Publikacja współfinansowana ze środków UNII EUROPEJSKIEJ w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Projekt Plan Rozwoju Politechniki Częstochowskiej Dawid CEKUS Ludwik KANIA Modelowanie bryłowe zespołów i elementów maszyn w programach grafiki inżynierskiej Częstochowa 2009
Autorzy: Dawid Cekus część druga Ludwik Kania część pierwsza Recenzenci: dr hab. inż. Tadeusz Smolnicki prof. PWr. dr hab. inż. Wojciech Sochacki prof PCz. Wszystkie występujące w tekście nazwy produktów oraz znaki firmowe są zastrzeżonymi nazwami, znakami firmowymi lub znakami towarowymi ich właścicieli. Zastrzeżonych nazw i symboli (w tym graficznych) firm i produktów użyto w książce jedynie w celu identyfikacji. Copyright by Politechnika Częstochowska Plan Rozwoju Politechniki Częstochowskiej 2009 2
Spis treści Wstęp...5 Część pierwsza...7 1. Organizacja programu...8 1.1. System plików...8 1.2. Interfejs programu...11 1.2.1. Widoki...12 1.2.2. Nawigacja...14 1.2.3. Wizualizacja...15 1.2.3. Okno przeglądarki...17 1.3. Wybór obiektów...20 1.4. Skróty klawiszowe...21 1.5. Kolory interfejsu...22 1.6. Ćwiczenia do rozdziału 1...23 Ćwiczenie 1.1....23 Ćwiczenie 1.2....24 2. Modelowanie części...25 2.1. Uwagi ogólne...25 2.2. Szkicowanie...28 2.2.1. Uruchamianie szkicu...28 2.2.2. Narzędzia szkicowania...29 2.2.3. Polecenia rysujące...32 2.2.4. Polecenia edycyjne...35 2.2.5. Rzutowanie geometrii modelu na szkic...38 2.2.6. Wiązania szkicu...39 2.2.7. Wymiarowanie szkicu...42 2.2.8 Parametryzacja szkiców...48 2.2.9. Teksty...49 2.2.10. Szkice 3D...50 2.2.11. Wykorzystanie szkiców w modelowaniu...51 2.3. Wyciąganie...53 2.4. Przeciąganie...57 2.5. Obracanie...59 2.6. Elementy konstrukcyjne...61 2.7. Wyciąganie złożone...65 2.8. Zwój...70 2.9. Wstawianie przygotowanych elementów...72 2.10. Wykonywanie otworów w bryłach...74 2.11. Zaznaczanie gwintów...78 2. 12. Rysowanie użebrowań...80 2.12. Tworzenie cienkościennych powłok...82 2.13. Zaokrąglanie i fazowanie...83 2.13.1. Zaokrąglanie...83 3
2.13.2. Fazowanie...88 2.14. Kopiowanie elementów kształtujących...91 2.14.1. Szyk prostokątny...91 2.14.2. Szyk kołowy...94 2.14.3 Kopie lustrzane...96 2.14.4. Edycja elementów szyku i kopii lustrzanych...97 2.15. Inne polecenia edycyjne...99 2.15.1. Przesuwanie powierzchni...99 2.15.2. Pochylanie ścian...100 2.15.3. Podział brył...102 2.15.4. Rysowanie wypukłości i wklęśnięć...103 2.16. Uwagi dotyczące modelowania typowych części...105 2.17. Ćwiczenia do rozdziału 2...108 Ćwiczenie 2.1....108 Ćwiczenie 2.2....115 Ćwiczenie 2.3....119 Ćwiczenie 2.4....122 Ćwiczenie 2.5....125 Ćwiczenie 2.6....127 Ćwiczenie 2.7....128 Ćwiczenie 2.8....131 Ćwiczenie 2.9....133 Ćwiczenie 2.10....136 Ćwiczenie 2.11....139 3. Modelowanie zespołów...143 3.1. Uwagi ogólne...143 3.1.1. Panel zespołu...143 3.1.2. Przeglądarka i edycja komponentów...144 3.2. Wstawianie komponentów...147 3.3. Wiązania...151 3.3.1. Uwagi ogólne...151 3.3.2. Wiązania grupy Zespół...152 3.3.3. Dynamiczna wizualizacja zmian parametrów wiązania...158 3.3.4. Analiza kolizji...159 3.4. Kopiowanie komponentów...160 3.5. Połączenia gwintowe...162 3.6. Półprzekroje i ćwierćprzekroje...165 3.7. Ćwiczenia do rozdziału 3...166 Ćwiczenie 3.1....166 Ćwiczenie 3.2....177 4
WSTĘP Tworzenie dokumentacji technicznej, związane nierozerwalnie z procesem projektowania, dzięki rozwojowi programów grafiki inżynierskiej coraz silniej związane jest z modelowaniem trójwymiarowym (3D). Modelowanie takie pozwala uzyskać rzeczywisty (lub bardzo zbliżony do rzeczywistego) obraz projektowanych elementów maszyn oraz składających się z nich zespołów. Pozwala to bardzo często na uniknięcie wielu trudności, na jakie natrafiał projektant podczas projektowania metodami klasycznymi, korzystając z zapisu konstrukcji jedynie w formie dokumentacji 2D. Rozwój technik modelowania 3D związany jest bezpośrednio z rozwojem oprogramowania inżynierskiego. Programy, które wykorzystują modelowanie 3D jako podstawowy sposób zapisu konstrukcji, w ostatnim okresie znacząco rozwinęły swoje możliwości oferując użytkownikowi nowe funkcje modelowania