56607229 Virtuelni Razvoj Proizvoda Seminarski Rad

UNIVERZITET U NIU MAINSKI FAKULTET

SEMINARSKI RAD

DOKTORSKE STUDIJE PREDMET: VIRTUELNI RAZVOJ PROIZVODA

Profesor: Dr Vojislav Miltenovi red. prof.

Student: MSME Marko Risti 91/09

Ni, maj 2011.

Sadraj1. Razvoj proizvoda ......................................................................................................................................4 1.1 Drajveri i osposoblajvai virtuelnog razvoja proizvoda............................................................................... 6 1.2 Softver virtuelnog razvoja proizvoda .......................................................................................................... 7 1.3 Glavne prednosti raunarski podranog razvoja proizvoda ...................................................................... 10 2. Geometrijsko modeliranje ..................................................................................................................... 11 2.1 Istorijski razvoj geometrijskog modeliranja .............................................................................................. 12 2.2 Tipovi geometrijskog modeliranja - osnove .............................................................................................. 13 3. Modeliranje proizvoda ........................................................................................................................... 15 3.1 Kompozitni fieri ....................................................................................................................................... 20 3.2 Biblioteke fiera ........................................................................................................................................ 21 3.3 Fieri oblika ............................................................................................................................................... 21 3.4 Fieri tolerancija ........................................................................................................................................ 22 3.5 Fieri sklopova........................................................................................................................................... 23 3.6 Parametarsko modeliranje........................................................................................................................ 23 4. Vizuelizacija i interakcija ........................................................................................................................ 26 4.1 Virtuelna realnost ..................................................................................................................................... 29 4.2 Augmentovana realnost ............................................................................................................................ 31 5. Integrisani, distributivni i kolaborativni sistemi ...................................................................................... 33 5.1 Razmena podataka o proizvodu................................................................................................................ 34 5.2 Raunarski podran kooperativni rad (CSCW) i Groupware ..................................................................... 38 6. Informacioni sistemi .............................................................................................................................. 40 6.1 PLM Product Lifecycle Manegement ..................................................................................................... 40 6.2 PDM Product Data Manegement ........................................................................................................... 42 7. Simulacija u razvoju proizvoda ............................................................................................................... 44 7.1 Uobiajena korisnika interakcija, sistemi za virtuelno simuliranje ......................................................... 45 7.2 Simulacija i proizvodnja ............................................................................................................................ 46 7.3 Digitalna simulacija ivotnog ciklusa ......................................................................................................... 47 7.4 Uvod u metodu konanih elemenata........................................................................................................ 52 7.5 Maketa i prototip ...................................................................................................................................... 56 7.6 DMU (Digital Mock-Up) i VP (Virtual Prototype) ...................................................................................... 56 8. RP Rapid Prototyping .......................................................................................................................... 58 8.1 RP tehnologije ........................................................................................................................................... 62 8.2 AM Aditive Manufacturing ..................................................................................................................... 63 8.3 SLS Selective Laser Sintering .................................................................................................................. 64 8.4 DMLS Direct Metal Laser Sintering ........................................................................................................ 65 8.5 FDM Fused Deposition Modeling ........................................................................................................... 66 8.6 SLA - Stereolitography ............................................................................................................................... 67 8.7 LOM Laminated Object Manufacturing ................................................................................................. 68 8.8 EBM Electron Beam Melting .................................................................................................................. 68 8.9 3D tampanje ............................................................................................................................................ 69 9. Sistemi za skladitenje i obradu znanja .................................................................................................. 73Seminarski rad Virtuelni razvoj proizvoda Risti Marko 91/09

2

10. Kompjuterska optimizacija ..................................................................................................................... 75 10.1 Analiza i konstrukcija............................................................................................................................... 76 10.2 Traenje optimuma ................................................................................................................................. 77 11. Literatura 1 ............................................................................................................................................79

Seminarski rad Virtuelni razvoj proizvoda Risti Marko 91/09

3

1 . RAZVOJ PROIZVODA

Razvoj proizvoda je - proces koji se sastoji od niza koraka ili aktivnosti koje kompanija koristi da zane, konstruie, razvije i komecijalizuje proizvod. - jedan deo u proizvodnom ciklusu proizvoda. - organizaciona jedinica unutar kompanije. Razvoj proizvoda sadri - sve aktivnosti od poetne ideje za proizvodom pa do lansiranja na trete - glavne faze su - konceptualni dizajn - dizajn na sistemskom nivou - detaljni dizajn - testiranje i poboljanje - proizvodnja

