CAD systémy: cíle vytváření, složení a struktura

CAD systémy jsou systémypočítačově podporovaný design, který se používá k provádění různých návrhových postupů s využitím výpočetní techniky. S pomocí takového softwaru se také vytváří technologická a projektová dokumentace pro jednotlivé budovy, výrobky nebo stavby. Moderní systémy CAD se používají v nejrůznějších oblastech moderní lidské činnosti a téměř každý má svůj vlastní jedinečný typ těchto nástrojů.

Co to je?

Zkratka CAD je často považována zastandardní anglický ekvivalent pojmu CAD, ale ve skutečnosti to není tak úplně pravda. Systémy CAD nelze považovat za plnohodnotný analog CAD jako organizační a technický systém, protože GOST dává tuto frázi ve formě standardizovaného anglického ekvivalentu pojmu „počítačově podporovaný design“. Pojem CAD je tedy přeložen do angličtiny spíše jako systém CAE, ale řada zahraničních zdrojů naznačuje, že pojem CAE je zobecněný koncept, který zahrnuje použití jakékoli výpočetní technologie ve strojírenských pracích, včetně CAM a CAD.

Proč je to nutné?

CAD systémy se používají hlavně promaximalizovat efektivitu a produktivitu inženýrů prostřednictvím plné automatizace designu a další přípravy výroby. Díky jejich použití jsou tedy dosaženy následující výhody:

• doba návrhu je výrazně snížena;
• množství práce potřebné pro plánování a návrh je sníženo;
• celkové náklady na výrobu a design jsou výrazně sníženy, což přímo ovlivňuje provozní náklady;
• zvýšení technické a ekonomické úrovně i kvality výsledků projekčních prací;
• snížení nákladů na testování a modelování v plném měřítku.

Moderní CAD systémy jako vstupvyužít různé technické znalosti odborníků, kteří se zabývají vylepšováním výsledků, zaváděním různých požadavků na design, kontrolou výsledného designu, jeho úpravou a mnoha dalšími věcmi.

Implementace automatizovanéhonávrh se provádí jako komplex aplikovaných obslužných programů, pomocí nichž je zajištěn návrh, jakož i další kreslení a trojrozměrné modelování konstrukcí nebo objemových a plochých dílů.

Ve většině případů CAD systémy zahrnují moduly pro modelování trojrozměrných struktur, stejně jako návrh výkresů a různé textové dokumentace návrhu.

Jsou klasifikovány hlavně podle několika parametrů:

• typ a typ dotyčného objektu;
• úroveň automatizace postupu návrhu;
• složitost vytvářeného objektu;
• složitost procesu automatizace;
• počet použitých dokumentů;
• povaha použitých dokumentů;
• celkový počet úrovní, které budou přítomny ve struktuře technické podpory.

Účel

Podle toho, jaké úkoly CAD systémy jsou implementovány, jsou rozděleny do několika skupin:

• Automatizace trojrozměrného nebo dvourozměrného geometrického návrhu, jakož i tvorba různých technologických nebo konstrukčních dokumentací.
• Návrh a další tvorba výkresů.
• Geometrické modelování.
• Automatizace různých technických výpočtů, dynamické modelování, analýza a simulace fyzikálních procesů, po nichž následuje ověření a optimalizace produktů.
• Podtřída nástrojů CAE používaných pro počítačovou analýzu.
• Fondy určené na technologicképříprava výrobního procesu různých produktů, která umožňuje automatizaci programovacího postupu a další řízení zařízení pomocí GAPS nebo CNC.
• Nástroje určené k automatizaci plánovacích procesů pro různé technologické procesy používané na spojení systémů CAM a CAD.

Většina automatizovaných systémůDesigny mohou kombinovat řešení různých problémů, které se vztahují k různým aspektům designu - jedná se o integrovaný nebo integrovaný počítačový systém (CAD).

Obecně přijímaná mezinárodní klasifikace

Moderní klasifikace je rozděluje do několika kategorií:

• kreslicí orientované systémy, které se poprvé objevily v sedmdesátých letech minulého století, ale v některých situacích je stále možné je použít;
• systémy, které vytvářejí trojrozměrné elektronické modely objektů, díky nimž je možné řešit různé problémy spojené s modelováním až po výrobní postup;
• systémy, které podporují koncept úplného elektronického popisu objektu.

