CAD sistēmas: radīšanas mērķi, sastāvs un struktūra

CAD sistēmas ir sistēmasdatorizēts dizains, ko izmanto, lai veiktu dažādas projektēšanas procedūras, izmantojot datortehnoloģiju. Ar šādas programmatūras palīdzību tiek izveidota atsevišķu ēku, izstrādājumu vai konstrukciju tehnoloģiskā un projektēšanas dokumentācija. Mūsdienu CAD sistēmas tiek izmantotas visdažādākajās mūsdienu cilvēka darbības jomās, un gandrīz katrai no tām ir savs unikāls šāda veida pakalpojumu veids.

Kas tas ir?

Saīsinājumu CAD bieži uzskata partermina CAD standarta angļu valodas ekvivalents, taču patiesībā tas nav pilnīgi taisnība. CAD sistēmas nevar uzskatīt par pilnvērtīgu CAD sistēmu kā organizatoriskas un tehniskas sistēmas analogu, jo GOST šo frāzi sniedz kā standartizētu angļu valodas termina "datorizēts dizains" ekvivalentu. Tādējādi termins CAD tiek tulkots angļu valodā vairāk kā CAE sistēma, taču vairāki ārvalstu avoti norāda, ka termins CAE ir vispārināts jēdziens, kas ietver jebkuras datortehnoloģijas izmantošanu inženierdarbos, ieskaitot CAM un CAD.

Kāpēc tas ir nepieciešams?

CAD sistēmas galvenokārt tiek izmantotaslai maksimāli palielinātu inženieru efektivitāti un produktivitāti, izmantojot pilnīgu dizaina automatizāciju un turpmāku ražošanas sagatavošanu. Tādējādi to izmantošanas dēļ tiek sasniegtas šādas priekšrocības:

• projektēšanas laiks ir ievērojami samazināts;
• tiek samazināts plānošanai un projektēšanai nepieciešamā darbaspēka daudzums;
• ievērojami samazinās kopējās ražošanas un projektēšanas izmaksas, kas tieši ietekmē ekspluatācijas izmaksas;
• tehniskā un ekonomiskā līmeņa paaugstināšanās, kā arī veikto projektēšanas darbu rezultātu kvalitāte;
• samazinot testēšanai un pilna mēroga modelēšanai nepieciešamās izmaksas.

Mūsdienu CAD sistēmas kā ievadeizmantojiet dažādas ekspertu tehniskās zināšanas, kuri nodarbojas ar rezultātu uzlabošanu, dažādu dizaina prasību ieviešanu, iegūtā dizaina pārbaudi, modificēšanu un daudzām citām lietām.

Automatizētas ieviešanaprojektēšana tiek veikta kā lietišķo inženierkomunikāciju komplekss, ar kura palīdzību tiek nodrošināts dizains, kā arī turpmāka konstrukciju vai tilpuma un plakano daļu zīmēšana un trīsdimensiju modelēšana.

Lielākajā daļā gadījumu CAD sistēmas ietver moduļus trīsdimensiju struktūru modelēšanai, kā arī rasējumu un dažādas projekta teksta dokumentācijas dizainu.

Tos galvenokārt klasificē pēc vairākiem parametriem:

• attiecīgā objekta tips un tips;
• projektēšanas procedūras automatizācijas līmenis;
• izveidojamā objekta sarežģītība;
• automatizācijas procesa sarežģītība;
• izmantoto dokumentu skaits;
• izmantoto dokumentu veids;
• kopējais līmeņu skaits, kas būs tehniskā atbalsta struktūrā.

Mērķis

Atkarībā no tā, kādi CAD sistēmu uzdevumi tiek īstenoti, tie tiek sadalīti vairākās grupās:

• Trīsdimensiju vai divdimensiju ģeometriskā dizaina automatizācija, kā arī dažādas tehnoloģiskas vai projekta dokumentācijas izveidošana.
• Zīmējumu noformēšana un turpmāka veidošana.
• Ģeometriskā modelēšana.
• Dažādu inženiertehnisko aprēķinu automatizācija, dinamiska modelēšana, kā arī fizisko procesu analīze un simulācija ar sekojošu produktu verifikāciju un optimizāciju.
• Datoru analīzei izmantoto CAE rīku apakšklase.
• Līdzekļi, kas paredzēti tehnoloģiskāmdažādu produktu ražošanas procesa sagatavošana, kas dod iespēju automatizēt programmēšanas procedūru un iekārtu tālāku vadību ar GAPS vai CNC.
• Rīki, kas paredzēti dažādu tehnoloģisko procesu plānošanas procesu automatizēšanai, ko izmanto CAM un CAD sistēmu krustojumā.

