CAD systémy sú systémypočítačom podporované projektovanie, ktoré sa používajú na vykonávanie rôznych konštrukčných postupov pomocou výpočtovej techniky. Taktiež pomocou takéhoto softvéru vzniká technologická a projektová dokumentácia pre jednotlivé stavby, výrobky či stavby. Moderné CAD systémy sa používajú v širokej škále oblastí modernej ľudskej činnosti a takmer každý má svoj vlastný jedinečný typ takýchto nástrojov.
Čo je to?
Za skratku CAD sa často považuještandardný anglický ekvivalent termínu CAD, no v skutočnosti to nie je celkom pravda. CAD systémy nemožno považovať za plnohodnotný analóg CAD systémov ako organizačného a technického systému, pretože GOST dáva túto frázu vo forme štandardizovaného anglického ekvivalentu pojmu "počítačom podporovaný dizajn". Pojem CAD sa teda do angličtiny prekladá skôr ako systém CAE, ale množstvo zahraničných zdrojov uvádza, že pojem CAE je zovšeobecnený pojem, ktorý zahŕňa použitie akejkoľvek výpočtovej techniky v inžinierskych prácach, vrátane CAM a CAD.
Prečo je to potrebné?
CAD systémy sa využívajú najmä namaximalizovať efektivitu a produktivitu inžinierov prostredníctvom úplnej automatizácie dizajnu a ďalšej prípravy výroby. Vďaka ich použitiu sa teda dosiahnu tieto výhody:
- čas návrhu sa výrazne skráti;
- množstvo práce potrebnej na plánovanie a projektovanie sa znižuje;
- celkové náklady na výrobu a dizajn sú výrazne znížené, čo priamo ovplyvňuje prevádzkové náklady;
- zvýšenie technickej a ekonomickej úrovne, ako aj kvality výsledkov projekčných prác;
- zníženie nákladov potrebných na testovanie a modelovanie v plnom rozsahu.
Moderné CAD systémy ako vstupvyužiť rôzne technické znalosti odborníkov, ktorí sa venujú dolaďovaniu výsledkov, zavádzaniu rôznych požiadaviek na dizajn, kontrole výsledného návrhu, jeho úpravám a mnohým ďalším veciam.
Implementácia automatdizajn sa vykonáva ako komplex aplikovaných nástrojov, pomocou ktorých sa poskytuje dizajn, ako aj ďalšie kreslenie a trojrozmerné modelovanie štruktúr alebo objemových a plochých dielov.
CAD systémy vo väčšine prípadov obsahujú moduly na modelovanie trojrozmerných štruktúr, ako aj návrh výkresov a rôznej projektovej textovej dokumentácie.
Sú klasifikované hlavne podľa niekoľkých parametrov:
- typ a typ predmetného objektu;
- úroveň automatizácie procesu navrhovania;
- zložitosť vytváraného objektu;
- zložitosť procesu automatizácie;
- počet použitých dokumentov;
- povaha použitých dokumentov;
- celkový počet úrovní, ktoré budú prítomné v štruktúre technickej podpory.
Špeciálny účel
V závislosti od toho, aké úlohy sa implementujú, sú systémy CAD rozdelené do niekoľkých skupín:
- Automatizácia trojrozmerného alebo dvojrozmerného geometrického návrhu, ako aj tvorba rôznych technologických či projektových dokumentácií.
- Návrh a ďalšia tvorba výkresov.
- Geometrické modelovanie.
- Automatizácia rôznych inžinierskych výpočtov, dynamické modelovanie, ako aj analýza a simulácia fyzikálnych procesov s následným overovaním a optimalizáciou produktov.
- Podtrieda nástrojov CAE používaných na počítačovú analýzu.
- Prostriedky určené na technpríprava výrobného procesu rôznych produktov, čo umožňuje automatizáciu postupu programovania a ďalšie riadenie zariadení s GAPS alebo CNC.
- Nástroje určené na automatizáciu procesov plánovania rôznych technologických procesov používaných na styku CAM a CAD systémov.
Väčšina automatizovaných systémovNávrhy môžu kombinovať riešenie rôznych problémov, ktoré sa týkajú rôznych aspektov dizajnu – ide o integrovaný alebo integrovaný systém počítačom podporovaného projektovania (CAD).
Všeobecne uznávaná medzinárodná klasifikácia
Moderná klasifikácia ich rozdeľuje do niekoľkých kategórií:
- systémy orientované na kresbu, ktoré sa prvýkrát objavili v sedemdesiatych rokoch minulého storočia, ale v niektorých situáciách sa stále dajú použiť;
- systémy, ktoré vytvárajú trojrozmerné elektronické modely objektov, vďaka ktorým je možné riešiť rôzne problémy súvisiace s modelovaním až po výrobný postup;
- systémy, ktoré podporujú koncepciu úplného elektronického popisu objektu.