oraz coraz bogatszy zestaw narzędzi i dodatkowych modułów niezwiązanych bezpośrednio z modelowaniem i służący zarówno do sprawdzania poprawności projektowanych rozwiązań konstrukcyjnych jak i do bogatej gamy możliwości prezentacyjnych tworzonych modeli. Nie bez znaczenia jest stały postęp w doskonaleniu i dostosowaniu interfejsu programów do potrzeb i wymagań użytkownika operatora programu. Podobną, albo jeszcze większą, ewolucję dostrzec można w programach, które znane były dotychczas przede wszystkim jako narzędzia do modelowania 2D, a obecnie znacznie rozszerzyły zestawy narzędzi do modelowania trójwymiarowego. Niejednokrotnie modelowanie 3D staje się łatwiejsze, niż klasyczne sposoby zapisu konstrukcji. Rozwój oprogramowania, a przede wszystkim liczby dostępnych funkcji niesie z sobą także pewien wzrost komplikacji związanych z obsługą programu. Niniejszy podręcznik ma za zadanie ułatwić studentowi przedmiotów związanych z szeroko rozumianą grafiką inżynierską poznanie i korzystanie z mechanizmów i możliwości modelownia 3D. Omówione są w nim podstawy modelowanie 3D w dwóch programach należących do różnych grup oprogramowania grafiki inżynierskiej: Autodesk Inventor i CATIA. Program Inventor jest produktem firmy Autodesk przeznaczonym przede wszystkim do projektowania maszyn i urządzeń z szeroko pojętej branży mechanicznej, choć oczywiście może być wykorzystany w wielu innych dziedzinach techniki. Jest to jeden z programów, które z założenia służą do tworzenia modeli 3D, dwuwymiarowa dokumentacja techniczna jest w tych programach jedynie jednym z wielu dodatkowych narzędzi. Drugą cechą charakterystyczną tego programu (jak i innych programów z tej samej grupy, np. Solid Edge, czy Solid Works) jest przeznaczenie głównie do projektowania całych urządzeń, czyli do modelowania złożeń, niekiedy o bardzo wysokim stopniu komplikacji, złożeń 5
składających się z dużej liczby części zarówno projektowanych przez użytkownika jak i zawartych w dostarczanych z programem obszernych bazach elementów i podzespołów znormalizowanych, co jest jedną z zalet tego programu. Program wyposażony jest także w szereg dodatkowych narzędzi wspomagających zarówno samo modelowanie, jak i obliczenia elementów wykonywane podczas procesu projektowania. Program CATIA jest przedstawicielem grupy pakietów inżynierskich ( superprogramów ), które składają się z wielu modułów zapewniających kompleksowe wspomaganie tworzenia wyrobu od etapu modelowania i rozbudowanych obliczeń inżynierskich, poprzez symulację działania zaprojektowanego urządzenia po zaprojektowanie procesu technologicznego wykonania elementów. Poszczególne moduły programu są bardzo rozbudowane i posiadają wiele narzędzi oraz opcji i sposobów ich wykorzystania. Program CATIA jest pakietem wykorzystywanym (głównie z uwagi na koszty oprogramowania) w dużych korporacjach, jego zaletą jest możliwość pełnej koordynacji procesów produkcyjnych w jednym spójnym systemie informatycznym. Podręcznik omawia modelowanie elementów z wykorzystaniem do tego celu obiektów bryłowych a także technik łączenia i kojarzenia elementów w całe urządzenie. Przy pisaniu podręcznika autorzy przyjęli założenie, że nie jest on instrukcją obsługi poszczególnych programów, nie omawia również całkowicie wszystkich aspektów techniki modelowania 3D. Przedstawione są w nim najważniejsze zdaniem autorów informacje z zakresu modelowania oraz informacje dodatkowe niezbędne do zrozumienia istoty działania i obsługi programów. Wykorzystano w tym celu bogate, wieloletnie doświadczenie dydaktyczne autorów. Zainteresowany czytelnik znajdzie rozszerzoną informację w dostępnych na rynku wydawniczym obszerniejszych opracowaniach [1, 2, 3, 5, 6] jak i w literaturze firmowej dostarczanej z oprogramowaniem [4]. Obie części zawierają opis podstawowych funkcji programu oraz ćwiczenia do samodzielnego wykonania przez czytelnika. Proponuje się, aby czytelnik najpierw zapoznał się z narzędziami wykorzystywanymi podczas modelowania, a dopiero potem rozpoczął praktyczne stosowanie programów. Wydaje się to odpowiednie, ponieważ w wielu przypadkach, podczas omawiania ćwiczeń, brak jest konkretnego definiowania miejsca, gdzie wykorzystywane narzędzie znajduje się w programie, a podana jest jedynie jego nazwa. Podręcznik jest przeznaczony dla studentów kierunku mechatronika, ale mogą z niego skorzystać słuchacze innych kierunków, związanych z mechaniką oraz wszyscy zainteresowani problemami modelowania bryłowego i obsługą omawianych programów. 6
