20.5.2013.

1

Izv. prof. dr. Adisa Vuina (Strojarstvo,

Metodiko konstruiranje, Raunalom integrirani razvoj proizvoda)

RAUNALNA GRAFIKA I CAD (2012./2013.)

Fakultet strojarstva i raunarstva Sveuilite u Mostaru

P1. Uvod, definicije, povijest (1h) P2. Proces konstruiranja i njegove znaajke (2h) P3. Raunalna podrka u procesu konstruiranja (2h) P4. CAD sustav i njegove komponente (1h) P5. Raunalna grafika (3h) P6. Matematiki temelji raunalne grafike (1h) P7. Tehnika dokumentacija (5h)

Sadraj

20.5.2013.

2

NASTAVA

Predavanja, auditorna Vjebe, AutoCAD Provjera znanja kontinuirana

Polaganje ispita Potrebni uvjeti za polaganje: - Vjebe (obvezne), prog.zadatak, 2 kolokvija 50 bod. - Predavanja 80% nazonost 10 bod. - Ispit 10 pitanja 50 bodova (min.25 bod)

Ocjene: 51-60 bodova dovoljan (2) 61-75 bodova dobar (3) 76 90 bodova vrlodobar (4) 91-100 bodova odlian (5)

20.5.2013.

3

2011./2012 Statistika, izlaznost studenata

Naziv BROJ Ukupan broj studenata koji su izlazili na ispit jedan (1) put:

14

Ukupan broj studenata koji su izlazili na ispit dva (2) puta:

33

Ukupan broj studenata koji su izlazili na ispit tri (3) puta:

21

Ukupan broj studenata koji su izlazili na ispit vie od tri (3) puta:

11

2011./2012 Statistika, uspjeh

20.5.2013.

4

M. Obad, Dizajn proizvoda uz podrku raunala, Sveuilite u Mostaru, 2004.

L.Padovan: Inenjerska grafika i dokumentiranje, Graphis, Zagreb, 1999. F.E. Giesecke, A. Mitchell, H.C. Spencer, I.L. Hill, J.T. Dygdon: Technical

Drawing, Mc Millan Publishing Company, New York, 1986. M.P.Groover, E.W. Zimmers, JR.: CAD/CAM, Prentice Hall Inc. New Jersey,

1984. Online-materijali

Literatura

P1. Uvod, definicije, povijest (1h) P2. Proces konstruiranja i njegove znaajke (2h) P3. Raunalna podrka u procesu konstruiranja (2h) P4. CAD sustav i njegove komponente (1h) P5. Raunalna grafika (3h) P6. Matematiki temelji raunalne grafike (1h) P7. Tehnika dokumentacija (5h)

Sadraj

20.5.2013.

5

RAUNALNA GRAFIKA Raunalna grafika je grafika stvorena pomou raunala i openito, reprezentacija i manipulacija slikovnih podataka raunalom uz pomo specijaliziranih softvera i hardvera.

Gotovo sve na raunalima to nije tekst ili zvuk

Razvoj raunalne grafike je uinio raunala - lakim za komunikaciju, i - boljim za razumijevanje i interpretaciju razliitih tipova podataka.

Kretanja u raunalnoj grafici su imala dubok utjecaj na mnoge vrste medija (revolucionirala animaciju, filmove i video igre)

U pravilu, pojam raunalne grafike odnosi se na:

zastupanje i manipulaciju slikovnim podacima u raunalu

razne tehnologije koje se koriste za stvaranje i manipulaciju slikama

slike tako proizvedene, i

pod-podruja raunalne znanosti koja prouavaju metode za digitalnu sintezu i manipulaciju vizualnog sadraja

Izraz "Raunalna grafika" skovao je 1960. Williama Fetter, grafiki dizajner za Boeing.

20.5.2013.

6

Danas, raunala i raunalno generirane slike dodiruju mnoge aspekte svakodnevnog ivota

Primjene

Graphical User Interface

(SimaPro)

20.5.2013.

7

A Blender 2.45 screenshot, displaying the 3D test model Suzanne. (This is a file from the Wikimedia Commons. Screenshot of Blender 2.45. Shown default interface with split windows. In scene there is subfurfed simple blender's primitive - monkey "Suzanne".)

Primjene...

A 2D rendering of a 3D projection of a 4DPentachoron performing a double rotation about two orthogonal planes. Created by Jason Hise with Maya and Macromedia Fireworks).

Primjene

3D rendering: izrada 2D-slike na osnovi 3D podataka u raunalu virtual reality

20.5.2013.

