrzennego dająca złudzenie głębi obrazu mimo, że jest on wyświetlany na płaskim ekranie.
Grafika 3D umożliwia nam wizualizacje dowolnie skomponowanego elementu.
Możemy nadawać mu dowolną powłokę, przeprowadzając skomplikowane modyfikacje kształtu.
ROZWÓJ PROJEKTOWANIA KOMPUTEROWGO
Lata pięćdziesiąte- prace nad numerycznym sterowaniem obrabiarek
1963- Johanson opracował program dający wrażenie trójwymiarowości płaskiej dokumentacji technicznej.
1965 – firmy IBM Mc Donell i Beeing opracowały eksperymentalny system integrujący komputerowe programowanie z numerycznym programowaniem obrabiarek
Lata siedemdziesiąte
rozwój tanich monitorów z pamięcią
rozwój tanich komputerów
koncepcja pamięci wirtualne
Lata osiemdziesiąte i dziewięćdziesiąte to bardzo duże możliwośći oprogramowania na stacjach roboczych przenoszone sukcesywnie na PC
CAD – Computer Aided Design (komputerowe wspomaganie projektowania) – narzędzia i techniki wspomagające pracę projektanta w zakresie projektowania geometrycznego modelowania, obliczeniowej analizy FEM oraz tworzenia i opracowania dokumentacji technicznej
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 – wspomagające projektowanie technologiczne w zakresie opracowania dokumentacji technicznej z uwzględnieniem geometrycznego przedmiotu, stanów pośrednich, narzędzi, oprzyrządowania, rodzaju maszyn, parametrów obróbki, ale bez konkretnego określenia terminów stanowisk wytwórczych. w zakres CAP zalicza się wiec prace związane z programowaniem urządzeń sterowanych numerycznie: obrabiarek, robotów automatycznych, współrzędnościowych maszyn pomiarowych, systemów transportowych.
CAPP - Copmuter Aided Process Planning – komputerowe wspomagane planowanie procesów – rozwinięcie tego akronimu jest szersze jak 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- (komputerowe wspomagane wytwarzanie) - 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 wszystkich urządzeń sterowanych numerycznie, a więc i obrabiarek współrzędnościowych.
CAQ – Computer Aided Quality - komputerowe wspomagane sterowanie jakością – metody i techniki komputerowego wspomagania projektowania, planowania i realizacji procesów i procedur kontroli jakości. Systemy te są najczęściej powiązane z systemami CAD poprzez model geometryczny lub poprzez programy bądź procedury pomiarowe.
CIM – Computer Integrated Manufacturing ( komputerowo zintegrowane wytwarzanie). Powiązane funkcjonalnie i poprzez modele danych poszczególne systemy CAX umożliwiają realizację procesów wytwarzania
Modelowanie geometryczne – to całość zagadnień związanych z trójwymiarowym odwzorowaniem komputerowym cech konstrukcji.
podział modeli geometrycznych:
krawędziowe
bryłowe
powierzchniowe
hybrydowe
Model krawędziowy może być utworzony 3 sposobami:
połączenie liniami prostymi lub krzywymi punktów opisanych trzema współrzędnymi x,y,z
punkty mogą definiowane w lokalnych układach współrzędnych odpowiednio rozmieszczonych w przestrzeni
obiekty definiowane w jednym układzie współrzędnych, a następnie przesuwanych i obracanych
Model powierzchniowy – przestrzeń obejmowana przez model ograniczają ściany, wyznaczające krawędzie, które przecinają się w narożach.
Rodzaje powierzchni
powierzchnie opisywane analityczne w sposób zupełny
powierzchnie nie dające się opisać analitycznie w sposób zupełny czyli pow. swobodne.
Model bryłowy- tworzone na podstawie El. 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 to obrót zamkniętego konturu wokół osi lub jego przesunięcie wzdłuż linii kierunkowej.
Więzy –pomiędzy elementami geometrycznymi linie, łuki, okręgi można nałożyć relacje powiązań nazwane więzami.
Rodzaje
geometryczne- współliniowości, prostopadłości, poziomości, pionowości, współśrodkowości, identyczności promieni styczności, przynależności, wzajemnego przylegania w jednym 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:
przylegania
kątowe współbieżne
kątowe przeciwbieżne
wyrównania
obrotowe
Przesyłanie dokumentacji technicznej pomiędzy CAD i CAM. Norma IGES
W komputerowo wspomaganym procesie projektowo-konstrukcyjnym zachodzi często potrzeba wymiany informacji o komputerowym odwzorowaniu konstrukcji miedzy 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 (ang initial Graphics 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 jet 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.
