C A D. = Computer Aided Design = Komputerowe Wspomaganie Projektowania. Wprowadzenie do CAD i AUTOCAD a

Transkrypt

1 Wprowadzenie do CAD i AUTOCAD a Opracował: Dr inż. Zbigniew Rudnicki. AGH Kraków C A D = Computer Aided Design = Komputerowe Wspomaganie Projektowania 2 1

2 CAD i dziedziny pokrewne: CAx CAE - Computer Aided Egineering: - komputerowo wspomagana inżynieria (symulacje) CAM - Computer Aided Manufacturing: - komputerowe wspomaganie wytwarzania takze CIM - Computer Integrated Manufacturing: - komputerowo zintegrowane wytwarzanie PPC - Production Planning and Control: - planowanie i sterowanie produkcją CAP - Computer Aided Planning: - komputerowe wspomaganie planowania CAQ - Computer Aided Quality Control: - komputerowo wspomagane sterowanie jakością... i inne 3 Modele w projektowaniu Projektowany OBIEKT jest obecny (w procesie projektowania) jedynie w postaci różnorodnych MODELI: strukturalnych - opisujących budowę funkcjonalnych - opisujących działanie W projektowaniu maszyn i urządzeń szczególnie ważne są: modele geometryczne odzwierciedlające strukturę przestrzenną obiektu oraz kształt i wielkość jego elementów modele matematyczne - pozwalające badać różne aspekty funkcjonowania obiektu przez określanie zależności matematycznych między zmiennymi wejściowymi i wyjściowymi. 4 2

3 PROGRAMY komputerowe z dziedziny CAD powinny umożliwiać i integrować: A) Modelowanie geometryczne B) Modelowanie matematyczne (obliczenia) C) Gromadzenie i współużytkowanie danych przez członków zespołu projektowego 5 Projektowanie Współbieżne Wielu projektantów może równocześnie pracować nad różnymi aspektami projektu, nie tylko technicznymi Projekt istnieje w Centralnej Bazie Danych do której projektanci mają dostęp poprzez sieć komputerową. Pozwala to przede wszystkim skrócić czas opracowywania oraz zwiększyć konkurencyjność produktu 6 3

4 Modelowanie geometryczne Modele geometryczne mogą być: - płaskie (2D) rysunki także izometryczne - trójwymiarowe (3D), modele 3D mogą być: krawędziowe (jak z drutu) ściankowe bryłowe Modele geometryczne są podstawą do: generowania papierowej dokumentacji, badań symulacyjnych na modelach (m.in.. wirtualne prototypy) szybkiego (komputerowego) tworzenia prototypów (np.ze sklejanych warstw papieru lub utwardzanej żywicy) 7 Zalety modelowania bryłowego Modele bryłowe: są czytelniejsze i łatwiejsze w odbiorze są podstawą do generowania rysunków technicznych są używane w analizach wytrzymałościowych (FEM...) są używane w metodach szybkiego (komputerowego) wytwarzania prototypów (Rapid Prototyping) pozwalają generować programy dla obrabiarek sterowanych numerycznie (NC-tools) pozwalają prowadzić różnorodne symulacje (kinematyczne, dynamiczne,...) 8 4

5 Na podstawie modelu bryłowego można wygenerować rysunek techniczny Ten model i rysunek utworzono w programie Pro/Desktop firmy PTC 9 Model bryłowy uzupełniony danymi o materiałach oraz zamocowaniach i obciążeniach umożliwia analizy wytrzymałościowe najczęściej Metodą Elementów Skończonych MES (ang.: FEM) Takie analizy możliwe są w programach z dziedziny FEM (Finite Element Method) czyli Metody Elementów Skończonych jak: ANSYS, ABAKUS, Femap+Nastran

6 Model bryłowy jest niezbędny dla zaprogramowania obrabiarki numerycznej przy pomocy programu z grupy CAM 11 Model bryłowy pozwala wytworzyć PROTOTYP Rapid Prototyping - to grupa metod szybkiego komputerowo sterowanego wytwarzania prototypów. Oto dwie z nich: 1) Stereolitografia - polega na tworzeniu kolejnych warstw prototypu przez utwardzanie laserem warstw płynnej żywicy 2) LOM czyli Laminated Object Manufacturing to sklejanie prototypu z wycinanych laserowo warstw papieru. Model papierowy lub z żywicy pozwala utworzyć formę odlewniczą i wykonać metalowy odlew prototypu 12 6

