Konstruktéři a kresliči aneb co přináší dnešní svět CADů

Jak se rozhodnout při výběru nového systému CAD? To je vždy závažná otázka a odpověď na ni by nikdy neměla být p...


Jak se rozhodnout při výběru nového systému CAD? To je vždy závažná otázka a
odpověď na ni by nikdy neměla být ponechána náhodě. Konstrukční systémy jsou v
poslední době nejvíce ovlivňovány změnami v operačních systémech. To se v první
řadě samozřejmě týká Windows NT, na nějž v rámci boje o zákazníka přechází řada
výrobců CAD systémů. Ti sice začali brát Windows NT opravdu vážně, v žádném
případě to však neznamená rozchod s Unixem.
Proč operační systém Windows NT? Hlavně proto, že přináší do aplikací
uživatelsky zdánlivě příjemnější prostředí. Díky intuitivnímu ovládání umožňuje
konstruktérům soustředit se jen a jen na práci, a výrazně tak zrychlit proces
projektování. Mění se však nejen tvář aplikací, ale změny přicházejí i v jejich
chování a vlastnostech. Jedná se o funkce vlastní právě Windows (drag and drop,
funkce OLE apod.). Tento řetězec změn pokračuje až k možnostem přímé spolupráce
mezi těmi aplikacemi, které k sobě prapůvodně měly hodně daleko.
Malí a velcí
Při představování CAD systémů je vždy snaha je nějak rozškatulkovat.
Nejosvědčenějším se zdá rozdělení podle jejich schopností. My se z hlediska
profesionálního použití CADů budeme věnovat jen tzv. středním a velkým. Hranice
mezi nimi není snadné určit, ale dají se poměrně jednoznačně definovat jejich
hlavní rysy.
Velké systémy jsou velké nejen tím, že nabízejí rozsáhlé nástroje pro
konstruování, resp. modelování, a to ve 3D, ale vynikají i rychlostí při
zpracování velkých objemů dat (základem práce je prostorový model, poslední
dobou parametrický). Tím jejich charakteristika nekončí. Dokáží zpracovávat
nejen základní (byť složitou) geometrii, nabízejí i další zpracování modelu,
např. řešení mechanismů, pevnostní analýzu, tvorbu velkých sestav a řešení
vzájemných interakcí, moduly pro CAM, tvorbu výkresů pro stříhání plechů a řadu
dalších činností až po moduly procesního inženýrství. Pracujete s jednou
datovou reprezentací a většinou v jednotném uživatelském prostředí. Jedná se
tedy o poměrně velké kolosy, které se snaží umět "všechno" a často se jim to
daří.
Druhá skupina, tj. střední
CADy, je poněkud skromnější. Její hlavní doménou je tvorba 2D výkresové
dokumentace. Programy jsou většinou podporovány rozsáhlými knihovnami
normalizovaných nebo katalogových součástí a práci konstruktéra výrazně
urychlují i profesní nadstavby. Tyto CADy se sice snaží prorazit do oblasti 3D
a nabízejí pro to řadu nástrojů, uživatelé tu však většinou narážejí na malou
rychlost při zpracování většího modelu a na fakt, že množství funkcí pro
zpracování dat je poněkud omezené. Přesto tyto systémy mají v konstrukční praxi
silnou pozici, a to nejen díky ceně. Vynikají snadným ovládáním, dokonalým
zpracování "čar" ve 2D a již zmíněnou řadou profesních nástrojů a knihoven,
včetně podpory normalizovaného výstupu.
Virtuální realita
Tento pojem (známý zatím hlavně z prostředí počítačových her) se začíná
prosazovat i v konstrukční praxi. Zatím, pravda, nikoliv běžně, jedná se pouze
o špičková pracoviště. Rozšíření brání především cena.
Proč virtuální realita začíná pronikat do konstrukce? Hlavně proto, že umožňuje
prohlížení a práci s mimořádně velkými modely v reálném čase a následnou
efektivní kontrolu návrhu. Lze tak rovněž sledovat funkčnost a chování modelů a
lépe přiblížit skutečný stav a způsob vzájemného ovlivňování jednotlivých částí
modelu. Důležitou úlohu sehraje virtuální realita při kontrole smontovatelnosti
sestav, při kontrole způsobů údržby a oprav apod. Takto dokonale provedená
kontrola funkčnosti a vzájemných interakcí umožňuje omezit nutnost použití
skutečného prototypu.
Možnosti virtuální reality ovšem nekončí oblastí kontroly, rozsáhlé uplatnění
jistě najde i při tvorbě ergonomických návrhů. Lze tak totiž velmi snadno
splynout s realitou a pohybovat se 6 stupni volnosti, provádět animace,
editovat hierarchii sestav, řídit kameru anebo odměřovat vzdálenosti a zkoumat
interakce.
Ze systému na sytém
Vraťme se ale z oblasti hi-tech do běžného života. Těžko vysvětlovat
projektantovi výhody virtuální reality, když má problémy přečíst data, která
dostal od zákazníka. Těmto potížím se snaží výrobci CADů čelit tím, že aplikace
již přímo v sobě obsahují řadu datových formátů, které umějí přečíst bez
nutnosti konverze, či dokonce přímo s daným formátem pracovat. Zdaleka však
ještě není vyhráno, je nutné mít neustále na zřeteli, že jakákoliv konverze dat
s sebou nese řadu obtíží. Nejde jen o neznámou geometrii, ale nejvíce problémů
vyvstává v souvislosti s písmem, kótami, šrafami, sestavami či hyperlinky.
Samostatnou kapitolu představují rastrová data, která je často potřeba doplnit
do výkresu či je použít jako podklad. Rastrová data, jako jsou skenované
výkresy nebo letecké fotografie, mohou být připojena k výkresu jako obrázek na
pozadí a uložena v rámci hybridního projektu společně s vektorovými daty.
Záleží pak jen na konkrétním systému, jak si s těmito daty poradí, jak rychle s
nimi bude schopen pracovat, editovat je, transformovat, konvertovat apod.