Wymiana informacji o komputerowym odwzorowaniu konstrukcji pomiędzy systemami CAD
WEKTORYZACJA
wektoryzacja (trasowanie) - polega na zmianie grafiki rastrowej na grafikę wektorową.
W procesie wektoryzacji piksele opisujące daną bitmapę zostają zgrupowane w większe obiekty wektorowe na zasadzie podobieństwa koloru. Proces wektoryzacji niemal każdej bitmapy deformuje jej pierwotny wygląd, tylko bitmapa przedstawiająca prosty kształt ma szanse być poprawnie przekształcona
Programy obsługujące wektoryzacje: Corel, adobe, ilustrator itp.
Procesem odwrotnym Dio wektoryzacji jest pasteryzacja grafiki. stosuje się również wektoryzację ekranową, polegająca na obrysowywaniu rysunku rastrowego na ekranie monitora.
Rzadziej stosuje się metodę wektoryzacji za pomocą tzw digitizera (myszki z celownikiem poruszającej się po swego rodzaju tablecie)
Rasteryzacja - w grafice komputerowej działanie polegające na jak najwierniejszym przedstawieniu płaskiej figury geometrycznej na urządzeniu rastrowym dysponującym skończoną rozdzielczością.
Rasteryzacji mogą podlegać krzywe:odcinki, okręgi, elipsy, łuki eliptyczne, krzywe sześcienne, krzywe sklejane (np.Beziera), przekroje stożkowe, jak również powierzchniowe wielokątów, kół, powierzchnie zdefiniowane krzywymi sklejanymi itp.
Rastreryzacja - w 1965 roku Bresenham opracował tzw algorytm brosenhama z pkt środkowym, działający na liczbach całkowitych, służacy do konwersji dowolnych ocinków, okręgów oraz elips; algorytm był i jest implementowany sprzętowo. Podobnie rzecz ma siłę z wypełnieniem powierzchni – wypełnianie dowolnych wielokątów jest skomplikowane i kosztowne obliczeniowo, jednak istnieją bardzo efektywne algorytmy wypełniające trójkąty oraz czworokąty wypukłe, które są implementowane sprzętowo w akceleratorach 3D
w najprostszych przypadkach, gdy urządzenia rastrowe jest dwukolorowe, algorytm pasteryzujący zapala piksele leżace najblizej siebie
Rasteryzacja
Gdy docelowe urządzenie potrafi wyświetlić wiecej kolorów(lub poziomów szarości) możliwe jest zastosowanie technik odkłócających (z ang. antyaliasingu) które powodują zniknięcie schodków.
W najogólniejszym przypadku intensywność koloru lub stopien przezroczystości danego piksela jest proporcjonalny do pola powierzchni czesci wspólnej figury i piksela.
AUTOTYPIA – metoda odwzorowywania intensywności koloru za pomocą punktów o róznym polu powierzchni
MAŁE PUNKTY DAJĄ WRAŻENIE MAŁEJ INTENSYWNOŚCI KOLORU, DUZE TWORZĄ CIEMNE PARTIE OBRAZU
Metodyka projektowania trójwymiarowego z zastosowaniem technologii wirtualnego projektowania
Celem zajęc jest przedstawienie metod wspomagania prac projektowych w środowisku technologi wirtualnego prototypowego(VP, Virtual prototyping)
Prototypowanie nowych wyrobów ma na celu badanie właściwości wyrobu przed rozpoczęciem jego produkcji, sprawdzenie poprawności konstrukcji, okreslenie wybranych parametrów procesów produkcyjnych i montażowych przez wskazanie.
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)
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.
Celem prototypowania fizycznego jest dostarczenie prototypowych (wstepnych) egzemplarzy nowego wyrobu.
Egzemplarze takie mogą być wykorzystane do:
przedstawienia lub do prezentacji koncepcji prototyp koncepcyjny
demonstracji i oceny kształtu – prototyp wizualny
analizy funkcjonowania wyrobu – prototyp funkcjonalny
w zakres tematyczny prototypowania fizycznego wpisuje się także wytwarzanie form i narzedzi w technologiach Rapid Tooling dzięki zwiększonej dokładności cech geometrycznych w stosunku do innych klasycznych.
