Informatică aplicată

Informatica aplicata

Curs 1 – Sisteme CAD

CAD (Computer-Aided Design) consta în utilizarea acelor tehnologii computerizate care

ofera asistenta în procesul de proiectare a unui produs. Capacitatile produselor software din aceasta

categorie variaza de la reprezentarea vectorizata bidimensionala (Computer-Aided Drafting –

desenarea asistata de calculator), pâna la modelarea tridimensionala a volumelor solide si/sau a

suprafetelor (figura 1).

Programele CAD sunt utilizate pentru a proiecta, dezvolta si optimiza produse, de la

componente de sine statatoare pâna la ansambluri. Produsele proiectate pot fi bunuri tehnice de larg

consum, unelte si masini unelte, constructii din orice categorie (cladiri rezidentiale, de birouri,

industriale, publice, poduri, viaducte etc.). Principala activitate pe care o acopera CAD consta în

reprezentarea grafica 2D sau 3D a componentelor fizice, dar se utilizeaza si în alte activitati

ingineresti din categoria “proiectare”, cum ar fi proiectarea conceptuala, analiza comportarii

ansamblurilor supuse la diverse solicitari, definirea metodelor de fabricare a componentelor

proiectate.

Influenta benefica a utilizarii acestor programe se vede în primul rând în obtinerea unor

produse performante în conditii de reducere a costurilor si a ciclului de proiectare. Figura 2 prezinta

domeniile în care poate fi regasita implicarea programelor din categoria CAD.

Figura 1 Figura 2

Principalele facilitati oferite de produsele CAD

Programele CAD moderne ofera în general urmatoarele facilitati:

- Crearea modelelor geometrice de tip wireframe. Este reprezentarea vizuala doar a

muchiilor unui obiect tridimensional, fie ele segmente sau curbe. Punctele în care se

întâlnesc doua sau mai multe muchii se numesc vertexuri. Pe baza acestor modele, pot fi

obtinute vederi 2D simple, prin rotirea corespunzatoare a obiectului si alegerea optiunii de

nereprezentare a liniilor ascunse. Modelele tip wireframe au avantajul vitezei mari de

redesenare, ceea ce le face utile în cazul modelelor foarte complexe (de exemplu,

ansambluri complicate) sau în reprezentarea modelelor în miscare în timp real, cand pozitia

acestora se modifica foarte rapid. Modelele wireframe sunt de asemenea utilizate pe scara

larga în programarea traseelor sculelor aschietoare de la masinile cu comanda numerica. Pe

de alta parte însa, acest tip de reprezentare poate conduce la confuzii sau la neîntelegerea

modelului (fig. 3 a).

- 2 -

Figura 3 a Figura 3 b

- Modelarea volumelor solide. Spre deosebire de modelarea wireframe, volumele solide

ofera o imagine clara, lipsita de ambiguitati, a piesei tridimensionale (fig. 3 b). Modelarea

solida se cere mai cu seama pentru faza ulterioara de analiza la solicitari (analiza cinematica

si dinamica a ansamblurilor, analiza cu elemente finite etc.), animatii, sau pentru realizarea

rapida a prototipurilor cu “imprimante” 3D. Exista diverse posibilitati de a obtine un volum

tridimensional:

- trasaj (se deplaseaza un contur plan închis de-a lungul unui alt contur care poate fi

închis sau deschis);

- reprezentarea domeniilor limita (un volum solid este reprezentat initial prin

suprafetele care-l marginesc; ulterior, se umple volumul gol cuprins între aceste

suprafete);

- generarea instantelor parametrizate (metoda folosita în general pentru piesele

standard: este definita mai întâi o primitiva cu anumite dimensiuni parametrizate,

dupa care pot fi generate automat mai multe instante ale primitivei pe baza a diverse

seturi de valori ale acestor dimensiuni; de exemplu, se defineste un surub, apoi se

dau diverse valori pentru diametre si lungime, obtinându-se automat diferite variante

(instante) ale surubului);

- geometria constructiva solida (Constructive Solid Geometry – CSG). Se utilizeaza

operatori booleeni (uniune, intersectie, diferenta) pentru a face operatii cu obiecte

tridimensionale simple numite primitive (cilindri, paralelipipede, prisme, piramide

sfere, conuri). Asadar, volumul final se obtine prin combinarea acestor primitive.

Fiecare primitiva poate fi caracterizata si de un set de dimensiuni specifice (de

exemplu, cilindrul poate fi caracterizat printr-o anumita raza si o anumita înaltime).

- Modelarea bazata pe caracteristici: face apel la operatii complexe de obiecte si

operatori pentru a genera un volum. Programele retin ordinea în care au fost facute

operatiile care au condus la obtinerea volumului final. Modificarile ulterioare aduse

unor parametri se pot propaga pâna la finalul ciclului de modelare.

- Modelarea prin fatetare: genereaza poligoane plane cu laturi comune, care

aproximeaza suprafetele exterioare ale volumului. Cu cât poligoanele au dimensiuni

mai mici, cu atât suprafetele exterioare sunt aproximate mai bine. Metoda folosita în

general în ingineria inversa (obtinerea unui model 3D computerizat, prin scanarea

unui model fizic existent).

- Modelarea suprafetelor. Se utilizeaza pentru a descrie doar exteriorul unui volum,

suprafata acestuia. Exista doua categorii principale de tehnici de modelare a suprafetelor:

- prin utilizarea cotelor si a unor metode exacte pentru a crea o geometrie bine

definita, cu dimensiuni