7 Powiązanie modeli geometrycznych i matematycznych PARAMETRYZACJA PARAMETRYZACJA to wprowadzenie zmiennych matematycznych (parametrów) do modelu geometrycznego (w szczególności do wymiarów) oraz możliwość wprowadzania równań i nierówności określających zależności między tymi zmiennymi i automatycznie modyfikującymi model geometryczny. Parametryzacja stanowi więc pomost między modelem geometrycznym a modelem matematycznym i zapewnia wzajemną zgodność tych modeli a b a = 2 * b 13 Parametryzacja c.d. Parametryczne programy CAD to przede wszystkim większość programów opartych o bibliotekę graficzną ( jądro ) PARASOLID, jak Catia, Unigraphics, Solid Edge, Solid Works, Pro/Engineer, Pro/Desktop,... Autocad oferuje parametryzację dopiero od wersji

8 OPROGRAMOWANIE CAD W dziedzinie CAD oferowanych jest co najmniej kilkadziesiąt programów. Jednym z najstarszych (od 1982 r.) i najbardziej znanych jest AUTOCAD firmy AutoDesk Z powodzeniem konkurują z nim programy francuskiej firmy Dassault Systemes: Catia, SolidWorks, Enovia i in. oraz amerykańskiej PTC (Parametric Technology Corp.): Pro/Engineer, Pro/Desktop, i bogata rodzina Pro/... Znane są także produkty EDS Unigraphics (Parasolid Modeler), firmy Intergraph i wielu innych Darmowe polskie wersje treningowe MEGACAD a dodawane są do opisującej go książki 15 Oprogramowanie c.d. Takie kompleksowe systemy jak Pro/Engineer czy CATIA mogą zawierać bardzo wiele modułów do różnych celów przykładowo poniżej podano ważniejsze moduły CATII: 16 8

9 Niektóre programy firmy AUTODESK 17 Autocad Ten program amerykańskiej firmy Autodesk Inc. jest jednym z najdłużej rozwijanych (od roku 1982) i najbardziej rozpowszechnionych na świecie programów do rysunków technicznych. Ostatnia wersja to Autocad Wersje różnią się szeregiem szczegółów i ulepszeń, jednak większość podstawowych narzędzi wprowadzonych we wczesnych pozostaje nadal. 18 9

10 30 lat Autocad a: Autocad - Charakterystyka ogólna Już wersja 10 AutoCAD'a (z r.1988) posiadała większość środków dostępnych w wersjach współczesnych. Środki te to między innymi: - Ponad 130 komend (a większość z nich miała po kilka lub kilkanaście opcji). - Wprowadzanie komend z menu lub z klawiatury albo z tabliczki graficznej czyli digitizera - który można używać zamiast myszki. - Możliwość definiowania własnych MENU oraz komend (z użyciem jęz. Auto-Lisp). - Przełączanie z rysunku na ekran tekstowy zawierający protokół wykonanych komend (w starych wersjach klawiszem F1 a w nowych F2). - Modelowanie 2D - na płaszczyźnie rysunku lub w trzech wymiarach - 3D

11 Autocad - Charakterystyka ogólna c.d. - Używanie wielu warstw (jak przezroczystych folii) oraz ich włączanie i wyłączanie (ukrywanie) oraz przypisywanie im rodzajów i kolorów linii. - Ważniejsze obiekty rysunkowe to: linia (łamana), polilinia (odcinki i łuki), łuk (11 wariantów), okrąg (5 wariantów), elipsa (4 warianty), wielobok, tekst, kreskowanie, linie wymiarowe. - Obiekty trójwymiarowe: prostopadłościan, ostrosłup, czasza, kula, pierścień, stożek, klin, powierzchnie: obrotowe (revsurf), prostokreślne (rulesurf), krawędziowe (edgesurf) i dowolne siatki, określać podniesienie i grubość w pionie każdej rysowanej linii (ELEV); - Możliwość definiowania i wielokrotnego wstawiania bloków; 21 Autocad - Charakterystyka ogólna c.d. - Możliwość cofania wielu wykonanych operacji. - Przekształcenia i modyfikacje jak: wymazywanie, przesuwanie, obracanie, odbicie lustrzane, skalowanie, rozciąganie, ścinanie naroży (Fazuj), zaokrąglanie naroży, usuwanie fragmentów, kopiowanie z możliwością rozmieszczania w/g prostokąta lub łuku, tworzenie konturu równoległego, rozbijanie bloku na składowe. - Różnorodne narzędzia do oglądania modelu,pozwalające m.in: podzielić ekran na kilka rzutni (okien - Vports), jak na rysunkach poniżej, powiększać (Zoom) rzędu tryliona (10 12 ) razy, zapamiętywać widoki (identyfikowane nazwami), a dla obiektów trójwymiarowych: wybierać punkt widzenia (Vpoint), ukrywać fragmenty które powinny być zasłonięte (Hide), stosować cieniowanie lub bardziej zaawansowany rendering