Lielākā daļa automatizēto sistēmuDizains var apvienot dažādu problēmu risināšanu, kas attiecas uz dažādiem dizaina aspektiem - tā ir integrēta vai integrēta datorizēta projektēšanas (CAD) sistēma.

Vispārpieņemta starptautiskā klasifikācija

Mūsdienu klasifikācija tos iedala vairākās kategorijās:

• uz zīmēšanu orientētas sistēmas, kas pirmo reizi parādījās pagājušā gadsimta septiņdesmitajos gados, bet joprojām var tikt izmantotas dažās situācijās;
• sistēmas, kas rada trīsdimensiju objektu elektroniskos modeļus, kuru dēļ kļūst iespējams atrisināt dažādas problēmas, kas saistītas ar modelēšanu līdz ražošanas procedūrai;
• sistēmas, kas atbalsta objekta pilnīga elektroniskā apraksta koncepciju.

Pēdējais veids ir tehnoloģija,informācijas elektroniskā modeļa izstrādes un turpmāka atbalsta nodrošināšana visā tā dzīves ciklā, ieskaitot konceptuālu un detalizētu dizainu, pilnvērtīgu mārketingu, ražošanu, tehnoloģisko sagatavošanu, darbību, kā arī iznīcināšanu un remontu.

Mūsdienu tehniskajā un izglītības literatūrā untāpat kā dažādus valsts standartus, saīsinājumu CAD interpretē kā "Computer-aided design system", bet tajā pašā laikā šeit visciešāk atbilst jēdziens "Automation system for design work", taču to ir grūtāk uztvert, tāpēc , tā ir mazāk izplatīta secība. Bieži gadās, ka, projektējot CAD sistēmās, jūs varat pamanīt nepareizu "Automātiskās projektēšanas sistēmas" interpretāciju, lai gan patiesībā tā pēc savas būtības ir kļūdaina. Neaizmirstiet, ka jēdziens "automātiska" nodrošina pilnīgi neatkarīgu sistēmas darbību bez jebkādas cilvēka līdzdalības, savukārt CAD joprojām prasa, lai dažus uzdevumus veic pats cilvēks, un pilnīga automatizācija attiecas tikai uz atsevišķām procedūrām operācijas ...

Arī šī koncepcija nav pilnīgi pareiza,kā "datorizēta projektēšanas rīks", jo to varētu saukt par pārāk šauru fokusu. Protams, šobrīd CAD tiek uzskatīts tikai par lietišķo programmatūru, kas nepieciešama projektēšanas darbību veikšanai, taču faktiski vietējā literatūrā un dažādos valsts standartos CAD tiek uzskatīts par apjomīgāku jēdzienu, kas ietver ne tikai programmatūras rīkus.

CAD zobārstniecībā

Lielākā daļa mūsdienuzobārstniecības klīnikās izmanto CAD. CAD sistēmas zobārstniecībā tiek izmantotas augstas kvalitātes zobu protēžu ražošanai, vairāk nekā desmit gadus tās tiek izmantotas implantu, vainagu un visu veidu protēžu balstu ražošanai, kas visas ir izcilas kvalitātes un augstas precizitātes . Šīs tehnoloģijas būtība slēpjas faktā, ka sākotnēji izveidotās struktūras trīsdimensiju modelēšana tiek veikta datorā, un tikai pēc tam, izmantojot dizaina modeli, ražošana tiek veikta frēzēšanas blokā.