Slika 1.1: Proces razvoja proizvoda

Razvoj proizvoda je proces koji poinje od poetne ideje za novi proizvod, pa sve do lansiranja proizvoda na trite. Raunarski hardver, komunikacije i softver danas igraju veliku ulogu u procesu razvoja proizvoda. Njihovo korienje koje podrava razvoj proizvoda moe se povezati sa prednostimaSeminarski rad Virtuelni razvoj proizvoda Risti Marko 91/09

4

koje donose kao to su smanjeni trokovi do lansiranja novog proizvoda na trite, poboljani kvalitet, i globalno podrani razvojni procesi. Raunarski podran razvoj proizvoda je vie od samo raunarskog modeliranja proizvoda, ali igra kljunu ulogu u razvoju i vie je od obinog alata u tom procesu. Integrisani pristup CAx alatima i njihovo korienje su neophodni prilikom razvoja proizvoda, jedinstvenih zahteva tokom raznih faza razvoja, i razvoja celokupnog sistema ukljuujui industrijski dizajn, tehniki dizajn i proizvodnju. [1]

Slika 1.2: Tok informacija prilikom razvoja proizvoda

Povezivanje razvoja proizvoda sa raunarima i softverom U raunarskoj terminologiji razvoj proizvoda sadri radnje kao to su: - reprezentacija i modeliranje - obrada i menadment podataka i informacija - dokumentacija - analize i zakljuci - prorauni i simulacije - pretraga - optimizacija - dijagnostika - obrada znanja i menadment - sinteza ili generisanje koncepta Sve radnje ukljuuju obe i ljudske i raunarske verzije ili radnje Neke radnje kao to su sinteza su trenutno bolje odraene od strane ljudi, dok druge kao simulacija bolje od strane kompjutera.


5

1.1. Drajveri

Drajveri i osposobljivai virtuelnog razvoja proizvoda

1. Smanjeno vreme koje je potrebno za konstruisanje i smanjeno vreme potrebno za lansiranje proizvoda na trite. - Modeli i crtei automatska izrada radionikih crtea, smanjeno vreme za izradu crtea, automatizovani repetativni zadaci - Simulacije Poveana koliina raunarskih simulacija - Validacija Automatska provera i validacija konstrukcije - Integracija Integrisani razvoj razliitih divizija - Izmene u dizajnu Potrebno je manje vremena da bi se izvrila izmena u konstrukciji i smanjeno je vreme prisjedinjavanja izmena u konstrukciji. 2. Smanjeni trokovi - Smanjeni trokovi u inenjerstvu - Smanjeni trokovi fizikih prototipova i testiranja, - Smanjeni proizvodni trokovi - Smanjeni garancioni trokovi 3. Poboljani kvalitet - Poboljana preciznost modela i proizvoda, - Poboljane performanse - Poboljane tolerancije - Uzimanje u obzir vie konstrukcionih varijanata i alternativa istovremeno - Poboljane komunikacije, tok i kvalitet informacija tokom perioda razvoja - Poboljana komunikacija izmeu razliitih disciplinarnih oblasti - Poboljano razumevanje sistema. 4. Poveana proizvodna kompleksnost - Poveana veliina, razmera, i nivo integracije konstrukcija koje mogu biti realizovane 5. Povean broj moguih konstrukcionih varijanti - Mogue korienje adaptivnog modeliranja radi proizvodnje veeg broja varijanti. 6. Ratrkani konstruktorski timovi - Omoguena digitalna razmena informacija o modelu i drugih informacija 7. Ratrkane jedinice za dizajn, proizvodnju i servisiranje - Omoguena globalna kolaboracija i revizija konstrulcija i dizajna Zajednika svojstva izmeu drajvera o Modeliranje - Korienje raunara radi modeliranja proizvoda sa veom kompleksnou pri veoj tanosti i sa veim sadrajem informacija radi integracije i automatizacije kroz razliite oblasti. o Podrka pri promeni dizajna i menadment Smanjeni trokovi prilikom izmene u konstrukciji i dodatnom radu, kao i bra izmena u konstrukciji. o Simulacija Izvoenje raunarske simulacije kako bi se smanjili trokovi izrade fizikog prototipa, kao i izrada simulacije radi boljeg razumevanja sistema i boljeg donoenja odluka o Integracija i tok informacija Integrisani CAx alati, poboljana dostupnost informacija tokom perioda razvoja, i dobar menadment podataka i informacija. o Automatizacija Automatizacija dosadnih i repetitivnih zadataka, automatizacija isto raunskih zadataka (simulacija), automatizacija veza izmeu CAx alata6


Omoguavai: [1]1. 2. 3. 4. Poveana snaga raunarskog hardvera i komunikacija Poveane mogunosti softvera Bolja saradnja preko raunara izmeu dizajnera i inenjera Integrisani CAx alati

1.2.

