MAŠINSKI FAKULTET SARAJEVO KATEDRA ZA MAŠINSKE KONSTRUKCIJE

PROJEKTOVANJE POMOĆU RAČUNARA

– PREDAVANJA – Prof. dr. Adil Muminović

L @ b AutoCAD 2005

CATIA V5

2

1. UVODNE NAPOMENE

Za inženjere, konstruisanje predstavlja stvaranje nečeg novog poboljšavajući postojeće konstrukcije, mijenjajući ih kako bi obavljale nove funkcije, ili je to jednostavno rečeno uvođenje novog koncepta. Naravno, konstruisanje (dizajniranje) nije ograničeno samo na inženjere već ga koriste mnogi dizajneri u modi, industriji, arhitekturi, kiparstvu i kompozitori. Konstruisanje se uobičajeno izvodi u cilju zadovoljenja potrebe neke osobe, grupe ili zajednice ljudi. To je proces vođen od strane kupaca, oblikovan od strane korisnika i ocjenjen od strane tržišta. Dakle, konstruisanje proizvoda, zahtijeva definisanje ograničenja rješavanog problema, a zatim treba predložiti rješenje koje će funkcionisati uz ova ograničenja. Konstruisanje tehničkih sistema razvilo se iz procesa izrade u zasebnu i zaokruženu cjelinu. Razvoj nauke a naročito tehnologije postavljao je zadatke koje su mogli da rješevaju samo ljudi sa više znanja i iskustva. Tako se izdvajaju najprije pojedinci, a zatim timovi sa zadatkom da osmišljavaju nove proizvode i nadziru realizaciju. Konstruisanje postaje izdvojena cjelina a veza sa proizvodnjom i eksploatacijom novostvorenog proizvoda čini projekat u kojem je dat prikaz načina rada, strukture i oblika dijelova, izrade, rukovanja, održavanja i dr. Etape u razvoju i korištenju proizvoda od ideje do recirklaže (uništenja) date su na slici 1.1.

Slika 1. 1 Etape u razvoju i korištenju proizvoda od ideje do recirklaže (uništenja)

Ako analiziramo etape u razvoju i korišćenju proizvoda, jasno je da se na osnovu potreba okruženja ili zahtijeva koje nameće tržište formira ideja za njegov razvoj. Faza razvoja je ključna za uspjeh proizvodai na tržištu i u direktnoj je vezi sa proizvodnim mogućnostima. Proizvod doživljava punu svoju potvrdu uspješnosti ili krah u eksploataciji.

KONSTRUISANJE PROIZVODNJA

EKSPLOATACIJA

I DE J A

RECIRKLACIJA

TRŽIŠTE RAZVOJ PROIZVODA

3

U proizvodnoj areni, produktivnost se postiže tako da se period od koncepta do izlaska proizvoda na tržište što više skrati i istovremeno utroši što manje sredstava u njegov razvoj i proizvodnju. U toku razvojnog procesa određenog proizvoda kompanije se često susreću s dilemom da li produžiti razvojno vrijeme ili povećati materijalno ulaganje u razvoj (slika 1.2).

Slika 1.2 Ključni faktori pri razvoju proizvoda

Krajnji cilj je što brže predstavljanje proizvoda tržištu. Pod tim uslovima vrijeme do izlaska proizvoda na tržište tR označeno je kao ključni faktor u ostvarivanju što veće zarade. Došlo se do zaključka da je vrijeme utrošeno na razvoj proizvoda kritični faktor, za razliku od utrošenih materijalnih sredstava, u ostvarivanju tog cilja (Slika 1.3).

Slika 1.3: Pad zarade u ovisnosti o različitim faktorima u razvoju proizvoda

4

Iz svega proizlazi da su nužne promjene u dosadašnjem tradiconalnom pristupu razvoja proizvoda gdje je nosilac informacija crtež. Te promjene se u osnovi temelje na potpori računarskih mogućnosti. Različiti sudionici razvojnog procesa (konstruktori, tehnolozi, marketing, proizvodnja …) moraju što bliže sarađivati u ostvarivanju navedenog cilja koje se oslanja na 3D grafički model dobijen primjenom računara u procesu konstruisanja (CAD – Computer Aided Desing). Primjena različitih tehnologija podržanih računarom omogućava stvaranje fizičkog modela proizvoda u relativno kratkom periodu po završetku trodimenzionalnog CAD modela.

CAD je stekao veliku popularnost u posljednjoj deceniji i postaje neophodan alat za bilo koji inženjerski zadatak. Njegova primjena se širi i na svom uspjehu može zahvaliti masovnoj produkciji snažnih mikroprocesora i njihovoj niskoj cijeni. CAD je spoj čovjeka i mašine, koji rade zajedno u cilju postizanja optimalne konstrukcije i proizvodnje proizvoda, slika 1.4.

Slika 1.4: Karakteristike CAD-a

Grafičke mogućnosti i brzi proračuni pomoću računara dozvoljavaju konstruktorima da oblikuju i testiraju svoje ideje interaktivno u realnom vremenu bez da moraju stvarati prave prototipove kao u konvencionalnom pristupu. Tipični CAD sistem sadrži konstrukcijske i proizvodne operacije. Kompleksni proizvodi bivaju konstruisani i analizirani, a njihovi proizvodni planovi izrađeni. Proizvodu se daje izgled kakav će imati u finalnoj fazi. Kako upotreba CAD sistema poboljšava konstruisanje može se demonstrirati analizom svakog koraka u konstruisanju. Na primjer, konstruktor ili inženjer formulira problem koristeći se raznim izvorima informacija. Sa CAD radne stranice, konstruktor može pristupiti velikom broju odabranih informacija koje se odnose na trenutno određeni konstrukcijski problem. Kako su mnoge kompanije proizvodno orjentisane i specijalizirane u proizvodnji određenog proizvoda, u njihovom najboljem interesu je da formiraju bazu podataka gdje će svi podaci biti spremljeni. Kompleksne geometrije se lako rješavaju uz pomoć CAD radne stanice, dozvoljavajući korisniku da provede više vremena na konstrukcionom aspektu problema.

Najbolje ljudske karakteristike

Najbolje karakteristike računara i računarskih

programa

Ultimativni CAD sistem

5

1.1 Mjesto i uloga računara u procesu konstruisanja

Proces konstruisanja u svojoj osnovi je informacioni proces jer polazi od ideje, odvija se korištenjem znanja i podataka i završava se informacijom o tome kako treba objekat izgledati i kakvo se ponašanje u eksploataciji očekuje. Koristi se i obrađuje velika količina podataka što predstavlja pogodno područje za primjenu računara. Prvi konstruktivni sistemi podržani računarima izašli su sredinom šezdesetih godina i razvijeni programski sistemi omogućavali su djelimična rješenje, npr. konstrukcione proračune ili programiranje numerički upravljanih alatnih mašina. Danas su razvijeni programski sistemi koji omogućavaju integraciju automatizovane obrade kompleksnih zadataka, kao npr. različite vrste grafičkih prezentacija, FEM aplikacije, NC aplikacije, planiranje rada i kvaliteta, izrada tehničke dokumentacije, itd. Za sistem koji omogućava obradu ovih zadataka usvojen je termin CAD koji je predložio D.T. Ross u toku istraživanja i razvoja NC (numerički upravljanog) programskog sistema. Razvojem metoda odvijanja operacija, razvojem računara i povezivanjem operacija u cjeline, stvaraju se sistemi operacija za kostruisanje pomoću računara. Najvažniji od njih su CAD, CAM, CIM, ekspertni sistemi i sl. Navedeni sistemi pri projektovanju i konstruisanju proizvoda i tehnologija dati su na slici 1.5. dok je u daljem tekstu dat pregled ovih termina i njihovo značenje.

Slika 1. 5 Primjena računara u procesu konstruisanja i proizvodnji

CAD (Computer-Aided Desing) znači konstruisanje podržano računarom, odnosno to je tehnologija korištenja digitalnih računara za izvršavanje funkcije projektovanja. CAD se može shvatiti u užem i širem smislu. Skraćenica CAD u užem smislu podrazumijeva grafičko prikazivanje – izradu crteža dijelova, dok se širi smisao dobija na osnovu samog naziva CAD a odnosi se na sve operacije u konstruisanju vezane za grafičko modeliranje slika 1.6(3D model automobila - CATIA V5).

INŽENJERSKI PRORAČUNI

GEOMETRIJSKE ANALIZE

EKSPERTNI SISTEMI

CAD

KONSTRUISANJE

TEHNOLOGIJA CAP

NC, CNC, DNC CAM

CAD/CAM

PROIZVODNJA

CAE

CIM

6

Slika 1.6 3D model automobila (CATIA V5) Na slici 1.7. dat je uprošteni prikaz strukture koja prethodi i slijedi iza grafičkog

modeliranja. Dimenzije dijelova, tolerancije i drugi parametri oblika dijelova, dobiju se kao rezultat proračuna, optimiziranja i sl. Za specifične objekte ovaj segment može biti spregnut sa grafičkim modeliranjem, donošenjem odluka i sl. Proces konstruisanja postaje u višem stepenu automatizovan i dobija neka obilježja ekspertnog sistema. Formirani grafički modeli (oblici) koriste se za izradu crteža, zatim za razne vrste proračuna i analize stanja i za pravljenje programa za izradu dijelova takvog oblika (CAM). Za primjenu metode konačnih elemenata (FEM) potreban je grafički model mašinskog dijela te po ovoj osnovi i metoda konačnih elemenata može biti uključena u okviru područja CAD.

Slika 1. 7 Struktura CAD-a i veza sa CAM

PRORAČUNI, OPTIMIZIRANJE ILI EKSPERTNI SISTEMI

GRAFIČKO MODELIRANJE

PRIMJENA FEM I DRUGE ANALIZE IZRADA CRTEŽA CAM

7

CAM (Computer-Aided Manufacturing) znači primjenu računara u proizvodnji i upravljanju proizvodnjom, kao i u obradi zadataka koji se odnose na tok materijala i tok informacija u proizvodnji.

CAE (Computer-Aided Engineering) znači zajednički termin za primjenu računara u konstrukciji, pripremi proizvodnje i same proizvodnje, odnosno podrazumijeva primjenu računara u svim oblastima poslovanja od planiranja proizvodnje do isporuke novog proizvoda.

CIM (Computer Integrated Manufacturing) znači integrisano računarsko učešće u cjelokupnom proizvodnom procesu od ideje, razvoja, konstrukcije, radnog planiranja, planiranja proizvodnje, upravljanja, montaže, kontrole kvaliteta i isporuke.

Postoje i druge oznake kao npr. za planiranje pomoću računara CAP, oznaka za osiguravanje kvaliteta pomoću računara CAQ, itd. Treba naglasiti da ima i preklapanja pojedinih aktivnosti u ovim terminima što je i razumljivo obzirom na složenost proizvodnog procesa. Ta sprega se očituje kroz sljedeće veze:

CAD/CAP – konstruisanje / priprema proizvodnje, CAD/PPS – konstruisanje / organizacija, planiranje, upravljanje, CAD/CAQ – kostruisanje / upravljanje kvalitetom, CAD/CAP/NC – neposrdna / posredna sprega konstruisanja i numeričkog

upravljanja, itd.

Od funkcija projektovanja koje se nastoje automatizirati su: koncipiranje proizvoda, analiza i optimizacija proizvoda, kao i izrada tehničke dokumentacije. Jedan od bitnih sistema za konstruisanje pomoću računara su i ekspertni sistemi.

Ekspertni sistemi obuhvataju prikupljanje podataka, obradu istih, donošenje odluke,

itd. na osnovu istih znanja koja su programirana ili ih sistem sam stiče na definisan način. Općenito uzevši, sistem obavlja sve aktivnosti koje bi obavljao stručnjak, tj. ekspert za datu oblast. Ono čime se ekspertni sistem odlikuje je samostalnost u prikupljanju informacija, transformacija podataka, donošenje odluke i nastavljanje procesa na osnovu donijete odluke bez interakcije čovijeka eksperta. Znanje, na osnovu kojeg se ove operacije odvijaju, je programirano u vidu uputstva. Ekspertni sistemi višeg nivoa do „znanja“ dolaze analizama informacija, poređenjem i otkrivanjem. Tako se dostiže nivo vještačke inteligencije kojoj se teži u budućnosti.

8

2. CILJ I SADRŽAJ PROCESA KONSTRUISANJA

Proces konstruisanja počinje idejom da se stvori novi proizvod a završava ispitnim prototipom. Rezultat procesa konstruisanja je projekat u čijem je sastavu prikaz strukture konstruisanog objekta (crteži dijelova i sklopova), analize, proračuni i upustva za izradu i eksploataciju. Odvija se u nekoliko faza od kojih je prva koncipiranje idejnog rješenja, druga dimenzionisanje i oblikovanje dijelova i sklopova, zatim analiza i provjera dijelova, sklopova i konstrukcija u cjelini i na kraju slijedi konstrukciona razrada. Faze u procesu konstruisanja date su na slici 2.1.