WWW
V módě jsou dnes vzdálená pracoviště a s tím souvisí i stále vzrůstající
potřeba těsné spolupráce s Webem. Objevují se WWW prohlížeče zabudované do
prostředí CADů, 2D a 3D buňky lze umisťovat na Web a vkládat je stylem drag and
drop do výkresů. Předávání dat na dálku nejen urychluje práci konstrukčního
týmu, ale může zajistit rychlou informovanost, a tím snížit počet chyb.


Unigraphics
Tradičním zástupcem velkých CADů je produkt Unigraphics americké firmy
Unigraphics Solution. Poslední verze tohoto produktu nese označení 16 a ještě
pořád se jedná o celkem horkou novinku. Připomeňme jen, že pro "šestnáctku" je
typické hlavně to, že je plně nativní pro Windows NT.
Unigraphics je modulární systém, který je schopen pokrýt naprostou většinu
vývojového a výrobního cyklu. V jednotném prostředí a s jednou reprezentací
modelu jste schopni projít celou cestu od základního geometrického návrhu přes
analýzu až k vygenerování kódu pro obráběcí stroj nebo řešení problematiky
stříhání plechů. K dispozici máte téměř neomezený rozsah modelovacích nástrojů,
podporu sestav a mechanismů, zkrátka nepřišla ani podpora pro závěrečné
grafické ztvárnění modelu.
Unigraphics patří bezesporu mezi nejlepší průmyslové konstrukční balíky. Jedním
z jeho rysů je to, že obsahuje flexibilní hybridní modelář umožňující
uživatelům výběr těles, ploch, wireframe a definování parametrických modelů,
stejně tak jako výkonné fotorealistické ztvárnění modelu, animace a rychlých
prototypových nástrojů. Z celého balíku možností se zaměříme na zpracování
základní geometrické reprezentace.
Parametry v prostoru
Základem je modelování a práce v prostoru. Na vytvoření modelu navazují další
činnosti, jako je analýza, tvorba výkresové dokumentace apod. Práci ve 3D
podporuje dokonale propracovaný systém ovládání pracovní plochy, resp. pohyb v
modelovacím prostoru, který je díky jádru Parasolid dostatečně rychlý i při
zpracování rozsáhlejších modelů. Dalším důležitým faktem je to, že všechny
modely, které vznikají, jsou parametrické, a pokud si model dobře rozvrhnete a
zvolíte hned v počátku optimální postup modelování, dostanete do ruky velmi
silný editační nástroj. Samozřejmě, že Unigraphics zná i neparametrická tělesa
a dokáže s nimi bez problémů pracovat. Pokud si parametry tělesa "nezahodíte",
budete neustále pracovat s plně parametrickými tělesy, a máte několik možností,
jak jednotlivá tělesa, resp. parametry zpracovávat či upravovat. Pokud si dobře
rozmyslíte, jak bude těleso zkonstruováno, je možné
využít i parametrické svázání těles mezi sebou. Pomocí rovnic s možností
zakomponování podmínky (typ příkazů if) lze vytvořit vzájemné provázání
jednotlivých rozměrů těles anebo omezit rozměry (např. pevnostní podmínkou).
Parametry lze navíc editovat v přehledné tabulce, což velmi urychluje práci.
Pro dokonalý tvar dokonalá plocha
Jedním z kritérií při výběru konstrukčního systému je jeho schopnost
zpracovávat tvarově složité plochy. V tomto směru nabízí Unigraphics vysoce
nadstandardní nástroje, a to nejen svým rozsahem funkcí, množstvím způsobů
tvorby ploch, ale i možnostmi editace, analýzy a rychlosti.
Jednou z variant, jak vytvořit plochu, je její proložení přes množinu bodů.
Jedná se o případ, kdy získáte z měření velké množství údajů. Přes množinu bodů
můžete proložit plochu přímo, nebo je použít jako póly řídicí
sítě.
Důležitou funkcí je tažení profilu po připravené trajektorii, resp. jiné
křivce. "Cestou" ve směru tažení může být nadefinováno více profilů, a tím
přesněji určen tvar plochy. Stejně tak i vodicí čára nemusí být jediná.
Důležité také je, že tažený profil se může na vodicí křivce i určitým způsobem
"chovat". Může běžet po normále, měnit se podle měřítka nebo může být jeho
poloha řízena např. jinou křivkou.
Tvar plochy může být rovněž definován sítí křivek, ke kterým lze navíc
dodefinovat další podmínky, jako je např. tečná návaznost na sousední plochy.
Pokud hovoříme o plochách, většinu konstruktérů zajímá především problematika
tvarově složitých ploch. S nimi se nejčastěji setkáte v místech přechodů,
zaoblení apod. Pro vytváření přechodových ploch slouží funkce "bridge", která
dokáže vytvořit plynulé napojení (tečně, nebo se zachováním křivosti) mezi
dvěma definovanými okraji.
Pro zpracování hran a dotyků ploch lze použít funkce pro jejich zaoblení, u
kterých řídíte jak rádius příslušného zaoblení, tak i místo přimknutí k ploše,
a můžete též definovat tzv. "páteřní" křivku.
Konstruktér nesmí být omezován
Silnou stránkou tohoto systému je tvorba parametrických těles. Nabídne vám
rozsáhlou řadu funkcí, takovou, že vás při práci nesvazuje softwarové omezení.
Záleží pouze na konstruktérovi, jak s nabízenými nástroji naloží. V základní
nabídce jsou funkce typu vytažení tělesa z kontury nebo tažení profilu po
předem definované trajektorii. Je zde zajímavá řada funkcí pro tvorbu drážek,
děr, výstupků a podobných útvarů, kdy pokračujete v detailnějším zpracování
geometrie tělesa a neustále udržujete maximální parametričnost modelu.
Parametrem je nejen velikost drážky, ale i její poloha anebo tloušťka stěny ve
funkci pro tvorbu dutiny.
Zajímavou funkcí je zaoblování. Kromě možnosti zaoblovat s proměnným rádiem vám
Unigraphics nabízí řešení kolizních situací. Sám vyřeší přeteky nebo vyběhnutí
zaoblení a dokáže je zpracovat s dodržením tečnosti oblouku jen k jedné straně.
Důležitou součásti je záznam historie vzniku tělesa. Ve vývojovém "diagramu"
máte přehledně znázorněny jednotlivé operace provedené na tělesech a velice
snadno je pomocí toho můžete editovat.
