Grafika komputerowa Programy CAD 1 dr inż. Michał Michna
Grafika komputerowa Dział informatyki zajmujący się wykorzystaniem komputerów do generowania obrazów oraz wizualizacją rzeczywistych danych. Jest narzędziem powszechnie stosowanym w nauce, technice, kulturze oraz rozrywce Zastosowania: kartografia, wizualizacja danych pomiarowych i symulacji komputerowych, diagnostyka medyczna, kreślenie i projektowanie wspomagane komputerowo (CAD), przygotowanie publikacji (DTP), efekty specjalne w filmach, gry komputerowe. 2 dr inż. Michał Michna
Grafika komputerowa Grafika dwuwymiarowa (2D) wszystkie obiekty są płaskie każdy obraz rastrowy należy do tej kategorii Grafika trójwymiarowa (3D) obiekty są umieszczone w przestrzeni trójwymiarowej i celem programu komputerowego jest przede wszystkim przedstawienie trójwymiarowego świata na dwuwymiarowym obrazie 3 dr inż. Michał Michna
Grafika rastrowa Reprezentacja obrazu za pomocą pionowo-poziomej siatki odpowiednio kolorowanych pikseli na monitorze komputera Bez zastosowania kompresji kolor każdego piksela jest definiowany osobno Umożliwia uzyskanie dużego realizmu kolorystycznego poprzez indywidualne określanie barwy każdego elementu. Wielkość plików szybko rośnie wraz z rozdzielczością (liczbą pikseli) obrazu. 4 dr inż. Michał Michna
Grafika rastrowa Zastosowanie: Grafika fotorealistyczna, Cyfrowa obróbka obrazu, Fotografia cyfrowa, Telewizja cyfrowa i wideo, Internet Formaty plików BMP mapa bitowa TIF Tagget Image File Format JPG, JPEG pełna paleta barw RGB stratną kompresja DCT. PNG - Potrable Network Graphics 5 dr inż. Michał Michna
Grafika wektorowa Obraz jest rysowany za pomocą kresek lub łuków i innych figur geometrycznych, dla których zapamiętywane są charakterystyczne dane. obraz opisany jest za pomocą 2D - figur geometrycznych 3D - brył geometrycznych umiejscowionych w matematycznie zdefiniowanym układzie współrzędnych, 6 dr inż. Michał Michna
Grafika wektorowa Zalety: skalowalność, prostota opisu, mniejszy rozmiar pliku wynikowego, opis przestrzeni trójwymiarowych, możliwość użycia ploterów CAM, możliwość konwersji do grafiki rastrowej. Wady ogromna złożoność pamięciowa dla obrazów fotorealistycznych 7 dr inż. Michał Michna
Grafika wektorowa Zastosowanie schematy naukowe i techniczne mapy i plany, logo, herby, flagi, godła, różnego typu znaki, np. drogowe, część graficznej twórczości artystycznej (np. komiksy) fonty Formaty zapisu i programy W3C : *.svg Autodesk AutoCAD, INVENTOR: *.dxf, *.dwg, *.ipt CorelDraw: *.cdr Microsoft: *.wmf LINE 5 207 330 1F 100 AcDbEntity 8 pasmo 100 8 dr inż. Michał Michna
Powiększanie obrazu 9 dr inż. Michał Michna
Programy CAD Modelowanie graficzne Dokumentacja techniczna 10 dr inż. Michał Michna
Techniki CAD CAD (Computer Aided Design) Komputerowo Wspomagane Projektowanie Narzędzia i techniki wspomagające prace w zakresie: projektowania, modelowania geometrycznego, tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej, w tym struktury produktu i list kompletacyjnych, opracowywania dokumentacji technologicznej (karty i formularze operacji technologicznych wraz ze szkicami), przeznaczonej do obróbki na konwencjonalnych obrabiarkach. 11 dr inż. Michał Michna
Koncepcja Obliczenia wytrzymałościowe Inne analizy Optymalizacja Cyfrowe modelowanie geometryczne CAD Multimedialna prezentacja produktu Sporządzenie dokumentacji Wirtualna obróbka Wytwarzanie 12 dr inż. Michał Michna
Systemy CAD Od deski kreślarskiej do numerycznego modelu parametrycznego 3D 1980 125 tys USD, 16bit, 512kB RAM, 20Mb HDD 1982 AutoCAD, Catia 1988 ProEngineer 1993 SolidWorks 14 dr inż. Michał Michna