Slika 2. 1 Faze u procesu konstruisanja

U fazi koncipiranja idejnog rješenja razrješavaju se osnovni principi rada buduće

konstrukcije. Polazna osnova je opšta funkcija za čije je izvršavanje mašinska konstrukcija i namijenjena. Polazeći od ograničenja definisanih projektnim zadatkom odnosno listom zahtjeva, optimizira se princip izvršavanja elementarnih, parcijalnih i opšte funkcije s konačnim ciljem da se dođe do optimalnog principijelnog rješenja.

Drugu fazu, dimenzionisanje i oblikovanje, čini konkretizacija oblika i dimenzija

dijelova i sklopova zamišljenih u prvoj fazi. Bira se materijal, način izrade dijelova i na bazi proračuna određuju se polazne dimenzije odnosno parametri za definisanje oblika dijelova. Rezultat ove faze je prva verzija sklopnog crteža, koji se u nastavku procesa konstruisanja koriguje, mijenja i dopunjuje.

U trećoj fazi, analiza stanja dijelova i sklopova, se kada je konstrukciono rješenje

definisano, pristupa provjeri svih aspekata ispravnog izvršavanja funkcije. Analiziraju se uslovi rada, sigurnosti, pouzdanosti, kapaciteta, vibracija, buke, geometrijskih karakteristika dijelova i sklopova, uslovi održavanja, izrade i montaže, itd. Ove analize

1.

2.

3.

4.

KONCIPIRANJE IDEJNOG RIJEŠENJA

DIMENZIONISANJE I OBLIKOVANJE

ANALIZA STANJA DIJELOVA I SKLOPOVA

KONSTRUKCIONA RAZRADA

Definicija problema

Modificirati ograničenja

problema

Da li je skup kriterija

zadovoljen ?

NE

DA

9

treba da opravdavaju dato konstrukciono rješenje i ukažu na značajne elemente važne za izradu, a naročito za eksploataciju. U ovoj fazi verifikuje se predloženo rješenje.

Slika 2. 2 Skraćeni prikaz sadržaja procesa konstruisanja

ZADATAK

PRIKUPLJANJE PODATAKA I RAZJAŠNJAVANJE

LISTA ZAHTJEVA

- Formiranje strukture funkcija tehničkog procesa - Formiranje principskih (koncepcijskih) rješenja - Izbor optimalne varijante

KONCEPCIJA RJEŠENJA

PREDPROJEKAT:

- Optimiziranje mjera, oblika, međusobnih veza i oslanjanja dijelova na bazi proračuna

- Izbor materijala i koncipiranje sklopnog crteža

OPTIMALNA VARIJANTA

PROJEKAT: - Detaljna razrada usvojenog rješenja sa završnim

proračunima izdržljivosti i pouzdanosti te definitivno oblikovanje dijelova

- Izrada crteža dijelova, upustava za montažu, rukovanje i održavanje

- Analiza rezultata ispitivanja prototipa i potrebne izmjene nekih detalja projekta

GLAVNI PROJEKAT

PR

IPR

EM

A

ELE

ME

NA

TA

KO

NC

IPIR

AN

JE

RJE

ŠE

NJA

OPT

IMIZ

IRA

NJE

PR

INC

IPA

RA

DA

R

JEŠE

NJA

OP

TIM

IZIR

AN

JE K

ON

STR

UK

CIJ

E –

K

ON

STR

UIS

ANJE

U U

ŽEM

SM

ISLU

IZVOĐENJE

10

U okviru četvrte faze, konstrukciona razrada, vrši se izrada crteža dijelova, kao što je dato na slici 2.1. ili u okviru treće faze kao što je obuhvaćeno prikazom na slici 2.2. Radi ilustracije ukupnog stanja u procesu konstruisanja, slika 2.2., dat je skraćeni prikaz sadržaja i odvijanja procesa. Nakon prve faze dobija se koncepciono rješenje koje je rezultat koncipiranja ili kako se još naziva, projektovanja, što podrazumijeva definisanje strukture mašinskog sistema, vrste komponenata i dijelova, njihov raspored i veze. Optimiziranje koncepcionog rješenja odnosno principa rada, produžava se do završetka projekta. Izrada projekta a zatim glavnog projekta je konstruisanje u užem smislu riječi i podrazumijeva optimiziranje konstrukcije.

Slika 2. 3 Proces konstruisanja, struktura i primjena računara

DEFINICIJA PROBLEMA

KONCIPIRANJE

DIMENZIONISANJE OBLIKOVANJE

Geometrijsko modeliranje

INŽINJERSKA ANALIZA

RAZRAD

Baza podataka

Izrada konstruktivne

Manuelna i računarska podrška

Programska podrška Baza podataka

CATIA 5 TENZOMETRIJA

11

2.1. Mogućnost primjene računara za koncipiranje idejnog rješenja

Postupak koncipiranja idejnog rješenja mašinske konstrukcije (sistema) čine operacije među kojima dominantno mjesto zauzima obrada informacija, naročito znanja i donošenje odluka. Ove operacije su najsloženije za uklapanje u model koji bi se programirao za računar. S toga za sad ne postoji razvijen paket programa za koncipiranje idejnog rješenja. Realizovane su baze podataka u vidu skupa elementarnih funkcija sa matricama izvršilaca i podacima o njima. Obimna baza podataka može predstavljati dobru osnovu za interaktivan rad pri koncipiranju. Odluke o rasporedu i povezivanju funkcija i izvršilaca donosi konstruktor, a u komunikaciji sa računarom dobija sve potrebne podatke o ovim elementima. Izbor optimalne varijante bazira većim dijelom na subjektivnom ocjenivanju. Uloga računara svodi se na obradu tih podataka odnosno na izačunavanje pokazatelja o dobroti rješenja. Težnja ka automatizovanom koncipiranju idejnog rješenja vodi stvaranju ekspertnog sistema koji bi morao biti snabdjeven sljedećim cjelinama.

Širokom bazom podataka o izvršiocima funkcija: o izvedenim rješenjima, njihovim karakteristikama u vezi sa izradom, eksploatacijom, tržištem i dr.

Modulima za proširivanje baze znanja odnosno za mašinsko učenje na osnovu prethodnih rješenja, izvedenih principa i dr.

Modulima za davanje prijedloga koncepcionih cjelina na bazi zadatih ograničenja i formiranje mogućih varijanti rješenja. U ovom dijelu dominantno mjesto zauzeli bi moduli za donošenje odluka o mogućnostima uklapanja raznih izvršilaca pod datim uslovima.

Modulima za izbor prihvatljivih varijanti na osnovu unaprijed postavljenih ograničenja.

I pri visokom stepenu razvijenosti ovakvog sistema, ključne odluke morat će da donese inženjer konstruktor. 2.2. Modeliranje mašinskih dijelova pomoću računara

Oblikovanje mašinskih dijelova pomoću računara je mnogo šireg značaja od samog grafičkog prikazivanja. S tim u vezi može se izdvojiti sljedećih nekoliko bitnih odlika ovakvog načina oblikovanja. U prvom redu to je mogućnost modeliranja oblika što znači komponovanje oblika od prostijih-elementarnih, spregnuto sa dimenzionisanjem koje se zasniva na odgovarajućim matematičkim modelima. Mogućnost translacije, rotacije, presjecanja, projiciranja i dr. značajno obogaćuje ovaj način prikazivanja. Druga komponenta oblikovanja pomoću računara je „pamćenje“ oblika, tj. mogućnost formiranja biblioteka oblika koji se ponavljaju. To omogućava da se konstruisanje svede na odabiranje i komponovanje mašinskih sklopova i širih struktura od već razrađenih i sačuvanih oblika dijelova. Oni koji se prvi put pojavljuju, naknadno se razvijaju obogaćujući pri tome biblioteku dijelova. I na kraju treća komponenta je crtanje pomoću računara. Razrađeni modeli, tj. prostorni oblici dijelova i sklopova, u skladu sa propisima tehničkog crtanja prevode se u ravanske projekcije i pomoću plotera prenose na papir-printaju. Crtež se kompletira kotama, tablicama, po potrebi dopunjuje tekstom i dr. U osnovi svih ovih operacija odn. grupa operacija koje su naprijed navedene je računarska grafika, tj. posebno razrađeni principi realizacije grafičkih prikaza pomoću računara.

12

2.2.1 Osnovne postavke računarske grafike

Rad računara zasnovan je na operacijama sa diskretizovanim tj. numeričkim vrijednostima. Ovi podaci se čuvaju, transformišu, sabiraju, množe, itd. Pored ostalog oni mogu predstavljati i koordinate tačaka u izabranom koordinatnom sistemu. Računarskom grafikom omogućeno je da se tačke mogu vidjeti. Tačka na ekranu sa datim koordinatama, pomoću odgovarajučeg hardverskog rješenja, osvjetljava se jače od drugih ili svjetlošću druge boje. Skup osvijetljenih tačaka čini liniju, površinu ili geometrijsko tijelo. To je osnovni princip, međutim praktična realizacija je znatno složenija, pogotovo kada se računarska grafika želi koristiti kao alat konstruktora tj. približiti korisniku i prilagoditi njegovim potrebama. Uproštena struktura sistema za grafičko prikazivanje data je na slici 2.4.

Slika 2. 4 Uproštena struktura sistema za grafičko prikazivanje

Sistem za grafičko prikazivanje sastoji se od računara i grafičkog terminala koji mogu biti spojeni u jednu fizičku cjelinu. U računaru se na osnovu odgovarajućeg matematičkog modela izračunavaju potrebne veličine (koordinate tačaka) koje se u centralnom procesoru uređuju u odgovarajući matrični raspored pogodan za grafičko prikazivanje. Formirani raspored se čuva u memoriji i prenosi u grafički terminal. Procesor za prikazivanje ili Display Processor Unit – DPU formira sliku na ekranu. Slika se osvježava pomoću posebne memorije (Display Memory – DM). Sa Display procesorom povezana je tastatura i uređaj za interaktivnu grafičku komunikaciju. Održavanje slike na ekranu moguće je ako se slika obnavlja 30 ili 60 puta u sekundi. Obavljanje se vrši iz grafičke Display memorije koja je različito organizovana kod alfanumeričkih i kod grafičkih terminala. U prvom slučaju svako slovo ili broj čini matrica od 3575 =⋅ , 97 ⋅ ili više bitova (0 i 1), gdje su jedinice raspoređene po konturi slova. Ovakva memorija naziva se još i Refresh Buffer. Slika u grafičkoj Display memoriji čuva se u vidu dvodimenzionalne matrice koja je ispunjena znacima 0 ili 1. Broj vrsta i kolona odgovara broju linija na ekranu, tj. svakoj tačci na ekranu odgovara jedan znak u matrici. Na ekranu su osvijetljene one tačke kojima je u matrici dodijeljena jedinica. Ovako formirana grafička memorija nazive se Frame Buffer i predstavlja digitalizovanu sliku. Samo ako je linija pod uglom od °45 , može biti osvijetljenim tačkama u nizu, dok u ostalim slučajevima linija predstavlja neki vid aproksimacije okolnih tačaka. Također, da bi linija bila glatka potrebno je da veličina kvadratića na ekranu bude što manja, tj. da je ekran visoke rezolucije. Na ekranu niske

DISPLAY PROCESSOR

– DPU

GRAFIČKA DISPLAY

MEMORIJA

TASTATURA

INTERAKTIVNI PRIBOR

GRAFIČKI TERMINAL

MATEMATIČKI MODEL

CENTRALNI PROCESOR

MEMORIJA

RAČUNAR

EKRAN

13

Dy

DxA

A'

y

y'

y

x'x x

rezolucije linija je stepenastog oblika, neujednačena i velike debljine. Analitički opis linija, površina i geometrijskih tijela ostvaruje se pomoću odgovarajućih matematičkih modela. Za reprodukciju unutrašnjeg geometrijskog modela u vidu slike na grafičkom terminalu neophodno je obezbijediti geometrijske i perspektivne transformacije. 2.2.2. Geometrijske i perspektivne transformacije Geometrijske transformacije omogućavaju pomjeranje geometrijskog predmeta, u cilju njegovog boljeg posmatranja i povezivanja sa drugim dijelovima. Perspektivne transformacije omogućavaju prikazivanje trodimenzionalnog predmeta njegovim projekcijama u željenoj ravni ekrana ili plotera. Geometrijske transformacije se mogu smatrati sredstvom za manipulaciju grafičkim objektima i njihovim koordinatnim sistemima na organizovan i efikasan način. Dakle, postoje dva načina geometrijskih transformacija: transformacija objekta i transformacija koordinatnog sistema. Geometrijske transformacije možemo izraziti kao: translacija, skaliranje, rotacija, preslikavanje a realizuju se množenjem svih tačaka modela odgovarajućim matricama, što se obično izražava vektorskom jednačinom

TVV ⋅='

gdje je 'V - vektor koordinata tačaka modela poslije transformacije, V - vektor koordinata tačaka modela prije transformacije i T - transformaciona matrica rotacije, skaliranja, itd.

