Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska

Transkrypt

1 Informacje organizacyjne 1. Układ godzinowy przedmiotu (11000) Grafika inżynierska Doc. dr inż. Jacek Jarnicki Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki p. 226 C-3, tel jacek.jarnicki@pwr.wroc.pl Wykład - 1 godz. na tydzień (2 godz. co 2 tygodnie) Ćwiczenia - 1 godz. na tydzień (2 godz. co 2 tygodnie) 2. Forma zaliczenia Wykład - ocena z testu (przedostatni wykład) Ćwiczenia - ocena z zadań wykonanych na ćwiczeniach 3. Literatura Tadeusz Dobrzański: Rysunek techniczny maszynowy, WNT Warszawa 2006, (wydanie 24) Wykład 1 Historia okres przedindustrialny (do początków XVIII wieku) Plan wykładu: 1. Historia inżynierskiej dokumentacji rysunkowej Grafika inżynierska obszary zastosowań 4. Normalizacja technicznej dokumentacji rysunkowej 5. Proste wyroby i brak konieczności ich dokumentowania wyroby produkowane jednostkowo (rzemieślnicy), naturalne materiały i proste technologie wytwarzania, brak potrzeby zachowania powtarzalności cech wyrobu, dokumentowanie wyrobu w większości przypadków było zbędne, w przypadku dokumentowania stosowano techniki malarskie (rzutowanie perspektywiczne, cieniowanie) i często skomplikowane opisy słowne.

2 Historia okres przedindustrialny (do początków XVIII wieku) Historia rewolucja przemysłowa (wiek XVIII do drugiej połowy wieku XIX) Pojawienie się potrzeby dokumentowania konstrukcji napędy wodne i parowe oraz wykorzystujące je maszyny, rozwój włókiennictwa i metalurgii, pojawienie się potrzeby zachowania powtarzalności cech wyrobu, wzrost znaczenia dokumentowania wyrobu, jako wynik podziału pracy, Leonardo da Vinci ( ) - projekty maszyn zastosowanie osiągnięć geometrii w procesie dokumentacji produktów. Historia rewolucja przemysłowa (wiek XVIII do drugiej połowy wieku XIX) Historia rewolucja przemysłowa (wiek XVIII do drugiej połowy wieku XIX) Gaspard Monge ( ) Francuski matematyk, fizyk i polityk. Twórca geometrii wykreślnej (Descriptive Geometry), będącej zbiorem zasad pozwalających przedstawić w jednoznaczny sposób obiekt trójwymiarowy, przy pomocy serii dwuwymiarowych rysunków zwanych rzutami. Geometria wykreślna jest podstawą dla rysunku (Engineering Drawing). Monge miał także udział we wprowadzeniu systemu metrycznego. Był również znaczącą postacią Rewolucji Francuskiej. Rysunek wagonu kolejowego wykonany w kilku rzutach

3 Historia druga rewolucja przemysłowa (druga połowa XIX wieku do końca II Wojny Światowej) Historia druga rewolucja przemysłowa (druga połowa XIX wieku do końca II Wojny Światowej) Wzrost znaczenia dokumentowania konstrukcji zwiększenie różnorodności i skali produkcji wyrobów przemysłowych (produkcja masowa), prąd elektryczny, nowe materiały i technologie wytwarzania, potrzeba zachowania powtarzalności cech wyrobu, wzrost znaczenia normalizacji tak wyrobu, jak i jego dokumentacji, pojawienie się nowych gałęzi produkcji spowodowało konieczność wprowadzenia nowych symboli i konwencji upraszczania opisu, Schemat ideowy i widoki wzmacniacza lampowego z 1934 r Historia rewolucja informacyjna (koniec II Wojny Światowej do dzisiaj) Zastosowanie informatyki w projektowaniu i dokumentowaniu nowe technologie i konstrukcje jako efekt II Wojny Światowej i zbrojeń w okresie powojennym, komputer jako narzędzie przetwarzania informacji, komputerowe systemy projektowania i wytwarzania CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing), dokumentacja techniczna wykonywana i udostępniania i archiwizowana przy pomocy technologii informatycznych, wzrost roli metod matematycznych i wprowadzenie nowych nierysunkowych metod zapisu konstrukcji inżynierskich, Historia rewolucja informacyjna (koniec II Wojny Światowej do dzisiaj) Przykład 1: Konstrukcyjna Geometria Bryłowa (Solid Modeling Geometry, CSG) pipe = difference{ cylinder(<x1,y1,z1>, <x2,y2,z2>, r1, Brass); cylinder(<x3,y3,z3>, <x4,y4,z4>, r2, Brass); } Obiekty złożone, budowane są przez wykonywanie operacji (dodawanie, odejmowanie, itd.) na obiektach elementarnych (prostopadłościany, walce, kule, itd.). Istnieje możliwość zagnieżdżania obiektów i ich parametryzacji.