Systemy CAD CATIA NX ProEngeener Modelowanie najwyższego poziomu SolidEdge SolidWorks Microstation Inventor Modelowanie średniego poziomu IronCAD MechnicalDesktop Kreślenie CADD VersaCAD AutoCAD 15 dr inż. Michał Michna
Autodesk AutoCAD AutoCAD Mechnical AutoCAD Electrical Inventor 16 dr inż. Michał Michna
Rysowanie 2D Autodesk AutoCAD 17 dr inż. Michał Michna
Elementy geometryczne Punkt Linia, łuk, splajn. Dwuwymiarowe powierzchnie Trójwymiarowe bryły Modele krawędziowe Modele powierzchniowe Modele bryłowe 18 dr inż. Michał Michna
Układy współrzędnych Na płaszczyźnie 2D Kartezjański prostokątny biegunowy Na płaszczyźnie 3D Prostokątny kartezjański Biegunowy (sferyczny) Walcowy (cylindryczny) 19 dr inż. Michał Michna
Układ dwuwymiarowy Układ kartezjański Command: line From point: #-2,1 To point: @5,0 To point: @0,3 To point: @-5,-3 20 dr inż. Michał Michna
Układ dwuwymiarowy Układ biegunowy P(r,j) długość promienia wodzącego r kąt obrotu j, x y r cos( ) r sin r x 2 arctan y 2 y x Command: line From point: @3<45 To point: @5<285 21 dr inż. Michał Michna
Układ trójwymiarowy Układ kartezjański p(x,y,z) r x 2 y 2 z 2 From point: 0,0,5 To point: 3,4 22 dr inż. Michał Michna
Układ trójwymiarowy Układ cylindryczny (walcowy) r długości rzutu promienia wodzącego na płaszczyznę XY Kąt j jaki tworzy rzut r z osią X z współrzędna j x 2 y 2 j arctan y x arcsin y r x r cos( j) y r sin z z j 23 dr inż. Michał Michna
Układ trójwymiarowy Układ sferyczny x y z r długości promienia wodzącego oraz dwóch kątów u i j, jakie promień r tworzy z osią Z i odpowiednio rzut promienia r na płaszczyznę XY z osią X r cos( u)cos r sin( u)sin z sin u j j r j u x 2 arctan arcsin y 2 y x z r z 2 24 dr inż. Michał Michna
Lokalne układy współrzędnych 25 dr inż. Michał Michna
Warstwy Warstwy są odpowiednikiem przezroczystych folii nakładanych na rysunek. służą do szybkiego grupowania i zarządzania informacjami w zależności np. od ich funkcji. 26 dr inż. Michał Michna
Elementy geometryczne Linia Za pomocą polecenia LINIA można tworzyć serie segmentów linii ciągłej. Poszczególne segmenty to obiekty liniowe, które można edytować osobno Polilinia to sekwencja połączonych segmentów utworzonych jako pojedynczy obiekt. Można utworzyć prostoliniowe segmenty linii, segmenty łuków lub kombinacje obu 27 dr inż. Michał Michna
Elementy geometryczne Za pomocą polecenia PROSTOK można tworzyć zamknięte polilinie o kształcie prostokąta. Za pomocą polecenia WIELOBOK można tworzyć zamknięte polilinie, które mają od 3 do 1024 równych boków. 28 dr inż. Michał Michna
Elementy geometryczne Łuki Aby narysować łuk, można określić różne kombinacje środka, końca, punktu początkowego, promienia, kąta cięciwy i zwrotu. Okręgi Aby tworzyć okręgi, można określić różne kombinacje środka, promienia, średnicy, punktów na obwodzie i punktów innych obiektów. 29 dr inż. Michał Michna
Elementy geometryczne Splajny (krzywa B-sklejana) Umożliwia utworzenie gładkiej krzywej przechodzącej przez punkt dopasowania lub w pobliżu wierzchołków sterujących 30 dr inż. Michał Michna
Techniki CAD - więzy Geometryczne 31 dr inż. Michał Michna
Techniki CAD - więzy Wymiarowe 32 dr inż. Michał Michna
Techniki CAD - parametry Definiowanie cech obiektu który chcemy aby był parametryczny. Zamiast podawać długość odcinka definiujemy ją jako zmienną. Może być ona wyrażona prostą zależnością lub skomplikowanym wzorem 33 dr inż. Michał Michna
Modelowanie 3D Autodesk AutoCAD Autodesk Inventor 34 dr inż. Michał Michna
Modele cyfrowe 35 dr inż. Michał Michna