Posledným typom je technológia,zabezpečenie vývoja a následnej podpory informačného elektronického modelu počas celého jeho životného cyklu, vrátane koncepčného a detailného návrhu, plnohodnotného marketingu, výroby, technologickej prípravy, prevádzky, ako aj likvidácie a opravy.
V modernej technickej a náučnej literatúre aako aj rôzne štátne normy sa skratka CAD vykladá ako „Computer-aided design system“, no zároveň tu najviac korešponduje pojem „Automatizačný systém pre projektové práce“, ktorý je však ťažšie vnímateľný, preto , je to rádovo menej bežné. Často sa stáva, že pri projektovaní v CAD systémoch si môžete všimnúť nesprávnu interpretáciu „automatického konštrukčného systému“, hoci v skutočnosti je to vo svojej podstate chybné. Nezabudnite, že koncept „automatický“ zabezpečuje úplne nezávislú prevádzku systému bez potreby akejkoľvek ľudskej účasti, zatiaľ čo CAD stále vyžaduje vykonávanie niektorých úloh samotnou osobou a plná automatizácia sa vzťahuje iba na jednotlivé postupy a operácie....
Tento koncept tiež nie je úplne správny,ako „nástroj na navrhovanie pomocou počítača“, ako by sa dalo nazvať príliš úzko zameraný. Samozrejme, v súčasnosti sa CAD považuje výlučne za aplikovaný softvér potrebný na vykonávanie dizajnérskych činností, ale v skutočnosti sa v domácej literatúre a rôznych štátnych normách považuje CAD za objemnejší koncept, ktorý zahŕňa nielen softvérové nástroje.
CAD v zubnom lekárstve
Prevažná väčšina modernýchzubné ambulancie využívajú CAD. CAD systémy v stomatológii sa používajú na výrobu kvalitných zubných náhrad, už viac ako desať rokov sa používajú na výrobu abutmentov na implantáty, korunky a všetky druhy protéz, všetky sú vynikajúcej kvality a vysokej presnosti . Podstata tejto technológie spočíva v tom, že najprv sa na počítači vykoná trojrozmerné modelovanie vytvorenej štruktúry a až potom sa pomocou konštrukčného modelu uskutoční výroba na frézovacej jednotke.
Zubní lekári teda využívajú pri svojej práci mnohé výhody vďaka použitiu technológie CAD. CAD systémy v zubnom lekárstve sa najčastejšie používajú týmito spôsobmi:
- najprv lekár urobí odtlačok, ktorý sa potom odošle do laboratória;
- po doručení sa odtlačok umiestni do špecializovaného skenera, ktorý vytvorí model budúceho produktu;
- do hry vstupuje CAD systém: 3D model sa zmení na špecializovaný súbor, ktorý bude slúžiť ako zdroj dát pre frézovaciu jednotku;
- pomocou výsledného pilníka sa na frézovacej jednotke vyrobí rám zo špeciálneho obrobku vyrobeného z oxidu zirkoničitého;
- na záver výsledný rám opatrne prikryjeme keramickou hmotou a upečieme.
CAD/CAM systémy v zubnom lekárstve umožňujúna výrobu koruniek z oxidu zirkoničitého, ktoré sa líšia od výrobkov obsahujúcich kov mnohými výhodami. Samotné tieto výrobky sa prakticky nelíšia farbou od prirodzených zubov, pretože výber odtieňa sa vykonáva počas výroby rámu. Ďalej je rám starostlivo pokrytý špeciálnou keramickou hmotou, ktorá má priesvitnú a priesvitnú štruktúru a vo svojej palete zahŕňa aj pomerne širokú škálu farieb, čo umožňuje vyrábať korunky podobné prírodným zubom.
Sám o sebe má oxid zirkoničitý vysokýbiokompatibilný aj v porovnaní s drahými kovmi a je hypoalergénnym materiálom, čo bolo potvrdené v priebehu mnohých vedeckých klinických štúdií. V skutočnosti však korunky na báze oxidu zirkoničitého nie sú ani zďaleka jediným typom produktu, na výrobu ktorého sa používajú systémy CAD / CAM. CNC stroj založený na týchto technológiách vám umožňuje vyrábať:
- rôzne mosty;
- dočasné korunky;
- prispôsobené podpery.
Okrem už spomínaného oxidu zirkoničitého možno vo výrobnom procese použiť širokú škálu materiálov vrátane plastov, vosku, kobaltu a titánu, chrómu.
Aké sú výhody?