4 Historia rewolucja informacyjna (koniec II Wojny Światowej do dzisiaj) Przykład 2: Interakcyjne modelowanie powierzchni obiektów i ich opis w postaci równań matematycznych Siatka punktów Wizualizacja 3-D powierzchni napiętej na siatce x = f x( u,v) y = f y( u,v) z = f ( u,v) z Równania parametryczne powierzchni 0 u,v 1 Projektant manipulując punktami siatki i obserwując powierzchnię na monitorze, może prawie dowolnie wpływać na jej kształt. Historia rewolucja informacyjna (koniec II Wojny Światowej do dzisiaj) Przykład 3: Język VHDL do projektowania układów cyfrowych ASIC VHDL - Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language ASIC - Application Specific Integrated Circuit -- VHDL code for AND-OR-INVERT gate entity AOI is port ( A, B, C, D: in STD_LOGIC; F : out STD_LOGIC ); end AOI; architecture V1 of AOI is begin F <= not ((A and B) or (C and D)); end V1; -- end of VHDL code A B C D F Techniki wykonywania rysunków rysunek odręczny, rysunek wykonywany przy pomocy przyrządów kreślarskich, rysunek komputerowy i fotografia cyfrowa. Rysunek wykonywany przyrządami kreślarskimi papier (karton lub kalka techniczna), ołówek lub tusz, różne przyrządy kreślarskie. Rysunek odręczny (manual drawing) papier (raczej czysty, bez linii, kratek itp. ), ołówek o średniej twardości oraz gumka.,h3, H2, H HB (Hard and Black) B, B2, B3, twarde twardość średnia miękkie kroczek grafion Komplet przyrządów kreślarskich z początku XX wieku zerownik cyrkiel przenośnik

5 stanowiska pracy - rysownice, deski kreślarskie, kształtowanie linii - linijki, trójkąty, krzywiki, spliny, prowadzenie linii - ołówki, grafiony, rapidografy, grafosy. Rysunki wykonywano tuszem na kalce technicznej, powielano na specjalnym papierze metodą fotochemiczną (tzw. światłokopia), uzyskując trwałe odbitki o dość charakterystycznym zabarwieniu (blueprint). Rysunek wykonywany przy pomocy komputera rysowanie specjalne oprogramowanie np. AutoCAD 2009, kopie drukarki, plotery. Zalety rysowania z wykorzystaniem komputera proste poprawianie błędów powstałych w czasie pracy, łatwość uzyskania właściwej grubości i wzoru linii, brak problemów z opisami tekstowymi, łatwość kopiowanie i przenoszenia powtarzalnych elementów rysunku, możliwość grupowania obiektów rysunkowych a następnie ich dowolnej transformacji warstwy (jakby przezroczyste folie nakładane na siebie), w pewnym zakresie automatyczna kontrola poprawności wykonywanej pracy (np. kontrola wymiarowania) Mimo tych wszystkich zalet, rysowanie z wykorzystaniem profesjonalnego oprogramowania nie jest wcale takie proste. Programy dają bardzo wiele możliwości i w związku z tym nie są zbyt łatwe użyciu. Dla sprawnego korzystania ważne jest nie tylko sprawne opanowanie poszczególnych narzędzi do rysowania, ale także umiejętność połączenia etapów pracy we właściwe sekwencje. Fotografia cyfrowa i skanowanie 3-D coraz tańsza i doskonalsza technologia, możliwość prawie dowolnej edycji zdjęć przy pomocy odpowiedniego oprogramowania, fotografia obliczeniowa (Computetional Photography), akwizycja kształtów 3-D (skanery laserowe). Inżynieria odwrotna (Reverse Engineering) odtwarzanie opisu i sposobu działania obiektu na podstawie zadanego wzorca.