12 Autocad 10 (r. 1988) uproszczony Autocad w chmurze AutoCAD WS - to udostępniona bezpłatnie przez firmę Autodesk usługa internetowa, za pomocą której możliwe jest m.in. przeglądanie i edytowanie projektów zapisanych w formacie DWG. Wystarczy przeglądarka internetowa - np.: Internet Explorer, Firefox, lub Chrome. Dostępne są podstawowe funkcje: otwieranie i modyfikowanie rysunków technicznych, rysowanie prostych, krzywych, kształtów, nakładania tekstu, strzałek itp. AutoCAD WS wyposażony został dodatkowo w opcje skalowania, obracania poszczególnych elementów, a także kilka trybów wyświetlania. Użytkownik może udostępniać swoje projekty w sieci. Dodatkowo możliwy jest podział projektu na mniejsze elementy, nad którym jednocześnie pracują różne osoby. Do korzystania wymagane jest posiadanie bezpłatnego konta użytkownika

13 Podstawowe zagadnienia w Autocadzie (2D) Uruchamianie Autocad a Szablony (rysunki prototypowe) Elementy ekranu Paski narzędzi i wprowadzanie komend oraz opcji Obszar modelu i obszary papieru (arkusze) Warstwy (grupowanie obiektów) Sposoby wprowadzania komend i ich opcji Sposoby określania punktów Sposoby wybierania obiektów Tryby (pomocnicze przy rysowaniu) Przyciąganie do istniejących punktów ( lokalizacja ) Wycofywanie operacji i rejestrowanie Precyzja 25 AUTOCAD Rozpoczynanie nowego rysunku - trzeba wybrać jedną z czterech ikon (przycisków): Poszczególne ikony: 1) Otwórz z pliku 2) Użyj standardu 3) Użyj szablonu 4) Użyj kreatora 26 13

14 Rozpoczynanie pracy od szablonu Szablon (rys. prototypowy) zawiera m.in.: gotowe ustawienia; pomoce rysunkowe (np. warstwy) a czasem także tabelkę 27 Elementy ekranu Autocad a ) Menu główne (niemal wszystkie polecenia) 2) Możliwość pracy z wieloma otwartymi oknami dokumentów 3) Paski narzędzi - wiele - jak otwierać, zamykać, przemieszczać 4) Obszary Modelu i obszary Arkusza (rysunku) - wybierane zakładkami 5) Suwaki (paski przewijania) 6) Pole dialogu (ostatnie linie protokołu z wykonywanych operacji) zawiera: komendy wprowadzane przez użytkownika i ich opcje żądania Autocada (np.: wskaż punkt, wybierz obiekty,...) 7) Pole współrzędnych kursora 8) Przełączniki trybów (SKOK, SIATKA, ORTO, i in.) 28 14

15 Ekran Autocad a Menu główne Paski narzędzi Obszar rysunku Suwaki Współrzędne kursora Kursor Zakładki (Model - Papier) Pole dialogu Linia poleceń Przełączniki trybów 29 W lab Autocad 2011 Uruchamianie z menu Start: Przełączanie do interfejsu standardowego: 30 15

16 Obszary: MODEL i PAPIER Modele - zarówno płaskie (rysunki) jak i bryłowe - tworzymy w przestrzeni modelu (zakładka MODEL u dołu ekranu) Na podstawie MODELU można utworzyć wiele ARKUSZY RYSUNKOWYCH - dostępnych poprzez osobne zakładki (różne widoki, rzuty, powiększenia, wycinki) 31 Warstwy Służą do pogrupowania elementów modeli geometrycznych i są niezbędne szczególnie dla złożonych modeli Można wyłączać widzialność poszczególnych warstw w trakcie projektowania lub oglądania dla przejrzystości lub wygody operowania. Można tworzyć warstwy wg kryteriów tematycznych np.: - na mapie: a)wody, b)lasy, c)drogi, d) poziomice - na planie domu: a)mury, b)instalacja elektr. c) rury Dla rysunków płaskich warstwy przypominają przeźroczyste folie które można nakładać na siebie aby uzyskać całość rysunku Jednak również elementy modeli trójwymiarowych mogą być grupowane przy pomocy warstw 32 16