Translacija u 2D i 3D transformaciji. – Tačka A u yx − ravni (2D) može biti translirana odnosno pomjerena na novu poziciju 'A dodavanjem veličine translacije na koordinate tačaka kao na slici 2.5. Za svaku tačku ( )yxA , koja se pomjera na novu tačku

( )','' yxA možemo napisati:

xDxx +=' i yDyy +=' ,

gdje je xD - vrijednost pomjeranja po x osi, yD - vrijednost pomjeranja po y osi .

Slika 2. 5 Translacija tačaka u 2D prikazu Ako se definišu vektori [ ]yxA ,= , [ ]','' yxA = i [ ]yx DDT ,= onda možemo napisati

TAA +=' ,

ili u razvijenom obliku

[ ] [ ] [ ]yx DDyxyx ,,',' += .

14

U cilju homogenizacije i jedinstvenog prikaza prethodni izraz se može napisati u vidu proizvoda a ne zbira. Dakle možemo napisati da je

TAA ⋅=' .

Da bi ovo postigli morali smo vektor kolone za A i 'A proširiti za jedan član, koji je 1. U ovom slučaju je [ ]1,','' yxA = i [ ]1,, yxA = pa se matrica translacije izražava u sljedećem obliku

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

=1010001

yx DDT .

Predstavljanjem 2D transformacije kao proizvoda matrice 33x , paralelno će za 3D transformaciju biti matrica 44x i to za desni koordinatni sistem. Prema tome za 3D translaciju imamo

[ ] [ ]

⎥⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⋅==⋅=

1010000100001

1,,,1,',',''

zyx DDD

zyxzyxTAA .

Skaliranje u 2D i 3D transformaciji. – Tačke kao krajnje tačke vektora mogu biti skalirane za xS dužinu po x osi i za yS dužinu po y osi u nove tačke (2D)

xSxx ⋅=' i ySyy ⋅=' .

Ako sa S obilježimo matricu skaliranja onda je za neku tačku A i 'A jednačina u vektorskom obliku

[ ] [ ]⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡⋅==⋅=

1000000

1,,1,','' y

x

SS

yxyxSAA .

Razlikuje se uniformno skaliranje, kada je yx SS = i diferencijalno skaliranje kada je

yx SS ≠ . Pri 3D skaliranju jednačina je

[ ] [ ]⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⋅=

1000000000000

1,,,1,',','z

y

x

SS

S

zyxzyx .

15

Rotacija tačke u 2D prikazu. – Tačke kao krajnje tačke vektora mogu biti rotirane za neki ugao α oko koordinatnog početka kao na slici 2.6.

Slika 2. 6 Rotacija tačake u 2D prikazu Sa slike se može vidjeti da je ( )ϕα +⋅= cos' rx i ( )ϕα +⋅= sin' ry . Primjenom trigonometrijskih transformacija imamo da je

αα sincos' ⋅−⋅= yxx i αα cossin' ⋅+⋅= yxy .

Jednačina rotacije je

RAA ⋅=' ,

gdje je [ ]1,','' yxA , [ ]1,, yxA = i R - matrica rotacije. Izraz za rotaciju u razvijenom obliku može se zapisati kao

[ ] [ ]⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡−⋅=

1000cossin0sincos

1,,1,',' αααα

yxyx .

Ukoliko se radi o 3D rotaciji tada matrica rotacije ima oblik zavisan od ose ( )zyx ,, oko koje se vrši rotacija, i to

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡−

=

1000010000cossin00sincos

αααα

zR ,

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

−=

10000cossin00sincos00001

αααα

xR i

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡ −

=

10000cos0sin00100sin0cos

αα

αα

yR .

y

y'

y

xx' x

A

ϕ α

A'

16

Preslikavanje u 2D i 3D transformaciji. – Preslikavanje neke tačke oko koordinatnog početka se može ostvariti inverzijom koordinata, tako da je za 2D analizu xx −=' i

yy −=' . Matrični oblik preslikavanja je

MAA ⋅=' odnosno [ ] [ ]⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡−

−⋅=

100010001

1,,1,',' yxyx ,

dok je za 3D

[ ] [ ]⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

−−

−

⋅=

1000010000100001

1,,,1,',',' zyxzyx .

Perspektivne transformacije omogućavaju prikazivanje 3D modela u 2D prostoru ekrana ili plotera. Ortogonalne projekcije se jednostavno mogu dobiti eliminacijom odgovarajućih koordinata, npr.:

za pogled sprijeda eliminiše se x koordinata, za pogled odozgo eliminiše se z koordinata i za pogled sa strane eliminiše se y koordinata.

2.2.3. Metode geometrijskog modeliranja

Prirodni način posmatranja i shvatanja mašinskih djelova je u prostoru, tj. u tri dimenzije. Zbog ograničenja u tehnici prikazivanja dijelovi se prikazuju u projekcijama iz kojih treba zamisliti prostorni oblik. Primjena računara omogućava da se oblik formira u prostoru, a zatim po potrebi projicira u željenim pravcima. Zato se modeliranje oblika mašinskih djelova vrši u prostoru dok se dvodimenzionalna grafika koristi u prvom redu za izradu dokumentacije. Djelimičan prikaz problematike u računarskoj grafici, dat u prethodnom odjeljku, dovoljan je da ukaže na složenost postupka koji treba matematički modelirati i programski razraditi da bi se na ekranu dobila slika. Nije racionalno da korisnik, kada želi da prikaže mašinski dio, razrađuje sve te detalje. Pogodno je da se operacije koje se ponavljaju izdvoje u vidu univerzalnih programa koje korisnik može da upotrebljava ne ulazeći u to kako se oni ostvaruju. Tako je formiran niz paketa programa za grafičko modeliranje sa različitim namjenama. Linija, površine i dr. kombinuju se kao gotovi oblici sa zadatim parametrima dok se u računaru odvija obiman postupak izračunavanja koordinata tačaka. Svi razvijeni paketi programa za grafičko modeliranje oblika mogu se prema rezultatima koje obezbjeđuju svrstati u nekoliko grrupa. To su:

paketi za crtanje kontura i dijagrama, paketi programa za grafičko modeliranje ljuski i paketi programa za modeliranje geometrijskih tijela odnosno mašinskih dijelova.

Dakle vrste grafičke prezentacije bi bile:

modeliranje složenih kontura i dijagrama, žičani, ivični modeli (Wire Frame), površinski modeli (Surface) i zapreminski modeli (Solid).

17

0

100

200

300

400

500

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2x (mm)

p (M

Pa)

Osnovni cilj metoda geometrijskog modeliranja odnosno grafičke prezentacije je da se sa što manje podataka predmet projektovanja što vjernije opiše odnosno predstavi. Modeliranje složenih kontura i dijagrama

Ovo modeliranje ostvaruje se relativno jednostavnim programima u odnosu na ostale grafičke prezentacije. Rezultat nekog proračuna je skup tačaka svrstan u jednodimenzionalnoj ili dvodimenzinalnoj matrici. Programom za grafičko prikazivanje, na osnovu ovih podataka, određuju se koordinate tačka u izabranom koordinatnom sistemu na osnovu kojih se u garfičkoj memoriji raspoređuju vrijednosti 0 i 1. Tačke kojima je dodijeljena vrijednost 1 su osvijetljene i definišu grafičku zavisnost kako je to prikazano na slici 2.7 . Ovi programi koriste se i za crtanje svih kontura koje se mogu izračunavati tačku po tačku na osnovu odgovarajućih jednačina.

Slika 2. 7 Primjeri grafičkog prikazivanja rezultata proračuna u obliku dijagrama

2D Žičani modeli

Većina prvobitnih CAD sistema koristila je žičani odnosno ivični model za opis geometrijskog izgleda predmeta. Žičani model sadrži podatke o karakterističnim tačkama (tjemenima) i linijama (ivicama) koje opisuju geometrijski izgled predmeta, ali ne sadrže podatke o površinama i zapreminama koje čine predmet. Pošto ovaj model prikazuje sve linije i sva tjemena, to predmet može biti nejasan pri njegovom prikazivanju na ekranu, jer se ne zna koji je dio prednji a koji zadnji. Ovi modeli se danas rjeđe koriste, jer ne obezbjeđuju uslove za obrazovanje presjeka i projekcija.

18

Slika 2. 8 Žičani model Primjeri žičanih modela – CATIA V5

19

Površinski modeli

Površinski modeli pored podetaka o tjemenima i ivicama sadrže podatke i o površinama koje ograničavaju prostor u kojem se nalazi predmet. Površine se aproksimiraju nizom poligona tj. ravnih površina ograničenih ivicama u obliku trouglova, četverouglova i više poligonalnih linija. Svaku površinu u prostoru tj. poligon pored tjemena i ivica definiše i vektor normale čiji smjer ukazuje da li je zapremina modela sa jedne ili druge strane površine. Ovi modeli ne sadrže podatke o zapremini što može da bude ograničenje u pojedinim aplikacijama. Da bi se površinski modeli mogli što lakše posmatrati razvijeni su modeli za uklanjanje površina koje se ne vide iz pozicije posmatranja, a također postoje i postupci za sjenčenje vidljivih površina. Na ovaj način se mogu dobiti realne slike modela. Površinski model može biti formiran na jedan od sljedećih načina:

slaganjem elementarnih primitiva iz CAD biblioteke (konus, cilindar, ravan, itd.), translacijom ili rotacijom 2D konture i korištenjem analitičkih površina za modeliranje skulptorskih površina i ljuski.

Na slici 2.9 dati su navedeni načini formiranja površinskih modela. U grupaciji formiranja površinskih modela javljaju se modelari skulptorskih površina i granični (Boundary) modelari.

Slika 2. 9 Formiranje površinskih modela

20

Modeliranje skulpturskih površina i ljuski primjenjuje se za oblikovanje školjki automobila, brodskih korita, letjelica i drugih površina složenog oblika. Složene površine odnosno ljuske predstavljaju se mrežom linija Curve Mesh kako je prikazano primjerima na slici 2.10. Oblici definisani mrežom krivih linija nazivaju se splajnovi (Spline).

Slika 2. 10 Primjeri površina definisanih mrežom krivih linija

Zavisno od matematičkog modela pomoću kojeg se ova mreža definiše, razrađen je niz pristupa koji se mogu razvrstati u dvije grupe. Jednu grupu čine oni modeli kod kojih se površina definiše translacijom, rotacijom ili nekim drugim pravilnim kretanjem izabrane krive linije. Ova linija se može definisati pomoću proizvoljno raspoređenog skupa tačaka koje linija spaja ili pomoću parametarske jednačine. Oblik parametarske funkcije (jednačine) može biti različit, ali se najčešće koriste polinomi različitog oblika. Najčešće se koriste tri funkcije za aproksimaciju krivih linija ili površina a to su: kubni Spline, B-Spline i Bezierov Spline. Također, vrlo pogodan za primjenu je postupak oblikovanja složenih površina pomoću kontrolnih tačaka. Korisnik interaktivnim priborom (pomoću miša, palice ili elektronske olovke) unosi tačke u blizini površine koju želi oblikovati kao što je to prikazano na slici 2.11. Unesene koordinate služe kao polazna osnova za aproksimiranje površine. Promjena oblika ili fina podešavanja oblika ostvaruje se pomjeranjem kontrolnih tačaka. Naizmjeničnim korekcijama i aproksimacijama mreže dobija se željeni oblik. Parametrizacija krivih na površini, aproksimacija tačaka i dr. ostvaruje se pomoću složenog matematičkog aparata i razvijenih programa.