Druhým typem je technologie,zajišťování vývoje a následné podpory informačního elektronického modelu po celou dobu jeho životního cyklu, včetně koncepčního a podrobného návrhu, plnohodnotného marketingu, výroby, technologické přípravy, provozu i likvidace a oprav.

V moderní technické a vzdělávací literatuře astejně jako různé státní normy je zkratka CAD interpretována jako „Computer-aided design system“, ale zároveň zde nejvíce odpovídá koncept „Automation system for design work“, ale je obtížnější jej pochopit, proto , je to řádově méně časté. Často se stává, že při navrhování v systémech CAD si můžete všimnout nesprávné interpretace „Automatického návrhového systému“, i když ve skutečnosti je ze své podstaty chybný. Nezapomeňte, že koncept „automatického“ zajišťuje zcela nezávislý provoz systému bez nutnosti jakékoli lidské účasti, zatímco CAD stále vyžaduje provádění některých úkolů samotnou osobou a úplná automatizace se týká pouze jednotlivých postupů a operace ...

Tento koncept také není zcela správný,jako „Computer Aided Design Tool“, jak by se dalo nazvat příliš úzce zaměřeným. Samozřejmě, v tuto chvíli je CAD považován výhradně za aplikovaný software nezbytný pro provádění konstrukčních činností, ale ve skutečnosti je v domácí literatuře a různých státních normách CAD považován za objemnější koncept, který zahrnuje nejen softwarové nástroje.

CAD ve stomatologii

Drtivá většina moderníchzubní kliniky používají CAD. CAD systémy ve stomatologii se používají k výrobě vysoce kvalitních zubních protéz, již více než deset let se používají k výrobě abutmentů pro implantáty, korunky a všechny druhy protéz, které mají vynikající kvalitu a vysokou přesnost . Podstata této technologie spočívá ve skutečnosti, že zpočátku se trojrozměrné modelování vytvořené struktury provádí na počítači a teprve poté se pomocí konstrukčního modelu provádí výroba na frézovací jednotce.

Zubní lékaři tak získávají díky používání technologie CAD při své práci mnoho výhod. CAD systémy ve stomatologii se nejčastěji používají následujícími způsoby:

• nejdříve lékař provede otisk, který je poté odeslán do laboratoře;
• po dodání je otisk umístěn do specializovaného skeneru, který vytváří model budoucího produktu;
• do hry vstupuje systém CAD: 3D model se promění ve specializovaný soubor, který bude sloužit jako zdroj dat pro frézovací jednotku;
• pomocí výsledného pilníku se na frézovací jednotce vyrobí rám ze speciálního obrobku z oxidu zirkoničitého;
• nakonec je výsledný rám opatrně pokryt keramickou hmotou a upečen.

Systémy CAD / CAM ve stomatologii umožňujívyrábět korunky z oxidu zirkoničitého, které se od produktů obsahujících kovy liší mnoha výhodami. Samy o sobě se tyto výrobky prakticky neliší barvou od přírodních zubů, protože výběr odstínu se provádí při výrobě rámu. Dále je rám pečlivě pokryt speciální keramickou hmotou, která má průsvitnou a průsvitnou strukturu a na své paletě také obsahuje poměrně širokou škálu barev, což umožňuje vyrábět korunky podobné přirozeným zubům.

Samotný oxid zirkoničitý má vysoký obsahbiokompatibilní, i když je ve srovnání s drahými kovy, a je hypoalergenním materiálem, což bylo potvrzeno v průběhu řady vědeckých klinických studií. Ve skutečnosti však korunky založené na kostře oxidu zirkoničitého nejsou zdaleka jediným typem produktů, pro jejichž výrobu se používají systémy CAD / CAM. CNC stroj založený na těchto technologiích vám umožňuje:

• různé mosty;
• dočasné koruny;
• přizpůsobené opěry.

Kromě již zmíněného oxidu zirkoničitého lze ve výrobním procesu použít celou řadu materiálů, včetně plastů, vosku, kobaltu a titanu, chromu.

Jaké jsou výhody?