Tieto technológie poskytujú také výhody ako:
- najvyššia možná presnosť výroby s malými odchýlkami;
- úplná automatizácia výrobných procesov, ktorá takmer úplne eliminuje pravdepodobnosť chýb;
- schopnosť používať rôzne materiály;
- schopnosť vykonávať postupy pri modelovaní a výrobe výrobkov na rôznych miestach;
- obmedzovanie produktivity akýchkoľvek prebiehajúcich procesov.
CAD v strojárstve
CAD systém (T-FLEX CAD a iné) nájdenýpomerne rozšírená v oblasti strojárstva, ktorá sa líši v troch úrovniach – dolná, stredná a horná. Toto rozdelenie sa objavilo na prelome osemdesiatych a deväťdesiatych rokov minulého storočia.
Nižšia úroveň zahŕňaCAD / CAM / CAE systémy s nízkymi nákladmi, ktoré sú zamerané hlavne na 2D grafiku, to znamená, že sú zamerané hlavne na poskytovanie automatizácie kresliarskych prác. Osobné počítače boli využívané ako technická podpora ľahkých CAD systémov, ktoré už v tom čase boli funkčne výrazne horšie ako plnohodnotné pracovné stanice.
Systémy najvyššej úrovne, alebo, ako sú stále akceptovanénazývané ťažké CAD systémy, boli navrhnuté na použitie na všetkých druhoch sálových počítačov alebo pracovných staníc. Takéto systémy sa ukázali byť oveľa všestrannejšie, ale zároveň mali pomerne vysoké náklady, pričom sa zameriavali hlavne na modelovanie plôch a telies. Návrh rôznych výkresových dokumentácií v nich sa často vykonáva prostredníctvom predbežného vývoja špeciálnych geometrických trojrozmerných modelov. Potom systémy, v ktorých bola funkcia 3D modelovania obmedzená výlučne na pevné modely, to znamená, že zaujímali medzipolohu medzi ťažkými a ľahkými, dostali svoju vlastnú, priemernú úroveň.
K dnešnému dňu vývoj CAD už viedol kskutočnosť, že vo väčšine systémov strednej úrovne sa začali objavovať špeciálne nástroje na modelovanie povrchov a funkcie dostupné pre použitie v osobných počítačoch sa stali prijateľnými aj pre moderné systémy vyššej úrovne. V dôsledku toho sa zmenili aj princípy, podľa ktorých sa predtým rozlišovalo medzi strednými a ťažkými systémami. Moderné CAD systémy ťažkej úrovne sa teraz nazývajú CAE / CAD / CAM / PDM, to znamená tie, ktoré súčasne zahŕňajú také schopnosti ako:
- technologické a konštrukčné inžinierstvo;
- inžinierska analýza;
- Manažment projektových informácií;
- rozšírená sada špeciálnych softvérových modulov.
Na rozdiel od toho sa moderné systémy strednej triedy zvyčajne nazývajú mainstream, mid-range alebo jednoducho sériové.
Systémy rovnakej úrovne možno volať pomocoufunkčné schopnosti sú približne rovnocenné, keďže niektoré nové výdobytky, ktoré sa objavia v určitom softvérovom a metodickom komplexe, budú v blízkej budúcnosti implementované do nových verzií iných. V CAD veľkých spoločností je pomerne často zvykom kombinovať niekoľko systémov rôznych úrovní súčasne. Často je to spôsobené tým, že takmer všetky konštrukčné postupy je možné realizovať na CAD systémoch strednej a nižšej úrovne a navyše tie ťažké sú príliš drahé. Z tohto dôvodu podniky nakupujú licencie na programy najvyššej úrovne v pomerne obmedzenom počte a prevažná väčšina moderných klientskych základní je poskytovaná na úkor nižšej a strednej úrovne.
Navyše sa to často stávaSystémy CAD / CAE môžu mať určité problémy, pokiaľ ide o vzájomnú výmenu informácií, ale takéto problémy sa riešia použitím špeciálnych formátov a jazykov prijatých v technológiách CALS, aj keď je potrebné prekonať niektoré ťažkosti, aby sa zabezpečil neskreslený prenos údajov. geometrické údaje prostredníctvom prechodných zjednotených jazykov.
štruktúra
Ako každý iný komplexný systém, CAD zahŕňa niekoľko podsystémov, ktoré môžu byť dizajnom alebo údržbou.
Prvé sa zaoberajú priamou implementáciourôzne dizajnérske práce. Ako príklad možno uviesť podsystémy pre trojrozmerné geometrické modelovanie všetkých druhov mechanických objektov, analýzu obvodov, tvorbu projektovej dokumentácie alebo sledovanie spojov DPS.