Część pierwsza Program Autodesk Inventor 7
1. ORGANIZACJA PROGRAMU W podręczniku przedstawiono obsługę programu Autodesk Inventor w wersji 2009. Oznacza to, że w przypadku korzystania z wersji wcześniejszych czytelnik może natrafić na elementy programu niewystępujące w nich, a także na nieco inną postać okien dialogowych oraz inne opcje programu, choć przy nauce podstawowych mechanizmów modelowania nie powinno stanowić to istotnych trudności. Podręcznik poświęcony jest modelowaniu 3D, dlatego pominięto w nim klasyczne elementy rysunku technicznego, czyli dokumentacji 2D. 1.1. System plików Zasadniczym celem modelowania w programie Inventor jest zbudowanie modelu złożenia urządzenia lub maszyny nazywanego w programie zespołem. Zespół składa się najczęściej z wielu komponentów, którymi mogą być: pojedyncze elementy urządzenia, zwane częściami, narysowane przez operatora, inne zespoły pełniące w zespole nadrzędnym funkcje podzespołów, elementy znormalizowane zaczerpnięte z bazy elementów znormalizowanych dostępnych w programie, baza ta nazywa się Content Center, elementy lub zespoły narysowane z wykorzystaniem pomocniczych narzędzi projektowych, w tym za pomocą zbioru narzędzi Design Accelerator. Program Inventor korzysta ze specyficznego, własnego systemu plików. Modele 3D budowane przez użytkownika zapisywane są w dwóch podstawowych rodzajach plików: w plikach części, posiadających rozszerzenie.ipt, każdy z plików części może zawierać tylko pojedynczy element, w plikach zespołów, posiadających rozszerzenie.iam. Obok tego dostępne są: pliki rysunków 2D (dokumentacji technicznej) z rozszerzeniem.idw, pliki prezentacji z rozszerzeniem.ipn. Charakterystyczne dla programu Inventor jest stałe powiązanie poszczególnych plików składających się na model, oznacza to, że zmiany dokonane w jednym z plików są automatycznie wprowadzane do innych plików z nim związanych. Tym samym model jest samoczynnie aktualizowany bez potrzeby dokonywania poprawek w kolejnych rysunkach. Przykładowo zmiana w modelu części jest wprowadzana do modelu zespołu i związanych z nim plików prezentacji oraz ry- 8
sunku złożeniowego oraz do rysunku wykonawczego tej części. Na rysunku 1.1 pokazano podstawowy schemat modelu i zależności pomiędzy poszczególnymi plikami. Rysunek detalu 2D (plik.idw) Rysunek detalu 2D (plik.idw) Modele użytkownika Część (plik.ipt) Część (plik.ipt) Podzespół (plik.iam) Podzespół (plik.iam) Rysunek złożeniowy 2D (plik.idw) Model zespołu (plik.iam) Rysunek prezentacji (plik.ipn) Elementy znormalizowane z bazy Content Center (pliki.ipt) Podzespoły zaprojektowane za pomocą narzędzi Design Accelerator oraz innych aplikacji (pliki.iam) Modele tworzone z wykorzystaniem narzędzi wspomagających projektowanie Rys. 1.1. Schemat zależności pomiędzy plikami modelu zespołu w programie Inventor Wszystkie informacje o używanych przez użytkownika programu plikach oraz katalogach, w jakich są one zgromadzone wraz z wieloma innymi parametrami są zapisywane w pliku tzw. projektu z rozszerzeniem.ipj. Pliki projektów są plikami tekstowymi zapisanymi w formacie XML. Praca w programie Inventor zawsze odbywa się w ramach jednego z projektów. Podczas instalacji programu tworzony jest projekt domyślny (o nazwie Default) oraz projekty zawierające przykła- 9
