W tym kontekście można powiedzieć, że wiedza konstruktora wynika z odpowiedzi na dwa pytania:

Transkrypt

1 PROGRAMY Kierunki rozwoju systemów CAD: KBE (cz. III) Kontynuując rozpoczęty w poprzednich odcinkach tego cyklu temat budowy inteligentnego środowiska projektowego w systemach CAD, chciałbym zwrócić uwagę Czytelnika na aspekt związany bezpośrednio z konstruktorem jako tym, który nie tylko korzysta z zasobów tego środowiska, ale także współuczestniczy w jego definicji i rozbudowie TEKST I RYSUNKI: ANDRZEJ WEŁYCZKO Rezultat pracy konstruktora jest nierozerwalnie związany z jego wiedzą konstrukcyjną, a ta z kolei jest pochodną kilku lat nauki w szkole oraz wieloletniej praktyki konstrukcyjnej. Każdy konstruktor uczy się na swoich błędach i jeśli poważnie traktuje swój zawód, to pamięta lub zapisuje wnioski ze swoich niepowodzeń. Dzięki temu kolejna konstrukcja powstaje nieco inaczej, bo nie można oczekiwać, że powtarzanie tej samej (błędnej lub nieoptymalnej) procedury konstrukcyjnej przyniesie inne rezultaty. Każdy z nas (nie tylko konstruktor) posługuje się wiedzą zdobytą w wyniku doświadczenia. Na przykład, znając prognozę pogody na kolejny dzień, zabieramy ze sobą parasol mimo, że nie widać jeszcze żadnych symptomów nadciągającego deszczu. Konstruktor wie, kiedy trzeba zastosować dwa żebra usztywniające zamiast jednego albo kiedy liczba otworów mocujących może być zbyt mała. Jeśli nie jest pewien, to zagląda do swoich notatek, zaleceń konstrukcyjnych, norm, poradników itd. Czas potrzebny na odnalezienie potrzebnej informacji jest oczywiście czasem straconym, bowiem w trakcie poszukiwań konstruktor nie posunął się ani o krok w realizacji swojego zadania projektowego. Dlatego dla każdego członka zespołu konstrukcyjnego powinno być oczywiste dążenie do gromadzenia wiedzy konstrukcyjnej w jednym, łatwo dostępnym dla innych miejscu. Nie trzeba chyba dodawać, że jeśli konstruktor pracuje w systemie CAD, to ta wiedza powinna być dostępna w tym właśnie systemie. W tym kontekście można powiedzieć, że wiedza konstruktora wynika z odpowiedzi na dwa pytania: Jak i dlaczego? Słowo JAK kojarzy się zazwyczaj z wyborem metody i poleceń systemu CAD, które trzeba zastosować, aby uzyskać zakładany model geometryczny. Odpowiedź na pytanie DLACZEGO jest związana bardziej z technicznymi, a nie geometrycznymi aspektami konstruowania, bo wynika na przykład z uwzględnienia aspektów technologiczności lub sztywności projektowanego wyrobu. I tu dochodzimy do sedna systemów klasy KBE (Knowledge- Based Engineering) przestrzenna definicja wyrobu (modelu części lub zespołu części) powinna obejmować model geometryczny oraz obiekty decydujące o jego inteligencji. Takimi obiektami mogą być: formuły obliczeniowe, zasady konstrukcyjne, warunki sprawdzające czy reakcje modelu na zdefiniowane zdarzenia konstrukcyjne (zmiana materiału, zwiększenie długości części czy zmiana typu silnika). Każdy z tych obiektów może być zdefiniowany tylko przez tego, kto posiada odpowiednią wiedzę konstrukcyjną potrafi przewidzieć różne sytuacje konstrukcyjne i odpowiedzieć na pytanie, dlaczego trzeba zareagować w określony sposób. Tym kimś jest oczywiście konstruktor, który definiuje nie tylko geometrię projektowanej części lub zespołu części, ale także zakres inteligencji projektowanego wyrobu. Wracając do cech środowiska projektowania trzeba zauważyć, że obiekty konstrukcyjne dostępne w tym środowisku (katalogi elementów typowych) powinny umożliwiać nie tylko automatyzację pewnych rutynowych zadań konstruktora, ale także pomagać lub wręcz wyręczać go w podejmowaniu poprawnych decyzji. RYS. 1 [ DESIGN NEWS Polska 35

2 PROGRAMY RYS. 2 RYS. 3 W tym aspekcie, omówione w poprzednim odcinku szablony konstrukcyjne zapewniają nie tylko powtórzenie znanej procedury konstrukcyjnej (metody konstrukcji modeli geometrycznych w systemie CAD), ale także dostosowanie zastosowanego komponentu standardowego do aktualnego środowiska geometrycznego oraz poprawną reakcję na zmiany wartości parametrów lub podstawowych elementów geometrycznych. Zanim jednak możliwa będzie definicja szablonu, trzeba zdefiniować, co może być szablonem i ustalić strukturę modelu wzorcowego takiego szablonu. Na przykład: gdyby zadaniem konstruktora było zdefiniowanie modelu standardowej płyty mocującej, której kształt określają nie tylko typowe wymiary lub materiał, ale także rodzaj wykonania (LEWE lub PRAWE), to problem może rozwiązać prosta zasada konstrukcyjna WariantWykonania (rys. 1.). Istotą działania tej zasady jest sterowanie aktywnością operacji Symmetry.1 w zależności od wartości parametru Wykonanie. Taki model ma jednak pewne wady, bo jest ograniczony do takich części, które są lustrzanym odbiciem. Bardziej uniwersalne wydaje się w związku z tym rozwiązanie pokazane na rys. 2., w którym zasada Wariant Wykonania steruje aktywnością kilku cech konstrukcyjnych. Niestety struktura modelu staje się bardziej skomplikowana, a wszystkie elementy wyłączone (XXX\Activity = false) stanowią niepotrzebny balast. Oczywiście nie można oczekiwać, że możliwe jest zdefiniowanie modelu inteligentnej płyty mocującej bez elementów dodatkowych, ale trzeba poszukiwać możliwie prostego rozwiązania. Na przykład (rys. 3.) parametr KonturWybrania (typu Curve) może być konturem Sketch.2 lub Sketch.3 w zależności od wartości parametru Wykonanie. Wszystkie obiekty modelu są aktywne, choć trzeba przyznać, że tylko jeden z konturów Sketch.2 i Sketch.3 jest aktywnie zastosowany w definicji modelu bryłowego płyty mocującej. Inteligentne modele wzorcowe mogą być także zdefiniowane dla zespołów części. W takim przypadku analiza wstępna prowadzi zazwyczaj do ustalenia elementów podstawowych, które mogą (powinny) być zdefiniowane w modelu szkieletowym wyrobu. Na przykład dla projektu przenośnika rolkowego (rys. 4.) takimi globalnymi elementami podstawowymi mogą być wymiary gabarytowe oraz zestaw płaszczyzn głównych. Zmiana jakiegokolwiek elementu modelu szkieletowego powinna powodować stosowne zmiany w strukturze i geometrycznej reprezentacji modelu przenośnika jako całości. Jaka powinna być struktura przenośnika, jakie zmiany są możliwe i w jakim zakresie oraz w jaki sposób te zmiany powinny być zrealizowane zależy od inwencji konstruktora, który przewi- RYS. 4 RYS DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