Softver virtuelnog razvoja proizvoda

CAD softver trenutno u upotrebi - 3D parametarsko i solid modeliranje - baze za proizvodnju i konstrukcije - jedinstveni digitalni model (produkcioni model) - menadment ivotnog ciklusa proizvoda (PLM Product Lifecycle Manegment) U 3D CAD softveru danas dominiraju etiri proizvoaa: - Dassault (Catia & SolidWorks) - PTC (Pro/ENGINEER) - UGS (Unigraphics, I-deas NX, SolidEdge) - Autodesk (Inventor)

Pregled CAD softvera o CAD Computer Aided Design Raunarski podrano konstruisanje o CAE Computer Aided Engineering Raunarski podrano inenjerstvo - FEM/FEA Finite Element modeling/ Finite Element Analysis Modeliranje korienjem konanih elemenata/ Analiza konanim elementima - MBS Multi-Engineering/Multi-Physics simulation Multi-Inenjerska/Multi-Fizina simulacija - CFD Computational Fluid Dynamics Raunarska dimanika fluida - Kinematska simulacija - Baze podataka i informacija - Sistemi znanja - Generativni sistemi - Optimizacija o DMU Digital Mock-Up Digitalni model (Digitalna maketa) o VP Virtual Prototyping Virtuelni prototip o AR Augmented Reality Augmentovana realnost o RP Rapid Prototyping Brza izrada prototipa o RM Rapid Manufacture Brza proizvodnja o CAPP Computer Aided Process Planning Raunarski podrano planiranje procesa o CIM Computer Integrated Manufacturing Raunarski podrana proizvodnja


7

o o o o o o o o o

CAA CAQ CAR CAI CAT EDM PDM PLM Groupware

Computer Aided Assembly Raunarski podrana montaa Computer Aided Quality Assurance Raunarski podrana procena kvaliteta Computer Aided Robotics Raunarski podrana robotika Computer Aided Inspection Raunarski podrana inspekcija Computer Aided Testing Raunarski podrano testiranje Engineering Data Management Menadment inenjerskim podacima Product Data Management Menadment podacima o proizvodu Product Lifecycle Management Menadment ivotnog ciklusa proizvoda (email, scheduling, etc), Word Processors, Spresdsheets

Slika 1.3: Raunarski alati kod razvoja proizvoda

Slika 1.4: Raunarski podrani sistemi za razvoj proizvodaSeminarski rad Virtuelni razvoj proizvoda Risti Marko 91/09

8

KORISNIK

Ulazni ureaji

Ulazni fajlovi

Eksterni programi

MODELIRANJE RAUNANJE VIZUELIZACIJA

MENADMENT INTEGRACIJA PRILAGODJAVANJE

Komandna linija

GUI (GKI)

Izlazni ureaji

Eksterni programi

Eksterni

KORISNIKSlika 1.5: Disekcija CAD alata osnovni moduli

Modeliranje - geometrija 2D geometrija 3D povri 3D solidi Biblioteke primitivnih delova - struktura modela Lejeri i grupe Fieri, komponente i sklopovi Informacije o proizvodu Izraunavanja preko algoritama - Evaluacija (detekcija preklopa) - Definisanje meusobnih odnosa (constraint) -

Vizualizacija - Grafiki korisniki interfejs (GUI) - Algoritmi za kreiranje pogleda i renderovanje Menadment - Istorija komandi - Menadment promena - Istorija revizija - Prilagoavanje Integracija - formati za razmenu fajlova izmeu programa


9

Slika 1.6: Razvoj i perspektiva proizvoaa CAD softvera

1.3.

Glavne prednosti raunarski podranog razvoja proizvoda

Fokusiranje na module i funkcionalnost CAD sistema izvan isto geometrijskog modeliranja Poveanje elje za korienjem CAD i CAx alate u ranijim fazama konstruisanja i dizajniranja, kada je proizvod manje definisan. Poveana upotreba simulacija u ranim fazama razvoja virtuelni test centri ili virtuelne laboratorije na raunarima.