dy (samples), samouczek programu (tutorial_files) i wiele innych projektów związanych bezpośrednio z narzędziami programu. Jeżeli w komputerze są zainstalowane wcześniejsze wersje programu, to instalator nowej wersji wyszukuje i dołącza do listy projektów, główne projekty wcześniejszych wersji. Pierwszym krokiem po uruchomieniu programu jest wybór bieżącego (aktualnego) projektu, w którym będą tworzone i zapisywane wszystkie pliki modelu użytkownika. Może to być ostatnio używany projekt (program zawsze uruchamia się w ostatnio używanym projekcie nie potrzeba wtedy wykonywać żadnych dodatkowych czynności), jeden z istniejących projektów lub projekt nowy. Inventor po uruchomieniu zgłasza się wyświetlając okno Otwórz, w którym dostępne są między innymi: systemowe okno wyboru pliku, okno podglądu wybranego pliku wyświetlane, jeśli podgląd jest możliwy, rozwijalna lista dostępnych projektów, projekt wybrany z tej listy staje się 10 projektem aktualnym, przycisk Projekty, za pomocą którego otwiera się okno menedżera projektów. W oknie menedżera projektów, do którego dostęp jest możliwy także z pozycji menu: Plik Projekty, można wybrać aktualny projekt z dostępnej listy (górna część okna) poprzez dwukrotne kliknięcie na nazwie projektu. Projekt bieżący jest zawsze wyróżniony znacznikiem. Najważniejsze jest, że można w tym oknie zdefiniować nowy projekt korzystając z przycisku Nowy. W dolnej części okna Projekty dostępne są wszystkie opcje projektów, w szczególności typ projektu, jego położenie oraz inne pliki projektów dołączone do projektu edytowanego wiersz Plik zawarty =. Położenie projektu definiuje katalog główny projektu, jest to katalog, w którym Inventor przechowuje wszystkie pliki projektu (poza bazami danych) i w którym dokonuje przeszukiwania plików. Możliwe jest zarówno otwarcie, jak i zapisanie pliku znajdującego się poza katalogiem projektu, ale nie jest to zalecany sposób pracy. Tworzenie nowego projektu uruchamia sekwencję okien dialogowych, w których należy koniecznie określić typ projektu, jego nazwę oraz położenie. Istnieją dwa podstawowe typy projektów: projekt jednego użytkownika przeznaczony do pracy indywidualnej, projekt Vault przeznaczony do pracy zespołowej. Do nauki programu wystarczające są projekty jednego użytkownika. Okno Projekty zamyka się przyciskiem Koniec, po czym program wraca do poprzedniego okna, np. Otwórz. W oknie Otwórz, w jego lewej dolnej części, jest grupa przycisków Szybkie uruchamianie, w tej grupie ważnym przyciskiem jest przycisk Nowy. Za jego pomocą można utworzyć nowy plik uruchamia się okno dialogowe Nowy plik. Nowe pliki tworzone są na podstawie tzw. szablonów, których ikony wyświetlane są w oknie Nowy plik. Program posiada cały szereg szablonów domyślnych o
nazwie Standard z odpowiednim rozszerzeniem, w polskojęzycznej wersji programu są one dostosowane do metrycznych jednostek miar i zamieszczone w zakładce Domyślne: do utworzenia nowego pliku części Standard.ipt, do utworzenia nowego pliku zespołu Standard.iam, do utworzenia nowego pliku rysunku 2D Standard.idw, do utworzenia nowego pliku prezentacji Standard.ipn. Szablony: Konstrukcja blachowa.ipt i Konstrukcja spawana.iam, służą one do otwierania nowych plików ze standardowymi nastawami przy tworzeniu konstrukcji blachowych i spawanych. W zakładkach Angielskie i Metryczne znajduje się więcej szablonów dostosowanych odpowiednio do pracy w calowym i metrycznym systemie jednostek. W kolumnie Format menu rozwijalnego programu dostępne są pozycje umożliwiające zdefiniowanie własnych szablonów, jednak na potrzeby zwykłej pracy, zwłaszcza dla początkującego użytkownika, standardowe szablony są w pełni wystarczające. Przedstawiony powyżej opis okien interfejsu programu wydaje się być skomplikowany, jednak użytkownik nie korzysta zwykle ze wszystkich okien podczas jednej sesji. Po założeniu nowego projektu najczęściej pracuje się w nim przez dłuższy czas, wtedy otwiera się pliki już istniejące lub tworzy nowy. Nowy plik można oczywiście utworzyć także podczas pracy z menu rozwijalnego lub z paska narzędzi Standard w głównym oknie programu. 1.2. Interfejs programu W oknie interfejsu programu, którego przykład pokazano na rysunku 1.2, dostępne są następujące podstawowe elementy: okno graficzne obszar modelowania, paleta narzędzi z wymiennymi panelami (zestawami) narzędzi, okno przeglądarki obiektów, menu rozwijalne, pasek narzędzi Standard, menu kontekstowe kursora, pasek stanu. Ponieważ poszczególne typy plików programu Inventor służą do odmiennych zadań, można mówić o tzw. środowiskach programu. Najważniejsze są: środowisko modelowania części oraz związane z nim środowisko szkicowania, środowisko zespołów, środowisko rysunków 2D, środowisko prezentacji. Menu rozwijalne, pasek narzędzi Standard, paleta narzędzi zmieniają swoją zawartość zależnie od środowiska programu. Będą one szczegółowo omówione w kolejnych rozdziałach podręcznika. Nieco odmienny charakter ma menu kontek- 11