3 PROGRAMY RYS. 6 RYS. 7 dując różne sytuacje konstrukcyjne, definiuje: odpowiednie elementy podstawowe, parametry, relacje pomiędzy modelami części oraz sposób zapewnienia zgodności projektu z jego własną Wiedzą Konstrukcyjną. Inteligentny model przenośnika (rys. 5.) to nie tylko jego struktura (Belki, Wsporniki, Rolki, Silniki itp.), ale także zasady konstrukcyjne (Rozmieszczenie wsporników, Długości segmentów, Położenie rolki końcowej) i warunki sprawdzające (Minimalna długość, Minimalna szerokość, Minimalna wysokość). Inteligentny model przenośnika musi przecież wiedzieć, ile i jakich segmentów należy użyć, aby uzyskać przenośnik o zadanej długości (rys. 6.) albo jak zareagować na zbyt dużą szerokość przenośnika. Model przenośnika może być co najwyżej tak inteligentny, jak inteligentny jest RYS. 8 konstruktor, który zdefiniował ten model, bo wszystkie obiekty decydujące o jego inteligencji, na przykład zasada konstrukcyjna Długości segmentów (rys. 7.) są jedynie formalnym zapisem Wiedzy konstruktora. Model przenośnika można uznać za inteligentny dopiero wtedy, gdy zdefiniowane w nim zasady konstrukcyjne zapewnią poprawną reakcję na dowolne wartości parametrów wejściowych (podstawowych). Na przykład zmiana parametru Wysokość przenośnika może zmniejszyć na tyle przestrzeń zarezerwowaną dla silnika, że konieczna będzie automatyczna zmiana wielkości lub typu silnika (rys. 8.). Definicja inteligentnych modeli wzorcowych szablonów konstrukcyjnych nie wymaga bardzo zaawansowanej wiedzy z zakresu programowania. Jedyne, co jest potrzebne to rzetelna analiza problemu konstrukcyjnego, definicja schematów blokowych, uwzględniających odpowiednią reakcję na zadane wartości parametrów podstawowych i zapisanie tych reakcji w postaci zasad konstrukcyjnych i warunków sprawdzających (rys. 9.). Dopiero tak zdefiniowany model wzorcowy części (płyta mocująca) lub zespołu (przenośnik) może być podstawą definicji inteligentnego szablonu konstrukcyjnego. System klasy KBE to jednak nie tylko katalog mniej lub bardziej inteligentnych elementów typowych. Możliwa jest bowiem taka definicja środowiska projektowego, w którym system CAD będzie prowadził konstruktora przez kolejne kroki procesu projektowego. Ale o tym w kolejnym odcinku. Cdn. andrzej.welyczko@pl.ibm.com RYS. 9 [ DESIGN NEWS Polska 37

4 PROGRAMY CAD dla wyrobów kompozytowych TEKST: MICHAŁ MURAWSKI Konstrukcje kompozytowe od lat zajmują ważne miejsce w wielu gałęziach przemysłu elementy samolotów, jachtów, samochodów, zbiorniki... Długo można wymieniać zastosowania laminatów. O wiele krótsza jest lista wyspecjalizowanych aplikacji wspomagających pracę inżynierów-projektantów, zajmujących się wyrobami z laminatów. Jednym z rozwiązań, które uwzględniają tę specyficzną branżę, jest system CATIA produkowany przez Dassault Systemes Sprostowanie: W czerwcowym wydaniu Design News, autorem artykułu Co ja wiem o PLN był Sławomir Jędrasiak, a nie jak omyłkowo wydrukowaliśmy Michał Murawski. Autorów i czytelników przepraszamy. Specyfika projektowania wyrobów kompozytowych obejmuje kilka zagadnień. Zaprojektowanie bryły przedmiotu i umieszczenie na rysunkach opisów dotyczących laminowania to najczęściej obecnie spotykana metodologia pracy warstwy nakładane są do osiągnięcia zadanej grubości w odpowiednich miejscach, z uwzględnieniem kierunku włókien jednak najczęściej po prostu respektuje się zasadę, że (pomijając wyroby o kierunkowym charakterze) włókna mają się w kolejnych warstwach krzyżować. Filozofia przygotowania projektu i dokumentacji wyrobu kompozytowego zakłada podział procesu na dwa etapy: projektowanie (Engineering) i przygotowanie produkcji (Manufacturing). Przygotowanie projektu CPE, CPD (Composites Engineering, Composites Design) Etap ten obejmuje definicję tzw. stref, czyli obszarów, które między sobą różnią się sposobem zbrojenia. Obejmuje ona ilość warstw, rodzaj zbrojenia i kierunek układania. Strefy oparte są na powierzchni, która odpowiada powierzchni projektowanego przedmiotu np. kadłubowi łodzi. Użytkownik ma możliwość ustalenia tzw. reguł składania (definicja stref pozwala na różne układy arkuszy zbrojenia), z których wynikają kształty, liczba arkuszy i układ warstw. Ustalane są przenikania między DEFINICJA stref (liczba warstw), możliwe kształty arkuszy i układy definicje reguł składania strefami, a także ich wpływ na kształt poszczególnych arkuszy. System wykrywa granice stref, których przenikania nie określono, i zwraca uwagę na możliwość wystąpienia zjawiska delaminacji. Informacje te pozwalają na automatyczne stworzenie dokumentacji procesu, obejmującej wykaz i opis poszczególnych arkuszy, przypisanie ich do odpowiedniej warstwy (poziomu) w produkcie i określenie kolejności układania arkuszy w formie. System na tym etapie tworzy kompletną dokumentację arkuszy, uwzględniającą tzw. pełne płaty (te, które nie wychodzą poza granicę strefy), linie przenikania, kształty wykrojów (z uwzględnieniem stopniowania arkuszy w miejscach przenikania stref). Warto zaznaczyć, że projekt jest asocjatywny z makietą 3D, w kontekście której powstał modyfikacja pierwotnej powierzchni pociąga za sobą zmianę dokumentacji arkuszy. Możliwa jest wizualizacja poszczególnych elementów zbrojenia w środowisku 3D, jak i wykonanie, które opiera się na dokumentacji rysunkowej. System pozwala też na wykonanie raportu i zestawienia wszystkich arkuszy w produkcie, a także uwzględnić instalację różnego rodzaju wkładek. Przygotowanie produkcji CPM (Composites Design for Manufacturing) Oczywiście, podstawą dla dokumentacji produkcyjnej jest model przygotowany w modułach CPE i CPD. Rozróżnienie dwóch środowisk wynika ze specyfiki produktów laminatowych efekt skurczu, częsta konieczność używania naddatków. Zjawiska te każą rozdzielić proces projektowy od produkcyjnego o ile pierwszy skupia się na wyrobie gotowym, finalnym, o tyle drugi analizuje proces wstecz 38 DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

5 REKLAMA pozwalajac określić parametry początkowe. W efekcie mamy do czynienia z powierzchniami i krawędziami dwojakiego rodzaju: projektowymi (które odpowiadają produktowi gotowemu) i produkcyjnymi (reprezentującymi stan wyjściowy, a więc krawędzie wycinanych arkuszy i powierzchnię rzeczywistą formy). Ważnym krokiem w procesie jest kontrola wykonalności. Trzeba zwrócić uwagę na możliwość ułożenia maty lub tkaniny na powierzchniach innych niż płaskie materiały zbrojenia mają pewną odkształcalność, ma ona jednak swoje granice. Dzięki analizie można przed rozpoczęciem fizycznej realizacji projektu wskazać miejsca, którym należy poświęcić więcej uwagi bądź wręcz je zmodyfikować, w celu uniknięcia lokalnych zakładek. Kolejny krok to wykonanie ostatecznych rozkrojów arkuszy poszycia. Dodatkowe możliwości w tym względzie to np. transfer geometrii (linii, punktów) z 2D na 3D i odwrotnie, dzięki czemu można umieścić na arkuszu, np.: linie połączeń, punkty kontrolne itp. Cały czas funkcjonuje synchronizacja między danymi projektowymi (Engineering) a wykonawczymi (Manufacturing). Gotowe kształty arkuszy można eksportować do formatów zewnętrznych (DXF, IGES 2D lub 3D) oraz wykonać z nich dokumentację rysunkową. Analiza struktur kompozytowych (MES) i prace towarzyszące Dzięki precyzyjnemu określeniu struktury kompozytu obejmującemu: ilość warstw, kierunek ich układania, właściwości włókien i żywicy CATIA dysponuje WIZUALIZACJA arkuszy poszycia układanych w formie WSKAZANIE obszarów zagrożonych występowaniem zakładek możliwością wykonania siatki do analiz wytrzymałościowych (MES). Pozwala to na analizę i optymalizację projektowanych wyrobów, np. pod kątem oszczędności materiałowych, przy zachowaniu odpowiednich parametrów mechanicznych. Rozwiązanie to jest w praktyce stosowane np. przy projektowaniu jachtów regatowych, w których nie można sobie pozwolić na kompromis w kwestii wytrzymałości i bezpieczeństwa, a z drugiej strony każdy kilogram mniej to istotna oszczędność. O ile jednak w jachcie chodzi o dopłynięcie do mety w jak najkrótszym czasie, o tyle w przeciętnym przedsiębiorstwie istotną kwestią będą oszczędności materiałowe. Poza kosztami istnieje aspekt zdrowotny i ekologiczny warto zwrócić uwagę na każdy niepotrzebnie emitowany do atmosfery i wdychany przez pracowników kilogram styrenu. Nie należy zapominać, że z reguły wyroby kompozytowe produkowane są z wykorzystaniem form. Przy wyrobach o wysokim stopniu komplikacji konstrukcja formy to wyzwanie samo w sobie. Opisywane rozwiązanie oparte zostało na wysokiej jakości systemie CAD/CAM, dzięki czemu w jednym środowisku możliwe jest określenie zarówno kształtu przedmiotu, jak i struktury kompozytu, wykonanie analiz MES wyrobu oraz przygotowanie konstrukcji i dokumentacji formy łącznie z przygotowaniem np. frezowania formy na obrabiarce numerycznej. Michał Murawski IPL Solutions Murawski@iplsolutions.pl