17 Okno definiowania warstw 33 Pomoce: WARSTWY i TRYBY LOKALIZACJI 34 17

18 Ważniejsze paski narzędzi Autocad a 13 PL 35 Ważniejsze paski narzędzi Autocad a

19 Obsługa pasków narzędzi Kliknij PRAWYM przyciskiem myszy na dowolnym pasku aby otrzymać wykaz wszystkich pasków Zaznacz ( zafajkuj ) w wykazie paski które potrzebujesz a inne wyłącz Każdy pasek można ściągnąć myszką (ciągnąc za początkowe prążki) i przemieszczać (ciągnąc za pasek tytułowy) Nieruchome przytrzymanie kursora myszki na dowolnej ikonce - wyświetli jej nazwę Pamietaj że NIE MUSISZ KORZYSTAĆ Z PASKÓW, bo komendy można także wprowadzać: (1) z menu, (2) wpisywać (u dołu), (3) wskazywać na tabliczce graficznej 37 Wprowadzanie poleceń Zawsze najpierw przeczytaj treść okna dialogu (u dołu). Jeśli w ostatniej linii jest napis Polecenie: to możemy wprowadzić polecenie (komendę), jeśli nie to nacisnąć ENTER lub ESC. Komendy można wprowadzać na wiele sposobów: z przycisków na paskach z menu głównego lub menu na tabliczce graficznej wpisywać z klawiatury (także skrótami) Większość komend ma warianty wybierane opcjami wyświetlonymi w nawiasach prostokątnych [ ] i pooddzielanymi kreskami "/ OPCJE wybieramy wpisując wyróżnioną dużą literę np.: R dla opcji promień i naciskamy ENTER Komendy (powtarzające się) zatwierdza ENTER a unieważnia (lub przerywa) klawisz ESC 38 Po wprowadzeniu komendy czytaj u dołu żądania Autocada 19

20 Polecenia z grupy RYSUJ 39 Definiowanie punktów Na żądanie punktu mamy szereg możliwości: 1) kliknąć (patrząc na współrzędne lub wcześniej ustawiając SKOK), lub 2) wpisać współrzędne: (x,y lub x,y,z Dy lub 3) użyć narzędzi lokalizacji, lub 4) wpisywać współrzędne z użyciem tzw filtrów - przejmujących tylko niektóre współrzędne z istniejących punktów (np.:.x = przejmij X) 40 20

21 Współrzędne Dostepne są różne rodzaje współrzędnych: ABSOLUTNE (względem ustalonego układu osi): X,Y na przykład: 45.5, 67.5 PRZYROSTOWE (względem ostatniego X, Y przyrostowe kąt na Zawsze można wpisać: dwie lub trzy współrzędne to znaczy - nawet przy pracy z modelem 2D można definiować punkty w przestrzeni trójwymiarowej 41 Przełączniki trybów [SKOK] - włącza skokowy ruch kursora (definiowany) [SIATKA] - pokazuje pomocniczą siatkę [ORTO] - rysowanie tylko linii poziomych i pionowych [BIEGUN] - położenie biegunowe od wskazanego punktu [OBIEKT] - przyciąganie do istniejących punktów [ŚLEDZENIE] - tymczasowe linie konstrukcyjne [SZEROKOŚĆ] - możliwość oglądania na ekranie różnej szerokości linii [MODEL / PAPIER] - praca w przestrzeni modelu lub papieru 42 21

22 Zoom czyli LUPA - zmiana powiększenia przy oglądaniu Przechodzenie od oglądania całego modelu do obserwacji powiększonego wycinka lub odwrotnie, to bardzo istotna i często używana operacja - możliwa dzięki poleceniu ZOOM. Polecenie to nie zmienia modelu a jedynie sposób jego oglądania. Polecenie zoom posiada kilka opcji i dostępne jest z menu Widok oraz pasków narzędzi (Standard, Zoom) - w postaci przycisków z symbolem lupy. Najczęściej używane opcje (warianty) polecenia zoom są następujące: 43 Polecenia z grupy ZMIANA 44 22

23 Wybieranie grupy obiektów - dla modyfikacji lub wymazania Przez: Pojedyncze kliknięcia Zakreślanie oknem w prawo / w górę wybiera tylko to co całkowicie wewnątrz okna Zakreślanie ramką w lewo / w dół wybiera to co choćby częściowo jest w ramce 45 Niektóre środki precyzyjnego rysowania 1) wyświetlanie współrzędnych (z lewej u dołu) 2) Skok czyli przyciąganie do punktów siatki 3) Śledzenie = tymczasowe linie konstrukcyjne 4) Filtry współrzędnych (przejmowanie z istniejących p-któw) 2) Lokalizacja czyli przyciąganie do istniejących punktów 3) Możliwość powiększania czyli: ZOOM 4) Przedłużanie linii aż do styku z inną: PRZEDŁUŻ 5) Obcinanie niepotrzebnych fragmentów: OBETNIJ 46 23