Modele bryłowe Model bryłowy jest zamkniętym obiektem 3D z przypisanymi właściwościami, takimi jak masa, objętość, środek ciężkości i moment bezwładności Podstawą pracy podczas modelowania mogą być prymitywy bryłowe, takie jak stożki, kostki, walce i ostrosłupy, Prymityw można zmodyfikować oraz ponownie połączyć, aby utworzyć nowe kształty. Można również narysować niestandardowe wyciągnięcie polibryły i utworzyć bryły różnymi operacjami ukosowania na podstawie linii i krzywych 2D. 36 dr inż. Michał Michna
Modele bryłowe 37 dr inż. Michał Michna
Modele powierzchniowe Model powierzchni jest cienką powłoką, której nie są przypisane masa ani objętość. W programie AutoCAD oferowane są dwa typy powierzchni: proceduralne i NURBS utworzeniu podstawowego modelu z użyciem siatki, brył i powierzchni proceduralnych, a następnie przekształceniu ich w powierzchnie NURBS. 38 dr inż. Michał Michna
Modele powierzchniowe 39 dr inż. Michał Michna
Modele krawędziowe (siatki) Model siatki składa się z wierzchołków, krawędzi i ścian, w przypadku których do zdefiniowania kształtu 3D jest używana reprezentacja za pomocą wielokątów (w tym trójkątów i czworoboków). W przeciwieństwie do modeli bryłowych do siatki nie są przypisane właściwości fizyczne Modele siatki można następnie zmodyfikować na sposoby, które nie są osiągalne w przypadku powierzchni lub brył 3D (fałdowania, podziały i zwiększanie poziomów gładkości) 40 dr inż. Michał Michna
Modele krawędziowe (siatki) 41 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Biblioteka każdego programu CAD zawiera skończoną liczbę standardowych obiektów 3D. W przypadku bardziej złożonych obiektów użytkownik ma do dyspozycji pewien zbiór komputerowych narzędzi i technik, za pomocą których może narysować dowolny model 3D. Każdy program CAD zawiera specyficzny dla siebie zbiór narzędzi, ale niektóre techniki modelowania są podobne 42 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Invenetor 2011 43 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Wyciągnięcie proste dodanie przestrzenności prostopadle do szkicu 2D 44 dr inż. Michał Michna
Wyciągnięcie proste Techniki modelowania 3D 45 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Obrót Tworzy koncentryczne wyciągnięcie dookoła osi lub szkicu prostoliniowego. 47 dr inż. Michał Michna
Obrót Oś obrotu Obrót o 135 stopni Obiekt kształtowy podstawa 48 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Wyciągnięcie złożone wykorzystuje dwa lub więcej szkice 2D, aby utworzyć wyciągnięcie, które moduluje kształt z jednego profilu szkicu do następnego. Wyciągnięcie złożone może również użyć dodatkowo szkice 2D lub 3D, aby pomóc kontrolować wyciągnięty szkic 49 dr inż. Michał Michna
Wyciągnięcie złożone Techniki modelowania 3D 50 dr inż. Michał Michna
Wyciągnięcie złożone Profil 3 Profil 2 Profil 1 51 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Przeciągnięcie Tworzy wyciągnięcie szkicowanego kształtu wzdłuż zdefiniowanej ścieżki dwóch szkiców do utworzenia wyciągnięcia prostego: szkicu 2D do utworzenia profilu wyciągnięcia i szkicu 3D (lub innego szkicu 2D) do określenia kierunku lub ścieżki wyciągnięcia 52 dr inż. Michał Michna
Przeciągnięcie Ścieżka przeciągnięcia Obiekt kształtowy podstawa 53 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Skorupa Tworzy wgłębienie w części z określoną grubością ścianki 54 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Żebra i półki Tworzy żebra (cienkościenne zamknięte podpory) i wzmocnienia (cienkościenne otwarte podpory). 55 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowani 3D Zwój Tworzy heliakalny element lub bryłę. Służy do tworzenia gwintów i sprężyn zwojowych dla powierzchni walcowatych 56 dr inż. Michał Michna