6 PROGRAMY Moda na Vaulta Podczas tworzenia nowych projektów w Autodesk Inventor jedną z frapujących opcji dla początkujących użytkowników programu jest wybór między typem projektu pojedynczy, a typem Vault. Zaznaczenie jednego lub drugiego typu na pierwszy rzut oka nie wpływa na sposób pracy z Inventorem. O co tu chodzi? Dziś zastanowimy się nad tym, co tak naprawdę oznacza praca z projektami vaultowymi TEKST I RYSUNKI: ANNA NOWAK W pojedynczych projektach Autodesk Inventor systemem organizującym dostęp do plików jest system operacyjny. Oznacza to: ręczne zarządzanie plikami, ręczne archiwizowanie, wyszukiwanie plików za pomocą przeglądarki systemowej lub Pomocnika Projektu. O ile w przypadku pracy jednoosobowej można sobie wyobrazić, że system taki się sprawdzi i nie doprowadzi do chaosu, to w przypadku zespołu kilku projektantów trudno mówić o bezpieczeństwie danych, gdy kilka osób posiada prawo dostępu do projektu i nie jest zaimplementowane żadne dedykowane narzędzie współdzielenia i ochrony danych. W przypadku pracy zespołowej jedynym słusznym rozwiązaniem wydaje się użycie środowiska Autodesk Vault Explorer, które obecnie znajduje się standardowo na pokładzie każdego pakietu Autodesk Inventor. komentarze i oznaczenia, pozwalające na szybkie odnalezienie danych określonego typu przy użyciu zaawansowanych filtrów wyszukiwania. Porządek ponad wszystko Zasadniczą cechą pracy z Vault jest to, że nie pracujemy bezpośrednio na plikach wpisanych do bazy danych. Pliki w bazie są podstawą do skopiowania ich do lokalnych folderów roboczych poszczególnych projektantów, gdzie podlegają obróbce i skąd są wpisywane do bazy. Poprzednie wersje plików pozostają w bazie jako kolejny numer wersji, a nowo wpisane stają się wersją ostatnią. Pliki bazy Vault są zorganizowane podobnie jak w przeglądarce Windows użytkownicy mogą stosować identyczną strukturę folderów jak na lokalnym dysku. W bazie można umieszczać wszystkie pliki inżynierskie, niezależnie od typu. Poza plikami Inventor mogą być to przykładowo pliki różnych produktów opartych na AutoCAD, pliki 3ds MAX, FEA, CAM, Microsoft Office i innych programów, skła- ABY wypisywać pliki do edycji i wpisywać zmienione pliki do bazy używamy przeglądarki projektu programu Inventor, przełączonej na widok Vault Co to jest Vault? Autodesk Vault jest bezpiecznym, scentralizowanym systemem do zarządzania plikami inżynierskimi. Oprócz przechowywania pozwala na zarządzanie wersjami plików, dzięki czemu łatwo ustalić, co się zmieniło w pliku, a także przywrócić wybrane pliki do starszych wersji, jeśli zmiany muszą zostać odrzucone. Ponadto baza danych zawiadująca plikami inżynierskimi oferuje możliwość dodawania do nich cennych informacji, które są potrzebne zarówno w fazie projektowania, jak i w późniejszym cyklu życia produktu. Przykładowo, wraz z częścią można uzyskać informacje: w których projektach została użyta, kto jest jej autorem, kto ją ostatnio edytował itp. Pliki mogą mieć rozmaite 40 DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

7 PROGRAMY dające się na projekt. Odpowiednio zorganizowane są zintegrowane z projektem i łatwo dostępne dla wszystkich członków zespołu. Jak to się robi? W przypadku projektu pojedynczego (typ=jeden użytkownik) zablokowana jest większość poleceń menu górnego Plik>Vault oraz opcja Otwórz z Vault. Dopiero przełączenie typu projektu na Vault (możliwe nawet w zaawansowanym czy nawet końcowym stadium projektu) odblokowuje polecenia tego menu, będącego niejako wtyczką aplikacji Autodesk Vault. W menu znajdziemy polecenia, takie jak: Dodaj projekt, Mapuj foldery, Wpisz do Vault / Wypisz z Vault itp. W menu znajdziemy też skrót, uruchamiający aplikację Vault Explorer. Praca z projektem vaultowym przebiega ogólnie w następujący sposób: 1. Otwieramy projekt typu Vault w Inventorze. 2. Musimy posiadać lokalną kopię interesujących nas plików, na których będziemy pracować. Jeśli ją mamy, korzystamy z normalnych opcji systemu Windows i ręcznie otwieramy interesujące nas pliki. Jeśli jej nie ma to uruchamiamy aplikację Vault Explorer i odpowiednim poleceniem pobieramy do lokalnego folderu cały projekt lub złożenie z powiązanymi częściami. Możemy otworzyć je do edycji w Inventorze z poziomu programu Vault lub zwyczajnie z poziomu programu Inventor. 3. Przełączamy w Inventorze przeglądarkę projektu na widok Vault zaznaczamy plik złożenia lub część, jaką chcemy zmieniać i wypisujemy ją z bazy poleceniem Wypisz. Opcjonalnie możemy przy tym uaktualnić naszą lokalną kopię najnowszą wersją z bazy. Wypisanie sprawia, że pliki zostaną zarezerwowane dla nas, inni użytkownicy będą mieli informację, iż pliki są przez nas zmieniane i nie będą na nich pracować, dzięki czemu unikniemy nieporozumień. 4. Pracujemy w programie Inventor. Po zakończeniu pracy poleceniem Wpisz przesyłamy do bazy zmienione pliki, w wyniku czego w bazie pojawia się ich nowa wersja i pliki zostają odblokowane dla innych projektantów. Używanie przeglądarki projektu w trybie Vault sprawia, że niemal wszystkie podstawowe działania na plikach inżynierskich projektu vaultowego można wykonać nie KOLEJNE wersje są dopisywane do bazy, a nie nadpisywane na poprzednie. Dzięki temu można sprawdzić całą historię pliku opuszczając środowiska projektowego Inventor. Bezpieczeństwo Każdy, kto chce mieć dostęp do bazy Vault, musi się do niej zalogować. Stanowi to dodatkowy stopień bezpieczeństwa ponad opcjami sterowania dostępem do danych, które daje standardowy system plików. Autodesk Vault śledzi wszelkie działania zalogowanych użytkowników, jednoznacznie wskazując, kto i kiedy dokonał danej zmiany w pliku. Administrator określa, do których baz możemy mieć dostęp i jakie będziemy mieć uprawnienia podczas korzystania z nich. Przykładowe profile to: Konsument który może tylko widzieć pliki, Edytor który może dodawać, wpisywać, wypisywać pliki i foldery czy Edytor Content Center który może dodawać i usuwać kategorie oraz publikować biblioteki do Content Center. Zakres praw dla konta obowiązuje na poziomie całej OKIENKO wyszukiwania zawansowanego pozwala zbudować listę kryteriów, jakie muszą spełniać poszukiwane pliki [ DESIGN NEWS Polska 41