Sestavy
To, že je v sestavě možné spojit několik těles v jednom souboru, a vytvořit tak
mezi nimi polohové vazby, které zachovávají vzájemnou polohu např. při editaci,
to asi nemusíme moc připomínat. V UG je důležité, že ze souboru sestavy můžete
editovat původní geometrii, aniž byste museli soubor opouštět. K dispozici je i
řada funkcí pro zjednodušení sestav a urychlení práce s velkým množstvím
objektů.


Catia
Doslova revolucí mezi velkými systémy je snaha zpřístupnit se co největšímu
počtu uživatelů a tedy dosáhnout na platformu PC. K tomuto účelu přišel velmi
vhod operační systém Windows NT, který řada renomovaných tvůrců CAD systémů
začíná využívat stále častěji. To je i případ systému Catia. Poslední verze
tohoto systému s označením 5 je plně nativní pro NT, a to znamená především
značné usnadnění ovládání, rychlejší zaškolování pracovníků a snížení počtu
manipulačních cyklů při práci. Tento software představuje novou generaci
objektové architektury, postavené na standardech jako je STEP, Java, CORBA a
OLE.
Verze 5 je postavena tak, aby dokázala zpracovat všechny etapy vývojového cyklu
produktu od počátečního návrhu přes výrobu až po údržbu. Tak jako všechny CAD
systémy této kategorie, je i tento produkt od Dassault Systems modulární a jeho
portfolio pokrývá značnou část strojařské problematiky. Důraz je kladen na
intuitivní ovládání při tvorbě modelu, sestav nebo generování výkresů. Součástí
vývojového cyklu je analýza, kde se tvůrci systému rovněž zaměřili na snadné
ovládání při výpočtech zatížení, výpočtech vibrací apod. Základní filozofie
systému vychází z toho, že konstruktér musí být schopen provést velmi rychle
první pevnostní náhled na konstrukci, případně připravit model pro důkladnou
analýzu specialistům.
Catia pokrývá nejen oblast modelování (včetně profesních aplikací), analýzy a
simulace, ale též oblast obrábění, plant designu a nabízí i např. speciální
moduly pro konstrukci lodí.
Neomezené modelování
Jednou z domén systému Catia je tvorba a zpracování složitých tvarových ploch.
To je jeden z důvodů, proč je velmi oblíben mezi konstruktéry automobilů a
letadel.
Neodmyslitelnou součástí systému je parametrické konstruování. Objekty jsou
parametrické toho se dá využít např. při editaci, provázání těles apod., a
příslušné parametry se samozřejmě projevují i v dynamickém sketcheru, který
dovoluje uživateli vytvářet návrh s vlastní definicí vazeb mezi jednotlivými
entitami. Tělesa založená na asociativních funkcích a dynamický sketcher
umožňují uživatelům vytvářet modely s lokální nebo dodatečnou parametrizací.
Tvorba složitějších strojírenský součástí sebou nese i nutnost vytvářet modely,
jež už samy o sobě obsahují řadu vnitřních vazeb, ve kterých je třeba se dobře
orientovat.
K tomu je určen "strom" graficky zaznamenávající hierarchii vzniklého tělesa,
čímž uživatel získá nejen dokonalý přehled o závislostech v tělese, ale i
možnost snadné editace a udržení
návrhu "pohromadě". V tomto "stromě" lze editovat jednotlivé kroky, které byly
použity při tvorbě tělesa. Můžete je nejen rušit, ale i přehazovat mezi sebou
jejich pořadí nebo měnit jejich hodnoty (např. průměr otvoru).
Skládání aneb Assembly Design
Na tuto problematiku přímo navazuje další komplikace. Jedná se o situaci, kdy
máme těles více (a nemusí být zrovna složitá) a potřebujeme je zpracovat v
jednom "partu". K tomu slouží nástroj umožňující definovat a řídit velké,
hierarchicky složité sestavy konstrukcí, a to třeba jen pomocí myši nebo
grafických příkazů. Mezi tělesy, které leží neustále ve svých původních
výkresech, se jednoduše vytvoří vzájemné vazby, a tím se určí jejich poloha a
další chování při editaci. S problematikou sestav přímo souvisí i analytické
funkce schopné odhalit kolize a limity definovaných vůlí.
Než odevzdáte výkresy
Ze 3D modelu lze automaticky vytvořit asociativní výkres. Ten získáte nejen ze
samotného modelu, ale samozřejmě i ze sestavy. Ve výkresu je možno umístit řadu
pohledů a řezů a využít 3D kóty. Konstruktér je schopen přidat poznámky a
značky ze standardní databáze. Asociativita výkresů a modelů znamená, že
uživatelé mohou vzájemně pracovat na výkresu a modelu.
Pokud jste zvyklí na nějaký velký CAD, pak vás u systému Catia 5 jistě překvapí
tradiční uspořádaní menu ve stylu Windows, včetně využití notoricky známých
zkratek a vlastností (doufejme, že jen těch dobrých Cut / Copy / Paste / Drag
and Drop Function). Příjemné je také kontextové menu na pravém tlačítku myši a
možnost využití OLE integrací dat.
Příchod systému Catia na platformu NT ovšem neznamená opuštění Unixu. O tom
svědčí i skutečnost, že předchozí řada (s označením 4) neustále rozšiřuje svoje
portfolio a nadále zůstává jako pilotní. Je to dáno hlavně velkým množstvím
profesních aplikací, které jsou používány v praxi a jejichž "přestavba" je
přece jen trochu složitější.


Pro/ENGINEER 2000i
Pro/ENGINEER 2000i pochází z dílny Parametric Technology Corp. a jedná se o
letošní přírůstek do rodiny softwarových řešení od PTC. Tento produkt obsahuje
modelování založené na objektově orientované technologii, jehož hlavním rysem
je parametrické konstruování. Pro/ENGINEER 2000i je základem nové skupiny
řešení firmy PTC,
která se nazývá i-Series. Tato nová řada přináší novou generaci CAD/CAM/CAE/PDM
nástrojů založených na technologii "Behavioral Modelling", která umožňuje
snadno řídit geometrii modelu podle požadavků na chování budoucího výrobku.
