Средства двумерного черчения

С помощью 2D пакетов создается большинство конструкторских чертежей изделий в ортогональных проекциях и электрических схем.

Распознавание геометрических форм, определённых точками, прямыми или кривыми только на плоскости. Иногда, чтобы подчеркнуть неразрывность процессов черчения и проектирования, употребляют термин САЧПР. Относительными ограничениями на 2d системы САПР являются:

- системы 2d моделирования распознают геометрические формы, определенные точками, кривыми, или прямыми только на плоскости.

- Не умея обрабатывать 3D формы, 2D инструменты не умеют автоматически генерировать дополнительные виды. Произвольный вид компонента м выполнить лишь как отдельную форму, которая рассматривается системой вне связи с другими изображениями видов.

Основное назначение САПР, включающих обработку 2d информации – это изготовление чертежей с помощью ЭВМ. В зависимости от принципа обработки геометрических элементов различают вариантные системы и генерирующие системы. Сегодня используются системы, построенные на базе комбинации обоих принципов.

Предпосылкой создания и применения проекта логического проектирования, реализующего метод принципиального проектирования является наличие принципиального решения, включающего идентифицирующие, классифицирующие, текущие данные и пространственные описывающие конструкции (логическое сочетание формы и размеров). С решением проектно-логического проектирования принципиальное решенье, создающее общее представление об изделии, превращается в решение с конкретным значением данных о конкретном изделии.

Применение метода предполагает, что уже сделан выбор геометрии для проектируемого изделия.

Область применения - отдельные детали, комплектующие функциональные узлы, готовые изделия.

Вариантный метод предполагает, как необходимое условие, описание комплексной детали. Для этого из группы геометрически похожих деталей составляется искусственная комплексная деталь, которой присущи геометрические признаки деталей группы. В простейшем случае изменяются только размеры, а конструкция отдельных вариантов деталей семейства остается не измененной. Такой вид проектирования называется принципиальным, т.е. сохраняется принцип конструкции. Использование этого метода предполагает, что уже сделан выбор геометрии для проектируемого изделия. Областями использования является проектирование отдельных деталей (пружины, гаечный ключ), проектирование комплексных функциональных узлов, проектирование готовых изделий.

Далее определяется, на базе каких параметров можно создать отдельные элементы группы. Для этого вида проектирования создается ряд специальных систем (VABCOM) и неспециальных (PROPEN1, COMDRAW, COMVAR).

COMVAR: автоматическое изготовление чертежей деталей с максимальным использованием стандартов.

В основе метода генерирования лежит использование определенных геометрических элементов, введенных в систему проектирования и поддающихся переработке. Такими элементами могут быть отрезки, окружности, дуги, плоскости. Описание детали выполняется разложением реальных объектов на элементы, которые могут быть обработаны той или другой системой. Эти элементы по их названиям вызываются из БД, позиционируются и получают размеры.

С помощью основных элементов описывается геометрическая форма (общее описание детали). С помощью вспомогательных элементов, которые связаны с основными элементами, осуществляется более подробное описание детали, что позволяет полностью передать геометрическую форму детали. Технологические элементы, относящиеся и к основным, и к вспомогательным - CODEM, RADIAN, T2000.

Этот способ позволяет составить детали из отдельных элементов (конструкционная геометрия CSG).

Наряду с 2D САПР для изготовления чертежей были созданы системы, элементарными объектами которых являются символические образы. Эти системы используются главным образом там, где требуется представлять функциональные узлы в символическом виде. (CADSYM - программная система для создания схем в режиме графического диалога. Система дает пользователю возможность формировать любые символы, манипулировать ими и связывать их по заданной логике. Система может использоваться при проектировании электрических и гидравлических схем, заводских установок и трубопроводных систем).

Среди систем 2D моделирования можно выделить:

- Graphics CAD Professional 3.0 (возможно создание впечатления рельефности 2D объектов)

- Microsoft Design (для архитекторов, художников, иллюстрирующих технические документы).