Vanost razvoja i vizuelizacije u vizuelnom inenjerstvu. Potreba za integrisanijim modelima i pogledima kompleksnijih proizvoda. Poveano interesovanje za automatizaciju radi veeg poveanja produktivnosti. Tranzicija od alata baziranih na informacijama prema alatima baziranih na znanju. Potreba za poboljanim procesima radi efektivnijeg korienja CAD i CAx alata. [1]


10

2. GEOMETRIJSKO MODELIRANJE

Geometrijsko modeliranje ini osnovu CAD sistema i integralni je deo skoro svih velikih proizvodnih sistema i razvojnih procesa. Originalni drajveri za geometrijsko modeliranje ukljuujui NC maine, tehniku dokumentaciju i iteraktivni grafiki dizajn ostaju takoe vani. Geometrijsko modeliranje ide od 2D crtea do parametarskog 3D solid modeliranja, i moe se reprezentovati skoro svaka kriva ili krivudava povr. Slobodne krivudave povri su naroito interesantne kod modeliranja gde je prioritet reprezentacija, kao na primer kod dizajna automobila. Parametarsko modeliranje se sada nalazi u veini CAD sistema i iroko se koristi kod mehanikog konstruisanja. Parametarsko modeliranje ima prednost zato to sadri u sebi neke konstrukcione namere, omoguavajui brzo i jednostavno dobijanje raznih konstrukcionih varijanti, pamenje izmena u konstrukciji i ponovno korienje ranijih modela. Treba imati u obziru da su CAD alati dobri za definisanje geometrije, ali ne i dovoljno dobri za razvoj dizajna i konstrukcija.

KORISNIK

Ulazni ureaji

Ulazni fajlovi

Eksterni programi



Komandna linija

GUI (GKI)

Izlazni ureaji

Eksterni programi

Eksterni

KORISNIKSlika 2.1: Disekcija CAD alata osnovni moduli (geometrijsko modeliranje)


11

Modeliranje - geometrija 2D geometrija 3D povri 3D solidi

Vizualizacija - Grafiki korisniki interfejs (GUI) - Algoritmi za kreiranje pogleda i renderovanje Menadment - Istorija komandi - Menadment promena - Istorija revizija - Prilagoavanje Integracija - formati za razmenu fajlova izmeu programa -

Biblioteke primitivnih delova - struktura modela Lejeri i grupe Fieri, komponente i sklopovi Informacije o proizvodu Izraunavanja preko algoritama - Evaluacija (detekcija preklopa) - Definisanje meusobnih odnosa (constraint) -

Tabela 2.1: Disekcija CAD alata moduli (udeo geometrijskog modeliranja) [1]

2.1.

Istorijski razvoj geometrijskog modeliranja

Slika 2.2: Istorijski razvoj geometrijskog modeliranja


12

Slika 2.3: Informacioni sadraj CAD modela

2.2.

Tipovi geometrijskih modela osnove

2D crtei (grafiki model) 2D take i linije 3D iani model (grafiki model) 3D take i linije 3D povrinski modeli o Ekstruzija i svipovanje (extrusion, sweeping) o Bezier-ove krive i povrine o B- splajnovi (krive i povrine) o NURBS (krive i povrine) o Skinovanje 3D solid modeli o Granina reprezentacija (B reps) o Constructive solid geometry (CSG) o Prostorna dekompozicija (octrees) o Hibridni modeli Parametarski modeli


13

Kompaktnost ili efikasnost B - rep Uglavnom Uglavnom Generalno nije Uvek validna efikasno priblina solidi i krive jedinstveno; ali topologija ali ne obavezno i povrine uz jednostavnije geometrijski poreenje pomo tana nego CSG povrinskih delia Quadtrees Uglavnom Bilo koji solid Jedinstven za Uvek validna efikasno datu rezoluciju reprezentacija octrees priblina nekih solida CSG Tano Bez povrinskih Nije Uvek validno kompaktno ako su delia (paeva) jedinstveno primitive validne Tanost koliko tano 3D model reprezentuje 3D objekat? Domen koji se 3D objekti mogu predstaviti Jedinstvenost reprezentacija je jedinstvena ako se moe iskoristiti za predstavljanje bilo kog solida samo na jedan nain Kompaktnost - uva prostor u memoriji Efikasnost efikasni algoritmi za raunarske osobine, operacije i grafiku [1] Tabela 2.1: Poreenje solid reprezentacija

Tanost

Domen

Jedinstvenost

Validnost


14

3. MODELIRANJE PROIZVODA

Budui CAD sistemi e morati da skladite u sebi mnogo iri dijapazon informacija i podataka. Cilj je da modeli proizvoda u sebi sadre osim modela i iroki niz podataka koji je generisan i korien tokom procesa razvoja proizvoda i da obezbede centralno skladite konstrukcionih podataka koje je svima dostupno. Fier modeliranje se trenutno koristi u veini CAD paketa koji se koriste u mainstvu. U poreenju sa isto geometrijskim modeliranjem, modeliranje sa fierima obezbeuje dodatni nivo informacija o modelu, sadri informacije oprocesu kreiranja modela sa ime se lake odreuju radni zadaci, omoguava bre kreiranje modela, lake i bre promene u konstrukciji.