Pro/ENGINEER 2000i je určen pro podporu celého vývojového procesu výrobku od
počátečního návrhu až po výrobu. Proto rodina produktů Pro/ENGINEER zahrnuje
sadu aplikací, jež jsou zaměřeny na nejrůznější fáze
výrobního cyklu. Naleznete zde objemové modelování těles, tvorbu modelů pomocí
konstrukčních prvků, plnou parametrizaci a množství specializovaných modulů.
Důležitá je vzájemná asociativita jednotlivých integrovaných modulů, kterých je
v současnosti k dispozici přes sedmdesát. Jejich zaměření je velice
mnohostranné a dotýká se prakticky všech etap od průmyslového designu přes
konstrukci a tvorbu výkresové dokumentace, analýzu, simulaci a výrobu až po
správu produkčních dat a vzájemnou výměnu dat mezi konstruktéry.
Pro/ENGINEER 2000i, který obsahuje více než 500 vylepšení, také disponuje novou
funkcionalitou a aplikovatelností na velké sestavy. Nabízí nové nástroje a
aplikace právě pro velké sestavy a také nástroje pro konstrukci animací a
obrábění. Navíc nová verze Pro/ENGINEER 2000i obsahuje vylepšení pro vzájemné
sdílení technických informací přes Internet a přináší podstatné usnadnění práce
díky grafickému interface ve stylu Windows.
Vzhledem k nové modelovací technologii nabízí PTC konstruktérům nástroje
potřebné k tvorbě modelů, a to podle jejich požadavků a specifikací. V
tradičních MDA systémech konstruktéři integrují geometrii do návrhu a doufají,
že se tento co nejtěsněji přiblíží jejich představám. Tvůrci Pro/ENGINEER 2000i
o svém produktu tvrdí, že díky nové technologii "Behavioral Modelling" uživatel
dokáže vytvořit optimální řešení a komplexně porozumět provedení konstrukce a
jejímu chování. Zde je nutno podotknout, že obdobné věci tvrdí i tvůrci
ostatních systémů, a proto záleží jen na uživatelích, komu dají za pravdu.
V každém případě Pro/ENGINEER 2000i patří do rodiny konstrukčních systémů,
které jsou schopné zajistit komplexní návrh produktu. Jedná se o modelář
založený na filozofii těles, resp. na 3D parametrickém objemovém jádře, které
poskytuje přesnou reprezentaci geometrie, množství hmoty a umožňuje kontrolu
vzájemné interference. Díky plné parametričnosti modulů může konstruktér
kdykoliv pracovat s tvořícími parametry. Tímto je zajištěna možnost libovolně
provádět modifikace těles během celého vývojového cyklu.
Pro definování negeometrických rysů modelů, jako je reflexe, hmotnost anebo
těžiště, slouží vlastnost označovaná jako Adaptive Process Feature.
Objemové modelování
V prostředí Pro/ENGINEERu lze jednoduše a rychle vytvářet úplné, jednoznačné,
vysoce přesné prostorové modely těles. Tyto modely dovolují automatické
provádění výpočtů těžiště, momentů setrvačnosti a dalších hmotnostních
charakteristik. Důležitá je i možnost detekce kolizních stavů, výpočty
tolerancí součástí a sestav a také výpočty drah nástrojů pro účely NC-obrábění.
V úvodu jsme se zmínili o konstruování pomocí tzv. konstrukčních prvků. To
znamená, že systém komunikuje s uživatelem prostřednictvím pojmů z inženýrské
praxe (místo abstraktních geometrických a matematických termínů jako je kvádr,
válec, booleovské operace s tělesy apod.). Uživatel se tedy setkává s pojmy
typu profil, protažení, díra, odřezání, zaoblení, sražení, příruba, žebro apod.
Spíše než o názvosloví se jedná o celkový přístup který urychluje konstrukci a
úpravy modelu. Kromě toho lze vytvářet uživatelské konstrukční prvky, a
vybudovat si tak instrumentář vlastních konstrukčních nástrojů.
Vše podřízeno parametrům
Vypracovaná geometrie je řízena parametry, které jsou představovány kótami, a
každý si již snadno představí jejich snadnou modifikovatelnost. Uživatel tam má
možnost provádět rychlé úpravy návrhu, vytvářet řady variant návrhu, a
propracovat se tak k optimálnímu řešení.
Dalším krokem parametrizace je stanovení relací mezi jednotlivými rozměry
modelu a specifikování požadavků pomocí matematických výrazů a podmíněných
vztahů. Jsou-li relace vhodně definovány, je možno jednoduchou změnou několika
hlavních parametrů upravit celý model při současném zachování všech podstatných
charakteristik konstrukčního záměru.


VariCAD
VariCAD, nyní s označením verze 7.0-2.0, je produktem firmy VariCAD, s. r. o.,
což je ryze česká firma bez zahraniční kapitálové i duševní účasti se sídlem v
Liberci. 3D grafický systém VariCAD je vyvíjen od roku 1988 a je zaměřen na
tvorbu technické dokumentace ve strojírenství. V současné době nabízí všechny
základní prostředky potřebné pro práci konstruktérů a projektantů ve
strojírenství. Mezi uživateli je znám hlavně díky své rychlosti
či rozsáhlým a především rychlým knihovnám strojírenských prvků. Základní
platformou je Unix resp. Linux a Windows NT (a 95/98).
Zaměřeno na strojírenství
Způsob kreslení je plně podřízen kreslení ve strojírenství. Mimo inteligentního
kurzoru automaticky detekujícího jednotlivé entity a jejich významné body je
připraveno velké množství snap-modů (uchopovacích modů) a krokový pohyb
kurzoru. Pro dokonalé kreslení lze použít síť pomocných konstrukčních čar.
Strojní konstrukce se vyznačuje především používáním velkého množství
normalizovaných součástek. Z toho důvodu obsahuje variCAD rozsáhlé knihovny (a
to ve 2D i ve 3D) šroubů, matic, kolíků, zátek, závlaček, těsnění, ložisek,
válcovaných a tažených profilů a symbolů pro schémata hydrauliku a pneumatiku,
elektro a značky pro kreslení svarů, toleranci tvaru a polohy a knihovnu
razítek. Vzhledem k tomu, že každá profesní oblast strojírenské konstrukce má
svá vlastní specifika, může uživatel tyto knihovny dále rozvíjet a doplňovat
podle svých potřeb.