Slika 2. 11 Modeliranje složenih oblika pomoću kontrolnih tačaka

Granični modelari se također često koriste koriste za oblikovanje površinskih modela. Postupak modeliranja zasniva se na imitiranju procesa crtanja. Oblici dijelova se formiraju kombinovanjem prostih geometrijskih figura uglavnom linija. Ovi elementarni oblici poznati u računarskoj grafici kao entiteti u raznim programskim paketima mogu biti različiti, međutim većina ih je kod svih ista. To su tačke, prave, linije, kružnice, elipse i druge vrste složenih krivih. Osim toga razni oblici površina mogu biti definisani kao entiteti kao što su cilindri, sfere, konusi, itd. Entiteti su definisani grafički oblici sa

21

utvrđenim nazivom i ulaznim parametrima. Odabiranje entiteta i njihovo definisanje najčešće se izvodi pomoću pribora uz interaktivan rad. Izbor se vrši iz ponuđenog menija koji se drži na uglu ekrana ili na magnetnoj tabli. Odabiranjem entiteta, pomjeranjem, kombinovanjem i sl. pomoću miša ili drugog pribora imitira se postupak klasičnog crtanja. U trodimenzionalnom sistemu entiteti mogu biti i površi. One se formiraju pomoću tačaka i linija te se u paketima za graničnu prezentaciju ne razdvaja oštrom granicom 2D i 3D prikazivanja. Ravan kao prostorni entitet definiše se pomoću pravih i tačaka, cilindar pomoću kružnica i pravih, sfera pomoću kružnica, itd. Pri tome se linijski entitet prikazan u ravni rotira u prostoru, a zatim translacijom u željenom pravcu formira željeni površinski granični entitet kao na slici 2.12.

Slika 2. 12 Primjeri površinskog (a) i linijskog entiteta (b) Primjeri površinskih modela – CATIA V5

a) b)

22

Zapreminski modeli

Zapreminski modeli tačno definišu zapreminu koju zauzima objekat koji se modelira, te se zna da li je neka tačka unutra, vani ili na samoj površini modela. Postoje tri osnovna modela pri zapreminskom modeliranju i to:

modeli dobijeni konstruktivnom geometrijom elementarnih tijela, tj. solid grafička prezentacija CSG (Constructive Solid Geometry),

modeli dobijeni grafičkom prezentacijom, B-rep i rotacijom ili translacijom površina.

Solid modeliranje (CSG) geometrijskih oblika odnosno mašinskih oblika neophodno je za one dijelove kod kojih treba da se vrše analize stanja u unutrašnim tačkama, proračuni i sl. Modeli dobijeni ovim postupkom sadrže infomacije o koordinatama tačaka u unutrašnjosti. Osim ove važne osobine, modeli dobijeni pomoću solid modelara imaju sve druge osobine kao granični modeli. Solid model je ispunjen unutrašnjim tačkama čije se koordinate izračunavaju pri modeliranju, zato postupak modeliranja duže traje a memorija računara je opterećenija. Mašinski dijelovi se ovim modeliranjem dobijaju dodavanjem, oduzimanjem, presjecanjem i sl. geometrijskih tijela primitivnog tj. elementarnog oblika (prizma, piramida, lopta, kupa i sl.). Ti su primitivi definisani matematičkim modelom kako za formiranje oblika zadatih dimenzija tako i za unutrašnje tačke u primitivima. Unutrašnji prosto se dijeli na ćelije tj. na usitnjene kocke definisane čvornim tačkama-tjemenima. Koordinate tjemena su unutrašnje tačke koje definišu ispunjenost primitiva i nisu vidljive na ekranu pri grafičkom prikazivanju, međutim one čine osnovu za primjenu teorije skupova pri operacijama sa primitivima. Formiranje oblika mašinskih dijelova solid modeliranjem ostvaruje se primjenom Bulovih operacija nad skupovima tačaka unutar primitiva. To su unija skupova kojom se ostvaruje sabiranje geometrijskih oblika, presjek skupova, razlika i slične operacije. Na slici 2.13 prikazano je formiranje oblika korištenjem primitiva i navedenih operacija.

23

Slika 2. 13 Solid modeliranje (CSG) Oblici primitiva čuvaju se u vidu matematičkog modela čije su ulazne veličine dimenzije kao npr. prečnik i visina valjka, dužina ivice prizme i sl. Promjenom odnosa visine, prečnika i položaja u prostoru, pomoću matematičkog modela jedne primitive dobija se veliki broj specijalnih oblika. Zavisno od kapaciteta i brzine rada računara, obrazovanje primitive može da traje relativno dugo ili bude skoro trenutno. Kao što se primitiv u solid modelaru čuva u matematičkom obliku tako se i formirani mašinski dio čuva u obliku analitičkog modela kombinovanog od matematičkog modela primitiva. Parametri ovih dijelova kao što su glavne mjere ili neke druge karakteristike su ulazne veličine za ovaj model te promjenom ulaznih veličina mijenjaju se dimenzije i odnos dimenzija mašinskog dijela istog oblika. Za dijelove koji se često pojavljuju formira se biblioteka. Sklop se obrazuje povezivanjem pojedinih razrađenih oblika, zadavanjem dimenzija i pozicioniranjem u sklopu.

Slika 2. 14 Zapreminski model dobijen graničnom prezentacijom (B-rep)

24

Zapreminski modeli dobijeni graničnom prezentacijom ili B-rep modeli (slika 2.14) , također sadrže informaciju o zapremini tijela. Do ove informacije o zapremini tijela ne dolazi se kombinacijom elementarnih tijela (primitiva), nego ograničavanjem odgovarajućeg prostora stranama i ivicama tijela. Granice modela u vidu ravnih površina ili poligona određuju njegovu zapreminu pa je po tome dobio ime. Zapreminski modeli mogu se dobiti i rotacijom odnosno translacijom odgovarajućih površina kako je prikazano na slici 2.15. Pri ovome se ustanovi osnovna površina koja se rotira ili translatira. Translacija može biti sa pravom putanjom ili pak zakrivljenom.

Slika 2. 15 Zapreminski model dobijen translacijom i rotacijom osnovne površine

Svi zapreminski modeli u CAD sistemu omogućavaju:

provjeru tačnosti dijelova koji čine sklop, formiranje modela za analizu metodom konačnoh elemenata (FEM), analizu mehanizama i simulaciju njihovog rada, proračun težine, tržišta, momenta inercije i drugih karakteristika mašinskog dijela, automatsku eliminaciju skrivenih linija i površina i dobijanje ortogonalnih

projekcija, promjene koje se automatski ažuriraju na sve projekcije predmeta.

Primjeri zapreminskih modela – CATIA V5

25

26

27

28

29

2.2.4. Prijedlog principa modeliranja mašinskih dijelova pomoću računara Prema naprijed datoj analizi mašinski dijelovi prema pogodnosti za modeliranje mogu se podijeliti u tri grupe:

mašinski dijelovi Spline konfiguracije, mašinski dijelovi varijantnog i ponovljivog oblika i mašinski dijelovi novog oblika.

Modeliranje mašinskih dijelova složene konfiguracije interaktivnim postupkom

Mašinski dijelovi Spline konfiguracije su oni čije su neke površine složenog oblika (odlivci, presovani dijelovi i sl.) i čija se površina ne može razložiti na pravilne oblike ili matematički opisati, slika 2.16 . Mašinske dijelove ove konfiguracije nije moguće parametrizovati ili modelirati drugačije osim interaktivno. Za formiranje takvih modela potrebno je utrošiti dosta vremena te je pogodno da se jednom formirani model sačuva u grafičkom obliku u grafičkoj memoriji. Time se zauzima veliki memorijski prostor, ali broj ovakvih dijelova koje jedan korisnik treba da formira i da čuva je mali.

a)

b)

Slika 2.16 Modeliranje: a) kućište centrifugalne pumpe, b) kućište ventila

30

Parametarsko modeliranje

Većina mašinskih dijelova je varijantnog i ponovljivog oblika. Ove modele nije racionalno modelirati interaktivno nego je mnogo djelotvornije koristiti parametarsko modeliranje gdje se oblik modelira automatski i čuva u vidu programa. Kao programski jezika za Auto CAD koristi se Auto LISP. On je prvi, najvažniji i najrasprostranjeniji jezik na kojem je najlakše postići izvrstan nivo automatizacije. Uz pomoć Auto LISP-a mogu se automatizovati radnje koje se često ponavljaju, mogu se izraditi programi za parametarsko crtanje. Jednostavan primjer parametarskog crtanja je komanda Insert. Nakon pozivanja komande Insert i unosa imena bloka mogu se zadati faktori promjene njegove izvorne veličine za sva tri smjera koordinatnih osa kao i ugao rotacije. Na taj način moguće je dobiti različite veličine i položaj elementa kojeg smo jednom definisali. Pomoću ove komande može se mijenjati samo veličina blokova, međutim ako treba crtati zupčanik sa različitim brojem zubaca tada nam komanda Insert ne može pomoći. U svim područjima tehnike često se koriste elementi istog oblika a različitih veličina, npr. cijevi prirubnice, itd. Trebalo bi napraviti jako mnogo blokova da bi se svaki standardni element brzo i jednostavno ubacio u nacrt. Kada je promjenljiva jedna veličina tada su blokovi najbolje rješenje, ali ako varijacija zahtijeva veliku biblioteku sličnih blokova parametarsko crtanje nudi fleksibilnost, smanjuje mogućnost pogreške i vodi većoj efikasnosti. Parametarsko programiranje zasniva se na dvije pogodnosti. Prva od njih je to da se neki programski paketi za 3D prezentaciju snabdjeveni internim programskim jezicima pomoću kojih se kreiranje oblika može programirati, tzv. varijaciona geometrija. Druga pogodnost se sastoji u mogućnosti da se između dimenzija jednog mašinskog dijela uspostave međuzavisnosti, odnosno da se izraze preko nekoliko veličina koje predstavljaju parametre. Time je omogućeno da se oblik definiše računarskim programom za modeliranje mašinskog dijela u kojem su ulazne veličine nazivne mjere. Najveći broj mašiskih dijelova može se definisati pomoću nekoliko veličina, tj. dimenzija. Neke od njih su rezultat proračuna čvrstoće, nosivosti ili sigurnosti a neke definišu odnos ovog dijela u odnosu na druge u sklopu. Radi ilustracije na slici 2.17 naveden je primjer mašinskog dijela zupčanika. Sve dimenzije su izražene preko tri veličine (prečnik vijenca d , širina vijenca b - rezultat proračuna čvrstoće i treća veličina prečnik vratila vd sa kojom se glavčina zupčanika spaja). Dimenzije se izračunavaju linearnim transformacijama parametara, tj. množenjem odgovarajućim koeficijentima transformacije.

{ } [ ] { }ii pGq ⋅= ,,

gdje je { }iq - matrica dimenzija, [ ]G - matrica koeficijenata transformacije i { }ip - matrica parametara oblika.

31

Slika 2. 17 Parametarsko modeliranje zupčanika mašinskih sistema Modeliranje u okviru ekspertnog sistema

Modeliranje mašinskih dijelova podrazumijeva donošenje većeg broja odluka. To su odluke u vezi sa formiranjem konture, određivanjem parametara i dimenzija, usklađivanjem sa tehnološkim uslovima, materijalom, funkcijom, itd. Odluke donosi konstruktor tokom procesa modeliranja, ako nisu prenesene na softver za modeliranje. S obzirom da je grafičko prikazivanje završna radnja procesa modeliranja, to se u ekspertnom sistemu izdvajaju sljedeći modeli:

modeli za obradu podataka na osnovu znanja, tj. za proračune i analize, moduli za odlučivanje i izvršni modul koji obezbjeđuje stvaranje modela.

Na slici 2.18 prikazana je prilagođena struktura ekspertnog sistema u ovom smislu.

b

dV

d g2

d u1

d g1

D0 d f

d

d a d u

2

g2

s d 0

g1 g1

bg

32

Slika 2. 18 Struktura ekspertnih sistema za modeliranje mašinskih sistema Moguća su dva pristupa u razvoju ekspertnih sistema za modeliranje mašinskih dijelova i to:

modeliranje u sklopu razvoja odnosno konstruisanja cjelokupne strukture mašinskog sistema i

ekspertni sistemi za razvoj novih oblika odnosno novih mašinskih sistema. Modeliranje mašinskih dijelova kod prvog pristupa je završna faza u tom procesu, te se u tom kontekstu može primjenjivati parametarsko modeliranje. Parametri se izračunavaju u okviru modula koji se odnose na proračun kinematike, čvrstoće, pouzdanosti i sl. Odluka o izboru inicijalnog oblika i o drugim parametrima je ključna u ovom procesu. Izbor se vrši u okviru poznatih varijacija oblika određenih mašinskih dijelova. Drugi pristup nije racionalno sprovoditi za sve dijelove mašina. Prema nekim analizama to je opravdano samo u slučaju manjeg broja mašinskih dijelova. Ekspertni sistem ovog tipa odlikuje se veoma složenim procedurama odlučivanja i izborom velikog niza elemenata važnih za definisanje oblika. Osim toga ovi ekspertni sistemi razvijaju se za određeni tip mašinskog dijela i teško mogu biti u većem stepenu univerzalni. Definisanje oblika počinje još u fazi razrade koncepcije mašine i podrazumijeva dovođenje u interakciju svih činilaca bitnih za oblik. Razvoj oblika mašinskog dijela se odvija u nivoima tj. kroz faze procesa konstruisanja.