8 PROGRAMY bazy, Vault nie potrafi sterować dostępem do poszczególnych podfolderów takie możliwości ma program Autodesk Productstream, aplikacja zawierająca Vault Explorera i oferująca zarządzanie danymi w szerszym zakresie. W Autodesk Vault nie ma miejsca na przypadkowość w dostępie do danych prawo do wpisania nowych danych mają osoby odpowiednio autoryzowane, ponadto łatwo wychwycić ewentualną pomyłkę i przywrócić poprzednią wersję. Usuwanie plików jest utrudnione a zachowywane są wszystkie wersje plików wstecz. Ponadto administrator dysponuje narzędziami do tworzenia kopii zapasowych i przywracania kopii bazy danych na wypadek jej uszkodzenia czy przypadkowego usunięcia plików. Dlatego właśnie można powiedzieć, że Autodesk Vault gwarantuje bezpieczeństwo danych. Zarządzanie wersjami Podczas wprowadzenia pliku do bazy uzyskuje on oznaczenie wersji 1. W czasie wypisania tymczasowo dostaje kolejny numer jeśli nastąpi wpisanie, numer będzie utrwalony tylko w przypadku dokonania w nim zmian. Także jeśli wypisanie zostanie odrzucone odpowiednim poleceniem przywrócony zostanie ostatni numer. Można obejrzeć każdą poprzednią wersję pliku i w razie potrzeby przywrócić ją jako bieżącą. Autodesk Vault przechowuje wszystkie wersje plików głównych i skojarzonych. Jeśli otworzymy starszą wersję pliku głównego (zespołu) Vault dopasuje do niej podczas otwierania odpowiednie starsze wersje części. Powiązania Autodesk Vault rozumie zależności między plikami i zachowuje je po wpisaniu do bazy. Jeśli zostanie zmieniona nazwa pliku lub plik zostanie przeniesiony, automatycznie odpowiednie informacje zostaną zaktualizowane w plikach nadrzędnych, aby zachować połączenie. Zależności są widoczne dla użytkownika co pozwala oszacować wpływ jakiejś zmiany na inne projekty. Przykładowo, zanim zmienimy plik, możemy sprawdzić, które projekty go wykorzystują tak, aby ogarnąć zakres potencjalnie związanych zmian. Ponieważ to system pamięta o wszelkich zależnościach, użytkownik może nieco inaczej porządkować pliki w bazie niż w tradycyjnym systemie, np. utworzyć w głównym folderze podfolder plików współdzielonych przez wiele projektów, niezależnie od podfolderów z indywidualną zawartością poszczególnych projektów. W ten sposób wielokrotnie wykorzystywane pliki istnieją zapisane w bazie tylko raz, co skraca cykl projektowy, gwarantuje spójność danych i ogranicza rozmiar bazy. Także plik projektu.ipj wystarczy jeden dla wszystkich zasobów w bazie, nawet jeśli obejmuje ona wiele różnych projektów przecież wszystkie ustawienia ścieżek dostępu są takie same, więc nie ma potrzeby zakładania kolejnych plików.ipj. Wyszukiwanie Im większa baza tym trudniej odnaleźć ten właściwy plik. Vault Explorer, poza zwykłym wyszukiwaniem, ma narzędzie wyszukiwania zaawansowanego, w którym użytkownik definiuje listę kryteriów, jakie ma spełniać znaleziony obiekt. Kryteria te odnoszą się do właściwości plików. Do dyspozycji są zarówno właściwości pochodzące z pliku, związane z aplikacją bazową, jak i właściwości systemowe aplikacji Vault. Dzięki precyzyjnym filtrom można na tyle zawęzić kryteria, aby odnaleźć dokładnie to, czego szukamy. Trochę szczegółów technicznych Ponieważ aplikacja Autodesk Vault jest typu klient-serwer, instalator obejmuje zarówno składniki dla serwera, jak i składniki dla stanowiskach roboczych. Dla serwera przeznaczony jest Autodesk Data Management W ZAKŁADCE Gdzie używany można sprawdzić, w których plikach została użyta część lub zespół Server, który przechowuje dane użytkowników i obsługuje dostęp do nich. Także z jego poziomu zakładamy repozytoria (może być ich więcej niż jedno). Od razu wyjaśniam, co oznacza pojęcie repozytorium : to zasób na dysku, najczęściej właśnie na serwerze, w którym są składowane i zarządzane pliki i dokumenty Vault. Na repozytorium składają się kopie wszystkich dodanych do bazy plików inżynierskich oraz wszelkie informacje bazodanowe, jak stan czy historia pliku. Dla stanowisk klienckich jest przeznaczony opisywany tu Vault Explorer. Warto wspomnieć, że dla wszystkich plików inżynierskich można automatycznie tworzyć w bazie danych pliki DWF, oferujące bogate informacje o rysunkach, zatem każdy, kto ma podgląd bazy, widzi też graficzną reprezentację plików CAD. Jak wspomnieliśmy, Vault jest przeznaczony nie tylko do pracy w zespołach, także pojedynczy użytkownik na jednej stacji roboczej może korzystać z wszelkich dobrodziejstw, jakie daje zarządzanie poprzez Autodesk Vault. Oczywiście w takim modelu nie ma potrzeby zakładania wielu użytkowników, wszystkie zmiany może wprowadzać administrator bazy. Wtedy też jedno stanowisko obsługuje zarówno aplikację serwerową w postaci konsoli ADMS, jak i oczywiście aplikację klienta. PM MSD Anna Nowak Man and Machine Software 42 DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