Díky specifické datové struktuře a provázanosti struktury modelů výrobku je
možné poměrně snadno získat kusovník, a je tak neustále zajištěna vazba mezi
daty v razítkách výkresu a v archivu sestavy. Archivace a vyplňování razítek si
můžete libovolně modifikovat pomocí příslušných masek. Pro další zpracování lze
kusovník přenášet např. do tabulkových procesorů.
Prostor vskutku strojařský
To, že systém tkví svými kořeny ve strojírenství, je patrné na každém kroku.
Mimo standardních funkcí tvorby tělesa (vytažení, rotace) zde naleznete
modelování tělesa pomocí rotačního přechodu mezi dvěma profily nebo pomocí
přechodu mezi kružnicí a obdélníkem a nástroj pro tvorbu šroubové plochy. Objem
můžete vytvořit vložením z knihovny a jeho tvar upravovat
editací příslušných parametrů. K dispozici jsou samozřejmě booleovské operace a
další editační funkce, které jsou doplněny o některé specifické operace. Jedná
se např. o funkce jako vrtání díry, frézování plošek, frézování drážek a
základní srážení a zaoblování hran.
Máte-li podporu OpenGL, výrazně to urychlí stínování. Pomocí této knihovny
budete moci natáčet úhel pohledu na vystínované součásti v reálném čase.
VariCAD můžeme směle zařadit mezi velké CAD systémy, a to hlavně díky jeho
schopnosti zpracovávat rozsáhlé modely. Nejefektivnějším způsobem, jak
zpracovávat skupiny modelů, jsou sestavy 3D modelů. Editace detailu v mateřském
výkresu se automaticky projeví v příslušné sestavě, a naopak editace v sestavě
se projeví v příslušných detailech. K dispozici je i řada nástrojů ke
zpracování viditelnosti tělesa (zneviditelnění, drátová reprezentace, stínování
apod.).
Každé těleso může mít svůj atribut a název a přímo ze sestavy lze získat archiv
a kusovník.
Nezbytnou součástí je i tvorba výkresů. Do 2D kreslicí plochy lze kdykoliv
exportovat pohled na modelovací prostor, včetně zakrytí neviditelných hran.
Pro rychlou kontrolu
Při návrhu zařízení je potřeba neustále ctít řadu pevnostních a technologických
parametrů. Ke zvládnutí těchto požadavků slouží např. výpočty tažných a
tlačných pružin, předpjatých šroubových spojů, kolíků a per drážkovaných
hřídelí, únosnosti ložisek a řady dalších specifických strojařských součástí.
Nechybí ani možnost provedení výpočtu jednoduchých rozvinů povrchů těles,
velikosti plochy, průřezů, délky obvodu plochy, těžiště, momentu setrvačnosti,
objemu a hmotnosti tělesa.


CADKEY 98
Pro firmy zabývající se strojírenstvím je určen ucelený CAD/
/CAM systém, který dokáže vytvářet výkresovou dokumentaci a konstruovat složité
tvary
s jejich následnou výrobou na
NC strojích. Tímto CADem je CADKEY 98 od firmy Baystate Technologies.
CADKEY je založen na filozofii 3D konstruování. Z prostorového (drátového nebo
objemového) modelu lze vytvořit kompletní 2D dokumentaci. Důležitá je průběžná
asociativita, zajišťující, že veškeré změny provedené na modelu se přímo
promítají do výkresů.
Pomocí vlastního programovacího jazyka CADL lze vytvářet uživatelské aplikace.
CADKEY nabízí mimo jiné i rozšíření základního prostředí ve formě modulů CDE
vytvořených v jazyce C++.
Plochy pro CAM
CADKEY integruje pokročilou technologii objemového 2D/3D modelování a základní
nástroje pro tvorbu tvarově složitých ploch v jednotném hybridním prostředí.
Toho je dosaženo díky zakomponování posledního objemového modeláře FastSOLID
technologie ACIS 4.2.
Jednou z CDE aplikací je Solids98, což je objemový modelář plně integrovaný do
prostředí CADKEY. Umožňuje pracovat s tělesy, která je možné zadávat různými
způsoby, provádět s nimi booleovské operace, vytvářet skořepiny, zaoblovat
hrany s proměnným rádiem, modifikovat vytvořená tělesa, vypočítávat hmotové
vlastnosti či zobrazovat řezy.
Složité křivky a povrchy zvládá FastSURF, který doplňuje možnosti modulu
Solids98. Pomocí povrchového modeláře FastSURF je možné vytvářet plochy mnoha
způsoby. Pomocí tohoto nástroje lze vytvořit plochu např. potahováním tvořicích
křivek a zpracováním digitalizovaných bodů, ale je možné vytvářet i zaoblené
přechody mezi plochami. Součástí FastSURFu jsou i funkce pro úpravu ploch
sloužící k jejich "ořezávání" podle nových hranic nebo tečnému protažení, ke
kontrolování vzdáleností a rozdílů mezi plochami a křivkami, k získávání
informací o již vytvořených entitách, k editování modelu podle potřeb nebo k
jeho vystínování.
Další důležitou funkcí je přímá návaznost na obrábění pomocí modulů CAM. V
modulu FastSURF se připravují povrchy k následnému technologickému zpracování
např. v systému SurfCAM. SurfCAM CAD/CAM je systém určený pro technologické
zpracování modelů. Podporuje operace pro 2 až 5osné frézování, soustružení,
vyřezávání drátem apod. Funkce verifikace umožňuje simulovat odebírání
materiálu.
V SurfCAMu je také možno vytvořit model pomocí kreslení ve 2D, nebo výkonným
povrchovým NURBS modelářem ve 3D. NURBS plochy se rovněž používají pro
zpracování digitalizovaných dat. Lze využít i parametrického modeláře
SurfCAMSolids (SolidWorks). Kromě frézovacích funkcí SurfCAM podporuje také
soustruhy, drátořezy, lasery a další CNC stroje.