6 Grafika inżynierska obszary zastosowań Grafika inżynierska obszary zastosowań Podstawowe rodzaje dokumentacji rysunkowej rysunek techniczny maszynowy, rysunek architektoniczny-budowlany, rysunek elektryczny, elektroniczny itp., graficzne metody prezentacji danych liczbowych. Złącze HDMI stosowanie w technice video Rysunek techniczny maszynowy Zbiór zasad i konwencji graficznego przedstawiania geometrii i własności powierzchni elementów i urządzeń mechanicznych. rysunki wykonawcze (jeden element), rysunki złożeniowe (całe urządzenie), Zdjęcie i jeden z rzutów obiektu Grafika inżynierska obszary zastosowań Grafika inżynierska obszary zastosowań Rysunek architektoniczno-budowlany Rysunek elektryczny i elektroniczny Odmiana rysunku stosowana w budownictwie. Fragmenty rysunków: elewacji i rzutu kondygnacji budynku Fragmenty rysunków: projekt instalacji elektrycznej w budynku i schemat wzmacniacza lampowego

7 k = n Grafika inżynierska obszary zastosowań Prezentacja danych liczbowych - przykład wektor liczbowy x = [ ] Normalizacja technicznej dokumentacji rysunkowej ISO - (International Organization for Standarization) - organizacja międzynarodowa zrzeszająca krajowe organizacje normalizacyjne PKN - (Polski Komitet Normalizacyjny) - krajowa instytucja normalizacyjna, państwowa jednostka budżetowa histogram Jak rysować histogram? n = liczba danych k = liczba słupków k = n Norma - dokument będący wynikiem normalizacji, standaryzujący działalność badawczą, technologiczną, produkcyjną, usługową Polska Norma (oznaczana PN) norma o zasięgu krajowym, zatwierdzona przez PKN. Normy PN są ogólnie dostępne (nie bezpłatne!!!), ich dystrybucję kontroluje PKN Normalizacja technicznej dokumentacji rysunkowej Przykłady dokumentów normalizujących rysunek techniczny PN-EN ISO :2002 Rysunek techniczny - Metody rzutowania Część 1: Postanowienia ogólne str. 11 Formaty arkuszy rysunkowych (PN-N-01612:1980) A4 210 x 297mm format zasadniczy PN-EN ISO :2002 Rysunek techniczny - Metody rzutowania Część 2: Przedstawianie prostokątne str. 13 A3 PN-EN ISO :2002 Rysunek techniczny - Metody rzutowania Część 3: Przedstawianie aksonometryczne str. 16 PN-EN ISO :2006 Rysunek techniczny - Metody rzutowania Część 4: Rzutowanie środkowe str. 40 A2 A1 A5 A5 A4 297 PN-EN ISO 5455:1998 Rysunek techniczny. Podziałki 4 str. 17 A4, A3, A2, A1, A0 formaty podstawowe 210

8 Obramowanie i tabliczka (PN 85/M-01119) Linie rysunkowe (PN-82/N-01616) Typ linii Grubość Zastosowanie bardzo gruba linia oznaczająca przekrój, narożniki przekrojów ciągła gruba krawędzie rysowanych obiektów grubość linii 0.7 mm a linie wymiarowe, linie pomocnicze, kreskowania kreskowa zarysy i krawędzie niewidoczne punktowa gruba powierzchnie powlekane osie symetrii, linie podziałowe Tabliczka dwupunktowa skrajne położenia elementów ruchomych a = 5 mm dla formatów A3 i mniejszych a = 7 do 10 mm dla formatów większych falista zygzakowa urwania i przerwania obiektów urwania i przerwania obiektów Zasady dobory grubości linii i ich rysowania Pismo techniczne (PN 80/N-01606) grubości linii należy dobierać w zależności od wielkości i stopnia złożoności rysunku, linia gruba powinna mieć około połowy grubości linii bardzo grubej a linia około 1/3 grubości linii grubej, linie powinny przecinać się mniej więcej tak: pismo proste pismo pochyłe (nachylenie około 75 )

9 Podziałki (PN-80/N ) zwiększające 50:1, 20:1, 10:1, 5:1, 2:1 naturalna 1:1 zmniejszające 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100 itd. Norma dopuszcza stosowanie podziałek pośrednich oraz rozszerzenie skali za pomocą wielokrotności liczby 10. Wyróżnia się podziałkę główną (wpisywaną do tabliczki rysunkowej) oraz podziałki pomocnicze, które dotyczą elementów (szczegółów) przestawianymi w innej podziałce niż podziałka główna.