Otwory Techniki modelowania 3D 57 dr inż. Michał Michna
Techniki modelowania 3D Zaokrąglenie / zaokrąglenie zmienne tworzy gładkie przejścia z jednego promienia do innego i przejścia prostoliniowe między promieniami 58 dr inż. Michał Michna
Suma logiczna Suma logiczna A+ B Operand A Operand B Siatka obiektu wynikowego. Znikają niektóre pierwotne węzły obiektu A i B oraz tworzą się nowe węzły. Następuje zmiana organizacji węzłów 59 dr inż. Michał Michna
Iloczyn logiczny (część wspólna) Iloczyn logiczny A*B Operand A Operand B Siatka obiektu wynikowego. Tworzą się nowe węzły odpowiednio zorganizowane 60 dr inż. Michał Michna
Różnica logiczna Różnica logiczna A B Operand A Operand B Różnica logiczna B A 61 dr inż. Michał Michna
Lokalne układy współrzędnych 62 dr inż. Michał Michna
Techniki CAD - parametry 63 dr inż. Michał Michna
Modelowanie a rysowanie 64 dr inż. Michał Michna
Rysowanie / modelowanie Modelowanie elementów 3D rozpoczyna się od utworzenia dwuwymiarowego szkicu Szkicowanie polega na tworzeniu linii, łuków, okręgów i wymiarów Figury geometryczne szkicu programu przechwytują informacje o ich relacjach podczas tworzenia 65 dr inż. Michał Michna
Modelowanie geometryczne Powiązania między modelami 3D-2D-3D. Przy zmianie modelu 3D, rysunek jest uaktualniany automatycznie Przy zmianie wymiarów modelu w rysunku, model 3D jest uaktualniany automatycznie 66 dr inż. Michał Michna
Rysowanie / modelowanie Rysunek 2D można utworzyć w dowolnej kolejności, w dowolny sposób Sekwencja modelowania 3D przypomina tworzenie fizycznej części Utworzenie jednego elementu jest zazwyczaj uzależnione od poprzedniego elementu Modelowanie 3D powinno umożliwić programowi śledzenie sensu geometrii 67 dr inż. Michał Michna
Rysowanie / modelowanie Dokumentacje wykonuje się po zakończeniu dodawania elementów (lub komponentów) do modelu Widoki modelu są rozplanowane na arkuszu rysunku z uwzględnieniem widoczności krawędzi Na rysunkach można ręcznie umieszczać wymiary. Można także importować wymiary umieszczone na szkicach modelowych i używać ich w odpowiednich widokach rysunków. Rysunek wykorzystuje umiejscowione widoki modelu, dlatego wszystkie zmiany dokonane w modelach zostaną automatycznie odzwierciedlone w zaktualizowanych rysunkach. 68 dr inż. Michał Michna
Modelowanie geometryczne Model wirtualny/numeryczny Model geometryczny Model parametryczny Model fizyczny właściwości materiałów Liczy się nie tylko efekt wizualny Generacja rysunkowej dokumentacji technicznej Eksport do systemów CAD/CAM Cyfrowe prototypowanie Obliczenia wytrzymałościowe Wykonanie dokumentacji CAM Wizualizacja produktu 69 dr inż. Michał Michna
Literatura 1. Chlebus E. Techniki komputerowe CAx w inżynierii produkcji, WNT 2000 2. Miecielica M., Wiśniewski W.: Komputerowe wspomaganie projektowania procesów technologicznych. Wydawnictwo Naukowe PWN/MIKOM 2005 3. Przybylski W., Mariusz D.: Komputerowo wspomagane wytwarzanie maszyn. Podstawy i zastosowanie. WNT 2007 4. Sydo M. Wprowadzenie do CAD, Wydawnictwo Naukowe PWN/MIKOM, 2009 5. Jaskulski A. Autodesk Inventor 2011 PL/2011. Metodyka projektowania. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011 6. Jaskulski A. AutoCAD 2011/LT2011+. Kurs projektowania parametrycznego i nieparametrycznego 2D i 3D. Wersja polska i angielska Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010 70 dr inż. Michał Michna