8

Raunalna animacija Primjene

Film, specijalni efekti Primjene

20.5.2013.

9

Primjene

Igre

Primjene

Medicina

20.5.2013.

10

Primjene Geografski

Informacijski Sustav

Primjene Arhitektura i graevinarstvo

20.5.2013.

11

Primjene Mikro i makro svijet

Raunalna grafika je nastala kao pod-podruje raunalne znanosti koja prouava metode za digitalnu sintezu i manipuliranje vizualnog sadraja.

Druga specijalizirana podruja: vizualizacija informacija, znanstvena vizualizacija (vizualizacija 3D fenomena - arhitektonskih, meteorolokih, medicinskih, biolokih, itd.), naglasak na realnom renderiranju volumena, povrina, izvorima osvjetljenja, itd.

20.5.2013.

12

Definicije ...

Tehnologija orijentirana uporabi raunala pri kreiranju, promjeni, analizi i optimizaciji konstrukcija. CAD programske aplikacije variraju od onih koje su orijentirane manipulaciji geometrijom do aplikacija prilagoenih rjeavanju specifinih konstrukcijskih problema.

CAD Computer Aided Design

Definicije ...

CAD se moe prevesti i kao computer-assisted... potpomognuto raunalom, computer-aided raunalom podrano. Akronimi koji su jo u uporabi su: CADD Computer-Aided Design and Drafting, raunalom podrano konstruiranje (modeliranje) i crtanje, CAID Computer-Aided Industrial Design, CAAD Computer-Aided Architectural Design, i mnogi drugi.

Svi navedeni termini su u osnovi sinonimi ali postoje razlike u znaenju i primjeni.

20.5.2013.

13

Definicije ...

Tehnologija orijentirana uporabi raunala u planiranju, upravljanju i kontroli operacija za izradu proizvoda (direktno DNC) ili indirektno (CNC), te u podruju upravljanja robotima.

CAM Computer Aided Manufacturing

Definicije ...

Primjena IT u inenjerskim zadacima kao to su analiza, simulacija, konstruiranje, proizvodnja, planiranje, dijagnostika i popravka.

CAE Computer Aided Engineering

Nonlinear statistics analysis of a 3D structure subjected to plastic deformations with Code-Aster

20.5.2013.

14

Definicije ...

Tehnologija orijentirana uporabi raunala u planiranju proizvodnje i proizvodnih procesa.

CAPP Computer Aided Process Planning

CIM Computer Integrated Manufacturing

Pokuaj objedinjavanja razliitih tehnologija (CAD, CAM, CAPP, ...) uz ukljuivanje neinenjerskih podruja (raunovodstvo, skladite, ...).

RPT Rapid prototyping (Brza izrada prototipova), VRT Virtual prototyping (Izrada virtualnih prototipova)

Nove tehnologije

20.5.2013.

15

Povijest CAD-a

Prvi grafiki sustav kreiran je sredinom 1950. g. (SAGE Semi Automatic Ground Environment) od strane amerikog zrakoplovstva. Sustav je razvijen na MIT-u, a ukljuivao je prikaz raunalno obraenih radarskih podataka na CRT monitoru.

1960. g. Ivan Sutherland je u MIT laboratorijima na TX-2 raunalu razvio SKETCHPAD sustav. SKETCHPAD se smatra poetkom raunalne grafike te prvim znaajnim korakom prema CAD-u.

Prvi CAD sustav razvijen je tijekom 60-ih godina pod imenom DAC (Design Automated by Computer). DAC je kreirao Dr.Hanratty (esto spominjan kao otac CAD/CAM) radei u GM (General Motors). DAC se smatra prvim interaktivnim grafikim programom koji se koristio u proizvodnji (manufacturing).

SAGE Sector Control Room.

20.5.2013.

16

Ivan Sutherland demonstrating Sketchpad (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sketchpad-Apple.jpg)

Povijest CAD-a

1971. g. je Dr.Hanratty osnovao tvrtku MCS (Manufacturing and Consulting Services) iji je glavni proizvod bio CAD sustav Anvil-Express. MCS je izraivala programske kodove za McDonnell Douglas (Unigraphics), Computervision (CADD), AUTOTROL (AD380) i Control Data (CD- 200).

Procjenjuje se da danas oko 70% svih 3D MCAD/CAM sustava jo uvijek koriste dijelove MCS-ova originalnog koda.

1968. g. Computervision je prodao prvu komercijalnu CAD programsku aplikaciju tvrtki Xerox.

20.5.2013.

