Design View

Wprowadzenie do parametrycznego
modelowania geometrycznego
i symulacji kinematyki
na przykładzie programu:
Design View
Opracował: Dr inż. Zbigniew Rudnicki
Z Rudnicki
1
Narzędzia do modelowania
w tradycyjnych programach CAD
W tradycyjnych programach CAD - takich jak Autocad - od wielu lat stosowane są
takie metody i narzędzia jak:
• modelowanie na płaszczyźnie lub w trzech wymiarach - 2D i 3D,
• wprowadzanie współrzędnych na wiele sposobów,
• wstawianie standardowych figur płaskich lub trójwymiarowych czyli tak
zwanych prymitywów,
• dokonywanie operacji na wybranych obiektach (obracanie, skalowanie,
kopiowanie, odbicie symetryczne, obcinanie, fazowanie, zaokrąglanie, ...)
• tryby „przyciągania”kursora do istniejących już obiektów,
• możliwość grupowania elementów modelu na warstwach,
• definiowanie modeli jako bloków, które będą stanowić wielokrotnie używane
elementy składowe innych modeli,
Z Rudnicki
2
1
Narzędzia do modelowania
w parametrycznych programach CAD
Parametryczne programy CAD - jak Inventor, Pro/Desktop, Pro/Engineer,
Catia, Solid Edge, Solid Works, Unigraphics i inne udostępniają
dodatkowo takie narzędzia jak:
• więzy geometryczne - prostopadłość, równoległość, styczność, ...
• parametryzację - wprowadzanie zmiennych do modelu geometrycznego,
• możliwość wprowadzanie równań i nierówności do modelu geometrycznego
• obustronne powiązanie modelu geometrycznego z matematycznym - zmiany
jednego wpływają na drugi
• automatyczny pomiar wymiarów i parametrów obiektów - np.: wyznaczanie
pól, momentów bezwładności ...
• realizację animacji - lub inaczej - symulacje kinematyczne
Z Rudnicki
3
Nowoczesne podejście do modelowania
geometrycznego i matematycznego
Kolejność operacji:
• Szkicowanie (m.in. profili brył)
• Ustalanie więzów geometrycznych, a w tym także wymiarów
• Równania i nierówności
• Tworzenie i modyfikowanie brył poszczególnych detali
• Generowanie rysunków technicznych
• Składanie detali w zestawy
Z Rudnicki
4
2
PARAMETRYZACJA
PARAMETRYZACJA to:
wprowadzenie zmiennych do modelu geometrycznego,
A w szczególności:
przypisanie zmiennych (parametrów) liczbowym wymiarom
• możliwość wprowadzania równań i nierówności określających
zależności między tymi zmiennymi
• automatyczna modyfikacja modelu geometrycznego po zmianie
wartości zmiennych lub zależności między nimi
a
b
a=2*b
Z Rudnicki
5
PARAMETRYZACJA
- stanowi obustronne powiązanie
modelu geometrycznego
z modelem matematycznym
i zapewnia wzajemną zgodność tych modeli
Z Rudnicki
6
3
PARAMETRYZACJA
Nie wszystkie programy CAD umożliwiają stosowanie
parametryzacji modeli geometrycznych oraz więzów.
Do parametrycznych należą m.in.:
• Autodesk Inventor
• Pro/Desktop
• Pro/Engineer
• Catia
• Solid Edge
• Solid Works
• ... A także Design View
Z Rudnicki
7
WIĘZY GEOMETRYCZNE
Więzy geometryczne to relacje między elementami modelu
geometrycznego (odcinkami, łukami, okręgami,...),
na przykład:
–
–
–
–
–
–
–
prostopadłość,
równoległość,
styczność,
połączenie końców,
równość długości,
konkretny wymiar liczbowy,
inna zależność określona równaniem lub nierównością
Przykładowo w programie Pro/Desktop można te więzy oglądać,
dodawać, usuwać, ...