KORISNIK

KORISNIČKA KOMUNIKACIJA

BAZA ZNANJA I STICANJE ZNANJA

ADMINISTRACIJA EKSPERTNOG SISTEMA

DONOŠENJE ODLUKA

BAZA PODATAKA

IZVRŠAVANJE OPERACIJA MODELIRANJA

ČOVJEK EKSPERT INŽENJERSKO ZNANJE

33

2.3. Analiza stanja dijelova i sklopova mašinskih konstrukcija 2.3.1. Analiza raspodjele napona u mašinskom dijelu

Utvrđivanje ekstremne veličine napona zahtijeva poznavanje odnosno utvrđivanje raspodjele napona u mašinskom dijelu. Osim ekstremnih vrijednosti značajne su i druge veličine napona s obzirom da razaranja ne moraju uvijek nastupiti na mjestima najvećih napona. Raspodjela napona, sa različitim stepenom tačnosti, utvrđuje se na nekoliko načina. Lokalne veličine napona mogu se utvrditi pomoću faktora koncentracije napona i nominalnih vrijednosti koje se izračunaju na osnovu jednačina iz otpornosti materijala. Nedostatak ovog pristupa je što se ne daje predstava o stanju napona na cijeloj zapremini i izrazi iz otpornosti materijala važe za idelizovane uslove, a faktori koncentracije napona su približne veličine. Zbog jednostavnosti postupka izračunavanja dosta je u primjeni. Mjerenje opterećenja odnosno radnih napona neposredno na dijelovima konstrukcije pri radu u izabranim uslovima eksploatacije vrši se primjenom eksperimentalne tenzometrijske metode. Postupak mjerenja sastoji se u pretvaranju dilatacije karakterističnih dijelova konstrukcije u mjerljivu električnu veličinu. Ovo pretvaranje ostvaruje se pomoću mjernih traka. Principijelna šema mjerenja dilatacija pomoću mjernih traka data je na slici 2.19.

Slika 2. 19 Principijelna šema mjerenja dilatacija pomoću mjernih traka

Mjerna traka je osjetljivi zmijoliki provodnik koji se zajedno sa specijalnom folijom lijepljenjem nanosi na mašinski dio. Ona istovremeno čini jednu granu Vistonovog mosta. Pod dejstvom sile na mašinski dio, izdužuje se ili sabija provodnik u mjernoj traci mijenjajući pri tome otpor. Usljed promjene otpora pri proticanju struje remeti se ravnoteža Vistonovog mosta, a promjenu registruje galvanometar, tj. dobijamo vrijednost dilatacije

ll /Δ=ε .

Množenjem sa modulom elastičnosti dobija se napon i izračunava se sila ili moment

AF ⋅= σ ili WM ⋅= σ .

Na ovaj način uspostavlja se veza između napona i opterećenja.

34

Slika 2. 20 Primjer primjene tenzometrije kod modelnih ispitivanja Metoda krtog laka omogućava da se utvrdi raspodjela napona bez mogućnosti

dobijanja i veličine napona. Mašinski dio se premaže specijalnim krtim lakom, a zatim nakon sušenja izloži opterećenju. Usljed deformacija u laku nastaju prskotine. Tamo gdje su prskotine gušće naponi su veći i obrnuto. Ovim jednostavnim postupkom dobija se naponska slika u dijelovima vrlo složenog oblika.

Fotoelastičnom metodom osim raspodjele napona u mašinskom dijelu se dobija i veličina napona u pojedinim tačkama. U odnosu na prethodnu, ova metoda je složenija. Potrebno je izraditi model mašinskog dijela od specijalne plastične mase aroldita. Kada se model optereti i propusti polarizovana svijetlost, naponske linije postaju vidljive. Mogu se snimati i fotografisati na osnovu gustine izračunati veličine napona.

Slika 2.21: Primjer primjene fotoelastične metode

35

Metoda konačnih elemenata omogućava da se primjenom računara dobiju veličine napona ili deformacija u cijelom mašinskom dijelu, slično eksperimentalnim postupcima, međutim uz znatno više podataka. Usljed složenosti i obimnosti postupka, ova metoda tek u novije vrijeme dobija širu primjenu i to zahvaljujući višem stepenu razvijenosti računara i razrađenim programima za njihovo izvođenje.

Slika 2.22: Primjeri primjene metode konačnih elemenata

36

3. PRIMJENA RAČUNARA U KONSTRUISANJU (CAD SISTEMI) 3.1 Proces konstruisanja, struktura i okruženje

Proces konstruisanja je složen tehnički, teorijski, eksperimentalni, informacioni odnosno misaoni proces koji se odvija u složenom društvenom, ekonomskom i tehničko-tehnološkom okruženju. Nove metode u procesu konstruisanja, koje su se naglo razvile sa razvojem računarske tehnike i CAD sistema nisu razdvojene od tradicionalnih. Smatra se da su nove metode rezultat samo jedne faze u razvoju procesa konstruisanja podstaknute razvojem novih sredstava u cilju da se neki dijelovi procesa efikasnije i brže izvedu. Međutim, nove tehnike koje se pojavljuju u zadnje vrijeme traže i novu filozofiju konstruisanja u pogledu modeliranja, analiza i proizvodnje određenog dijela. Za razliku od početne faze primjene računara kada je CAD bio forsiran od pojedinih kompanija samo radi prestiža, u posljednje vrijeme CAD sistemi su značajno poboljšani i danas neke konkurentske grane ne mogu preživjeti bez CAD-a. Npr. sa klasičnim načinom konstruisanja nije moguće napraviti novi model automobila svake godine. To znači da je danas potrebno imati timove konstruktora, specijalista, analizatora, programera, itd. Da bi se uspješno konstruisao novi proizvod potreban je timski rad. Kod timskog inženjeringa proces konstruisanja je više paralelan nego sekvencijalan. Svi specijalizovani alati koji se koriste kod timskog rada su na istom računarskom modelu. Model može biti geometrijski nezavisan i baziran samo na njegovom obliku. Dakle, sva mjesta djelovanja na osnovni model su međusobno povezana, a to su mjesta konstruktora (dizajnera), testiranja, numeričkog analiste i mjesta za NC alatne mašine.

Većina savremenih istraživačkih projekata u području CAD-a usmjerena je ka primjeni CAD-a u svim fazama konstruisanja proizvoda. Pretpostavlja se da je za određene klase problema i/ili zadatka u procesu konstruisanja moguće postaviti plan redoslijeda aktivnosti koji vodi ka rješenju. Polazeći od te pretpostavke i analize mogućnosti današnjih CAD sistema može se zaključiti nužnost postojanja programskih alata za povezivanje različitih vrsta procesa obrade informacija o proizvodu, kao što su alati za povezivanje ekspertnih sistema sa klasičnim CAD programima uskog domena i komercijalnih CAD paketa opšte namjene. Razvoj programskih alata koji bi omogućili povezivanje ovih različitih i često inkompatibilnih vrsta programa trebao bi pridonijeti povećanju produktivnosti u procesu konstruisanja bar za određene klase problema. Jedan od mogućih načina integracije temelji se na korištenju planova koji opisuju aktivnosti od početnog do željenog stanja u procesu rješavanja konstrukcijskog zadatka. Struktura planova za razmatranja karakteristika procesa konstruisanja proizašla je iz razmatranja karakteristika procesa konstruisanja i mogućnosti modeliranja procesa na računaru. Sintaksa i elementi zapisa planova koncipirani su tako da prestavljaju osnovu za upravljanje skupom programskih alata sistema (ICAD). Koncepcija inteligentnog CAD sistama predviđa i mogućnost primjene metoda vještačke inteligencije korištenjem ekspertnog sistema kao akcijske funkcije. Ovako koncipirani CAD sistem trebao bi omogućiti konstruktoru okruženje za modeliranje podrške procesu konstruisanja kakvo njemu odgovara zavisno od vrste problema odnosno zadatka koji rješava.

37

Slika 3. 1 Proces konstruisanja, struktura i primjena računara

3.2 Konfiguracija CAD sistema Svaki računarski sistem sastoji se iz hardvera (HW) i softvera (SW), kao što je prikazano na slici 3.2(a), dok svaki CAD sistem sastoji se od CAD hardvera i CAD softvera, slika 3.2(b).

a)

DEFINICIJA PROBLEMA

KONCIPIRANJE

DIMENZIONISANJE OBLIKOVANJE

Geometrijsko modeliranje

INŽINJERSKA ANALIZA

RAZRAD

Baza podataka

Izrada konstruktivne

Manuelna i računarska podrška

Programska podrška Baza podataka

CATIA 5 TENZOMETRIJA

RAČUNARSKI SISTEM

HARDWARE (HW)

SOFTWARE (SW)

38

b) Slika 3. 2 Računarski sistem : a) struktura računarskog sistema, b) struktura CAD

sistema Unutar građe hardvera razlikuje se obično računar koji služi za obradu konvencionalnih zadataka ili specifičan računar odn. grafička stanica, zatim periferijski uređaji za prikazivanje odnosno unošenje i izlaz geometrijskih informacija. Softver se ekvivalentno dijeli na sistemski odnosno operativni sistem (pristup i upravljanje procesom rada) i specijalni softver npr. aplikativni softver za konsruisanje. 3.2.1 Osnovna građa hardvera Konfiguracija sa periferijom jednog CAD radnog mjesta u širem smislu može obuhvatiti dosta elemenata:

jedinicu za centralno procesiranje (CPU), jedinicu za grafičko procesiranje, alfanumerički monitor, grafički monitor za prikazivanje objekata, uvećanje detalja i izmjene, grafički monitor za sklopove, Hardcopy uređaj, alfanumerička tastatura, tablet za unos instrukcija sa meni listom, olovka za unos podataka, telefon za modem vezu, ploter (štampač), miš, skener, jedinice spoljne memorije koje se mogu koristiti kao rezervna memorija za

preuzimanje crteža iz radne memorije ili za masovno arhiviranje podataka, tabla za crtanje, konvencionalni rad i skiciranje, itd.

Treba naglasiti da svako CAD radno mjesto nema sve nabrojane elemente, zato što nije potrebno ili zato što nije racionalno instalirati sve elemente, a da nisu dovoljno iskorišteni. Tako pojedini elementi mogu biti zajednički za više radnih mjesta, npr. ploter, skener i sl. Izgled jednog radnog mjesta dat je na slici 3.3. Osim toga CAD radno mjesto može se uvezati putem lokalne i globalne mreže sa drugim radnim stanicama ili računskim

CAD SISTEM

CAD hardver CAD softver

Računar Aplikativni softver

Periferija Sistemski softver

39

centrima. Na taj način složeni proces konstruisanja može se znatno olakšati, jer su dostupne mnoge druge baze podataka u drugim srodnim centrima. Na slici 3.4 dat je jedan decentralizovan računar sa 4 radna mjesta koja imaju ograničenu inteligenciju, a na slici 3.5 date su radne stanice sa čvornim računarom serverom koji su umreženi sa udaljenim računarima.

Slika 3. 3 CAD radno mjesto

Slika 3. 4 Decentralizovani računar sa 4 CAD radna mjesta

40

Slika 3. 5 Umrežene radne stanice 3.2.2 Osnovna građa softvera

Softver čine programi i podaci koji omogućavaju korištenje hardvera. Na slici 3.6 data je podjela softvera.

Slika 3. 6 Podjela softvera

SISTEMSKI

OPERATIVNI SISTEM

PREVODIOCI JEZIKA

RAZNI POMOĆNI PROGRAMI

APLIKATIVNI

KORISNIČKI PISANI

KOMERCIJALNI

SOFTVER

PROGRAMI PODACI

41

Struktura CAD softvera može biti jedno komponentna ili više komponentna, zaviosno od složenosti tretirane problematike. Osim toga, na to utiču i potrebe koje CAD sistem treba da obezbijedi. CAD softver treba da obezbijedi sinhrozinovano i automatizovano određivanje procesa projektovanja i ostalih aktivnosti, pri čemu stepen automatizacije može biti potpun ili do izvjesnog stepena. Višekomponentni softver sastoji se iz tzv. modula koji mogu biti osnovni i posebni. U osnovne module spadaju:

komunikacijski modul koji obezbjeđuje komunikaciju između projektanta-konstruktora i računara odnosno CAD sistema,

geometrijski modelar za grafičku prezentaciju u prostoru 3D ili ravanskom 2D obliku,

jedinstvena baza podataka sa geometrijskim modelima komponenata, sastavnicama, standardnim dijelovima i sl.,

modul za komunikaciju sa drugim CAD sistemima i modul za izradu tehničke dokumentacije.