KORISNIK

Ulazni ureaji

Ulazni fajlovi

Eksterni programi



Komandna linija

GUI (GKI)

Izlazni ureaji

Eksterni programi

Eksterni

KORISNIKSlika 3.1: Disekcija CAD alata osnovni moduli (modeliranje proizvoda)


15

Proces konstruisanja detaljno opisuje proizvod od prvobitne ideje do dobijanja podloga za njegovu proizvodnju. Radi ispunjenja svih zahteva esto su neophodne izmene u konstrukciji. Na primer rezultati FEM ili BEM prorauna mogu da zahtevaju izmenu na objektu konstruisanja. Za podrku takvih izmena moe da se primeni parametarsko konstruisanje, gde je geometrija modelirana preko promenljivih parametara. Upravo u fazi nacrta, kada geometrija jo nije detaljno razraena, vri se prevoenje funkcionalnih zavisnosti u geometrijske mere. Zbog toga se konture i elementi povrina definiu preko promenljivih parametara i nizom relacija meusobno povezuju. Postupci konstruisanja odnosno oblikovanja baziraju se najee na jednostavnim geometrijskim elementima (primitivama). Takav pristup vrlo esto ne daje konstruktoru dovoljnu predstavu o samoj konstrukciji. Vrlo esto sam konstruktor ima potrebu da razmilja o samoj funkciji proizvoda i postupcima njegove izrade. Kompjuterska nadogradnja ovakvog pristupa poznata je kao Feature-primena, ime je omoguen fleksibilniji rad u procesu razvoja proizvoda. Stremljenje ciljevima raunarom integrisanog razvoju proizvoda nije mogue ispuniti raznim oblicima unutranjih raunarskih prezentacija. Sredinom 80-ih godina uveden je pojam Model proizvoda, jer je poznato da nisu od znaaja za integrisani razvoj proizvoda samo geometrijski podaci. Neophodnost prenoenje podataka iz jednog u drugi ili u vie razliitih CAD sistema je uzrokovala pojavu standardnog opisa modela proizvoda (STEP standard). Feature potpomae kompjutersku razradu konstrukcionog zadatka. Informacije koje ona sadri koriste se u svim fazama procesa razvoja proizvoda, tako da predstavljaju osnovu za metodski pristup razvoju proizvoda. Feature objekti sastoje se od semantikog i geometrijskog dela. Form-Feature predstavlja skup geometrijskih elemenata. Takav geometrijski objekat moe da se sastoji od grupe elemenata vezanih za konture, povrine, zapremine ili delova, koji se shodno zahtevima kombinuju. Primer za to moe biti veza vratilo-glavina, gde postoji adekvatna kombinacija lebova i otvora. Ovi objekti sadre odgovarajue geometrijske informacije. Suprotno tome semantika sadri negeometrijske informacije, na primer podatke vezane za strukturu ili tehnoloke podatke. Feature sematike informacije mogu se opisati preko tri vrste atributa: Statiki, tehnoloki atributi, kao to su na primer tolerancije oblika i poloaja, dodaci za obradu, Parametri za odgovarajue geometrijske veliine, kao to su na primer duina rupe, standardni prenik zavrtnja, Funkcionalni i tehnoloki granini uslovi, kao na primer pravila ugradnje ili informacije o kompletnoj Feature strukturi delova ili sklopova.

Feature moe na ovaj nain da sadri semantike informacije vezane za oblik, koje daju i opis svrhe primene. Treba razlikovati Feature vezane za konstrukciju, izradu ili kvalitet. Konstruktoru se daje mogunost da radi sa konstrukcionim elementima, iji informacioni sadraj obuhvata i kasnije procese, na primer vezane za NC-programiranje. Za razliku od konvencionalne tehnike modeliranja, koja se bavi isto geometrijskim parametrima, ovde konstruktor ima na raspolaganju i semantike sadraje objekta konstruisanja. On moe u svakom trenutku da ponovo definie ili menja konstrukciju, ukoliko se na primer postupak izrade objekta konstruisanja menja, to ima za posledicu na primer promenu kvaliteta povrina. U tom sluaju stoji na raspolaganju specijalna Feature-biblioteka, koja je u svakom trenutku dostupna korisniku. Sa uvoenjem Feature kao semantikog objekta mogua je obrada informacija u sistemu razvoja proizvoda, koje su i izvan geometrijskog opisa samog proizvoda. Informacioni sadraji Feature orijentisani su na semantike parametre, koje su od izuzetnog znaaja za korisnika (sl.3.2). [1]