REVERSE ENGINEERING
Technologie reverse engineering stosuje się w procesie projektowania nowego wyrobu gdy niezbędna jest znajomość cech geometrycznych opisujących kształty istniejącego wyrobu.
Zastosowanie techniki reverse engineering występuje gdy:
wystąpi potrzeba opracowania technologi 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, czesci współpracujących w wyrobie
Zalety i wady rapid prototyping
zalety: szybkie tworzenie wzorców fizycznych, część wzorcowa jest do dyspozycji już podczas opracowywania konstrukcji. Mozliwość budowy czesci o złóżonych geometriach i powierzchni swobodnych. Małe kszty w odniesieniu do klasycznej obróbki ubytkowej w produkcji jednostkowej i małoseryjnej
wady: ograniczone wymiary tworzonych przdmiotów, ograniczona liczba materiałów, czesci spełniaja wymagania wytrzymałościowe w ograniczonym zakresie. Ograniczona dokładność 0,1? mm natomiast jakość powierzchni jest zależna od przyjętej metody wytwarzania niezbędna jest dodatkowa obróbka wygładzjaaca.
Wykłady 10,05,2011r
Jedną z najnowszych metod zastosowanych w procesach modelowania geometrycznego oraz montażu elementów jest technika Adaptive Design (adaptacyjności) zastosowana w pakiecie Autodesk inventor Serie
Pod pojęciem adaptacyjności należy rozumieć zdolność do dopasowania się cech geometrycznych części do cech czesci współpracujących bez konieczności opisywania zależnoscli miedzy nimi w postaci zmiennych parametrów
Adaptive design umożliwai także zbudowanie a następnie analizę cech kinematycznych modelu trójwymiarowego wstępnie na szkicach, przed utworzeniem pełnego modelu 3D co znacznie skraca czas opracowania projektu
Które elementy geometrii mogą być adaptacyjne?
niezwymiarowane elementy szkicu
elementy utworzone z niezwymiarowanej geometrii szkicu
zawierające niezdefiniowane kąty i wydłużenia
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?
Aby części
Ograniczenia używania geometrii:
tylko jeden warun
BLOKI RYSUNKOWE I DYSKOWE
Blok to obiekt złożony z elementów składowych powiązanych ze sobą w taki sposób aby stanowiły one funkcjonalną jedność
Każdy blok ma swoją 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
definiowanie bloku dyskowego: pisz blok lub Pb
BLOKI
Bloki utworzone komendą blok są dostępne tylko w obrębie aktualnego rysunku
Aby zastosować blokw dowolnych rysunkach należy skonstruować komendę Pb lub pisz blok
Bloki złożone mogą składac 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 konkretnie wstawienie bloku jest tzw odnośnikiem do wzorca
Blok jest pamiętany jednokrotnie niezależnie od liczby zastosować bloku w danym rysunku
Jeśli elementy bloku zostaną narysowane na warstwie 0 to po wstawieniu bloku przejmą one cechy warstwy na której lezy blok
Komenda wstaw – wstawia zarówno blok dyskowy jak i rysunkowyy
ATRYBUTY
Atrybuty przechowują dodatkowe dane związane z elementami rysunku oraz zapewniają łatwą możliwość ich modyfikacji i uzyskiwania informacji z rysunku
Atrybuty przechowują numeryczne i tekstowe informacje o bloku
atrdef – definicja atrybutu
Tryby atrybutu:
Niewidoczny – atrybut niewidoczny – nie jest wyświetlany na ekranie. Po wykonaniu listy atrybutów jest on brany pod uwagę
Stały – atrybut stały – jego wartość jest ustalona w czasie tworzenia atrybutu(nie podczas wstawiania bloku) i nie może być modyfikowana
Weryfikowany – atrybut weryfikowany – podczas wstawiania bloku i określania wartości atrybutu możliwa jest kontrola jego poprawności
Typowy – atrybut typowy wartość atrybutu jest okreslona na tałe podczas definiowania atrybutu. Wczasie wstawiania bloku nie można jej zmienić
Modyfikacji atrybutu typowego można dokonać po uprzednim wstawieniu bloku