Posebni moduli koji mogu biti u CAD sisitemu su:

modul za kreiranje koncepta proizvoda, modul za generisanje mreže kod postupka metode konačnih elemenata tj. FEM

aplikacija i analiza (FEM – Finite Element Method), modul za analizu i simulaciju mehanizma, modul za upravljanje datotekama, modul za površinsko i zapreminsko modeliranje, modul za numerički upravljanje mašine tj. NC aplikacije, itd.

Softver za grafičku prezentaciju postao je raznovrstan i pored nastojanja da se standarizacijom ograniče različiti pristupi i nekompatibilnost. U toj raznovrsnosti mogu se izdvojiti softveri za:

Grafičku pezentaciju skupova tačaka koje predstavljaju rezultate proračuna i jednostavnih linija i kontura.

Softveri za 2D prezentaciju. Može se reći da je ovo alat za izradu crteža. Pribor za crtanje zamijenjen je računarom i ploterom, tj. mehanizovani je način crtanja.

Softveri za prostornu 3D prezntaciju koji omogućavaju formiranje grafičkih prikaza koji pružaju relativno velike mogućnosti, tj. omogućavaju uvođenje principa za automatizaciju procesa konstruisanja a u daljem koraku stvaranje inteligentnih sistema za odvijanje ovog procesa.

S obzirom na različitost potrebe u modeliranju mašinskih sistema, postavljaju se mnogi uslovi koje softver za grafičku prezentaciju i modeliranje treba da zadovolji. Ti uslovi se ogledaju u sljedećem:

Softver treba da je u što većem stepenu integrisan od granične prezentacije, od solid prezentacije i od splajn prezentacije.

Svaka prezentacija (bilo granična, solid ili splajn) treba da sadrži što veći broj baznih oblika (entiteta i primitiva), koji se obrazuju zasebnim programima a omogućavaju efikasnije modeliranje. Pogodno je da osim najelementarnijih sadrži i neke izvedene koji se često ponavljaju, što modeliranje značajno ubrzava.

42

Manipulacija sa baznim elementima mora biti jednostavna i ostvarivati se na više različitih načina (interaktivan rad, programiranje pomoću internih programskih jezika).

Neki od važnijih softverskih paketa za grafičku prezentaciju su:

I-deas GEOMOD, proizvođač General Electronic, AutoCAD, proizvođač Autodesk, CATIA, proizvođač Dassault Systemes, ME, proizvođač Cadam/IBM, itd.

Analizom ovih softvera može se zaključiti da njihove osobine samo djelimično

zadovoljavaju napred postavljene uslove. Svaki od njih se zasniva na nekim ili na svim načinima grafičke prezentacije, a sadrže više osnovnih i posebnih modula. Npr. softver I-deas posjeduje modul za projektovanje, modul za analizu MKE, modul za optimizaciju konstrukcija, modul za generisanje NC programa, itd. Za modeliranje u mašinstvu potrebno bi bilo proširiti asortiman baznih oblika i na neke specifične koji se često ponavljaju u mašinskim konstrukcijama (oblik zupca zupčanika, oblik navoja, razne vrste veza, spojeva i sl.). 3.2.3 Klasifikacija i tehnika rada CAD sistema

CAD sistem dakle, čine konstruktor, hardver, sistemski softver i CAD softver. Pod CAD procesom podrazumijeva se primjena CAD sistema za dobijanje tehničkih rješenja, formalizacija procesa konstruisanja ili procesa planiranja proizvodnje i sl. Uvođenjem novog načina rada upotrebom CAD tehnologije napušta se konvencionalna tehnika komuniciranja između tehničkih odjeljenja, koja je bazirana na tehničkom crtežu, tj. tehničke informacije memorisane u modelu radnog komada u računaru CAD sistema direktno se razmjenjuju između CAD korisnika. Izmjenom modela ostvaruju se sljedeće prednosti:

smanjuje se potreba za ponavljanjem istih aktivnosti, brža razmjena informacija, smanjen udio manuelnog rada, integracija proizvodnih procesa pomoću računara, izmjena sistema ne utiče na primarne konstrukcijske podatke, itd.

Upotrebom CAD sistema omogućeno je konstruktoru interaktivno korištenje ili opisivanje konstruktivnih elemenata i njihovo prikazivanje pomoću računara. Pomoću integrisanih modula moguće je izvesti proračun, izradu crteža, simulaciju kretanja, analizu tolerancija i sl. Na ovaj način konstruktor koordinira ovu primjenu i oslobođen je rutinskog rada. CAD sistemi koji danas egzistiraju, mogu se podijeliti u tri grupe:

sistemi računarske grafike, fleksibilni CAD sistemi i zatvoreni CAD sistemi koji obuhvataju sve elemente počev od kanala podataka do

ulaza i izlaza gotovog mašinskog dijela.

43

Pored osnovnih tehnika rada, kao što su preslikavanje i sl., postoji i niz specijalnih tehnika rada pomoću CAD sistema, koje omogućavaju znatno smanjenje troškova unosa podataka, a to su:

Tehnika ravni omogućava da se svaki crtež rastavi u više slojeva. Ovi slojevi su slični providnim folijama koje se mogu predstaviti pojedinačno ili zajedno.

Tehnika simbola se koristi za često ponavljanje geometrijskih oblika, tj. kada treba

obezbijediti da se samo jednom iscrtaju a potom memorišu. Tada se mogu po potrebi pozivati i ugrađivati u aktivni crtež pri različitim razmjerama i pod proizvoljnim uglom.

Tehnika makro naredbi se koristi za često ponavljanje komandi, koje se mogu

obuhvatiti zajedničkom datotekom. Zahvaljujući ovoj mogućnosti korisnik ne mora svaki put unositi ponavljanje naredbe. On treba pri tome da zada samo jednu specijalnu naredbu sa odgovarajućim nazivom datoteke.

Tehnike varijanti je bazirana na primjeni programskih jezika koji pored

standardnih mogućnosti (postavljanje logičkih pitanja, definisanje varijabli, pristup datotekama i aritmetičke operacije) omogućava obradu grafičkih informacija i interaktivnih naradbi CAD softvera. Fleksibilnost takvog programskog jezika se znatno povećava ako se u svakom trenutku u glavni program može unijeti program npr. u Fortran-u i sl. Nedostatak ovog univerzalnog jezika je povećano vrijeme korištenja programa zbog mnogih interakcija i pristupa podacima na diskovima. Za variranje su najjednostavniji standardni dijelovi, familije dijelova, komplikovane konstruktivne grupe ali i svi postupci obrade koji se mogu varirati.

Meni (Menu) tehnika daje mogućnost smanjenja troškova pri unosu podataka.

Naporno unošenje naredbi sastavljenih od slova i brojeva uz pomoć tastature može se izbjeći korištenjem meni polja. Moguće je formirati problemski orijentirani meni npr. za 2D i 3D dimenzije, varijantne dijelove, meni za simbole, NC meni, itd.

44

3.3. Interno računarsko prestavljanje objekata

Proces projektovanja se može smatrati kombinacijom percepcije i reprodukcije. Konstruktor ili projektant kada započinje proces projektovanja ima predstavu o objektu koja se zove percepcija, dok je opisivanje (usmeno ili pismeno) objekata reprodukcija. Da bi računar zamijenio konstruktora i kod percepcije i kod reprodukcije mora postojati odgovarajući softver. Za definisanje samog modela objekta odnosno njegovo predstavljanje potrebno je utvrditi:

geometriju, tj. dodijeliti vrijednosti kootdinata tačaka objekta i topologiju, tj. utvrditi vezu tih tačaka u prostoru.

Pošto je jedna tačka određena sa tri koordinate, odn. tri realna broja, a jedan broj zauzima jednu memorijsku lokaciju u računaru to bi nam za predstavljanje nekog objekta trebao veliki broj podataka tj. veliki memorijski prostor. Zbog ovog neophodno je dati uprošten prikaz podataka odnosno formirati model objekta koji sa zadovoljavajućom tačnošću opisuje njegov geometrijski oblik. Na putu od realnog objekta do kodiranja pomoću BIT-a prolazi se kroz mnogostruke procedure promjena. Drugim riječima geometrijski model može da bude izrađen kao:

informacioni model koji daje apstraktno ili realno funkcionalno prestavljanje strukture elemenata koji čine geometrijski model,

model podataka sa apstraktno logičkim prestavljanjem, model memorisanja sa apstraktno parametarskim prestavljanjem i model memorije, tj. interno računarsko predstavljanje (IRP).

Put od realnog objekta do IRP-a svih modela dat je na slici 3.7.

45

Slika 3. 7 Procedura preobražaja modela podataka

3.3.1 Informacioni model

Prva procedura preobražaja na putu od realnog do internog računarskog modela je apstrakcija i formalizacija u informacioni model. Pri tome su realni objekti rasčlanjeni po grupama, prostim elementima, površinama, ivicama, tačkama, konturnim elementima, itd. Veliki značaj na ovom nivou formalizacije ima razlika u 3D prostornom tj. zapreminskom modelu, 3D površinskom, 3D žičanom ili ivičnom modelu i 2D modelu. Primjeri elemenata u informacionom modelu dati su na slici 3.8.

Slika 3. 8 Primjeri elemenata u informacionom modelu

46

3.3.2 Model podataka, model memorisanja, model memorije

Model podataka obuhvata isključivo logičke aspekte strukturiranja podataka tj. raščlanjivanje podataka pretežno prema zahtjevima baze podataka. Dok se u modelima podataka razmatra logičko značenje memorije, model memorisanja objašnjava fizičko uvođenje podataka u memoriji. Tu se razlikuju tri modela:

metod sekvencijalne organizacije, metod organizacije u obliku lista i metod direktnog pristupa.

Model memorije odgovara slici podataka u fizičkoj memoriji. Pri tome je vrlo bitno pitanje paginiranja a također i vremenski optimalno upravljanje pristupom podataka. Na slici 3.9 data je veza između informacionog modela i modela organizovanog unutar računara 3D prezentacije.

Slika 3. 9 Informacioni model i model unutar računara

47

3.4 Baze podataka – CAD datoteke

Konstruktivni biro ne smije da se posmata kao izolovana cjelina u proizvodnom toku jer je povezan u mnogostruku informacionu mrežu. Danas se smatra da ne samo protok materijala i energije nego i protok informacija unutar pogona prestavlja osnov dobrog planiranja. U svojim značajnim detaljima, to mora biti unaprijed ustanovljeno i obezbijeđeno interfejsima prema susjednim sistemima. Veza između CAD softverskih sistema je otežana jer se razlikuje način internog računarskog prestavljanja podataka (IRP) za geometrijske, topološke i tehnološke karakteristike. Generalno, obzirom na softverske mogućnosti, veza između CAD sistema ostvaruje se kao na slici 3.10, dakle:

veza pomoću homogene baze podataka, a to znači primjena jednakog internog prestavljanja za sve module odnosno sisteme,

veza pomoću heterogene baze podataka, tj. primjena pre i postprocesora, da bi se podaci direktno prenosili između sistema sa različitim internim predstavljanjem podataka,

veza pomoću zajedničke baze podataka, tj. povezivanje sistemskih baza podataka u jednu zajedničku bazu za sve siteme.

Slika 3. 10 Veza CAD sistema

IRP

SISTEM 1

SISTEM 2

SISTEM 3

a) zajedničko IRP

IRP 1 IRP 2

SISTEM 2

SISTEM 4

SISTEM 1

veza

SISTEM 3

IRP 3

veza

IRP 4

veza

veza

veza

veza

b) heterogeno IRP

c) zajednička baza podataka

IRP 1 IRP 2

SISTEM 2

SISTEM 4

SISTEM 1

veza

SISTEM 3

IRP 3

veza

IRP 4

veza veza

ZAJEDNIČKA BAZA

PODATAKA

48

3.5 Standardi i interfeisi u računarskoj grafici i CAD sistemima

Jedan od važnih ciljeva grafičkih standarda je osigurati zajednički jezik za programere i korisnike grafičkih aplikacija, tako da termini koji se koriste postanu dio jezika i budu razumljivi svim korisnicima. Posebno je važno obezbjediti da se izrada programa za formiranje i prikazivanje crteža i slike vrši pomoću standardnih grafičkih sistema. Na taj način dobijamo uniforman interfejs za korisnike i programere aplikacija. Postoje tri vrste korisnika računarske grafike i to implementatori, programeri aplikacija i korisnici aplikacija. Implementatori grafičkog sistema razvijaju grafički sistem prema unaprijed definisanim specifikacijama. Razvojem osnovnog grafičkog programskog sistema, oni omogučavaju korištenje grafičke računarske opreme od strane programera aplikacije. Programeri aplikacija upotrebljavaju pored ostalog i osnovni programski sistem da bi pisali programe koji koriste grafičke funkcije računara. Korisnici aplikacija ne pišu, nego koriste aplikativne programe, tako što se kroz interakciju daju komande radi ostvarenja neke grafičke funkcije. Naravno da korisnici ne moraju poznavati standardni grafički sistem, niti programiranje. Neposredno vezivanje CAD sistem vrši se preko interfejsa (programa za vezu). Zbog toga su interfejsi veoma bitan element integracije CAD sistema u proizvodnom okruženju kao i sa drugim sličnim sistemima. Interfejsi su građeni prema ISO/OSI referentnom modelu (Internetionel Standard Organization / Open System Interconnection). Referentni model opisuje komunikaciju između otvorenih sistema, tj. referentni model je prijedlog za način standarizacije i prenos podataka. 3.5.1 Interfeisi između CAD i drugih sistema

CAD sistemi omogućavaju projektovanje različitih proizvoda koji se predstavljaju pomoću odgovarajućih računarskih geometrijskih modela proizvoda. Korisnici CAD sistema često imaju potrebu prenošenja ili razmjene informacija o proizvodu sa drugim službama i odjeljenjima koji su također korisnici CAD sistema. Prenošenje informacija o proizvodu vrši se pomoću datoteka koje sadrže geometrijske i ne geometrijske podatke o strukturi i osobinama proizvoda. U cilju standarizacije ovih podataka, ANSI, DIN i ISO su definisali standard pod nazivom IGES (Inital Graphics Exchange Specification). To je nezavisan format podataka za prenošenje konstrukcija između CAD sistema i njegovih dijelova, slika 3.11.