Tādējādi zobārsti saņem daudzas priekšrocības, izmantojot savā darbā CAD tehnoloģiju. CAD sistēmas zobārstniecībā visbiežāk tiek izmantotas šādos veidos:

• pirmkārt, ārsts uzņem iespaidu, kas pēc tam tiek nosūtīts uz laboratoriju;
• pēc piegādes nospiedums tiek ievietots specializētā skenerī, kas izveido nākotnes produkta modeli;
• spēlē CAD sistēma: 3D modelis pārvēršas par specializētu failu, kas kalpos par frēzēšanas vienības datu avotu;
• izmantojot iegūto failu, uz frēzēšanas vienības tiek izgatavots rāmis no īpaša sagataves, kas izgatavota no cirkonija oksīda;
• beigās iegūto rāmi rūpīgi pārklāj ar keramikas masu un cep.

CAD / CAM sistēmas zobārstniecībā ļaujizgatavot vainagus no cirkonija dioksīda, kas no metālu saturošiem izstrādājumiem atšķiras ar daudzām priekšrocībām. Pats par sevi šie izstrādājumi pēc krāsas praktiski neatšķiras no dabīgiem zobiem, jo ​​ēnas izvēle tiek veikta rāmja izgatavošanas laikā. Turpmāk rāmis ir rūpīgi pārklāts ar īpašu keramikas masu, kurai ir caurspīdīga un caurspīdīga struktūra, kā arī tās palete ietver diezgan plašu krāsu gammu, kas ļauj izgatavot dabīgiem zobiem līdzīgus kroņus.

Cirkonija oksīds pats par sevi ir augstsbioloģiski saderīgs, pat ja to salīdzina ar dārgmetāliem, un tas ir hipoalerģisks materiāls, kas ir apstiprināts vairāku zinātnisku klīnisku pētījumu gaitā. Tomēr faktiski vainagi, kuru pamatā ir cirkonija oksīda karkass, nebūt nav vienīgais produkta veids, kura ražošanai tiek izmantotas CAD / CAM sistēmas. CNC mašīna, kuras pamatā ir šīs tehnoloģijas, ļauj jums izgatavot:

• dažādi tilti;
• pagaidu vainagi;
• pielāgoti balsti.

Papildus jau minētajam cirkonija dioksīdam ražošanas procesā var izmantot visdažādākos materiālus, tostarp plastmasu, vasku, kobaltu un titānu, hromu.

Kādas ir priekšrocības?

Šīs tehnoloģijas sniedz šādas priekšrocības:

• pēc iespējas augstāka ražošanas precizitāte ar nelielām novirzēm;
• pilnīga ražošanas procesu automatizācija, kas gandrīz pilnībā novērš kļūdu iespējamību;
• spēja izmantot dažādus materiālus;
• spēja veikt procedūras produktu modelēšanai un izgatavošanai dažādās vietās;
• visu notiekošo procesu produktivitātes ierobežošana.

CAD mašīnbūvē

Atrasta CAD sistēma (T-FLEX CAD un citi)diezgan plaši izplatīta mašīnbūves jomā, kas atšķiras trīs līmeņos - apakšējā, vidējā un augšējā. Šis sadalījums parādījās pagājušā gadsimta astoņdesmito un deviņdesmito gadu mijā.

Zemākajā līmenī ietilpstCAD / CAM / CAE sistēmas ar zemām izmaksām, kas galvenokārt ir vērstas uz 2D grafiku, tas ir, galvenokārt ir vērstas uz zīmēšanas darbu automatizāciju. Kā vieglu CAD sistēmu tehniskais atbalsts tika izmantoti personālie datori, kas jau tajā laikā pēc funkcionalitātes ievērojami atpalika no pilnvērtīgām darbstacijām.

Augstākā līmeņa sistēmas vai, kā tās joprojām tiek pieņemtassauktās smagās CAD sistēmas, bija paredzētas izmantošanai visu veidu lieldatoros vai darbstacijās. Šādas sistēmas izrādījās daudz universālākas, taču tajā pašā laikā tām bija diezgan augstas izmaksas, koncentrējoties galvenokārt uz virsmas un cieto modelēšanu. Dažādu rasējumu dokumentācijas dizains tajos bieži tiek veikts, iepriekš izstrādājot īpašus ģeometriskus trīsdimensiju modeļus. Pēc tam sistēmas, kurās 3D modelēšanas funkcija aprobežojās tikai ar cietajiem modeļiem, tas ir, ieņemot starpposmu starp smagajiem un vieglajiem, saņēma savu vidējo līmeni.