16

SI.3.2. Korisniki aspekt Feature

Modeli proizvoda su korisni za: - prezentovanje informacija - uvanje informacija - pristup informacijama - razmenu informacija - ponovno korienje informacija Modeli proizvoda treba da sadre ceo raspon informacija generisanih i korienih u procesu razvoja proizvoda Modeli proizvoda omoguavaju vezu izmeu razliitih disciplina i grupa - konstruisanje - marketing - Zadak konstruktivnog izvoenja proizvoda dosta varira u mainstvu i generalno je nerealno oekivati da jedan proizvodni model zadovolji sve namene. Model proizvoda treba da sadri u sebi potrebne informacije tokom konstruisanja i razvoja proizvoda Informacije koje treba da sadri odreeni deo, sklop - funkcija koja je svrha konkretnog dela, predvieno ponaanje - forma predvieno konstruktorsko reenje (geometrija, materijal) - ponaanje kako posmatrani deo implementira svoju funkciju, inenjerske performanse, proizvodljivost, cena - fizika dekompozicija - funkcijski i odnosi oblika - Budui CAx sistemi e morati da uskladite u sebi mnogo iri opseg informacija i podataka. Geometrijski konstrukcioni metodi su najee veoma niskog nivoa za precizan dizajn Promene u konstrukciji oduzimaju vreme


17

Baza podataka koja predstavlja zavrenu konstrukciju napravljenu na geometrijski baziranom modelu CAD sistema najee ne sadri sve informacije koje su potrebne za proizvodnju Modeliranje sa fierima daje dodatni nivo informacija u CAD modelima: - ini ih pogodnijim za konstruisanje - ini ih pogodnijim za integraciju u drugim aplikacijama, CAPP, CAM

Ciljevi konstruisanja sa fierima - geometrija nije vie najvanija kod proizvoda - inenjerske modelske funkcije su materijalizovane preko geometrije - implicitne funkcije i fabrikacija su sada centralni model proizvoda Originalna motivacija - sredinom 1970-tih - elja za integrisanjem CAD sa CAPP (Computer Aided Process Planing) - potreban pristup za pravljenje fir podataka Prednosti - prezentacija proizvoda koja je pravljena prema funkciji - poboljanje svrhe konstrukcije tokom zapoinjanja procesa konstruisanja - poboljana integracija izmeu korisnika i CAx sistema - poboljana komunikacija izmeu razliitih CAx sistema Sada - modeliranje sa fierima se trenutno nalazi u svim znaajnijim CAD paketima u mainstvu - to je kljuna tehnologija u omoguavanju CAD/CAM

Omoguava strategije i procedure koje su orijentisane prema korisniku, radi modeliranja i konstruisanja korienjem fiera za dizajn, proizvodnju i inspekciju Omoguava intuitivniji i bri process pravljenja geometrije preko fiera Reprezentuje parametarske odnose i relativno pozicioniranje izmeu fiera radi omoguavanja izmena u konstrukciji Obezbeuje biblioteku sa fierima koju korisnik moe proiriti, na primer sa specifinim fierima koji su karakteristinu za odreenu kompaniju Generini fieri predstavljaju najee koriene objekte Obezbeuje rutinu prilikom validacije fiera Omoguava prepoznavanje fiera i rutinu ekstraktovanja fiera radi poboljane integracije sa drugim domenima, npr. CAM Fier je generini oblik ili karakteristika proizvoda sa kojim inenjeri mogu povezati odreene attribute i znanje korisno za razumevanje proizvoda Fier = geometrija i semantika Fier je: - fiziki element dela - moe biti mapiran kao generiki oblik - ima inenjersku vanost - ima predvidljive osobine Primer fiera: Slepa rupa izbuena u materijalu Geometrijska forma: cilindar sa kupom na kraju (prenik, duina, ugao) Semantika: Rupa koja je napravljena uz pomo builice ne ide celom duinom kroz material [3]18


Tipovi fiera Fieri forme (oblika) odnosi nominalne geometrije Fieri tolerancija odstupanje od nominalne veliine, lokacije Sklopni (montani) fieri relativne pozicije, spojevi, kinematske relacije Feeri materijala tip materijala, termika obrada Funkcionalni fieri funkcionalni parametric, performance Nezavisne osobine fiera Geometrijski oblik Parametarske karakteristike, npr. otvor koji se bui Korisniki definisani parametric i dimenzije, npr. prenik Zavisni parametric i dimenzije Tolerancije orijentacije Zavisne osobine fiera Izvorni parametric fiera, npr. debljina materijala u kome se bui otvor Lokacija fiera Orijentacija fiera Odnosi i veze vezane za veliinu fiera, lokaciju, i orijentaciju Spoljne tolerancije

Slika 3.3: Geometrijski model zasnovan na fierima [2]


19

Fier model

Geometrijski model

Fier model Definicija oblika Atributi dimenzija Pozicija fiera Geometrijski odnosi (veze) Ne-geometrijski atributi

1 konstruisanje uz pomo fiera

Geometrijski model B-rep CSG Oba ili hibridni

2 Automatsko prepoznavanje fiera

Interaktivni grafiki-korisniki interfejs za kreiranje fiera

Slika 3.4: Tehnike kreiranja fiera

3.1.