24 Przyciąganie do istniejących charakterystycznych punktów - czyli LOKALIZACJA do końca odcinka do punktu przecięcia do środka długości odcinka lub łuku do punktu styczności do końca (i utworzenia) prostopadłej do jednego z czterech punktów na okręgu (kwadrantów) do środka krzywizny - okręgu lub łuku 47 Przyciąganie do istniejących punktów = Lokalizacja 48 24

25 Pomoce: WARSTWY i TRYBY LOKALIZACJI 49 3D - Modelowanie w trzech wymiarach Można określać podniesienie (ELEV) i rozmiar pionowy (THICKNESS) każdej rysowanej linii. Dostępne są gotowe obiekty (prymitywy): Powierzchnie: prostopadłościan, ostrosłup, czasza, kula, pierścień, stożek, klin, powierzchnie: obrotowe (revsurf), prostokreślne (rulesurf), krawędziowe (edgesurf), dowolne siatki Bryły: prostopadłościan, ostrosłup, czasza, kula, pierścień, stożek, klin Możliwe jest samodzielne tworzenie brył i powierzchni przez przemieszczanie figur dwuwymiarowych Dostepne są operacje na powierzchniach i bryłach: suma, róznica, część wspólna, przekroje i in

26 Podział ekranu na 3 rzutnie 51 BLOKI i Atrybuty bloków Obiekty wielokrotnie wykorzystywane moga być zdefiniowane jako BLOKI posiadające nazwy i zapisywane wraz z rysunkiem lub w osobnym pliku Blok można wstawiać w róznych punktach określając jego położenie (kąt) i skalę. Każdy blok może mieć zdefiniowanych wiele atrybutów czyli zmiennych (nie zwiazanych z geometrią - np.: CENA, WAGA, MATERIAŁ), przyjmujących przy wstawianiu określone wartości liczbowe lub tekstowe Można dokonać automatycznej ekstrakcji atrybutów do bazy danych 52 26

27 Przykład precyzji Autocad a Dzięki własnościom grafiki wektorowej w Autocadzie stosunek najdłuższego do najkrótszego elementu może być jak: : 1 co pokazano na kolejnych slajdach

28

29

30

31

32

33 65 Więzy geometryczne i parametryzacja w programie Autocad

34 Autocad Więzy geometryczne Dostępnych jest wiele rodzajów więzów, każdy z nich jest oznaczony inną ikoną. 67 Autocad Więzy geometryczne Użycie pasków więzów Na paskach więzów jest wyświetlana dowolna liczba więzów geometrycznych skojarzonych z obiektami na rysunku. Aby podświetlić wszystkie ikony więzów skojarzone z obiektem, należy ustawić wskaźnik na tym obiekcie. Aby podświetlić wszystkie obiekty skojarzone z więzem, należy ustawić wskaźnik na ikonie tego więzu. Okno dialogowe Ustawienia więzów umożliwia włączanie lub wyłączanie wyświetlania pasków więzów określonych więzów

35 Autocad Więzy geometryczne Przykłady więzów: unieruchomione położenie oraz styczność 69 Autocad Więzy geometryczne Przykład - więzy styczności - zachowywane mimo przeskalowania 70 35

36 Autocad Więzy geometryczne Przykłady więzów: ustalony wymiar oraz równe wymiary 71 Autocad Więzy geometryczne wymiarowe Więzy wymiarowe mają nazwę i wartość a więc są parametrami (zmiennymi). Więzy wymiarowe dynamiczne Nie zmieniają wielkości podczas zmniejszania ani zwiększania powiększenia. Można je łatwo wyłączyć lub włączyć. Są wyświetlane za pomocą ustalonego stylu wymiaru. Zapewniają ograniczone możliwości stosowania uchwytów. Nie są widoczne na wydruku. Więzy wymiarowe opisowe: Są wyświetlane z użyciem bieżącego stylu wymiaru. Zmieniają wielkość podczas zmniejszania lub zwiększania powiększenia. Zapewniają pełne możliwości stosowania uchwytów. Są widoczne na wydruku

37 Autocad Relacje wymiarowe Menedżer parametrów Za pomocą Menedżera parametrów można na rysunku tworzyć, edytować, usuwać i filtrować wszystkie więzy wymiarowe oraz zmienne użytkownika, jak również zmieniać ich nazwy. Zmiany w geometrii można wprowadzać, zmieniając wartości na liście. Kliknięcie więzu (zmiennej) na liście spowoduje wybranie skojarzonego z nim wymiaru na rysunku. 73 Dziekuję za uwagę 74 37