Nejsou čáry jako čáry aneb současný pohled do světa CADů

Představit problematiku CAD (Computer Aided Design) systémů v současné době je poměrně složitý úkol. Ještě před ...


Představit problematiku CAD (Computer Aided Design) systémů v současné době je
poměrně složitý úkol. Ještě před historicky krátkou dobou stačilo uvést, že
počítače nahrazují rýsovací prkna a že projektanti místo pera používají myš. To
je samozřejmě pravda i dnes, jen hranice problematiky se poněkud rozšířily a
zpracování modelu výrobku se neděje jen v CAD systému, který představuje
zpracování geometrie tělesa, ale prochází celým řetězcem ať již samostatných
programů, nebo modulů programového balíku pokrývající CAD/CAM/ /CAE. Budeme
tedy spíše představovat oblast, kterou bychom mohli s trochou DOSové nostalgie
označit jako CAD. Vhodnou příležitostí k rekapitulaci a důkladnému seznámení se
všemi novinkami v oboru je právě probíhající Invex. Po obecném úvodu, který je
věnován současným trendům, se na některé ze žhavých novinek podíváme blíže.
Základní myšlenkou CAD systémů je vytvořit v počítači model výrobku. K tomu je
připravena řada funkcí a operací rozsahem odpovídající kvalitě programu.
Konstruovat lze ve 2D nebo 3D, kdy vytváříte prostorový model. V současné době
začíná jednoznačně převažovat 3D modelování, jako nástroj pro zpracování
základní myšlenky. Nejčastějšími termíny při práci v prostoru je plocha a
těleso. Rozdíl mezi těmito objekty je stejný jako v geometrii, u tělesa počítač
pozná, kde je "uvnitř" a kde "venku". Nyní již záleží na CAD programu, jak
složité plochy a tělesa lze vytvářet.
Jak složitá tělesa a plochy dokáže příslušný program zpracovávat, je dáno
především jeho určením. Software určený pro strojaře se např. neobejde bez
možnosti vytvářet složité přechodové plochy mezi tělesy (představte si např.
lopatku turbíny nebo karoserii automobilu) a proto jsou často jeho součástí
příkazy pro tvorbu NURBS (non-uniforational B-spline) ploch.
Dalším důležitým pohledem na modely v CADu je možnost jejich editace. V tomto
směru jednoznačně vedou tzv. parametrická tělesa, která lze upravovat pouhou
změnou příslušného parametru. U některých systémů lze vytvářet uživatelské
závislosti mezi jednotlivými parametry. A pokud je parametrem příslušná
rovnice, můžete hlídat i požadované pevnostní parametry tělesa.
Každá profese chce své
Jak jsme se již zmínili, CAD systémy jsou používány v různých konstrukčních
oblastech, např. ve strojírenství, stavební projekci, nebo elektroprojekci. A
každá z těchto oblastí vyžaduje specifické nástroje pro zpracování příslušné
problematiky.
Z tohoto důvodu vznikají specializované CAD systémy. První rozdíl, který
většinu uživatelů napadne, jsou rozdílné knihovny, které obsahují modely
(nejlépe parametrické), příslušející patřičné profesi. Hlavní rozdíl mezi
specializovanými CADy je však v samotné filozofii toho kterého programu. Stavař
místo čar kreslí (resp. modeluje) přímo zdi, do kterých místo děr vkládá okna a
dveře. Strojař zase výběrem příslušného šroubu z knihovny vytvoří odpovídající
otvor v materiálu.
Tvorba sestav
Dalším aspektem CAD systémů je tvorba tzv. sestav. Představte si např. motor,
jehož části jste modelovali v několika samostatných souborech. Pokud jste tyto
části namodelovali správně, lze z nich vytvořit sestavu zkompletovat jednotlivé
modely do jednoho celku. Záleží na kvalitě systému jak rychle a kvalitně a
jakými nástroji dokáže zpracovávat složité sestavy. Při modelování je důležitá
jednoduchost ovládání a práce v reálném čase. S 3D tělesem je potřeba rychle
otáčet (nejlépe ve vystínovaném stavu), aby měl konstruktér přehled o jeho
tvaru.
Nyní máte vytvořený model, ze kterého je potřeba vygenerovat výkresovou
dokumentaci. Z modelu vytvoříte příslušné pohledy a řezy a ty okótujete a
příslušně dotvoříte. Kvalita CADu se nyní projeví v okamžiku další editace nová
změna provedená v modelu se automaticky promítne ve výkresové dokumentaci.
CADy velké a malé
V tomto okamžiku se dostáváme do míst, kudy běží hranice mezi CADy (někdy
označovanými jako malé nebo střední) a velkými CADy. Jako hlavní rozdíl mezi
malými a velkými CADy je chápán především rozsah. Zatímco malé CADy dokáží
zpracovat "jen" příslušnou geometrii tělesa, velké CADy řeší problematiku
vývoje komplexně, tedy včetně např. analýzy, CAM nebo plánování výroby. Vývoj
způsobil, že ani mezi malými CADy již není čára pouhým znázorněním geometrie,
ale nese s sebou i řadu dalších informací. Naproti tomu se velké CADy dostávají
v oblasti konstruování do prostředí virtuální reality.
Zatím jsme pracovali jen s grafickou entitou, nyní si ukážeme, že "čára" může
obsahovat i další informace, jako je materiál, cena, odkazy na datové soubory
nebo jiné programy. Na základě těchto údajů lze provádět příslušné analýzy,
rozpočtové studie apod. Jednotlivé objekty mohou v sobě obsahovat také vazbu na
jiné objekty. Tedy změna jednoho objektu se projeví příslušnou modifikací
objektu druhého.
Kontrola a realizace
Model je nyní potřeba zkontrolovat a vyrobit. Zkontrolovat znamená provést
např. pevnostní analýzu, kontrolu propustnosti tepla, hlukové testy, nebo
zkontrolovat funkčnost mechanismu. Podpora pro řešení těchto problémů může být
součástí programových balíků velkých CADů nebo může být zcela samostatným
systémem.
Vyrobit znamená např. vygenerovat kód pro ovládání NC strojů. CAM systémy
využívají model vytvořený v CAD a na tomto modelu odsimulují příslušný proces
obrábění a na základě tohoto vygenerovat příslušný kódový soubor pro NC stroje.
CAD systémy dokáží plynule přejít i do oblasti plánování výroby a řešení
výrobního postupu. Tento problém si objasníme na případu stavby, kdy je každému
objektu přiřazeno jakési datum a postupným vygenerováním lze plánovat dodávky
materiálu, rozvržení prací apod.
Pracovní týmy dávají velký důraz na možnost spolupráce mezi jednotlivými členy
týmu. Nezbytnost napojení na síť je zřejmá a posledním trendem je využití
Internetu a přímé generování HTML souboru.
Vizualizace
Součástí CAD systému bez rozdílu, zda se jedná o malý či velký CAD, je snaha o
začlenění vizualizačního programu. Zákazníkovi se lépe představuje
vyrenderovaný dům, začleněný do zástavby, než stoh technické dokumentace. S tím
souvisí i možnosti vizualizačního programu nabídka materiálů, povrchů a textur,
dynamických textur a mapování jednotlivých objektů. Důležitá je i definice
jednotlivých světelných zdrojů a nastavení kvality renderu. Zpracování odrazů,
stínu a průhledů je již standardem. Nyní se již můžete setkat s průlety
budovami a nebo skrz automobil, výjimečné již nejsou ani animace. Své místo
mezi konstruktéry si začíná vydobývat také virtuální realita.
8 2246 / jaf









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