Kompozitni fieri

Kompozitni fieri dele dva ili vie prostija fiera Grupni fieri koji dele: - zajedniku konstrukcionu funkciju - zajedniku informaciju vezanu za proizvodnju -zajednike geometrijske lokacije i odnose - zajedniki material ablonski fieri predstavljaju ponavljajue relacije meu fierima (ablon rupa) Kompaund fieri predstavljaju neponavljajue relacije Odnosi su definisani parametarski u celom kompozitnom fieru Prednost je mogunost manipulisanja grupom fiera kao jednom jedinicom nego li individualno Kompozitni fieri viih nivoa mogu biti napravljeni od dva ili vie kompozitna fiera [1]

Slika 3.5 Kompozitni fieri


20

3.2.

Biblioteke fiera

Fieri su uskladiteni u okviru CAD sistema u bibliotekama. Biblioteke fiera sadre generine informacije o esto upotrebljavanim fierima. Biblioteke fiera takoe mogu biti organizovane po klasama kompozitnih fiera vezanih za domen aplikacije (npr. hidraulina instalacija). Ove biblioteke takoe se mogu proiriti dodavanjem gotovih biblioteka iz drugih aplikacija, kreiranjem novih biblioteka, uklanjanjem postojeih fier biblioteka.

3.3.

Fieri oblika

Delovi ukupne geometrije nekog dela Predstavljaju ponavljajue i uobiajene oblike Parametri fiera oblika se klasifikuju kao - nezavisne dimenzije - dobijene dimenzije dimenzije dobijene od jednog ili vie drugih fiera - pozicioniranje orijentacija fiera

Slika 3.6.: Fieri oblika


21

Generini fieri oblika primer u programu CATIA: Fieri bazirani na skeu - Blokovi - Depovi - Tanki solidi - Vratila - lebovi - Rupe - Rupe sa navojem - Rebra - Slotovi - Fieri na modelu - Zaobljenja - Zaobljenja sa promenljivim radiusom - - Obaranje ivica - koljke - Navoji

Slika 3.7: Primer generine biblioteke ablona

3.4.

Fieri tolerancija

Specifikacija, alokacija i analiza tolerancija: - osiguranje da e delovi ispravno funkcionisati - osiguranje da e delovi koji se masovno proizvode biti meusobno zamenljivi - osiguranje da se delovi mogu proizvesti i montirati - osiguranje robusnosti konstrukcije Tipovi tolerancija: - tolerancije veliina - tolerancije oblika (pravac, ravnost, krunost, cilindrinost) - tolerancije pozicije (lokacija, sklopljivost) - sloene otlerancije - tolerancije profila [2]22


3.5.

Fieri sklopova

Predstavljaju odnos izmeu dva fiera oblika koji se nalaze na razliitim delovima - Jedan nasuprot drugog i nasuprot dodirnih povrina - Poravnjani ili paralelni dve povrine razliitih delova su poravnjane i nalaze se u istoj ravni - Koaksijalni Ose dvaju dela se nalaze u istoj liniji - Koincidentni dve take su vezane i nalaze se na istom mestu [1]

Slika 3.8: Fieri sklopova

3.6.