Līdz šim CAD attīstība jau ir novedusi piefakts, ka lielākajā daļā vidēja līmeņa sistēmu sāka parādīties īpaši instrumenti virsmas modelēšanai, un personālajos datoros pieejamās funkcijas ir kļuvušas pieņemamas arī mūsdienu augstākā līmeņa sistēmām. Sakarā ar to ir mainījušies pat principi, pēc kuriem iepriekš tika veikta atšķirība starp vidēju un smagu sistēmu. Mūsdienu augsta līmeņa CAD sistēmas tagad sauc par CAE / CAD / CAM / PDM, tas ir, tās, kas vienlaikus ietver tādas funkcijas kā:

• tehnoloģiskā un dizaina inženierija;
• inženiertehniskā analīze;
• projekta informācijas vadība;
• paplašināts īpašu programmatūras moduļu komplekts.

Turpretī mūsdienu vidējās klases sistēmas parasti sauc par mainstream, mid-range vai vienkārši sērijveida.

Tā paša līmeņa sistēmas var izsaukt arfunkcionālās iespējas ir aptuveni līdzvērtīgas, jo daži jauni sasniegumi, kas parādās noteiktā programmatūras un metodoloģiskajā kompleksā, tuvākajā nākotnē tiks ieviesti citās jaunās versijās. Lielo uzņēmumu CAD ir diezgan bieži pieņemts vienlaikus apvienot vairākas dažāda līmeņa sistēmas. Bieži vien tas ir saistīts ar faktu, ka gandrīz visas projektēšanas procedūras var veikt vidēja un zemāka līmeņa CAD sistēmām, turklāt smagās ir pārāk dārgas. Šī iemesla dēļ uzņēmumi pērk licences augstākā līmeņa programmām diezgan ierobežotā skaitā, un lielākā daļa mūsdienu klientu bāzes tiek nodrošinātas uz zemākā un vidējā līmeņa rēķina.

Turklāt tas bieži notiekCAD / CAE sistēmām var būt noteiktas problēmas informācijas apmaiņā savā starpā, taču šādas problēmas tiek atrisinātas, izmantojot īpašus CALS tehnoloģijās pieņemtos formātus un valodas, lai gan ir jāpārvar dažas grūtības, lai nodrošinātu netraucētu ģeometriskos datus, izmantojot vidēji vienotas valodas.

Struktūra

Tāpat kā jebkura cita sarežģīta sistēma, arī CAD ietver vairākas apakšsistēmas, kuras var būt projektēšana vai uzturēšana.

Pirmie nodarbojas ar tiešu īstenošanudažādi dizaina darbi. Kā piemēru var minēt apakšsistēmas visu veidu mehānisko objektu trīsdimensiju ģeometriskai modelēšanai, ķēdes analīzei, projekta dokumentācijas izveidošanai vai PCB savienojumu izsekošanai.

Apkalpošanas apakšsistēmas ir paredzētaslai nodrošinātu normālu dizaineru sniegumu, un to kombinācija speciālistu vidū bieži notiek, ir ierasts saukt CAD sistēmas vidi. Kā tipiskas pakalpojumu apakšsistēmas bieži tiek izmantotas projektēšanas datu pārvaldības bāzes, dažādas apakšsistēmas CASE programmatūras izstrādei un turpmākai uzturēšanai, kā arī apmācības, kas paredzētas, lai lietotājiem būtu vieglāk apgūt CAD ieviestās tehnoloģijas.

Strukturēšana dažādos aspektos ļāva parādīties CAD programmatūras veidiem, kuru šodien ir tikai septiņi:

• tehniska, kas ietver dažādu aparatūru;
• matemātiska, apvienojot visu veidu matemātiskās metodes, algoritmus un modeļus;
• programmatūra, kas ir CAD datorprogramma;
• informatīva, kas ietver datu bāzes, pārvaldības sistēmas šīm bāzēm, kā arī daudz citu informāciju, kas izmantota projektēšanas procesā;
• lingvistiskas, izteiktas saziņas valodu veidā starp datoriem un dizaineriem, valodas datu apmaiņai starp CAD aparatūru un programmēšanas valodām;
• metodiskā, kas ietver visu veidu dizaina tehnoloģijas;
• organizatorisks, izpildīts amata aprakstu, personāla tabulu un citas dokumentācijas veidā, ar kuru palīdzību tiek regulēts projektēšanas uzņēmumu darbs.