Obslužné podsystémy sú určené pres cieľom zabezpečiť normálny výkon dizajnérov a ich kombinácia je medzi odborníkmi pomerne často zvykom nazývať prostredie CAD systému. Ako typické servisné subsystémy sa často využívajú bázy manažmentu návrhových dát, rôzne subsystémy pre vývoj a následnú údržbu softvéru CASE, ako aj školiace, navrhnuté tak, aby používateľom uľahčili zvládnutie technológií implementovaných v CAD.
Štruktúrovanie v rôznych aspektoch umožnilo vznik typov CAD softvéru, ktorých je dnes len sedem:
- technický, ktorý zahŕňa rôzny hardvér;
- matematické, spájajúce všetky druhy matematických metód, algoritmov a modelov;
- softvér, čo je počítačový program CAD;
- informačné, ktoré zahŕňajú databázy, systémy riadenia pre tieto základne, ako aj mnohé ďalšie informácie používané v procese navrhovania;
- lingvistické, vyjadrené vo forme komunikačných jazykov medzi počítačmi a dizajnérmi, jazykov na výmenu údajov medzi hardvérom CAD a programovacími jazykmi;
- metodický, ktorý zahŕňa všetky druhy dizajnových technológií;
- organizačné, vykonávané vo forme opisov práce, rozvrhov zamestnancov a inej dokumentácie, pomocou ktorej sa vykonáva regulácia práce dizajnérskych podnikov.
Je potrebné poznamenať, že celý súbor informácií,ktorý sa používa v procese navrhovania, nazývajú špecialisti informačný fond CAD. Databáza je usporiadaný súbor informácií, ktorý odráža rôzne charakteristiky objektov a ich vzťah v konkrétnej oblasti. Prístup k databáze na štúdium, zaznamenávanie a následnú opravu údajov sa vykonáva prostredníctvom DBMS a súbor DBMS a DB sa zvyčajne nazýva BnD, to znamená databanka.
klasifikácia
CAD / CAM konštrukčné systémy sú klasifikovanéz viacerých dôvodov, ako je aplikácia, účel, rozsah (ako komplexne sa riešia zadané úlohy), ako aj povaha základného subsystému.
Pokiaľ ide o aplikácie, medzi najobľúbenejšie a najreprezentatívnejšie by sa mali rozlišovať nasledujúce skupiny CAD:
- používané v oblasti všeobecného strojárstva (kvôli čomu sa zvyčajne nazývajú strojárstvo);
- používané v oblasti rádiovej elektroniky;
- používané v oblasti stavebníctva a architektúry.
Okrem toho je tu aj pomerne veľkýpočet špecializovaných systémov buď zaradených do uvedených skupín, alebo predstavujúcich úplne nezávislú vetvu klasifikácie. Ako názorný príklad môžeme uviesť CAD systémy pre veľké integrované obvody, elektrické stroje, lietadlá a množstvo ďalších.
Jednotlivci sa líšia mierou.softvérové a metodické komplexy vrátane komplexu na kontrolu pevnosti rôznych mechanických výrobkov metódou konečných prvkov alebo komplexu na kontrolu elektronických obvodov, ako aj systémy s unikátnou architektúrou nielen softvéru, ale aj hardvéru.
Základný podsystém
Existujú nasledujúce typy CAD:
- Na základe podsystému geometriemodelovanie a počítačová grafika. Takéto CAD systémy sú zamerané najmä na rôzne aplikácie, v ktorých je hlavným konštrukčným postupom dizajn, teda jasná definícia priestorových foriem, ako aj vzájomného umiestnenia objektov. Preto do tejto skupiny patrí mnoho CAD systémov z oblasti strojárstva, založených na grafických jadrách. V dnešnej dobe je už úplne bežné používať unifikované grafické jadrá.
- Založené na DBMS.Riadia sa najmä tými aplikáciami, v ktorých je možné relatívne jednoduchými matematickými výpočtami spracovať pomerne veľké množstvo informácií. Často sa nachádzajú v technických a ekonomických aplikáciách, ako je návrh podnikateľských plánov, ale zároveň sa často používajú v procese navrhovania veľkých objektov, ako sú ovládacie panely v automatických systémoch.
Okrem toho existujú aj zložité CAD systémy,ktorý zahŕňa subsystémy všetkých predchádzajúcich typov. Typickým príkladom takýchto zložitých systémov je softvér, ktorý sa aktívne používa v modernom strojárstve, alebo CAD LSI. Ten zahŕňa DBMS a rôzne podsystémy na navrhovanie komponentov, funkčných a logických obvodov, kryštálovej topológie, ako aj testy na analýzu vhodnosti vyrábaných produktov. Na zabezpečenie normálnej správy takýchto zložitých programov je obvyklé používať špecializované systémové prostredia.