Výkres téměř automaticky
Součástí tohoto CAD sytému je parametrická 2D/3D knihovna základních
konstrukčních součástí a mechanických dílů. Podporováno je kreslení značek a
symbolů pro zpracování výkresové dokumentace a funkce pro práci ve výkresovém i
modelovém modu. Pro tvorbu výkresové dokumentace je podstatná automatizace
tvorby pohledů na model s možností odstranění překrývajících se entit a
propojení obrysových čar u otvorů ve výkresu. Kompletnost výstupu je pak
zajištěna funkcemi pro automatickou tvorbu tabulek a generování tabulek otvorů.
Kótovat lze 2D a 3D polohy, včetně kontroly správnosti kót.
Další modul, který tento produkt nabízí, se jmenuje TDS-Technik. Spíše než o
modul se jedná o sadu modulů podporující normalizované součásti, výpočty,
kusovník, tvorbu sestav apod. Je možné provést pevnostní výpočet součástí,
zadat hodnoty pro namáhání součástí a o výpočtu vytisknout protokol. Uživatel
tak má možnost provádět pevnostní kontrolu základních strojních součástí
(klíny, pera, šrouby, matice, čepy, kolíky, nýty, lana), výpočet trvanlivosti
valivých ložisek, normalizovaný výpočet ozubených kol, řetězů, řemenů, pružin a
výpočet staticky určitých i neurčitých nosníků. Z vykreslených součástí je
možné vytvářet kusovník, který lze doplnit o nenormalizované součásti. Při
tvorbě kusovníku je k dispozici databáze normalizovaných prvků, kde můžete
vybírat a dosazovat do kusovníku řadu dalších položek (např. svařovací
elektrody). Takto vytvořený kusovník můžete dále pohodlně upravovat, třídit a
přečíslovávat. Program za vás také spočítá celkovou čistou nebo hrubou
hmotnost. Ke kusovníku můžete navíc připojit různé poznámky a pokyny pro výrobu
nebo montáž.


MicroStation/J
Tento systém poslední dobou velice výrazně vystupuje do popředí, a to především
díky nové verzi označované "J".
Tvůrce tohoto systému, firma Bently Systems, nabízí produkt postavený na novém
jádru JMDL zahrnujícím virtuální nástroj
jazyka Java společnosti Sun a umožňujícím provozovat nativní Java aplikace a
MDL aplikace. Samotného modelování se potom nejvíce týká začlenění jádra
Parasolid.
Na MicroStation/J navazují profesní aplikace, resp. sestavy, které pokrývají
stavební konstrukci, geoinženýrství nebo strojírenství. Např. MicroStation
Modeler je sestava zaměřená na oblast strojírenství, průmyslový návrh a
produkci výrobků. Komplexní produkt pro architekty a stavební inženýry
umožňující snadné vytváření 3D modelů, automatické generováním 2D výkresů,
pohledů, kalkulací cen a soupisek materiálu se nazývá MicroStation TriForma.
Jedná se jak o produkt, tak zároveň o platformu integrující GIS a CAD
technologie v prostředí MicroStation. Přináší širokou nabídku funkcí,
jednoduchou implementaci, mohutné databázové a programovací rozhraní.
Základem je čára
Pokud začnete pracovat se systémem MicroStation/J, určitě vás mile překvapí
propracovanost navrhování a editace křivek. Např. spline křivky jsou
podporovány pěti funkcemi, z toho dvě slouží pro tvorbu křivek pomocí řídicích
bodů. U Beziérových křivek lze samozřejmě snadno řídit tečny v bodě a pozorovat
změnu křivosti. Nepřeberné množství možností nabízí MicroStation pro editaci
křivek. Upravovat lze tečny v libovolném bodě, a to tak, že v konkrétním bodě
určíte směr a velikost řídicích vektorů. Vektory můžete definovat v obou
směrech, a vytvořit tak patřičné "zalomení". Navíc máte možnost definovat, jaká
oblast bude danou změnou ovlivněna. Všechny tyto operace probíhají v reálném
čase a vy vidíte dynamicky se měnící křivku.
Z dalších možností jak vytvořit křivku uveďme např. definici vektorů přímo při
kreslení čáry či použití některé z předdefinovaných křivek (Archimédova
spirála, klotoida, logaritmická křivka anebo spirála ve 3D) a samozřejmě
existuje i možnost zadat křivku pomocí parametrické funkce .
Tělesům pomáhá Parasolid
Do kvality práce v prostoru se výrazně promítá využití jádra Parasolid, a to
jednak v nárůstu modelovacích schopností, ale také v rychlosti jednotlivých
operací. Způsob manipulace s modelovacím prostorem se hodně blíží standardům
pro velké CADy. Jedná se hlavně o dynamické natáčení scény a posun, a to nejen
pokud jde o drátový model, ale i o otáčení s vystínovaným tělesem, přičemž si
můžete vybrat z několika typů stínování.
Tělesa jsou zde reprezentována parametricky, což znamená, že si s sebou nesou
své tvořicí parametry, které mohou být kdykoliv editovány, a ovlivňovat tak
další tělesa. Na tvořicích funkcích jsou zajímavé dynamické vlastnosti. Např.
při vytažení tělesa z kontury lze nejen definovat zdvih číselně, ale je možné
také výšku tělesa určit tahem myši. Při tomto postupu se těleso dynamicky
natahuje za kurzorem.
Zaoblit hranu tělesa lze s proměnným rádiem definovaným rádiem počátečním,
koncovým a jedním rádiem umístěným na hraně s možností editace velikosti
oblouku. U tvorby "díry" se projevuje další plus parametrických vlastností
těles. Při tvorbě otvoru můžete mimo samotného průměru navíc zvolit hloubku
nebo říci, že má být vedena skrz, anebo ji zakončit úhlem po vyvrtání.
Za zmínku jistě stojí i chování systému při tvorbě otvoru v normále plochy. V
tomto případě se dynamicky znázorňovaný průběh díry bude automaticky natáčet
podle normály plochy právě indikované myší (v případě přejetí na jinou plochu
se znázornění otvoru automaticky přeorientuje).