Z Rudnicki
8
4
Program Design View (wer.3)
W laboratorium działa w wersji DEMO
- co objawia się brakiem możliwosci zapisywania do pliku.
Z Rudnicki
9
Ekran programu Design View 3
Objaśnienia przycisków i podpowiedzi wyświetlane są w linii u dołu ekranu:
Z Rudnicki
10
5
Design View (DV3) - paski narzędzi
Z Rudnicki
Narzędzia rysunkowe
11
Narzędzia edycyjne:
Z Rudnicki
12
6
Więzy geometryczne
Mogą być tworzone:
a) w trakcie rysowania:
• samoczynnie - gdy jest symbol
zamkniętej kłódki
• lub po włączeniu odpowiednich opcji
przyciągania - sygnalizowanych
kształtem kursora
b) po narysowaniu - przez wybór
obiektu lub pary obiektów
i wciśnięciu odpowiedniego
przycisku z paska edycji
więzów:
Z Rudnicki
13
Szkicowanie w DV3
Szkicowanie to rysowanie w którym nie są
istotne wymiary a jedynie więzy.
Jeśli przycisk z symbolem kłódki nie jest
wciśnięty - czyli kłódka na przycisku jest
otwarta - to więzy (i linie konstrukcyjne)
nie są tworzone przy rysowaniu. Taki
rysunek rozpada się na elementy przy
próbie rozciągania (modyfikowania)
myszką.
Jeśli wciśniemy ten przycisk czyli
„zamkniemy kłódkę” i narysujemy
prostokąt to można będzie go
modyfikować przez ciągnięcie myszką za
narożnik lub krawędź. Wymiary będą się
zmieniać ale prostokąt pozostanie
prostokątem dzięki temu, że jego boki są
powiązane z liniami konstrukcyjnymi
poziomymi i pionowymi czyli posiadają
więzy: „pionowość” lub „poziomość”.
Z Rudnicki
DV3 sygnalizuje niebieskimi liniami
kierunki pionowy i poziomy, a także
pokazuje poprzednie położenia elementów
po zmianach
14
7
Tworzenie więzów przy szkicowaniu
Jeśli przy rysowaniu nie wybierzesz opcji
przyciągania, to standardowo włączona jest
opcja „inteligentne przyciąganie”. Pozwala ono
łatwo dołączać rysowane elementy do punktów,
linii, linii konstrukcyjnych i punktów
przecięcia.
Postać zmieniającego się kursora pokazuje do
czego nastąpiłoby przyciągnięcie po kliknięciu.
Na przykład jeśli wybrałeś „przyciąganie do
punktu przecięcia”, kursor zmieni się w
odpowiedni symbol za każdym razem, gdy
znajdzie się w pobliżu jakiegoś punktu
przecięcia.
Jeśli włączony jest przycisk „tworzenie więzów”
czyli „zamknięta kłódka”
to tworzone
więzy (np. styczność odcinka i okręgu) będą
utrzymywane nawet gdy jeden z elementów
będzie się przemieszczał
Z Rudnicki
15
Naprawianie więzów „pionowości”
Wymazanie linii konstrukcyjnej
związanej z bokiem prostokąta
spowoduje utratę powiązania
boku prostokąta z pionem czy
poziomem. Można to naprawić
wstawiając odpowiednią linię
konstrukcyjną przechodzącą
przez jeden koniec tego boku a
następnie po wybraniu tej linii
i (z trzymaniem SHIFT)
drugiego końca skośnego
odcinka, należy kliknąć
narzędzie „połącz punkt z linią”
tak jak to pokazuje rysunek
obok.
Z Rudnicki
16
8
Wymiarowanie
Po zwymiarowaniu niemożliwe jest modyfikowanie rysunku przez
przeciąganie myszką a jedynie poprzez zmiany wartości liczbowych na
liniach wymiarowych.
Konkretny wymiar liczbowy jest także rodzajem więzów.