Slika 3. 11 IGES interfejs

SISTEM A

IGES pre IGES post SISTEM B IGES BP

BAZA

PODATAKA A

BAZA

PODATAKA B

49

IGES je posebno našao primjenu kod različitih CAD sistema za prenos podataka. Da

bi se koristile IGES datoteke, CAD sistem mora da ima programske module za njihovo formiranje tj. generisanje i programske module za njihovo čitanje i interpretaciju (tumačenje). Pored IGES datoteka u primjeni su i DXF (Drawing Exchange Format) datoteke. DXF datoteke su napravljene prvevstveno za prenos podataka crteža između AutoCAD-a i ostalih CAD ili drugih programa za obradu podataka. Ovaj format nalazi primjenu i za druge svrhe, tako da može znatno olakšati projektantski i konstruktorski rad. Naime, iz DXF datoteke se jednostavno mogu vaditi određene grupe podataka i u nekom dugom vanjskom progranskom jeziku mogu poslužiti za različite proračune. DXF format je jednostavan i razumljiv format koji je namijenjen prvenstveno za izmjenu informacija crteža između aplikacija koje nemogu čitati AutoCAD-ov standardni DWG format datoteke. Zato je DXF format datoteke postao standard za izmjenu informacija između različitih CAD i drugih programa (FEM, CAM). 3.6 Prcesori i postprocesori

Sam CAD je najvećim dijelom elektronski oblikovana crtaća tabla. On je prije svega prilagođen za 3D kreiranje objekata za varijantni metod konstruisanja. Međutim na ovo se može dodati još mnogo komponenata. To su prije svega preprocesori i postprocesori koji proširuju CAD u mnogim pravcima. Slika 3.12 prikazuje zahtjeve prema CAD sistemima i njihovom okolinom.

Slika 3. 12 Okolina CAD i potreba za pre i postprocesorima Procesori su samostalni dijelovi programa koji daju specifične izlaze. Preprocesori su programi koji predaju podatke CAD sistemima, a postprocesori su programi koji prerađuju podatke iz CAD-a. Ustvari ti programi mogu takođe da preuzmu podatke iz CAD, prerađuju ih i vraćaju za obavljanje nekog međufaznog procesa ili ih dalje predaju za obavljanje naknadnog procesa izvan CAD-a. Dakle postoje pre i postprocesori u jednom sistemu. Prema svojoj funkciji u automatizaciji proizvodnje u oblasti CAD-a postoji znatno više postprocesora nego preprocesora.

Priprema podataka za međufaze FEM

CAD

Upisivanje starih konstrukcija (Scanner)

Alati za oblikovanje

Optimiziranje: - cijene - tehnologije

Plan montaže Sastavnice i specifikacija NC programiranje

50

3.6.1 Numerički upravljane alatne mašine – NC programiranje

Konstruisanje po CAD postupku obezbjeđuje kao minimum geometriju proizvoda. NC mašine, kao što su strugovi, glodalice i sl. koriste upravo to za definisanje radnog komada. Procesor rješava tehnološki proces, npr. redoslijed rezanja, alate, putanje alata i sl. Ovaj program prelazi u neki drugi format primjenom NC mašine pomoć jednog novog postprocesora koji odgovara tom tipu NC mašine. Kod povezivanja NC programiranja sa CAD sistemima razlikuju se dva modela. Prvi model se odnosi na situaciju kad je u primjeni računara u projektovanju proizvoda predhodila primjena računara u projektovanju tehnologije za NC alatnu mašinu. Drugi model povezivanja CAD sistema sa NC programiranjem omogućava opis radnog komada u obliku NC upravljačkih informacija sa grafičkom interaktivnom tehnikom kada CAD sistemi omogućavaju dobijanje NC geometrije na osnovu formiranog modela radnog komada u računaru, slika 3.13.

Slika 3. 13 Izrada radnog komada na bazi CAD modela (CATIA V5)

U toku projektovanja proizvoda pomoću računara u banci podataka se sukcesivno formira model radnog komada, kojim se opisuje raspored (topologija) geometrijskih elemenata u ravni 2D ili u prostoru 3D. Podaci o putanjama alata izračunavaju se automatski na osnovu memorisane geometrije radnog komada koja je formirana u toku procesa konstruisanja. Dobijene putanje alata se memorišu u CAD bazu podataka i sa modelom geometrije radnog komada formira geometrijski NC model alata od kojeg se formira posebna datoteka kao NC tehnološki model. Povezivanje NC geometrijskog modela putanja alata sa unijetim NC tehnološkim modelom generiše se program u nekom npr. CLDATA kodu. Preko postprocesora iz CLDATA koda dobijaju se upravljački kodovi za alatnu mašinu. Na ovaj način se obezbjeđuje mogućost povezivanja numeričkih upravljačkih mašina sa CAD sistemima. Na slici 3.14 dat je primjer primjene postprocesora.

51

Slika 3. 14 Postprocesori i NC programiranje

3.6.2 Metod konačnih elemenata

Jednostavne proračune konsruktor obavlja sam ili u okviru CAD sistema pomoću odgovarajućh programa iz klasične mehanike. Za kompleksne zadatke iz statike, dinamike, mehanike fluida, termodinamike i sl. primjenjuje se FEM. Za primjenu tog metoda potrebno je da se osnovna struktura geometrija radnog komada aproksimira pomoću konačnog broja jednostavnih elemenata. Ovako pripremljena struktura se formalno opterećuje spoljašnim silama ili temperaturama u čvornim tačkama. Metod konačnih elemenata je najmoćniji i najviše korišten metod analize neprekidnih sredina. Većina savremenih CAD sistema ili posjeduje modul za analizu FEM ili posjeduje vezu sa poznatim programima za FEM. Te veze se ostvaruju na različite načine, npr. prebacivanjem informacija o geometrijskom modelu pomoću IGES datoteka, formiranjem modela za analizu FEM pomoću CAD sistema i njegovim prebacivanjem u poseban dio na izvršavanje analize, i treće, integrisanjem programa za analizu FEM u CAD sistem –CATIA V5 (slika 3.15), tako da taj program postane modul CAD sistema. Povezanost između CAD i FEM sistema, data je na slici 3.16 gdje je ujedno prikazano i mjesto preprocesora i postprocesora.

Slika 3. 15 Primjer primjene metode konačnih elemenata – CATIA V5

52

Slika 3. 16 Povezanost između CAD i FEM sistema 3.6.3 Rapid prototyping tehnologija Rapid prototyping tehnologija automatizira proces izrade prototipa na osnovu trodimenzionalnog CAD modela. Nastali fizički model daje punu informaciju o samom proizvodu već u početnoj fazi razvojnog ciklusa, koji korištenjem rapid prototyping tehnologije traje nekoliko dana dok isti period korištenjem konvencionalnih tehnologija izrade prototipa traje nekoliko sedmica. Korištenjem rapid prototyping tehnologije se, prema tome, može znatno brže i jeftiniji izraditi prototip za razliku od konvencionalnih tehnologija. Rapid prototyping tehnologija je proces u kojem se vrši dodavanje materijala. Najčešće se karakterizira po tipu materijala koji se u procesu koristi: fotopolimer, termoplastika ili neke vrste ljepila. Fotopolimerni sistemi koriste tekuću smolu koja se potom skrućuje pod djelovanjem posebne vrste svijetla tačno određene talasne dužine.

53

3. 6.3.1 CAD aplikacije i prijenos podataka

Da bi izradili predmet korištenjem rapid prototyping tehnologije, ista direktno ovisi o podacima dobivenim od CAD aplikacije. Rapid prototyping proces kreira fizičku kopiju računarom konstruiranog modela. I najmanji nedostatak preciznog geometrijskog opisa CAD modela rezultirat će greškom na fizičkom modelu. Trodimenzionalni CAD model bilo da je riječ o tijelu (solid model) ili površinskom modelu (surface model) predstavlja početni korak ka izradi prototipa pomoću rapid prototyping tehnologije. Preferiraju se tijela tj. modeli koji imaju volumen budući da površinskim modelima nerijetko nedostaje dio podataka tako da se na površini CAD modela pojavljuju greške u obliku praznina. Jednako tako površinski modeli nisu tako dobri kao ispunjeni modeli po pitanju prikazivanja unutarnje geometrije tijela. Najčešće korištene CAD aplikacije za modeliranje su:

- Dassault Systems CATIA - SDRC I-DEAS - GM Unigraphics II - Parametri Technologies Pro/ENGINEER

Prijenos podataka od CAD alata do RP sistema vrši se preko standardiziranih formata upotrebom posebnih programskih alata tzv. prevodioca. Najčešće korišteni format je .STL, a većina, ako ne i svi, CAD modeleri integralno podržavaju navedeni format. STL format datoteke je standardni industrijski interface između 3D CAD modeleara i rapid prototyping sistema. STL format je razvijen od strane Albert Consulting Group za 3D Systems, Inc. Stereolitography Apparatus, što je predstavljalo prvi komercijalni rapid prototyping sistem. 3. 6.3.2 Potpore

Većina modela izrađenih uz pomoć rapid prototyping tehnologije zahtjeva neki oblik potporne strukture (Slika 3.17). Ove potpore sprječavaju deformaciju modela dok se on generira kroz rapid prototyping proces. Deformacije se javljaju zbog promjene stanja materijala iz tekućeg u kruto pri čemu se on obično skuplja. Ovi gubici volumena uvjetuju nepravilnosti površine pa su iz tog razloga nužne potporne strukture koje to sprječavaju. Jednako tako potporne strukture su nužne za viseće dijelove modela, budući bi došlo do njihove deformacije uslijed nedovoljne čvrstoće materijala.

Kutna Bazna

Slika 3.17: Različite vrste potpora

54

Sistemi na laserski-fotopolimernoj osnovi kreiraju potporu neovisnu od samog izratka (prototipa). Riječ je najčešće o tankim zidovima organiziranim u pravokutnu mrežu radi njihovog lakšeg uklanjanja nakon što je prototip u cijelosti izrađen. (Slika 3.18)

Slika 3.18: Mrežasti tip Potpore na CAD modelu za SL proces 3. 6.3.3 Primjer rapid prototyping procesa U daljnjem tekstu dat je jedan primjer RP sistema i procesa (Fused Deposition Modeling) . Svim procesima zajedničko je da model izrađuju sloj po sloj, a takvi se procesi tj. tehnologije u literaturi nazivaju Layer Manufacturing Technologies (LMT). Fused Deposition Modeling (FDM) je proces koji ne koristi laser. Razvio ga je 1988. godine Scott Crump predsjednik korporacije Stratasys Inc. – u Minneapolisu, SAD. Zajedno s uređajem isporučuje se i programski paket komercijalnog naziva 3D Modeler. Riječ je o programu koji je u stanju prepoznati i procesu prilagoditi žičani (wire-frame), površinski (surface) ili ispunjeni (solid) CAD model.

Slika 3.19: FDM sustav Stratasys Titan [www.stratasys.com]

Proces izrađuje model na principu polaganja slojeva rastopljenog termo-plastičnog materijala, a započinje učitavanjem CAD modela u sistem. UNIX bazirana radna stanica, kao kontrolni računar, u stanju je obraditi CAD modele pohranjene u različitim

Mode

Potpore

55

formatima npr. IGES (univerzalni format za razmjenu podataka među različitim 3D-CAD aplikacijama), NC, ili .STL.