9 ARTYKUŁ SPONSOROWANY Delcam CRISPIN kompleksowe rozwiązanie dla przemysłu obuwniczego Dystrybucja i serwis techniczny TORUS Spółka z o.o., ul. Rydygiera 12, Warszawa, tel./fax (22) torus@toruscadcam.com.pl W rodzinie produktów firmy DELCAM pojawiło się nowe narzędzie do projektowania i wytwarzania obuwia, jakim jest Delcam CRISPIN. Program ten pozwala projektować buty począwszy od edycji kopyta poprzez tworzenie cholewki, a kończąc na modelowaniu podeszwy (spodu). CRISPIN dzieli się na wiele modułów w dużej części samodzielnych i mogących działać bez pozostałych Jeden z nich to ShoeDesign. Został on stworzony dla przemysłu obuwniczego z myślą o zmniejszeniu kosztów, a także skrócenia czasu od momentu pojawienia się koncepcji do chwili uzyskania gotowego modelu. Dzięki niemu możemy zaprezentować produkt jeszcze przed wykonaniem próbnego egzemplarza. Mamy możliwość zmiany kształtu, koloru/tekstury, a także jednoczesnego wyświetlania podeszwy/ obcasa dla wizualizacji kompletnego produktu. Na początku interaktywnie rysujemy linie stylu na powierzchni 3D kopyta. Na ich podstawie generowane są panele reprezentujące elementy buta z zachowaniem właściwej grubości, koloru i tekstury rzeczywistych materiałów. Podobnie dodawać możemy takie cechy jak szwy, sznurówki czy wykroje. Oczywiście model możemy obracać, przesuwać i patrzeć na niego pod dowolnym kątem, zapisywać w postaci zdjęcia lub bezpośrednio drukować. Natomiast proces spłaszczania kopyta i linii stylu odbywa się poprzez naciśnięcie jednego przycisku i nie wymaga to większych umiejętności. Kolejnym modułem jest ShoeStyle. Ma on wbudowany kreator styli, dzięki któremu bardzo szybko możemy nanieść na kopyto podstawowe linie wzoru. Istnieje również możliwość przeniesienia linii z modelu 2D przy użyciu opcji Image Trace lub bezpośrednie ich wczytanie z formatu DXF. ShoeStyle jest w pełni kompatybilny z CRISPIN Engineer, a linie 2D mogą być ponownie przenoszone na model 3D dla sprawdzenia poprawności dokonanych modyfikacji. Engineer to moduł przeznaczony do pracy na projektach 2D. Jest on doskonałym narzędziem do tworzenia wzorów 2D i w pełni edytowalnego stopniowania. Szybko tworzy zestaw stopniowanych obiektów do wykorzystania dla procesu wycinania, szacowania kosztów i przewidywania produkcji. Dzięki łatwości wprowadzania jakichkolwiek zmian w module Engineer oszczędzamy czas i pieniądze. Następnym dostępnym modułem jest ShoeCost. Używając tego programu możemy wstępnie ocenić koszt wyprodukowania buta. W ShoeCost na podstawie stosowanych materiałów, stopniu ich wykorzystania, a także innych znaczących czynników możemy opracować kilka planów produkcyjnych i wybrać ten najbardziej opłacalny. Posiada funkcję automatycznego ułożenia elementów, która minimalizuje ilość niewykorzystanego materiału. Istnieje również możliwość importu materiałów z zewnętrznych baz danych. Specjalistycznymi modułami są programy z serii Ortho, należą do nich OrthoScan, OrthoLast, OrthoDesign, OrthoStyle, OrhtoTec. Są to aplikacje przeznaczone dla przemysłu ortopedycznego. Narzędzia te wyróżniają się niezwykłą precyzją i łatwością użycia. Na przykład OrthoLast pozwala na podstawie pliku skanowanej stopy dobrać odpowiedni rodzaj kopyta, a następnie dopasować je do skanowanego kształtu. Pełna kompatybilność modułów pozwala na płynne poruszanie się między nimi. OrthoLast daje również możliwość stopniowania 3D zarówno proporcjonalnego jak i nieproporcjonalnego. OrthoStyle pozwala przenieść bieżący projekt buta na nowe kopyto przy minimalnym nakładzie wysiłku. Więcej informacji można znaleźć bezpośrednio na stronie producenta lub za pośrednictwem firmy TORUS com.pl. Zbigniew Stański RYS. 1 Linie stylu w Delcam CRISPIN Engineer RYS. 3 Przykład projektu cholewki w Delcam CRISPIN OrthoDesign [ DESIGN NEWS Polska 43

10 PROGRAMY Nowoczesne metody projektowania automatyki CAD Elektryczny: SEE Electrical Expert TEKST: JÓZEF KOCZOR IGE+XAO POLSKA sp. z o.o. W erze globalizacji usług znaczna część zakupów nowego oprogramowania jest związana ze współpracą polskich inżynierów z inżynierami w innych krajach Europy. Wymusza to stosowanie kompatybilnych rozwiązań w zakresie projektowania i prowadzenia dokumentacji technicznej maszyn i urządzeń Oprogramowanie SEE Electrical Expert jest systemem składającym się ze współpracujących z sobą programów do projektowania i zarządzania dokumentacją techniczną branży elektrycznej i automatyki. Dzięki temu SEE Electrical Expert może być konfigurowany stosownie do potrzeb użytkownika. Umożliwia to projektantowi zbudowanie systemu udostępniającego kompletny i profesjonalny zestaw funkcji potrzebny do określonego zastosowania: 1) projektowanie schematów i szaf: pakiet professional (lt, oznaczenia, obwody, adresy), panel manufacturing (zabudowa szaf); 2) zarządzanie przyłączeniami urządzeń: synoptic (listwy), cabling; 3) zestawienia i wymiana: parts list (zestawienia), translation (tłumaczenia), PLC. Minimalny zalecany zestaw, zawierający najbardziej konieczne i godne polecenia elementy programu to PAKIET PROFESSIO- NAL i SYNOPTIC. Jest to oczywiście moje spojrzenie byłego projektanta automatyki i elektryki. Natomiast od tego można zacząć, sukcesywnie uzupełniając SEE Electrical Expert w miarę rosnących potrzeb. Programy do projektowania schematów pozwalają stworzyć schematy zasadnicze i plany szaf. Programy do zarządzania przyłączeniami urządzeń obejmują pełny zakres okablowania wewnętrznego i zewnętrznego urządzeń. Pozostałe programy służą do generacji wyników projektu, przy czym program PART LIST jest bardzo przydatny do wykonywania dowolnych: wykazów, list materiałowych, list sygnałów, list kablowych, list połączeń. Programy SEE Electrical Expert są zabezpieczone kluczem indywidualnym lub kluczem sieciowym. Coraz więcej użytkowników wybiera klucz sieciowy i sieciową pracę współbieżną na wspólnym środowisku projektowym. Baza danych elektrycznych Zasadą działania SEE Electrical Expert jest tworzenie w trakcie projektowania spójnej bazy danych informacji o powiązaniach pomiędzy: symbolami, katalogami, schematami, szafami, listwami. Zaletą tego rozwiązania jest pewność, że jeśli np. usunięty zostanie styk o oznaczeniu KA1, to będzie on możliwy do użycia w innym miejscu projektu. Jeśli usunięte zostanie oznaczenie KA1, to z projektu FOT. 1 FOT DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

11 PROGRAMY SEE Electrical Expert nie jest i nie będzie uniwersalny. Jest stworzony wyłącznie na potrzeby branży elektrycznej i automatyki definitywnie znikną i cewka, i wszystkie styki. Jest to wydajny system, aczkolwiek czasem nie do zaakceptowania przez projektantów przyzwyczajonych do zwykłych programów graficznych oferujących jedynie symbole i kreski. SEE Electrical Expert nie jest i nie będzie uniwersalny. Jest stworzony wyłącznie na potrzeby branży elektrycznej i automatyki i pod tym względem jest optymalizowany. Ergonomia SEE Electrical Expert charakteryzuje się otwartością. Brak jest ograniczeń związanych z ilością rysunków w projekcie. Projektant może dostosować program do własnych specyficznych potrzeb lub korzystać z proponowanych rozwiązań. Dostarczane rozwiązania (metody pracy, symbole) są powszechnie stosowane w Europie, zgodne z normami IEC oraz DIN. Daje to projektantowi pewność, że jego projekt będzie akceptowany i rozumiany przez międzynarodowe środowisko inżynierskie. Dostosowanie programu do własnych potrzeb firmy wymaga posiadania odpowiedniej wiedzy teoretycznej i praktycznej, którą można zdobyć podczas tygodniowych szkoleń. Program pozwala: tworzyć i modyfikować nowe symbole, aparaty, rozbudowywać katalogi aparatury producentów, projektować własne arkusze formatowe, tworzyć nowe, ulubione modele i szablony projektów, pracować w dowolnym kroku lub podziałce milimetrowej, ustawiać siatkę, linijkę itd. Edytory rysunkowe są oparte na kontekstowym trybie selekcji elementów. Efektywne narzędzia rysunkowe i tekstowe, bloki i rysunki typowe umożliwiają szybkie tworzenie dokumentacji. Możliwości konfiguracji edytora (tło, kursor, krok, siatka, kolory i grubości linii, klawisze skrótu) powodują, że program jest przyjazny dla użytkowników o różnych przyzwyczajeniach. Eksploratory Program wyposażono w eksploratory projektów, środowisk pracy projektanta, rysunków, bloków, symboli, lokalizacji, zacisków i kabli. Oferują one specyficzne możliwości w zależności od przeznaczenia. Wydajny eksplorator projektów pozwala zarządzać projektami, archiwizować oraz kopiować projekty. Eksplorator środowisk pozwala w sposób czytelny zarządzać środowiskami projektów (symbole, katalogi, formatki, bloki). Kolejnym jest eksplorator rysunków z szablonami, modelami, szybkim kopiowaniem, wstawianiem i renumeracją rysunków. Pozwala on na pobieranie rysunków z innych projektów pojedynczo lub grupami, przy czym można zarządzać funkcjami i lokalizacjami w chwili ich kopiowania. SEE Electrical Expert zawiera wbudowane narzędzia do archiwizacji projektów i środowisk pracy oraz kontroli i naprawy plików. Dostępny jest wydajny eksplorator do zarządzania lokalizacjami w projekcie. Edytor schematów Program umożliwia szybkie rysowanie połączeń jedno-, dwu-, trój- i czterofazowych. Automatyczne węzły, połączenia kierunkowe pomiędzy końcówkami symboli, blokada łączenia różnych napięć, kontrola oznaczania potencjałów decydują o poprawności dokumentacji. Łatwy wybór symboli z ikon uporządkowanych zgodnie z PN (IEC), symbole ulubione i standardowe, automatyczny obrót symbolu zgodnie z kierunkiem połączenia, rozcinanie połączeń wstawionymi symbolami i zszywanie ich po usunięciu lub przesunięciu symbolu to cechy charakterystyczne pracy w SEE. Przy dostarczanej ilości symboli przydatnym narzędziem jest przeszukiwanie biblioteki symboli wg pierwszych liter nazwy. Projektanci często wykorzystują symbol czarnej skrzynki, rozcinający połączenia i mający aktywne końcówki. Pozwala on na wstawianie nowych nietypowych urządzeń, które nie są reprezentowane w bibliotece symboli (np. rozbudowany zasilacz mający wiele końcówek, które projektant opisuje ręcznie zgodnie z folderem producenta). Po doborze kodu katalogowego (typu), np. wyłącznika, program automatycznie opisuje FOT. 3 FOT. 4 [ DESIGN NEWS Polska 45