stowe kursora, które uruchamiane jest prawym przyciskiem myszy (PPM) jego zawartość zależy: od środowiska programu, od miejsca położenia kursora i od stanu czynności wykonywanych przez program. paleta narzędzi menu rozwijalne pasek narzędzi Standard menu kontrekstowe przeglądarka pasek stanu 1.2.1. Widoki W prawym górnym rogu okna graficznego widoczny jest bardzo wygodny w użyciu manipulator widoków nazywany w programach Autodesku View Cube. Jest to kostka, za pomocą której możliwe jest ustawianie podstawowych widoków tworzonego modelu. Przez widok w programach grafiki inżynierskiej rozumie się obraz, który jest rzutem modelu na płaszczyznę okna graficznego (płaszczyznę ekranu) wygenerowany z określonego punktu przestrzeni 3D. Podstawowymi widokami są standardowe widoki planarne: Góra, Dół, Przód, Tył, Prawo, Lewo oraz wiokno graficzne obszar modelowania 12 Rys. 1.2. Okno interfejsu programu Inventor W lewym dolnym rogu okna graficznego widoczny jest symbol układu współrzędnych, zastosowano w nim kod kolorów obowiązujący we wszystkich programach Autodesku: czerwony oś x, zielony oś y, niebieski oś z.
doki izometryczne. Poprzez widok planarny rozumiany jest rzut ortogonalny modelu na wybraną płaszczyznę. Więcej informacji o sposobie generowania widoków czytelnik może znaleźć w podręczniku do AutoCADa [7]. Widoki planarne uzyskuje się po kliknięciu jednej z płaszczyzn View Cube, a widoki izometryczne po kliknięciu jednego z wierzchołków. Możliwe jest również kliknięcie krawędzi View Cube, co daje dodatkowe widoki, Łącznie za pomocą manipulatora View Cube można uzyskać 26 różnych predefiniowanych widoków. View Cube włącza się domyślnie przy otwieraniu każdego z plików poza plikami rysunków 2D. Można go włączać lub wyłączać korzystając z ikony View Cube na pasku narzędzi Standard (rys. 1.3). Orbita Steering Wheels Patrz na View Cube Rys. 1.3. Fragment paska narzędzi Standard zaznaczono narzędzia zmiany widoku Widok planarny można również uzyskać szybko za pomocą ikony Patrz na. Za pomocą tego narzędzia można uzyskać nie tylko standardowe widoki planarne, ale co jest bardzo ważne, widoki planarne na dowolnie usytuowaną w przestrzeni płaszczyznę. Po użyciu ikony Patrz na należy wskazać wybraną płaską powierzchnię modelu lub wybrać jedną z płaszczyzn układu współrzędnych bądź jedną z tzw. płaszczyzn konstrukcyjnych, o których będzie mowa w dalszej części podręcznika, można wybrać także pozycję Szkic w przeglądarce. Do szybkiego operowania widokami służą także dwa klawisze funkcyjne: F5 ustawia poprzedni widok, F6 ustawia podstawowy widok izometryczny Do dynamicznych zmian widoku służy narzędzie Orbita, które można uruchomić odpowiednią ikoną z paska Standard (rys. 1.3). Po uruchomieniu orbity na ekranie pojawia się koło orbity a kursor zmienia kształt zależnie od położenia względem koła. Jeżeli kursor znajduje się na zewnątrz koła można wykonywać zmiany widoku w płaszczyźnie widoku, jeżeli kursor jest wewnątrz koła, dostępny jest dowolny obrót widoku. Najechanie kursorem na jedną z osi koła pozwala na obrót widoku wokół drugiej z osi. Zmiany widoków (obracanie obiektów) dostępne są przy przytrzymanym lewym przycisku myszy (LPM). Pojedyncze kliknięcie powoduje zmianę usytuowania modelu względem środka obrotu orbity. Dostęp do mechanizmu orbity można uzyskać także przy wciśniętym klawiszu F4 oraz z manipulatora Steering Wheels. 13