Zajímavá je i funkce pro vytváření skořepiny, kde se mimo standardního
vytvoření dutiny uvnitř příslušného tělesa objevuje i možnost použít stávající
těleso jako vnitřek budoucí skořepiny.
Součástí tohoto systému je i možnost vytvářet sestavy těles z připraveného
modelu(ů) lze jednoduše vygenerovat příslušnou výkresovou dokumentaci. Vytvářet
lze samozřejmě i řezy a ve výkresu je připravena i řada funkcí pro kótování,
pozicování apod. Pokud provedete změnu v modelu, tak se automaticky objeví i ve
výkrese.
Pro finální prezentaci modelu slouží i funkce pro vizualizaci a animaci.
Plochy
MicroStation/J nabízí nástroje pro tvorbu ploch, které se většinou standardně v
CAD systémech vyskytují. Jedná se např. o tažení profilu po vodicí křivce,
proložení plochy přes řadu profilů nebo její vygenerování mezi okraji. Další
způsob, jak snadno vytvořit plochu, je vytvoření přechodu mezi dvěma profily
pro vodicích drahách.
Plochy lze dále zpracovávat pomocí funkcí pro zaoblování, ořezávání anebo
protažení strany plochy při dodržení tečnosti nebo křivosti. Pro výslednou
kontrolu ploch slouží nástroj pro analýzu ploch, dovolující vyhodnotit plochu
pomocí tečných a normálových vektorů.
Zajímavosti
Pozornosti by neměly uniknou značky svárů, drsnosti nebo vzájemných vztahů
těles. Vzhled značky je řízen z dialogového panelu, kde se objevuje příslušná
značka s možnými parametry, které pouhým kliknutím buď aktivujete, nebo
schováte a vyplníte potřebný text.


AutoCAD
Tento produkt americké firmy Autodesk se během svého působení na trhu stal
jakýmsi standardem v oblasti menších CAD řešení. Tato pozice nutí jeho autory,
aby byli neustále ve střehu před konkurencí, což dokládá i poslední verze
pojmenovaná v duchu příštího století AutoCAD 2000.
To nejdůležitější
Nová verze opět znamená dlouhý seznam vylepšení různého druhu. "No konečně,"
řekla si asi většina uživatelů při objevení možnosti otevřít více výkresů
současně. K dispozici je prostředí známé z Windows jako Multiple Document
Interface, umožňující přesunovat a kopírovat data z jednoho výkresu do druhého
(drag and drop), nebo části výkresů z prostředí Windows Exploreru nebo z
AutoCAD DesignCenteru. Tímto způsobem je možné vkládat bloky, externí reference
a hyperlinky, přičemž je možné přenést i vlastnost (barvy, typy čar, hladiny).
Pracujte efektivně a hlavně rychle
Zmínili jsme se o AutoCAD
DesignCenteru (ADC), což je nástroj, který bude pro mnohé uživatele
pravděpodobně znamenat velké urychlení práce. Jedná se o grafické prostředí
uvnitř AutoCADu podobné Windows Exploreru, které slouží k poskytování informací
o jakémkoliv bloku, externí referenci, typu čáry, stylu textu či kóty,
připojeném obrázku či vrstvách v jakémkoliv výkresu přístupném uživateli. Žádná
z výše jmenovaných položek nemusí ležet pouze na lokálním disku, ale je možné
využívat data i z lokální sítě či Internetu. Nejenže o těchto objektech máte
neustále přehled, ale můžete je použít, aniž byste museli otevírat mateřský
výkres.
Rozšíření se dotklo také funkce AutoSnap. Novinkou je nastavení Extension a
Parallel. První z nich umožňuje zadat bod na zdánlivém pokračování určité
entity, ten druhý pak usnadňuje konstrukci rovnoběžek.
Uživatelé zpracovávající v AutoCADu rozsáhlé výkresy jistě uvítají možnost
dílčího otevírání výkresů. Jednoduše definujete jaké externí reference, pohledy
a vrstvy se zavedou hned po otevření výkresu, což vede ke zkrácení času nutného
pro otevření.
Nový komfort přinášejí úpravy provedené na externích referencích. Nyní již není
potřeba při úpravách externích referencí zavírat právě rozdělanou práci, ale
veškeré externí reference je možné editovat přímo z otevřeného výkresu.
Provedené změny lze uložit v referenci nebo ji nechat neupravenou.
Všechny objekty vytvořené v AutoCADu je možné měnit a upravovat v jednotném
grafickém prostředí, a není tedy nutné vyvolávat rozdílné příkazy jako doposud.
Když vyberete najednou více entit stejného typu, pak můžete u všech jednotně
editovat jakoukoliv vlastnost, která se okamžitě objeví na monitoru.
Přehlednější 3D
Novinky samozřejmě pronikly i do prostoru. Rychlé otáčení a zoomování
vystínovaných a drátových modelů v reálném čase je možné pomocí funkce 3D
Orbit. Nechybí samozřejmě ani možnost skrytí hran ve všech možných
perspektivních či axonometrických pohledech. Spíše zajímavostí je nastavení
kontinuálního otáčení pro prohlížení modelu či umístění řezné roviny pro
pozorování řezné části modelu. Geometrii modelů můžete nyní upravovat i ve
vystínovaných režimech, včetně zobrazení se skrytými hranami nebo v Gouraudově
stínování.
Kótování
Kótování v AutoCADu prodělalo již řadu změn a úprav, a ani tentokrát neuniklo
pozornosti tvůrců. To, jestli už nebude nastavování správného kótovacího stylu
alchymií, ukážou až zkušenosti uživatelů. V každém případě nový manažer
kótovacích stylů tuto práci usnadňuje, neboť všechny změny ve stylu kótování se
projeví ihned v preview okně.
Kótování samo o sobě je časově poměrně náročné, a proto se tvůrci snažili o
snížení nutného počtu výběrových bodů na kótovaném objektu. Pomocí okna lze
vybrat kótované objekty a pak již jen myší určit polohu kót, AutoCAD sám
vygeneruje příslušné kóty podle přednastavených parametrů.