12 PROGRAMY końcówki z katalogu producenta. Katalogi aparatury producentów są do tego stopnia obszerne, że rozbudowano funkcje, pozwalające szybko usunąć katalog producenta nieużywanego przez projektanta. Katalogi podzielone są na klasy np. wyłączniki, przyciski, kable. Każda klasa, oprócz typowych rubryk, jak: kod, nazwa i producent, ma własną strukturę, specyficzne rubryki. Przykładowo klasa przekaźników zawiera rubryki do opisu numerów i typu styków, a klasa kabli zawiera informacje o kolorach żył. W przypadku korzystania z SEE Electrical Expert katalogi aparatury można: uzupełniać samemu, pobierać pełne katalogi ze strony oraz zamawiać przez Internet. Schematy można uzupełniać tekstami i obiektami graficznymi, aczkolwiek praktyka mówi, że połączenia i symbole oraz związane z nimi atrybuty tekstowe najlepiej opisują skojarzenia wewnątrz projektu elektrycznego. Wbudowana w edytor rysunkowy kontrola wykorzystania i rodzaju styków w zależności od typu aparatu zapewnia wysoką jakość dokumentacji. Zarządzanie stykami wolnymi i automatyczne opisywanie końcówek styków oraz cewek gwarantuje znaczny wzrost szybkości pracy. Filtrowanie dostępnych typów przekaźnika zgodnie ze stykami wstawionymi na schemat pozwala unikać poważnych błędów projektowych. Program oferuje automatyczne adresowanie krosowe cewka-zestyk, wyłącznik-styk, karta-we/wy, master-slave w czasie rzeczywistym oraz automatyczne uaktualnienie adresowania po przenumerowaniu rysunków, przesunięciu styku, usunięciu styku itd. Jednym kliknięciem można zmienić oznaczenie cewki i związanych z nią styków. Można przesuwać choinkę adresów oraz wpływać na jej wygląd. Możliwe jest wyświetlenie adresów zgodnie z normami IEC, DIN oraz JIC. Jeśli master i slave jest na tym samym schemacie, adresy nie muszą być wyświetlane. Program pozwala automatycznie ponumerować symbole wg różnych opcji. Format oznaczania może być zależny od: lokalizacji, funkcji, kolumny, wiersza, numeru schematu, grupy; przy czym można zarządzać wyświetlaniem oznaczenia. Kontrola unikalności oznaczenia może być prowadzona na poziomie: lokalizacji, funkcji, grupy, schematu, kolumny i wiersza. Zarządzanie oznaczeniami symboli pozwala błyskawicznie uzyskać nowe rysunki na podstawie wzorców (bloków i rysunków typowych). Program charakteryzuje się łatwym doborem nowych sposobów oznaczania symboli i jest szczególnie polecany projektantom, którzy tworzą wiele rysunków powtarzalnych, różniących się np. numerem napędu. Połączenia można numerować wg zadanych opcji w sposób automatyczny jednym poleceniem w całym projekcie. Dostępne metody oznaczania i renumeracji połączeń można dostosować do swoich potrzeb. Uzyskuje się adresowanie krosowe między rysunkami i połączeniami. Działanie na blokach Projektant tworzy bloki z pełnych rysunków lub z ich fragmentów. Bloki pamiętają symbole i typy katalogowe oraz oznaczenie, a także lokalizacje. Zarządza się nimi za pomocą: FOT. 5 funkcji, podfunkcji i filtrów. Automatyczny generator rysunków na podstawie przygotowanych makr umożliwia błyskawiczne wykonanie projektów typowych z bloków. Listwy Kontrola oznaczania zacisków listwy jest standardem we wszystkich programach IGE+XAO. Listwy mają swoją lokalizację, funkcję i oznaczenie, które można zmienić jednym kliknięciem w całym projekcie dla danej listwy. Zarządzanie lokalizacjami listwy, renumeracja zacisków listwy wg różnych sposobów sortowania (wyjścia, wejścia, potencjały, położenie na schemacie itd.) określają przydatność zestawu. Po zadeklarowaniu wejść i wyjść zacisków listwy i dobraniu kabli uzyskuje się dowolną postać listwy montażowej. Do zacisku można podłączyć wiele adresów. Do zacisków danej listwy dobiera się kabel z katalogu producenta, przy czym liczba żył jest uzgadniana z liczbą zacisków, a kolor żył jest pobierany z katalogu. Z projektu można generować automatycznie zestawienia na podstawie gotowych formatów zestawień (program zawiera ich kilkadziesiąt), poczynając od formularzy zamówień aparatury, list kablowych, zestawień sygnałów kart sterowników, a skończywszy na listach połączeń między symbolami i lokalizacjami. Możliwości deklarowania nowych zestawień zgodnie z potrzebami, eksport do formatów.xls,.html,.doc, filtry wg lokalizacji, funkcji, producenta itd. decydują o użyteczności, otwartości i uniwersalności konfiguracji. Jakość standardowych rozwiązań przyjętych do stosowania w Europie, a zawartych w programie SEE Electrical Expert zapewnia szybkie i pewne wdrożenie programu i minimalizację ryzyka inwestycyjnego. FOT DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

13

14 ROZWIĄZANIA Nowoczesne sterowanie obiektami technicznymi cz. I Panele dotykowe i ekrany operatorskie TEKST: PAWEŁ LONKWIC RYSUNKI: RYSZARD RYBARCZYK Dotykowe panele i ekrany operatorskie (w skrócie ekrany dotykowe) stają się coraz bardziej popularnym sposobem komunikacji człowieka z urządzeniem. Coraz niższa cena powoduje, że w większości nawet najprostszych aplikacji pulpity te właściwie wyparły dotychczasowy sposób obsługi urządzenia za pomocą przycisków i kontrolek. Za użyciem tego typu pulpitów przemawiają dodatkowo możliwość bardzo elastycznej i szybkiej konfiguracji, co pozwala w tani sposób dostosować urządzenie do indywidualnych potrzeb klienta, dzięki czemu staje się ono bardziej konkurencyjne RYS. 1 Budowa komputera panelowego z aktywną matrycą [3] obudowa LCD mocowanie LCD i ekranu dotykowego Graficzne ekrany dotykowe to jeden z bardziej intuicyjnych sposobów obsługi urządzeń. Umożliwiają wyświetlenie zdjęć i schematów obsługiwanych systemów lub komunikatów informujących o ich stanie. Podają również informację o awariach i alarmach. Ponadto panele dotykowe w coraz większym stopniu zaczynają dominować w branży komputerowej komputery panelowe to szczególna grupa komputerów, które wyróżniają się kompaktową konstrukcją i integracją wszystkich elementów systemu jednostki głównej, wyświetlacza, a także układów interfejsowych w jednej zwartej obudowie. Systematyczny rozwój jednostek procesorowych oraz zastosowanie lepszych ekran dotykowy maskownica czołowa 48 DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