Rys. 1.4. Koło orbity i kształt symboli kursora 1.2.2. Nawigacja Obok zmian kierunku generowania widoków program udostępnia możliwość panoramowania oraz zmiany stopnia powiększenia widoku. Służą do tego odpowiednie ikony w pasku narzędzi Standard, pokazane na rysunku 1.5, oraz klawisze funkcyjne skojarzone z przyciskami myszy. Powiększ wszystko [Home] Steering Wheels Powiększ okno [Z] Powiększ Przesuń Powiększ wybrane [Esc] 14 Rys. 1.5. Fragment paska narzędzi Standard wskazano narzędzia nawigacji oraz pokazano zmiany kształtu kursora Do panoramowania służy ikona o nazwie Przesuń lub przytrzymanie środkowego przycisku myszki Nie należy mylić nazwy Przesuń ze zmianą położenia obiektów względem układu współrzędnych. Polecenie to służy jedynie do przemieszczania okna widoku względem modelu, co daje efekt pozornego przesuwania modelu na ekranie komputera. Podczas panoramowania następuje zmiana kształtu kursora jak na rysunku 1.5. Do zmiany skali widoku (efekt zoomowania) służy kilka narzędzi:
Powiększ służy do dynamicznej zmiany skali powiększenia za pomocą LPM kursor zmienia kształt jak na rysunku 1.5, Powiększ okno służy do zmiany powiększenia poprzez określenie prostokątnego obszaru do powiększenia, polecenie to można również uruchomić klawiszem Z, podczas zaznaczania zakresu okna kursor zmienia kształt jak na rysunku 1.5, Powiększ wszystko powoduje na wyświetlenie na ekranie wszystkich elementów modelu, można w tym celu użyć klawisza HOME, Powiększ wybrane pozwala na powiększenie wskazanego elementu modelu, np. wybranej krawędzi lub powierzchni czy komponentu zespołu, polecenie to zmienia kształt kursora jak na rysunku 1.5, dostępne jest również po użyciu klawisza END, kółko myszki ruch kółka myszki wywołuje efekt podobny jak polecenie Powiększ, bez zmiany kształtu kursora, jednak z pewnym skokiem skali powiększenia zależnym od rodzaju myszki. Wszystkie narzędzia nawigacji dostępne są również z manipulatora o nazwie Steering Wheels. Narzędzie to uruchamia się jego ikoną z paska narzędzi Standard (rys 1.5). Po uruchomieniu przy kursorze pojawia się obraz manipulatora z polami pozwalającymi na uruchomienie poszczególnych poleceń nawigacji. Po przyciśnięciu prawego przycisku myszy wyświetlane jest menu manipulatora, z którego można wybrać między innymi sposób jego wyświetlania. Użytkownik może samodzielnie zapoznać się z możliwościami tego narzędzia. 1.2.3. Wizualizacja Modele trójwymiarowe podczas standardowej pracy w środowisku części i zespołów mogą być wyświetlane z wykorzystaniem różnych sposobów wizualizacji: cieniowania, perspektywy, cienia rzucanego na podłoże, materiału powierzchni obiektów, wyróżniania wybranych komponentów (tylko w środowisku zespołu). Służą do tego celu polecenia uruchamiane ikonami z paska Standard przedstawione na rysunku 1.6. Standardowym trybem cieniowania obiektów jest tryb cieniowany z usuniętymi niewidocznymi krawędziami, co daje najlepsza wizualizację trójwymiarowości. Tryb ten można przełączyć na tryb szkieletowy, gdzie obiekt jest całkowicie przeźroczysty i widoczne są wszystkie krawędzie, oraz na tryb mieszany, tzn. cieniowany, ale z widocznymi wszystkimi krawędziami. Przykłady różnych trybów cieniowania pokazuje rysunek 1.7. 15
Tryb cieniowania Tryb rzutowania Tryb cienia Tryb wyświetlania komponentów Materiał Cieniowany Cieniowany, + niewidoczne krawędzie Szkieletowy Perspektywa równoległa Perspektywa zbieżna Brak cienia Cień tła Cień tła rentgenowski Rys. 1.6. Narzędzia wizualizacji na pasku Standard a) b) c) 16 Rys. 1.7. Różne tryby cieniowania: a) z ukrytymi krawędziami, b) z widocznymi krawędziami, c) odwzorowanie krawędziowe W oknie graficznym można wyświetlić cień, jaki rysowany model rzuca na podłoże. Dostępne są dwa tryby cienia: cień pełny i cień tzw. rentgenowski, co odpowiada efektowi częściowej przeźroczystości obiektu. Każdy z komponentów modelu może mieć przypisany materiał, co pozwala na lepszą symulację jego rzeczywistego wyglądu. W pasku Standard (rys. 1.6) znajduje się obszerna lista możliwych do wykorzystania materiałów. W środowisku modelowania części lista ta jest zawsze dostępna, w środowisku modelowania zespołów, lista materiałów jest dostępna po wybraniu (zaznaczeniu) jednego lub więcej komponentów. Przykłady użycia różnych materiałów pokazano na rysunku 1.8.