D моделирование

3D системы обеспечивают такую дисциплину работы с 3 координатами, при которой любой изменение одного вида автоматически приводит к соответствующим изменениям на всех остальных видах.

Последовательность построений может быть следующей: сначала строится 3D вид, а затем автоматически генерируются 2D виды. Некоторые системы способны преобразовывать сборочные чертежи механизма ортогональной проекции в 3d вид этого изделия в разобранном состоянии.

3D особо успешно применяется для создания сложных чертежей при проектирование размещения заводского оборудования, трубопроводов, различных строительных сооружений.

Неоценимо 3D там, где нужно обеспечить адекватные зазоры между компонентами. Возможность генерировать траектории движения инструмента и имитация функционирования роботов делает 3D моделирование неотъемлемой частью интеграции САПР/АСТПП. В некоторых системах 3D имеются средства автоматического анализа физических характеристик, таких как вес, моменты инерции и средства решения геометрических проблем сложных сопряжений и интерпретации. Поскольку в 3D системах существует автоматическая связь между данными различных геометрических видов изображения, 3D моделирование полезно в тех приложениях, где требуется многократное редактирование 3D образа на всех этапах процесса проектирования.

Методы 3D моделирования делятся на три категории:

1) каркасные (проволочные)

2) поверхностные (полигональные)

3) твердотельные (сплошное, объемное моделирование)

Каркасные модели

Каркасная модель полностью описывается в терминах точек и линий. Это моделирование самого низкого уровня. Имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, заключенных между линиями и невозможности выделить внутреннюю и внешнюю область изображения твердого объемного тела. Однако каркасная модель требует меньше памяти и вполне пригодна для решения задач, относящихся к простым. Каркасное представление часто используется не при моделировании, а при отображении моделей как один из методов визуализации.

Широко используются для имитации траектории движения инструменты, выполняющие несложные операции обработки деталей по 2,5 или 3 осям. "2,5 оси" - более простые системы могут моделировать формы только с постоянным поперечным сечением. Такую форму можно построить следующим образом: сначала вводится вид (X,Y), а затем любой точке приписывается третья координата, характеризующая глубину изображения. Такие формы относятся к так называемым "2,5 геометрии".

Ограничения каркасной модели:

1) Неоднозначность

Это эффект может привести к непредсказуемым результатам. Нельзя отличить видимые грани от невидимых. Операцию по удалению невидимых линий можно выполнить только в ручную с применением команд редактирования каждой отдельной линии, но результат этой работы равносилен разрушению всей созданной каркасной конструкции, т.к. линии невидимы в одном виде и видимы в другом.

2) Невозможность распознания криволинейных граней

Боковые поверхности цилиндрической формы реально не имеют ребер, хотя на изображении есть изображение некоторых мнимых ребер, которые ограничивают такие поверхности. Расположение этих мнимых ребер меняется в зависимости от направления вида, поэтому эти силуэты не распознаются как элементы каркасной модели и не отображаются на них.

Чтобы пытаться представить криволинейные грани, проводят продольные … прибегают к ряду условностей (интерпретируя поверхность цилиндра плоскими гранями). Формируется условное изображение объекта. Наличие несущих линий может внести еще больше путаницы в чертеж, который и так уже полон неоднозначностей.

3) Невозможность обнаружить взаимное влияние компонентов.

Каркасная модель не несет информации о поверхностях, ограничивающих форму, что обуславливает невозможность обнаружения нежелательных взаимодействий между гранями объекта и существенно ограничивает использование каркасной модели в пакетах, имитирующих траекторию движения инструмента или имитацию функционирования робота, так как при таком моделировании не могут быть выявлены на стадии проектирования многие коллизии, появляющиеся при механической сборке.

4) Трудности при вычислении физических характеристик.

5) Отсутствие средств выполнения тоновых изображений.

Основным принципом техники выполнения тоновых изображений, т.е. обеспечение плавных переходов различных цветов и нанесение светотени, является то что затенению подвергаются грани, а не ребра.