15 ROZWIĄZANIA elastyczna membrana utwardzona zewnętrzna powłoka SAW Panele i ekrany dotykowe szkło separator punktowy ITO RYS. 3 Schemat działania panelu rezystancyjnego [1] Pojemnościowe Rezystancyjne systemów operacyjnych powoduje, że komputery stają się narzędziami coraz bardziej wydajnymi. Rozwój technologii płaskich wyświetlaczy TFT przyczynił się w ostatnich latach do widocznego polepszenia jakości wyświetlanego obrazu i znaczącej redukcji cen urządzeń w takie wyświetlacze wyposażonych. Przyczyny te powodują, iż komputery panelowe coraz chętniej są stosowane w aplikacjach przemysłowych i stały się poważną alternatywą dla tradycyjnych terminali operatorskich i paneli dotykowych. Trochę teorii Typowy komputer panelowy zbudowany jest na płycie chassis, do której z jednej strony przymocowany jest wyświetlacz ciekłokrystaliczny wraz z ekranem dotykowym (stanowiący jedną ściankę urządzenia) natomiast z drugiej strony: specjalizowana płyta główna, przetwornice zasilające i układy interfejsowe. Płyta chassis ma pierwszorzędne znaczenie dla wytrzymałości całego komputera, gdyż od niej zależy sztywność obudowy, a co RYS. 2 Ogólny podział paneli i ekranów dotykowych [1] RYS. 5 Model ekranu pojemnościowego [1] kontroler za tym idzie odporność na wibracje. Jej kształt jest zwykle optymalizowany pod kątem maksymalnej sztywności, właściwego obiegu powietrza pozwalającego na dobre chłodzenie jednostki głównej i możliwóść gęstego upakowania poszczególnych podzespołów. Ważna jest także sama konstrukcja płyty głównej, przy projektowaniu której kładzie się nacisk na minimalizację liczby połączeń zewnętrznych i zmniejszenie gabarytów, a co za tym idzie zwiększenie odporności na wibracje. Elementy specjalnej troski (takie jak np. dyski twarde) są zastępowane przez dyski elektroniczne (nieulotne pamięci typu Flash) lub specjalnej konstrukcji dyski twarde 2,5. W każdym przypadku elementy wrażliwe na drgania są mocowane za pomocą elastycznych połączeń i amortyzatorów. Konstrukcja obudowywana jest od tyłu pokrywą, zaś od przodu ozdobną maskownicą wykonaną z plastiku, stali nierdzewnej lub stopu Al-Mg. Konstrukcja obudowy musi spełniać określone warunki wytrzymałości na narażenie środowiskowe. Podstawowym parametrem określającym stopień ochrony obudowy jest wskaźnik IP. Większość obudów komputerów przemysłowych zapewnia stopień ochrony IP-65 od przodu obudowy. Wysoką szczelność obudowy łatwiej uzyskać w sytuacji, gdy moc tracona wewnątrz obudowy jest mała [3]. Ekran dotykowy jest bardzo ważnym elementem komputera panelowego, bowiem komputer taki nie ma wbudowanej klawiatury. Wprawdzie w większości rozwiązań można podłączyć klawiaturę poprzez interfejs PS/2 lub USB, jednak nie zawsze jest to rozwiązanie ergonomiczne. Ekran dotykowy pozwala na wykorzystanie RYS. 4 Schemat rozkładu oporności [1] Rx +5 V równomierne pole elektryczne 0 V Y Voltage Ry X Voltage punkt aktywacyjny [ DESIGN NEWS Polska 49

16 ROZWIĄZANIA przejrzystych, dynamicznie zmieniających się interfejsów użytkownika. W zależności od wymagań stosowane są różne typy ekranów dotykowych. Najczęściej spotykane ekrany w komputerach panelowych to rezystancyjne: 4-, 5- lub 6-przewodowe. Ekrany dotykowe zapewniają szybki dostęp do systemów komputerowych bez pośrednictwa interfejsu tekstowego. Są produkowane ze szkła lub podobnego materiału o utwardzonej powierzchni. Wykazują dużą odporność na kurz, pył, tłuszcze i ciecze. Są na tyle wytrzymałe, że potrafią sprostać nawet bardzo trudnym warunkom środowiskowym. Ekran dotykowy jest z natury prostym w użyciu interfejsem, redukuje czas szkolenia tym samym zmniejszając koszty wdrożenia. Na rys. 2. przedstawiony jest główny podział ekranów i paneli dotykowych. Panele rezystancyjne Występują trzy główne rozwiązania: czteroprzewodowe (4-wire), pięcioprzewodowe (5-wire) i ośmioprzewodowe (8-wire). Czujnik czteroprzewodowy składa się ze sztywnego podłoża pokrytego warstwą oporową ITO (związek indu, cyny i tlenu) oraz elastycznej membrany, również pokrytej warstwą ITO (na rys. 3. przedstawiony jest schemat działania panelu rezystancyjnego). Podłoże i membrana przy braku nacisku nie stykają się. W momencie dotknięcia obwód zostaje zamknięty. Sterownik mierzy wówczas oporności między dwoma przeciwległymi krańcami podłoża, wykorzystując membranę jako próbnik, a następnie rozkład oporności na membranie w kierunku prostopadłym do poprzedniego, używając podłoża jako próbnika (rys. 4.). Porównanie stosunków oporności pozwala określić współrzędne punktu dotknięcia. W wersji pięcioprzewodowej rolę próbnika pełni zawsze membrana, a pomiar rozkładu oporności dokonywany jest zawsze na podłożu. Panele pojemnościowe Podłoże paneli pojemnościowych pokryte jest warstwą ITO, jednak zamiast elastycznej membrany (jak w panelu rezystancyjnym) wykorzystywana jest sztywna, nieprzewodząca warstwa ochronna (np. szklana płytka). Za pomocą położonych w rogach ekranu elektrod w podłożu wytwarzane jest zmienne pole elektryczne (rys. 5.). Po dotknięciu ekranu palcem lub przewodzącym rysikiem sterownik mierzy wartości prądu upływającego z każdej z elektrod i porównując te wartości określa miejsce dotknięcia. Rozwiązanie to nazywane bywa pojemnością palca. Panele SAW Ekrany dotykowe z falą akustyczną (SAW Surface Acoustic Wave) charakteryzują się dużą wytrzymałością i bardzo ciekawą zasadą działania. Ultradźwięki o częstotliwości rzędu 5 MHz, wytwarzane przez elementy piezoelektryczne umieszczone na sąsiadujących ze sobą krawędziach lub narożnikach ekranu, rozchodzą się w szklanym pokryciu ekranu, po czym odbijają się od znajdujących się na przeciwległych krawędziach płytki elementów zwanych reflektorami i podróżują z powrotem do piezoelektryków pełniących rolę czujników. Dotknięcie powierzchni płytki powoduje zaburzenie rozchodzenia się fali i częściowe pochłonięcie energii określenie punktu dotknięcia dokonywane jest przez pomiar czasu powrotu sygnału (rys. 6.). Zaletą czujników akustycznych jest możliwość określenia również siły nacisku wraz ze wzrostem siły nacisku rośnie tłumienie fali. Nakładki Inną metodą przystosowania monitora do roli monitora dotykowego jest zastoso- przetworniki przetworniki Oś Y reflektory Oś X RYS. 6 Schemat panelu typu SAW [1] przetworniki FOT. 1 Przykład monitora dotykowego 50 DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