a) b) Rys. 1.8. Wykorzystanie różnych materiałów w modelu sprzęgła kołkowego: a) tuleja chromowana, b) tuleja z materiału przeźroczystego w celu uzyskania lepszych efektów wizualizacji Tryb wyświetlania komponentów pozwala na wyświetlenie wybranego komponentu w trybie zwykłym a przyciemniania pozostałych komponentów, przykład pokazano na rys. 1.9. Mechanizm ten można włączać lub wyłączać odpowiednią ikoną na pasku Standard (rys. 1.6). Bardziej zaawansowane efekty wizualizacji modeli można uzyskać korzystając z narzędzia Inventor Studio, co będzie omówione w podręczniku dla zaawansowanych użytkowników. 1.2.3. Okno przeglądarki Przeglądarka jest jednym z najważniejszych elementów interfejsu programu. W oknie przeglądarki wyświetlana jest pełna struktura rysowanej części lub zespoa) b) wybrany komponent - podzespół Rys. 1.9. Wyświetlanie wybranego komponentu z przyciemnieniem pozostałych: a) model zespołu wyświetlony w trybie standardowym, b) wyróżnienie wybranego komponentu 17
łu w postaci drzewa operacji wykonywanych podczas pracy z programem. Zapisane są w niej wszystkie operacje edycyjne. Budowa przeglądarki pozwala na dostęp do każdej operacji modelowania z możliwością dokonania zmian wymiarowych, czy zmian wybranych opcji modelowania. Takie rozwiązanie zapewnia bardzo duże możliwości edycyjne tworzonych obiektów. Można powiedzieć, że przeglądarka jest centrum sterującym modelowaniem. Wygląd drzewa przeglądarki zależy od środowiska modelowania. Na rysunku 1.10 przedstawiono model tulei sprzęgła i odpowiadające mu okno przeglądarki. Zaznaczono, które pozycje drzewa przeglądarki odpowiadają poszczególnym elementom kształtującym tuleję. a) b) 18 Rys. 1.10. Rysunek modelu tulei sprzęgła (a) i odpowiadającego mu okna przeglądarki (b) Zawartość okna przeglądarki jest zdeterminowana środowiskiem programu i kształtem modelowanej części. Bardziej szczegółowe informacje o zawartości i wykorzystaniu przeglądarki będą przedstawione w rozdziałach omawiających procedury modelowania. Poniżej przedstawiono pewne cechy przeglądarki niezależne od jej postaci: Na początku każdego drzewa części znajduje się pozycja Początek, na rys. 1.11a pokazano jej rozwinięcie w przeglądarce tulei sprzęgła z poprzedniego rysunku. Pozycja Początek umożliwia dostęp do elementów definiujących układ współrzędnych danej części: osie, powierzchnie i punkt początkowy. Elementy te nie podlegają edycji, ale stanowią bazę odniesienia i można z nich korzystać podczas modelowania. Na rysunku 1.11b pokazano elementy występujące w pozycji Początek.