Tyto technologie poskytují takové výhody jako:

• nejvyšší možná přesnost výroby s malými odchylkami;
• plná automatizace výrobních procesů, která téměř úplně eliminuje pravděpodobnost chyb;
• schopnost používat různé materiály;
• schopnost provádět postupy pro modelování a výrobu produktů na různých místech;
• omezení produktivity jakýchkoli probíhajících procesů.

CAD ve strojírenství

Nalezen systém CAD (T-FLEX CAD a další)dosti rozšířené v oblasti strojírenství, které se liší ve třech úrovních - dolní, střední a vyšší. Toto rozdělení se objevilo na přelomu osmdesátých a devadesátých let minulého století.

Nižší úroveň zahrnujeSystémy CAD / CAM / CAE s nízkými náklady, které se zaměřují hlavně na 2D grafiku, to znamená, že jsou zaměřeny hlavně na automatizaci kreslicích prací. Jako technická podpora pro lehké CAD systémy byly použity osobní počítače, které již v té době byly funkčně výrazně horší než plnohodnotné pracovní stanice.

Systémy nejvyšší úrovně, nebo, jak jsou stále přijímánynazývané těžké CAD systémy, byly navrženy pro použití na všech typech mainframů nebo pracovních stanic. Ukázalo se, že takové systémy jsou mnohem univerzálnější, ale zároveň mají také poměrně vysoké náklady, zaměřují se hlavně na povrchové a objemové modelování. Návrh různých výkresových dokumentací v nich se často provádí prostřednictvím předběžného vývoje speciálních geometrických trojrozměrných modelů. Poté systémy, ve kterých byla funkce 3D modelování omezena výhradně na objemové modely, tj. Zaujímající mezipolohu mezi těžkými a lehkými, získaly svou vlastní průměrnou úroveň.

K dnešnímu dni vývoj CAD již vedl kskutečnost, že ve většině systémů střední úrovně se začaly objevovat speciální nástroje pro povrchové modelování a funkce dostupné pro použití v osobních počítačích se také staly přijatelnými pro moderní systémy vyšší úrovně. Kvůli tomu se změnily i ty principy, podle kterých se dříve rozlišovalo na střední a těžké systémy. Moderní CAD systémy těžké úrovně se nyní nazývají CAE / CAD / CAM / PDM, tedy ty, které současně obsahují takové funkce jako:

• technologické a konstrukční inženýrství;
• inženýrská analýza;
• řízení informací o projektu;
• rozšířená sada speciálních softwarových modulů.

Naproti tomu moderní systémy střední třídy se obvykle nazývají mainstream, mid-range nebo jednoduše sériové.

Systémy stejné úrovně lze volat pomocífunkční schopnosti jsou přibližně ekvivalentní, protože některé nové úspěchy objevující se v určitém softwarovém a metodologickém komplexu budou v blízké budoucnosti implementovány do nových verzí jiných. V CAD velkých společností je poměrně často zvykem kombinovat několik systémů různých úrovní současně. To je často dáno skutečností, že téměř všechny konstrukční postupy lze provádět na CAD systémech střední a nižší úrovně a navíc těžké jsou příliš drahé. Z tohoto důvodu podniky nakupují licence pro programy nejvyšší úrovně v poměrně omezeném počtu a drtivá většina moderních klientských základen je poskytována na úkor nižších a středních úrovní.

Navíc se to často stáváSystémy CAD / CAE mohou mít určité problémy, pokud jde o vzájemnou výměnu informací, ale tyto potíže jsou vyřešeny použitím speciálních formátů a jazyků přijatých v technologiích CALS, i když je třeba překonat určité potíže, aby byl zajištěn nezkreslený přenos geometrických dat prostřednictvím středně pokročilých unifikovaných jazyků.

Struktura

Jako každý jiný komplexní systém, CAD obsahuje několik subsystémů, které mohou být návrh nebo údržba.

První se zabývají přímou implementacírůzné projekční práce. Jako příklad z nich lze uvést subsystémy pro trojrozměrné geometrické modelování všech druhů mechanických objektů, analýzu obvodů, vytváření projektové dokumentace nebo trasování spojů desek plošných spojů.