Proces (Slika 3.20) započinje tako da se namotaj termo-plastičnog punjenja prečnika 1.27 mm, sličnog običnoj žici, dovodi do zagrijane glave za ekstrudiranje. Sada već tekući termo-plastični materijal održava se na temperaturi koja je za jedan stepen veća od temperature skrućivanja i to do trenutka nanošenja na radnu plohu. Prema podacima dobivenim od kontrolnog računara koji u horizontalnoj ravnini pozicionira glavu za ekstrudiranje, materijal se nanosi na radni sloj. Nakon nanošenja materijal se skrućuje.

Prvi sloj materijala nanosi se na horizontalnu ravnu ploču napravljenu od stiropora. Ploča je učvršćena na računarom kontrolisanu platformu koja se po završetku pojedinog sloja pomiče vertikalno prema dole. Cijeli postupak se ponavlja dok se cijeli prototip ne izradi.

Ekstruder(trenutno pasivan)

Ekstruder(trenutno aktivan)

Slika 3.20: Shematski prikaz FDM procesa

Neki od sistemi imaju fiksnu radnu površinu, a vertikalni pomak nakon kreiranja pojedinog sloja se ostvaruje pomicanjem glave za ekstrudiranje vertikalno prema gore.

Ovaj proces ne zahtjeva naknadnu obradu modela. Debljina sloja je u rasponu od 0.025 do 1.27 mm. Materijali koji se koriste su mašinski i ljevački vosak. Izrađeni prototip može se naknadno bojati ili dodatno obraditi. Negativna strana procesa je što su potrebne potporne strukture za sve viseće dijelove.

Cijena uređaja se kreće od 62,000 – 186,000 dolara (ovisno o modelu) u što je uključen software te prateća UNIX radna stanica.

56

Primjeri dijelova dobijenih rapid prototyping tehnologijom

57

4. IMPLEMENTACIJA CAD/CAM SISTEMA Sve veći zahtjevi u pogledu kvaliteta proizvoda i smanjenja cijene izizskuju kod proizvođača zaokret prema novim tehnologijama koje koriste računarsku podršku pri konstruiranju (CAD) i proizvodnji (CAM). Uspješna implementacija CAD/CAM-a oslanja se na osnovne principe planiranja. Proizvođači koji su kod implementacije CAD/CAM sistema polazili planski i sistematično, imali su drastično povećanje kvaliteta proizvoda, što im je u praksi dalo mogućnost za održavanjem konkurentske prednosti na tržištu. S druge strane, proizvođači koji su brzopleto nastojali integrisati CAD/CAM tehnologije, prije nego što su u potpunosti shvatili njihove stvarne potrebe, imali su ozbiljna nazadovanja, time što bi izgubili konkurentnu prednost. Zbog toga je ključno da „planiranje“ bude glavni korak prije implementacije CAD/CAM-a.

4.1. Pogrešna shvatanja o CAD/CAM-u

Ovo su neka od pogrešnih shvatanja (poimanja) CAD/CEM-a:

1. Brz uspjeh. 2. Obezbjeđuje magična rješenja. 3. Omogućva brzo rješavanje postojećih problema. 4. Omogućva jednostavan prijenos podataka između sistema. 5. Razrješava nas birokratije i eliminiše kancelarijske poslove. 6. Raspolaže sa user-friendly softverom.

Slika 4.1 Primjer CAD/CAM operativne konfiguracije ( ICAD )

Prodavači CAD/CAM sistema teže da ih prezentuju kao ključ brzog uspjeha. To nije slučaj, kada se javljuju prikriveni troškovi i problemi. Menadžment spoznaje da se cijena održavanja i rada CAD/CAM sistema nije u potpunosti razumjela. CAD/CEM tehnologija ne može riješiti probleme osoblja i opreme niti može učiniti da problemi nestanu. Suprotno, računarska tehnologija, ako se ne koristi ispravno može uvećati probleme i čak uzrokovati konstruktivne greške prije nego sami ljudi. Korisnici su iskusili poteškoću u primjeni raznih hardverskih komponenti. U mnogim slučajevima, podaci se ne prenose lako i neophodan je dopunski rad. Najveći problem na putu implementiranja CAD/CAM tehnologije je uvjerenje menadžera da njihove kompanije ne stvaraju profit godinama bez takozvanog

58

„svemogučeg“ računara. Otpuštanje administracije prijeti narušavanju autoriteta menadžera i postoječem položaju. Razmišljanje da svi sektori mogu dijeliti informacije kroz baze podataka prouzrokuje strah kod radnika kao i kod menadžera i podstiče protivljenje potpunoj uvezanosti CAD/CAM-a unutar kompanije. ( Slika 4.1.) 4.2. Izbor CAD/CAM sistema Pri nabavci CAD/CAM sistema, nužno je razmatrati sljedeće:

1. Razlog nabavke 2. Očekivanja od sistema 3. Priprema (podešavanja) prije i poslije implementacije 4. Ciljevi

Prilikom planiranja nabavke CAD/CAM sistema važno je da menadžer odredi neke specifične razloge za nabavku. Glavni cilj je reduciranje vremena u proizvodnji. To je najvažniji razlog za menadžera da implementira CAD/CAM sistem u proizvodnji. Na primjer, ako je svrha kupovine kompjuterskog sistema unaprijediti izradu crteža (dokumentacije) tako da ovaj proces bude mnogo brži, onda je važno naglasiti da u većini slučajeva izrada crteža (dokumentacije) predstavlja samo 1% od ukupne cijene procesa. Samo, ovo poboljšanje nije ekonomski opravdano za unaprjeđenje CAD/CAM sistema. 4.3. Praktčne koristi korištenja CAD/CAM sistema

Reduciranje grešaka pri konstruiranju. Obzirom na tačnost, osigurana kroz primjenu CAD/CAM sistema, greške u procesu konstruisanja mogu biti minimizirane ukoliko se podaci razmjenjuju i prenose putem računarske mreže u odnosu na uobičajeni pristup kopiranja, kucanja, pravljenja privremenih bilješki, itd.

Unaprjeđenje procesa kostruisanja korištenjem integriranih analiza. Ova funkcija bi međutim trebala biti u potpunosti iskorištena od svih proizvođača, a isto tako bi trebala biti predmet planiranja.

Grafička simulacije. Proizvodni proces se može grafički simulirati sa ciljem da se minimiziraju greške i reduciraju operativni troškovi. Grafički prikaz ima glavnu ulogu u provjeri NC programiranja za određeni dio, provjeri zazora između različitih dijelova jednostavnim povezivanjem na ekranu, pomoć je i u prikazivanju proizvoda bojama, i najvažnije od svega što korisnik može trenutno modificirati postojeću konstrukciju.

Tehnološke potrebe. Da bi zadržali svoju konkurentsku poziciju, proizvođači moraju da proizvode kvalitetne proizvode sa konkurentnom cijenom. Inostrane zemlje postaju sve više agresivnije i odlučnije da urade šta je potrebno da bi ostale aktivne na smanjenom svijetskom tržištu. Japan je kombinovao dvije veoma važne komponente za ekonomski uspjeh: kompjuterske tehnologije kao i namjenski obučeno, školovano osoblje. Japan je zadržao vodeću poziciju kroz stalno poboljšavanje kvalitete proizvoda održavajući svoju proizvodnju konkurentnom. Dodatno, razvijen je sistem za servisiranje i održavanje svojih proizvoda. Južno Američke i Azijske zemlje nude najjeftiniju radnu snagu, tako da one privlače veliki broj kompanija. Zapadna evropa ulazi u novu fazu razvoja evropskog tržišta čiji je glavni zadatak konkurentnost sa Japanom i Sjedinjenim Državana. Da bi preživjeli jaku konkuranciju proizvođači prave planove i CAD/CAM tehnologije postaju više nužnost

59

nego opcija. Stvarne (praktične) prednosti koje CAD/CAM sistem pruža za uspješno ostvarenje dobiti su :

1. Kraći ciklusi proizvodnje 2. Integriranje inžinjerskih funkcija kao što su konstruranje, analize i proizvodnja. 3. Povećanje produktivnosti pri dizajniranju. 4. Kraće vrijeme razvoja 5. Efikasnije planiranje i osiguranje kvaliteta. 6. Bolja kontrola proizvodnog procesa. 7. Reducirana cijena proizvodnje 8. Konkurentna cijena proizvoda

4.4. Cijene U osnovi postoje dvije vrste sistema za odabir kada smo se odlučili za nabavku CAD/CAM sistema : „turn-key“ sistem i standardni sistem. „Turn-key“ sistem. Pouzdan dobavljač obično konstruira ovaj sistem integrišući hardver, softver i operativni sistem tako da oni funkcionišu na najbolji način. „Turn-key“ sistemi nisu standardizovani i zato ne postoji povezanost sa ostalim hardverima niti podržavaju softvere koji su različiti sopstvenog. Standardni sistem. Ovi sistemi su baziran na popularnim operativnim sistemima kao što su DOS, UNIX ili VMS koji nam omogućavaju korištenje različitih softverskih paketa. Korisnik bira odgovarajući hardver i softver. Cijena CAD/CAM sistema se sastoji iz tri kategorije : hardver , softver i obuka.

4.5. Izbor isporučioca

Prvi korak u implementaciji CAD/CAM sistema zahtjeva formiranje komisije. Dužnost komisije je sljedeća:

1. Prikupljanje specifične informacije o tome šta CAD/CAM sistemi izvršavaju. Ovo pomaže isporučiocima sa njihovim prijedlozima. Informacije treba da sadrže: • Broj inžinjera konstruktora • Broj crtača • Broj NC programera • Broj smjena za svako odjeljenje • Prekovremeni rad za konstruiranje i crtanje • Procenat vremena koji se potroši za generiranje novih crteža • Procenat vremena potreban za reviziju crteža • Vrste NC mašina koje posjedujemo • CAD/CAM sistem koji je već u upotrebi • Koji CAD/CAM sistem koristi konkurencija • Sve ostale korisne informacije

2. Traženje prijedloga od isporučioca. Ovo je normalna procedura pri kojoj

isporučioc predlaže najčešće korištenu konfiguraciju sistema za vaše potrebe, zasnovane na informacijama koje ste mu prikupili i obezbjedili, zajedno sa procjenom troškova.

60

4.6. Testiranje sistema Testiranje sistema postaje standardna praksa pri procjeni opreme za koju isporučioc uradi neke od aplikacija za naručioca. Prikaz (demonstriranje) omogućuje kupcu da otkrijete ograničenja , brzinu, ljudske potrebe i druge zahtjevane važne interfejse. Prikazani model mora biti vrlo blizak, ako nije identičan, sa onim koji se namjerava naručiti. Mora se voditi računa i o tome da su ljudi koji prezentiraju sistem, tehnički veoma obučeni i neodražavaju znanje radnika naručioca opreme.

Kad se kupuje CAD/CAM sistem, obuka je veoma važna od samog početka. Mnogi isporučioci obezbjeđuju kratke kurseve, u različitim formama kao uvodni, rad sistema i crtanje do naprednih kurseva za metodu konačnih elemenata i proizvodnju. Kupci moraju biti svjesni o značaju obuke i odlučiti da li je ili ne potrebno uključiti obuku. Ovakav pristup povećava produktivnost kompanije i osigurava dugoročne ciljeve.

4.7. CAD/CAM tržište

Danas se CAD/CAM tržište razvilo u složenu (komplikovanu) mrežu isporučioca koji se nude sve većoj klijenteli. Sa naprednom mikroprocesorskom tehnologijom, jeftiniji „otvoreni“ sistemi postaju sve popularniji. Postoje tri tipa CAD/CAM isporučioca specijaliziranih u procjeni hardvera, softvera ili hardvera/softvera. Nova dostignuća u hardver tehnologiji su otvorili vrata za nove korisnike. Što je nekada bio problem koji može biti rješen samo na centralnom računaru sada je postalo moguće uraditi na PC-u ili radnoj stanici. Nove vrste hardvera sa nižim cijenama su privlačne za veliki broj novih korisnika. Postoji određena svijest kod mnogih korisnika o CAD/CAM tehnologijama i njihovim ograničenjima. Ta ograničenja su korisnike učinila veoma izbirljive, i mnogi se okreću prema posebno dizajniranom (podešenom) CAD/CAM sistemu. Buduće tržišta će uveliko zavisiti od mogućnosti računara. CAD/CAM sistemi će postati dio inžinjerskog odjela, a na taj način će taj odjel zauzeti važno mjesto u funkcionisanju kompanije. PC će postati osnovna računarska snaga, smanjujući korištenja centralnih računara i ostalih radnih stanica. Vektorsko procesiranje i paralelno procesiranje će igrati glavnu stavku u budućim generacijama CAD/CAM sistema dizajniranog za simulacije u realnim vremenu i za svrhe animacije.