a) b) Rys. 1.15. Okno przeglądarki z nazwami własnymi elementów kształtujących i z rozwiniętą pozycją Początek (a), elementy pozycji Początek: środek, osie i płaszczyzny układu współrzędnych (b) Na końcu każdego drzewa części znajduje się pozycja Koniec części, jej położenie można zmieniać poprzez przemieszczanie w górę drzewa. Elementy drzewa, które znajdą się poza Końcem części nie będą interpretowane przy generowaniu modelu. Korzysta się niekiedy z tej możliwości w technice modelowania, można to wykorzystać także w nauce modelowania. Po otwarciu istniejącego rysunku części przesuwanie pozycji Koniec części za poszczególne elementy modelujące pozwala prześledzić jak zmieniał się kształt modelu podczas jego tworzenia. Każda pozycja przeglądarki sprzężona jest z odpowiadającym jej fragmentem części w oknie graficznym, po wybraniu pozycji w przeglądarce, na rysunku modelu wyróżniany jest odpowiadający jej element. Zazwyczaj po dwukrotnym kliknięciu na pozycji przeglądarki program przechodzi do trybu edycji związanego z nią elementu kształtującego lub komponentu w drzewie przeglądarki zespołu. Dla każdej pozycji przeglądarki dostępne jest specyficzne dla niej menu kontekstowe, za pomocą którego można wykonywać potrzebne operacje, w szczególności można wyłączać i włączać widoczność elementów związanych z wybraną pozycją i uruchamiać przejście do trybu edycji. Program nadaje samoczynnie nazwy poszczególnym elementom Przeglądarki, nazwy te wynikają z charakteru elementu. Nazwy te można zmieniać na nazwy własne użytkownika. W przypadku złożonych modeli ułatwia to identyfikację poszczególnych elementów modelu. Na rysunku 1.11 wprowadzono nazwy własne do przeglądarki tulei z rysunku 1.10. 19
a) b) Rys. 1.12. Widok modelu tulei sprzęgła po przesunięciu pozycji Koniec części (czerwona strzałka): a) za pierwszy otwór, b) za drugi otwór i fazę powierzchni zewnętrznej tulei 1.3. Wybór obiektów Podczas rysowania w programie Inventor większość wykonywanych poleceń związana jest z wyborem różnego rodzaju elementów modelu. Niekiedy wybór ten jest automatyczny, ale najczęściej musi go dokonać użytkownik. Mechanizmy wyboru są zasadniczo takie same jak w innych programach grafiki inżynierskiej, w szczególności np. w programie AutoCAD: wybór obiektu przez bezpośrednie wskazanie go przyciskiem wskazującym myszy, wybór oknem wyboru, wybór oknem przecinającym. Wybór przez bezpośrednie wskazanie wspomagany jest dodatkowymi narzędziami: ustaleniem preferencji rodzaju wskazywanych obiektów, kursorem wyboru. Preferencja wyboru dotyczy tego, jaki element obiektu zostanie wybrany bezpośrednio po najechaniu na obiekt kursorem. Przykładowo, w bryle części można wyróżnić powierzchnie i krawędzie, poza tym bryła może w zespole stanowić samodzielny komponent, a może być elementem składowym innego komponentu. Do ustawienia preferencji wyboru służy rozwijalna ikona Wybierz z paska narzędzi 20
Standard. Zakres priorytetu wyboru zależy od środowiska programu. Po wczytaniu (lub otwarciu nowego) pliku włączone są standardowe nastawy tego narzędzia, najlepiej nadające się do większości operacji wykonywanych w danym środowisku, jednak użytkownik programu powinien mieć świadomość, że niekiedy w celu przyśpieszenia aktualnie wykonywanych czynności można, czy wręcz należy, dokonać zmiany standardowych preferencji wyboru. Drugim bardzo ważnym i przydatnym narzędziem, jest kursor wyboru, który pozwala wybrać każdy z elementów modelu, jaki jest dostępny w danym położeniu kursora. Po najechaniu kursorem na obiekt po czasie ok. 2 s na ekranie wyświetlany jest kursor w postaci jak na rysunku 1.13. Naciskanie jednej ze strzałek wyboru powoduje cykliczne podświetlanie kolejnych możliwych do wyboru elementów modelu, jest to oczywiście niezależne od nastaw preferencji. Po wyszukaniu właściwego elementu, wybór zatwierdza się środkowym przyciskiem kursora. a) b) przycisk zatwierdzenia wyboru strzałki zmiany wyboru Rys. 1.13. Kursor wyboru: a) aktywny przycisk zatwierdzenia wyboru, b) aktywna strzałka zmiany wyboru Wybrany element jest wyróżniony poprzez wyświetlenie w innym kolorze. Aby zaznaczyć jednocześnie kilka elementów należy wskazywać je, trzymając wciśnięty klawisz SHIFT. Tworzony jest wtedy wieloelementowy zbiór wskazań. Ponowne kliknięcie na wybranym elemencie z wciśniętym klawiszem SHIFT powoduje usunięcie tego elementu ze zbioru wskazań. Okno wyboru, to zaznaczony na ekranie, za pomocą myszy, obszar prostokątny rysowany od strony lewej do prawej, wszystkie obiekty znajdujące się całkowicie w prostokącie wyboru zostaną dodane do zbioru wskazań. Okno jest obramowane cienką linią ciągłą i jest cieniowane odrębnym kolorem (w standardowym systemie kolorów kolorem rdzawym). Okno przecinające, to obszar prostokątny rysowany od strony prawej do lewej. Do zbioru wskazań zostają dodane wszystkie elementy, które w całości lub częściowo znajdują się w prostokącie zaznaczenia. Okno jest obramowane linią przerywaną o średniej grubości i jest cieniowane odrębnym kolorem (w standardowym systemie kolorów kolorem seledynowym). 1.4. Skróty klawiszowe Wszystkie polecenia Inventora, które można użyć w danym środowisku programu, są dostępne z menu rozwijalnego i z panelu narzędzi. Obok tego istnieje 21