Sprawdź/ustaw jednostki miar w menu: Parametry - Skala/Jednostki.
Przy wymiarach które wynikają z innych, DV3 wyświetli symbol „WYN”
co oznacza „wymiar wynikowy”.
Na przykład gdy w trójkącie prostokątnym zwymiarujemy trzy boki to
przy trzecim wstawianym wymiarze pojawi się taki symbol, bo
przecież twierdzenie Pitagorasa określa długość trzeciego boku gdy
dwa są dane.
Można także - w uzasadnionych przypadkach - wymusić traktowanie
wymiaru jako wynikowego, wciskając przycisk „WYN”.
Wymiary wynikowe nie pozwalają bezpośrednio zmieniać swych wartości
liczbowych.
Z Rudnicki
17
Parametryzacja i równania
Po zwymiarowaniu rysunku można przypisywać zmienne
poszczególnym wymiarom.
W tym celu trzeba kliknąć wymiar podwójnie i nie zmieniając
wartości liczbowej wpisać przed nią nazwę zmiennej oraz
odstęp.
Po wprowadzeniu zmiennych czyli „sparametryzowaniu”
modelu można wprowadzać równania i nierówności
określające wartości wymiarów i zależności między
zmiennymi.
Do wprowadzania równań służy przycisk [=] albo można z
menu „Więzy” wybrać pozycję „Równania”
Z Rudnicki
18
9
Regiony - figury powierzchniowe
Jeśli chcemy z kresek i linii przejść do figur
powierzchniowych to musimy zamknięte
kontury przekształcić na regiony.
W tym celu należy je zaznaczyć (zakreślić
myszką) i wybrać z menu: „Więzy - Twórz
region”.
Po utworzeniu regionów możemy je:
• zakreskować
• wyznaczyć pole powierzchni i inne
parametry geometryczne
Po zaznaczeniu regionu wybieramy w tym celu
odpowiednie opcje z menu „Więzy”.
DV3 prosi wówczas o kliknięcie na
obwodzie wybranego regionu
Z Rudnicki
19
Bloki
Podobnie jak w Autocadzie oraz innych programach CAD, tak
i w programie Design View nie trzeba wielokrotnie powtarzać rysowania tego
samego obiektu lecz - po jednorazowym narysowaniu (np.: krzesła) - mamy do
dyspozycji dwa różne rozwiązania. Możemy mianowicie
• wielokrotnie kopiować oryginał (także macierzowo) albo
• zdefiniować oryginał jako blok, nadając mu nazwę oraz określając punkty
wstawiania (w DV3 to „punkty aktywne” ), które będą wiązane z resztą
rysunku.
Zdefiniowanie dwu lub trzech punktów aktywnych pozwoli automatycznie
dopasować skalę wstawianego bloku do odległości między punktami do
których jest doczepiany
Definiowanie bloków pozwala tworzyć bibliotekę elementów (na przykład detali
maszyn), które będzie można wielokrotnie wstawiać zarówno w jednym jak
i wielu innych rysunkach. To samo dotyczy bloków trójwymiarowych.
Modyfikacja (edycja) bloku przeniesie się automatycznie na wszystkie wstawione
jego kopie i oszczędzi nam pracy.
Z Rudnicki
20
10
Symulacje kinematyczne - animacja i iteracja
Sparametryzowany model pozwala łatwo realizować
symulacje kinematyczne. Do wyboru są w menu „Więzy”
dwa narzędzia:
ITERACJA - pojawi się takie okno jak obok
pozwalające cyklicznie zmieniać
wartość wybranej zmiennej
(kąta, promienia, długości, ...)
ANIMACJA - realizowana jest przy naciskaniu klawiszy CTRL+A jeśli
istnieje równanie o postaci:
new_zmienna = <wyrażenie ze zmienną>
na przykład: new_kat = kat +2
albo:
new_pole1 = 0,9 * pole1
Z Rudnicki
21
11