Servisní subsystémy jsou určeny proAby se zajistil normální výkon návrhářů a jejich kombinace je mezi specialisty poměrně často, je obvyklé nazývat prostředí systému CAD. Jako typické subsystémy služeb se často používají základny pro správu návrhových dat, různé subsystémy pro vývoj a následnou údržbu softwaru CASE a také školicí systémy navržené tak, aby uživatelům usnadnily zvládnutí technologií implementovaných v CAD.

Strukturování v různých aspektech umožnilo vznik typů CAD softwaru, kterých je dnes pouze sedm:

• technický, který zahrnuje různý hardware;
• matematické, kombinující všechny druhy matematických metod, algoritmů a modelů;
• software, což je počítačový CAD program;
• informační, což zahrnuje databáze, systémy řízení pro tyto základny, stejně jako mnoho dalších informací použitých v procesu návrhu;
• lingvistické, vyjádřené formou komunikačních jazyků mezi počítači a designéry, jazyky pro výměnu dat mezi hardwarem CAD a programovacími jazyky;
• metodický, který zahrnuje všechny druhy konstrukčních technologií;
• organizační, prováděné formou popisů práce, personálních tabulek a další dokumentace, pomocí nichž se provádí regulace práce projekčních podniků.

Je třeba poznamenat, že celý soubor informací,který se používá v procesu návrhu, je odborníky nazýván informačním fondem CAD. Databáze je uspořádaná sbírka informací, která odráží různé charakteristiky objektů a jejich vztah v konkrétní předmětové oblasti. Přístup do databáze pro studium, záznam a následnou opravu dat se provádí prostřednictvím DBMS a soubor DBMS a DB se obvykle nazývá BnD, tj. Datová banka.

Klasifikace

Konstrukční systémy CAD / CAM jsou klasifikoványz řady důvodů, jako je aplikace, účel, rozsah (jak komplexně jsou řešeny zadané úkoly), jakož i povaha základního subsystému.

Pokud jde o aplikace, mezi nejoblíbenější a nejreprezentativnější je třeba rozlišovat následující skupiny CAD:

• používané v oblasti obecného strojírenství (kvůli kterému se jim obvykle říká strojírenství);
• používané v oblasti rádiové elektroniky;
• používá se v oblasti stavebnictví a architektury.

Kromě toho je tu také docela velkýpočet specializovaných systémů buď přidělených v uvedených skupinách, nebo představujících zcela nezávislou větev klasifikace. Jako ilustrativní příklad můžeme uvést systémy CAD pro velké integrované obvody, elektrické stroje, letadla a řadu dalších.

Jednotlivci se liší v měřítku.softwarové a metodologické komplexy, včetně komplexu pro kontrolu pevnosti různých mechanických produktů podle metody konečných prvků nebo komplexu pro kontrolu elektronických obvodů, jakož i systémů s jedinečnou architekturou nejen softwaru, ale i hardwaru.

Základní subsystém

Zde existují následující typy CAD:

• Na základě geometrického subsystémumodelování a počítačové grafiky. Takové CAD systémy se zaměřují hlavně na různé aplikace, ve kterých design funguje jako hlavní postup návrhu, to znamená jasná definice prostorových forem a také vzájemné umístění objektů. Proto tato skupina zahrnuje mnoho CAD systémů z oblasti strojírenství, založených na grafických jádrech. V dnešní době je zcela běžné používat unifikovaná grafická jádra.
• Na základě DBMS.Řídí se hlavně aplikacemi, ve kterých je možné relativně jednoduchými matematickými výpočty zpracovat dostatečně velké množství informací. Často je lze nalézt v technických a ekonomických aplikacích, jako je návrh obchodních plánů, ale často se používají v procesu návrhu velkých objektů, jako jsou ovládací panely v automatických systémech.

Kromě toho existují také komplexní CAD systémy,který zahrnuje subsystémy všech předchozích typů. Jako typické příklady takto složitých systémů stojí za zmínku software, který se aktivně používá v moderním strojírenství neboli CAD LSI. Ten zahrnuje DBMS a různé subsystémy pro navrhování komponent, funkčních a logických obvodů, topologii krystalů a také testy pro analýzu vhodnosti vyráběných produktů. Aby byla zajištěna normální správa takto složitých programů, je obvyklé používat specializovaná systémová prostředí.