Výstup
Kvalita výstupu, resp. závěrečného zpracování, většinou buď vaši práci
pozvedne, dokáže ji však i nepříjemně potopit. Proto je nutné věnovat této
části dostatečnou pozornost. V AutoCADu můžete každému modelu přiřadit
libovolné množství vykreslovacích specifikací. Pro vykreslení lze použít
výřezy, které nemusí být jen pravoúhlé, ale je možné využít i obecné křivky.
Zajímavé je též vykreslování pomocí tzv. ePlotu do formátu DWF. Tento formát
obsahuje všechny informace o velikosti papíru, tloušťkách čar, stylu
vykreslování i o ostatních atributech.


Imagineer Technical
Imagineer Technical je především 2D nástroj pro zachycení inspirace a nápadů a
jejich převedení do přesně definovaného výkresu. Jeho autorem je firma
Intergraph, a mezi nejsilnější stránky jejich produktu patří snadné a
intuitivní ovládání a inteligentní parametrická technologie. Je plně
kompatibilní s AutoCADem a MicroStationem, a navíc díky tomu, že pracuje pod
operačním systémem Windows, dovoluje integraci s kancelářskými aplikacemi a s
Web technologiemi.
Nic se nemusíte učit
První, co vás upoutá po spuštění Imagineer Technicalu, bude jeho snadné
ovládání, které je naprosto intuitivní, a i ten, kdo s tímto produktem
nepracuje pravidelně, dosahuje dobré produktivity práce. Je tomu tak díky
intuitivnímu rozhraní Windows a jeho standardnímu menu a ikonám, stejně jako
díky použití standardních klávesových zkratek.
Oceníte jistě i zabudovanou inteligenci, která domýšlí záměr uživatele i při
méně přesném a jen přibližném zadávání parametrů kreslených objektů. Na základě
přibližného náčrtku dokáže Imagineer sám vygenerovat předpokládané výsledky
prováděných funkcí tak, aby odpovídaly běžným zvyklostem v technickém kreslení.
Pro získání konečného tvaru lze ještě entitám předepsat, zda mají být vodorovné
či svislé, vzájemně spojené, kolmé či rovnoběžné s jinými, tečné, souměrné apod.
Ke snadnému ovládání jistě přispívá i možnost mnohonásobného Zpět (Undo) a
Znovu (Redo) a "záložky" listů s různým formátem a měřítkem. Pokud si nevíte
rady, nemusíte zoufat a stačí využít některou z nabízených služeb, jako je
bublinová nápověda, kontextová nápověda anebo multimediální prohlídka softwaru.
Inteligentní parametrická technologie
Nejsilnější stránkou tohoto programu (mimo snadné kreslení) je možnost
vytváření parametrických vazeb a logické řízení geometrie. To znamená, že kóty
jsou řízené geometrií nebo geometrie řízená kótami. Inteligentní nástroje
ulehčují práci s editací kót, umožňují řídit kóty z tabulkového procesoru nebo
vytvářet 2D kinematiku. Objekty nakreslené od ruky převedete na přesnou
geometrii a navíc je přesně umístíte ve vztahu (relativně) k již existující
geometrii (pozicování). Zaoblovat a zkosovat lze jedním tahem a provádí se i
automatické ořezávání a prodlužování. Imagineer Technical dále nabízí
parametrické symboly, u kterých uživatel definuje atributy a symboly pro 2D
kinematiku. Podporovány jsou kótovací standardy ANSI, ISO, DIN a JIS.
Na začátku jsme se zmínili o kompatibilitě s programy AutoCAD a MicroStation.
Tento software je možné integrovat do tradičních pracovních postupů s
aplikacemi AutoCAD nebo Microstation a jednoduše v nich propojit existující
data s novými. Vytvořená data uložíte jako pro předávání dat (přípony dwg, dxf,
dgn), pak jednoduše otevřete,
nebo vložíte data z AutoCADu (dwg/dxf) a MicroStationu (dgn) do výkresu bez
převodu. Zároveň máte přístup ke knihovnám buněk MicroStationu a blokům
AutoCADu.
Prostředí podle přání
Každý projektant má o způsobu práce své vlastní představy a v tomto směru mu
Imagineer přichází vstříc tím, že jej lze lehce přizpůsobit každému pracovnímu
postupu. Uživatel má možnost provádět úpravy panelů nástrojů a menu stejně jako
ve Wordu, tvořit vlastní pracovní postupy pomocí ActiveX Automation jako v
Microsoft Visual Basicu, Excelu, Visual C++, PowerBuilderu, Delphi a Javě.
Intergraph a MathSoft
Pokud hovoříme o produktu Imagineer Technical, jistě stojí za zmínku i spojení
produktů firem Intergraph a MathSoft. Jedná se o spojení 2D parametrického
CADu Imagineer Technical 2.0 a produktu pro tvorbu rovnic Mathcad 7
Professional. Spojení těchto dvou produktů umožňuje kombinovat grafická a
analytická data pro identifikaci a řešení technických problémů. Tato kombinace
CADu a kalkulace je mocným nástrojem. Váš technický
výkres se tak může odvíjet od matematického výpočtu a zcela automaticky se
podle něj překresluje. Díky použité technologii vidíte vše najednou na své
obrazovce!
TDS-Technik
Pokud často používáte normalizované součásti, můžete si pomoci aplikací
TDS-Technik. Tento produkt obsahuje databanku rozsáhlého sortimentu
normalizovaných strojních součástí (šroubů, ložisek apod.), profilů a řady
dalších komponent zpracovaných podle norem ČSN, katalogů výrobců a norem DIN.
TDS-Technik tyto součásti vygeneruje a vykreslí do výkresu, přenos a vykreslení
vybrané součásti se pak provede pomocí technologie OLE. Z jednotlivých součástí
lze vygenerovat kusovník, který je spolu s rámečkem a razítkem vykreslen do
výkresu.
Závěr
Čím více funkcí nám konstruční programy nabízejí, tím větší nároky kladou nejen
na peněženku zákazníka, ale i na jeho kvalifikaci. Přestože se ovládání těchto
programů zjednodušuje, množství nabízených funkcí vyžaduje, aby uživatel
věnoval určitý čas jejich dokonalému zvládnutí tak, aby mohl možností nových
produktů maximálně využít.
9 1566 / jafn









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.