Jāatzīmē, ka viss informācijas kopums,kuru izmanto projektēšanas procesā, speciālisti sauc par CAD informācijas fondu. Datu bāze ir sakārtota informācijas kolekcija, kas atspoguļo dažādus objektu raksturlielumus un to attiecības noteiktā priekšmeta apgabalā. Piekļuve datu bāzei datu izpētei, reģistrēšanai un sekojošai korekcijai tiek veikta, izmantojot DBVS, un DBVS un DB kopu parasti sauc par BnD, tas ir, par datu banku.

Klasifikācija

CAD / CAM projektēšanas sistēmas ir klasificētasuz vairākiem iemesliem, piemēram, pielietojumu, mērķi, mērogu (cik vispusīgi tiek risināti uzticētie uzdevumi), kā arī pamata apakšsistēmas raksturu.

Lietojumprogrammu ziņā no populārākajām un reprezentatīvākajām grupām jānošķir šādas CAD grupas:

• izmanto vispārējās mašīnbūves jomā (kuru dēļ tos parasti sauc par mašīnbūvi);
• izmanto radioelektronikas jomā;
• izmanto būvniecības un arhitektūras jomā.

Turklāt ir arī diezgan lielsspecializēto sistēmu skaits vai nu iedalīts uzskaitītajās grupās, vai arī pārstāv pilnīgi neatkarīgu klasifikācijas nozari. Kā piemēru mēs varam minēt CAD sistēmas lielām integrētām shēmām, elektriskām mašīnām, lidmašīnām un daudzām citām.

Indivīdi atšķiras mērogā.programmatūra un metodiskie kompleksi, tostarp komplekss dažādu mehānisko izstrādājumu izturības pārbaudei pēc galīgo elementu metodes vai komplekss elektronisko shēmu pārbaudei, kā arī sistēmas ar unikālu ne tikai programmatūras, bet arī aparatūras arhitektūru.

Pamata apakšsistēma

Ir šādi CAD veidi:

• Pamatojoties uz ģeometriskās apakšsistēmumodelēšana un datorgrafika. Šādas CAD sistēmas galvenokārt ir vērstas uz dažādām lietojumprogrammām, kurās dizains darbojas kā galvenā projektēšanas procedūra, tas ir, skaidra telpisko formu definīcija, kā arī objektu savstarpējā atrašanās vieta. Tāpēc šajā grupā ietilpst daudzas mašīnbūves jomas CAD sistēmas, kuru pamatā ir grafikas kodoli. Mūsdienās ir diezgan izplatīta vienotu grafisko kodolu izmantošana.
• Pamatojoties uz DBVS.Tās galvenokārt vadās pēc tām lietojumprogrammām, kurās, veicot salīdzinoši vienkāršus matemātiskus aprēķinus, ir iespējams apstrādāt pietiekami lielu informācijas daudzumu. Tos bieži atrod tehniskos un ekonomiskos lietojumos, piemēram, biznesa plānu izstrādē, taču tos bieži izmanto lielu objektu, piemēram, automātisko sistēmu vadības paneļu, projektēšanas procesā.

Turklāt ir arī sarežģītas CAD sistēmas,kas ietver visu iepriekšējo tipu apakšsistēmas. Kā tipiskus šādu sarežģītu sistēmu piemērus ir vērts pieminēt programmatūru, kas tiek aktīvi izmantota mūsdienu mašīnbūvē, vai CAD LSI. Pēdējā ietver DBVS un dažādas apakšsistēmas komponentu projektēšanai, funkcionālās un loģiskās shēmas, kristālu topoloģiju, kā arī testus ražoto izstrādājumu piemērotības analīzei. Lai nodrošinātu šādu sarežģītu programmu normālu pārvaldību, ir ierasts izmantot specializētas sistēmas vides.