17 ROZWIĄZANIA Trwałe ekrany w technologiach rezystancyjnych, pojemnościowych i akustycznych (SAW) zapewniają komfort pracy w każdych warunkach wanie nakładki dotykowej. Wbudowane nakładki na monitory LCD a także CRT, umożliwiające sterowanie kursorem bezpośrednio z ekranu z pominięciem klawiatury i myszy, umożliwiają szybszy i łatwiejszy dostęp do komputerowych programów sprzedaży, takich jak Gasto POS, aplikacji internetowych i całego środowiska Windows. Zastosowanie paneli oraz ekranów dotykowych Monitory dotykowe mają zastosowanie głównie w punktach obsługi klienta lub firmach specjalistycznych z odpowiednim oprogramowaniem. Monitory te często spotykamy w restauracjach lub sklepach jako stanowiska POS. Za pomocą panelu dotykowego umieszczonego na ekranie monitora możemy wykonywać wszystkie operacje, które wykonujemy myszką lub klawiaturą. Na rynku jest coraz więcej oprogramowania użytkowego (dla restauracji, sklepów, laboratoriów itp.) przystosowanego głównie do paneli dotykowych. Monitor dotykowy idealnie zastępuje tradycyjną mysz również podczas używania komputera w domu. Możemy jednym ruchem ręki wskazać na monitorze interesujący nas plik lub link, po czym komputer uruchomi nam po dotknięciu palcem monitora odpowiednie polecenie. Panele dotykowe, a systemy operacyjne Bardzo ważny jest też właściwy dobór systemu operacyjnego do sprzętu i aplikacji. W zależności od wymagań stosuje się klasyczne systemy Windows, Windows Embedded lub systemy czasu rzeczywistego, np.: QNX, Phoenix, RT-Linux, Windows CE. System Windows XP Embedded z racji skrojenia jakby na miarę dokładnie do wymagań komputera i aplikacji jest szczególnie interesujący. XP Embedded na dysku zajmuje stosunkowo niedużo miejsca ( MB) i można go umieścić w pamięci typu flash (SSD), co pozwala wyeliminować dysk twardy. Jest to szczególnie korzystne w środowisku przemysłowym. W mniejszych aplikacjach wizualizacji i sterowania coraz częściej wykorzystuje się system Windows CE, który pozwala na określenie determinizmu czasowego; jest nieduży i pracuje również na procesorach RISC. Generalnie systemy czasu rzeczywistego wykorzystuje się w aplikacjach sterowania, gdzie ważny jest wspomniany determinizm czasowy (tj. odpowiedź układu sterowania musi zostać wypracowana w czasie krótszym niż określony). W aplikacjach krytycznych ze względu na pierwszorzędność bezpieczeństwa procesu wykorzystuje się systemy operacyjne, w których stosowane są specjalne mechanizmy separowania zadań krytycz- FOT. 2 Nowoczesne panele dotykowe stosowane są coraz częściej w ogólnodostępnych miejscach publicznych FOT. 3 Monitor NEC 52VM ze szklaną nakładką dotykową [ DESIGN NEWS Polska 51

18 ROZWIĄZANIA nych (sterowanie) od niekrytycznych (np.: wizualizacja), tak aby jeden proces nie mógł zakłócić pracy drugiego. Przemysłowe zastosowanie paneli i ekranów dotykowych Panele dotykowe wykorzystywane są w bardzo szerokiej gamie maszyn w bardzo wielu branżach. Typowymi zastosowaniami paneli dwuręcznych (bezpieczeństwa) są: prasy w przemyśle metalowym, metalurgii proszków itp., maszyny drukujące oraz do przetwórstwa papieru, stanowiska wiertarskie i tym podobne obrabiarki, maszyny w przemyśle chemicznym, maszyny do obróbki gumy, kauczuku, tworzyw sztucznych itp., przemysł spożywczy Panele dotykowe znalazły zastosowanie w sterowaniu z różnych względów. Powodów jest bardzo dużo, ale do najważniejszych można zaliczyć m.in.: ochronę ludzi podczas uruchamiania i pracy maszyn, szybkie reagowanie systemu na nieprawidłowości pojawiające się w czasie procesu, bezawaryjne oraz szybkie wdrażanie nowych systemów sterujących, możliwość ciągłego monitorowania poszczególnych etapów, np. produkcji, łatwość zastosowania do różnych systemów automatyki. Ponadto wbudowanie w nie działającej aplikacji nie jest obecnie skomplikowane i nie wymaga znajomości jakiegokolwiek języka programowania. Często sprowadza się do umieszczenia odpowiednich kontrolek na ekranie oraz przypisania im odpowiedniej funkcji. Napisanie makra wymaga już poznania kilku komend, ale jest bardzo intuicyjne i nie sprawi trudności osobom mającym do czynienia z językami strukturalnymi, takimi jak Basic lub Pascal. W trakcie tworzenia aplikacji istnieje możliwość sprawdzenia jej w trybie symulacyjnym na ekranie komputera, co pozwala w prosty sposób wychwycić ewentualne błędy. W pulpicie można zdefiniować około tysiąca okien bazowych oraz stworzyć tzw. okienka pop-up, służące do jednoczesnego wyświetlania i pobierania wielu różnych informacji na jednym ekranie. Okna mogą być tak skonfigurowane, aby można było je minimalizować i przenosić. Standardem w takich urządzeniach jest przedstawianie danych procesowych za pomocą: trendów, wykresów słupkowych, kontrolek pomiarowych i wartości ujętych w różnorodnych graficznych komponentach. Istnieje również możliwość tworzenia animacji oraz definiowania receptur, a także definiowania komend w 4 językach. Pulpitów dotykowych można używać w pozycji poziomej lub pionowej, co definiowane jest na etapie tworzenia projektu. I co dalej? Dzięki zastosowaniu technologii wizualizacji danych można spotkać chyba wszędzie urządzenia oparte na ekranach dotykowych. Zaletami tych urządzeń są min.: małe wymiary urządzenia, brak klawiatury i myszki, możliwość zdalnego łączenia się z Internetem oraz chyba najważniejsza rzecz: oszczędność czasu. Jak przedstawiono powyżej, ekrany dotykowe znalazły z dużym powodzeniem zastosowanie w najróżniejszych dziedzinach codziennego życia. Z kolei w zakładach przemysłowych wyparły one stare pulpity sterownicze z dużą ilością przycisków, lampek kontrolnych oraz potencjometrów. Obecnie stosowane ekrany dotykowe, są odporne na zanieczyszczenia w postaci kurzu i wody, co jest dużą zaletą w porównaniu z przyciskowymi panelami sterującymi. Ponadto nowoczesne panele dotykowe mają dużo mniejsze wymiary gabarytowe. Inną zaletą jest to, że bez problemów można jest wpiąć w sieć wewnętrzną zakładu i zdalnie kierować pracą urządzenia bez konieczności osobistego przełączania funkcji. Zastosowanie paneli dotykowych zarówno w przemyśle, jak i w budynkach użyteczności publicznej stało się faktem. Bez tych urządzeń załatwienie naszych codziennych spraw trwało by dłużej. Sterowanie urządzeniami technicznymi nie byłoby tak sprawne jak dzisiaj. Tak czy inaczej postęp techniczny jest potrzebny ludzkości jak woda gasząca pragnienie plonkwic@gmail.com Literatura: wientek.pl/ Smolarczyk H., Sadowski M.: Komputery panelowe w ofercie firmy Elmak. Automatyka FOT. 4 Trudno wyobrazić sobie obsługę współczesnych maszyn przemysłowych... bez paneli dotykowych 52 DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007

19

20 ROZWIĄZANIA Automatyka TEKST: JOSEPH OGANDO automyjni Wyposażona w sterowniki PLC, sensory optyczne, czy też łącza Ethernetu, myjnia Tunnel Commander nie jest tą myjnią samochodową, którą pamiętają nasi ojcowie TO MOŻE wyglądać jak zwykła myjnia samochodowa przynajmniej z zewnątrz. Jednak w środku kryje zaawansowane systemy kontrolne, których zastosowanie pozwoliło na znaczne zredukowanie zużycia wody, środków czyszczących, czasu i energii 54 DESIGN NEWS Polska [ lipiec/sierpień 2007