Parametarsko modeliranje

Pored eksplicitnog geometrijskog modeliranja za mnoge konstrukcione zadatke primenjuje se parametarsko modeliranje. Najei zadatak u virtuelnom konstruisanju sastoji se u prilagoavanju postojeih projekta novim zahtevima. Glavni zahtev CAD sistema za konstruisanje sastoji se odatle u podrci varijantnom konstruisanju i ponovnoj upotrebljivosti postojeih projekata. Za bavljenje sa parametarskim modeliranjem treba praviti razliku izmeu isto parametarskog i varijantnog modeliranja. Osnova parametarskog i varijantnog konstruisanja je takozvana dimenziona geometrija (dimension driven geometry). Za razliku od klasinih vrsta konstruisnja, dimenziona geometrija omoguava promene na konstrukciji kroz promene dimenzija. To znai da konstruktor najpre skicira konstrukciju, da bi se kasnije preko tanih dimenzija bavio detaljisanjem. Drugim reima dimenzioni podaci predstavljaju u dimenzionom projektu granine uslove geometrije. Stoga, govoriti o parametarskom i varijantnom konstruisanju znai govoriti o konstruisanju zasnovanom na ogranienjima (constraint based design). Znaajni ciljevi raunarom podranog konstruisanja su automatizacija delova konstrukcionog procesa i ponovna primenljivost ve egzistirajuih reenja. Na osnovu slike 3.9. moe se pratiti razvoj raunarom podranog konstruisanja sa stanovita parametarskog modeliranja. Najpre se teilo razvoju sistema koji su podravali isto izradu crtea. Kasnije su ovi sistemi proireni sa mogunou konstruisanja varijanti, npr. kroz pozivanje odgovarajuih geometrijski proizvedenih programa, koji su esto integrisani u sistem ili izradom eksternog opisa varijanti za sloene delove. IstovremenoSeminarski rad Virtuelni razvoj proizvoda Risti Marko 91/09

23

se razvijaju postupci, koji dozvoljavaju geometrijske granine uslove kao to su paralelnost i ortogonalnost kao i negeometrijske granine uslove kao to je definisanje funkcionalnih zavisnosti u crteu. Zajedno sa razvojem dimenzione geometrije iz nje se razvijaju principi varijantnog konstruisanja.

Slika 3.1. Razvoj raunarom podranog konstruisanja Kod makrotehnike konstrukcioni koraci i geometrijski modeli su memorisani u biblioteci modela, koji se, sa odgovarajuim parametrima, proizvoljno esto ponovo izvrava, odnosno moe se povezati sa geometrijom postojeeg modela. Iz ovoga je razvijena metoda 2D-parametarskog konstruisanja. U prolosti su se primenjivaii atributi ''parametarski'' i ''varijantni'' uopte kao sinonimi. Osnova parametarskom i varijantnom konstruisanju je mehanizam, koji povezuje geometriju konstrukcije sa parametrima, a ovi su jedni sa drugim u vezi. U biti razlikuju se dve metode: zamena dimenzionisanja preko promenljivih parametara u ekspiicitnom opisu kao to je B-Rep i implicitni opis konstrukcije preko opisnog jezika kao to je CSG ili PDGL Prva metoda se najee koristi kod 2D crtea i za ekstrudiranje 3D objekata iz 2D skica, dok se druga metoda primenjuje iskljuivo za opis 3D objekata. Veze izmeu parametara se daju u obliku jednaina i nejednaina. Zajedno sa geometrijskim graninim uslovima, kao to je paralelnost i upravnost, koje se na isti nain prevode u oblik jednaina i nejednaina, daju sistem graninih uslova (constraint system). Parametarske i varijantne konstrukcije se razlikuju se preko vrste reenja ovih sistema graninih uslova: dok kod parametarskih nastaju strogo sekvencijalna reenja, dotle se kod varijantnih simultano reavaju jednaine. Otuda je kod parametarskih konstrukcija neophodan sekvencijalni redosled ulaznih podataka graninih uslova, dok sa kod varijantnih konstrukcija mogu dati granini uslovi u proizvoljnom redosledu. Ogranienja parametarskog modeliranja Problem reavanja odgovarajuih ogranienja sistema preko parametarskog i varijantnog konstruisanja oznaava se kao centralni problem razvijenih sistema. S toga se, kada je u pitanju parametarsko konstruisanje, govori esto samo o konstruisanju zasnovanom na ogranienjima. Ogranienja su prinudni uslovi na parametre oblika i poloaja odnosno na geometrijske objekate modeliranog objekta. Oni se predstavljaju kao sistem jednaina i nejednaina parametara. Pri tom se razlikuju geometrijska i funkcionalna ogranienja. esto se ova ogranienja oznaavaju i kao topoloki i ne geometrijski granini uslovi.


24

Na primer geometrijska odnosno topoloka ogranienja su: vezivanje taaka jedne linije, paralelnost linija, povrina, tangentnost linija na krivama, glatkost povrina na krivim povrinama, poloaj prijanjanja taaka, linija, povrina.

Funkcionalna odnosno ne geometrijska ogranienja predstavljaju zavisnosti izmeu parametara oblika i poloaja. Ova se sastoje od promenljivih dimenzija i drugih, npr. tehnoloki uslovljenih parametara. Primer za ovo su: odreivanje rastojanja dveju taaka, funkcija parametara treba da ima odreenu vrednost, npr. zapremina je funkcija parametara L, H i B, ne sme da prekorai 100 mm3 (V=f(L, H, B)

Documents

56607229 Virtuelni Razvoj Proizvoda Seminarski Rad