17

Povijest CAD-a

Tijekom 70-ih teite razvoja je bilo na automatizaciji izrade 2D crtea.

1973. g. Auto-trol je prezentirao Auto-Draft, prvi turnkey grafiki sustav.

70-ih godina tipian raunalni sustav sastojao se od terminala (npr.tektronix 4014) povezanog s PDP-11 main frame raunalom i 11 tableta s komandama za kreiranje geometrije. Korisnici su morali biti ne samo dobri crtai, nego i dobri programeri. Najvei dio aplikacija bio je ogranienih mogunosti zbog ograniene snage i resursa raunala u tom vremenu.

1977. g. Kreirana je pretea dananje CATIA programske aplikacije

1979. g. 3D CAD/CAM sustav firme Unigraphics bio je namijenjen 3D modeliranju

Povijest CAD-a

Poetkom 80-ih u industriju se uvode prve verzije CAM sustava (Computed Aided Manufacturing), s namjerom parcijalne automatizacije proizvodnih procesa, naroito u sferi upravljanja strojevima (NC- Numeric Control).

Takoer se razvijaju sustavi za raunalnu podrku inenjerskim analizama CAE sustavi (Computer Aided Engineering).

1981. g. Tvrtka Unigraphics prezentirala je prvi sustav za tzv. Puno (solid) 3D modelioranje, poznat pod imenom Uni-Solids.

Poetkom 80-ih tipina raunalna konfiguracija za CAD je bilo 16 bitno raunalo sa max. 512 kB RAM te 20 do 30 Mb diskom, a kotalo je oko 125.000,00 USD.

Jedan od najvanijih dogaaja iz ovog vremena je stvaranje tvrtke Autodesk

20.5.2013.

18

Povijest CAD-a

John Walker, programer i vizionar osnovao je tvrtku Autodesk 1982. g. Pokrenuli su razvoj pet razliitih tzv. desktop aplikacija. Najvaniji proizvod bio im je AutoCAD, tada mali 2D grafiki program razvijen na PC platformi.

Do 1987. g. Autodesk je isporuio 100.000 kopija AutoCAD softvera. Rad u 3D prostoru bio je vrlo teak na PC-u. AutoCAD je bio uglavnom 2D, a s pojavom verzije 10 krenulo se u tzv. 3D iano (wireframe) modeliranje.

Prvo 3D puno modeliranje (solid modeling) zapoelo 1988. g. Kada se pojavio Pro/ENGINEER. Unigraphics je osnovao tvrtku Shape Data Ltd., te je poela komercijalizacija tzv. programske jezgre Parasolid (Parasolid kernel) kao samostalnog proizvoda. Kasnije se dokazao kao izvrstan i stabilan grafiki kernel za puno 3D modeliranje (temelji se na tehnologiji tzv. Graninog solid modeliranja (B-rep)

Povijest CAD-a

90-e godine su godine ostvarenja najveih dosega u CAD/CAM podruju.

1990. g. Tvrtka Spatial Technologies stvorila je ACIS, sustav za puno 3D modeliranje koji osigurava cjelovitu bazu podataka objekta koja se moe dijeliti izmeu razliitih dijelova programske aplikacije (modeliranje objekata, analiza modela, izrada sklopova, izrada CNC koda, izrada 2D crtea, itd.)

1994. g. Autodesk razvio AutoCAD verziju 13 i isporuio svoju milijunitu kopiju.

2000. objavljena CATIA v5 te Pro/ENGINEER 2000i.

20.5.2013.

19

Danas

Pro/ENGINEER CATIA Unigraphics AutoDESK Invertor SolidWorks SolidEdge Rhino SurfCAM 3D StudioMAX Maya ...

Dananje CAD aplikacije (SolidWorks, SolidEdge, Microstation...) ve u osnovnom paketu ukljuuju module za specijalna podruja, npr. konstruiranje proizvoda iz lima (sheetmetal design).

Mechanical Desktop, Microstation i Anvil Express ukljuuju snane alate za najkompleksnija i tzv. slobodoruna kreiranja povrina i volumena.

Skoro sve CAD aplikacije ukljuuju tzv. Suelja za programiranje aplikacija (Application Programming Interfaces API). Ova suelja omoguuju integraciju dodatnih paketa, npr. analize metodom konanih elemenata (FEM Finite Element Analysis), pakete za simulaciju ponaanja proizvoda CAM, renderiranja, animacije.

Zahvaljujui Windows operacijskom sustavu, grafiki korisniki interfejsi (GUI Graphical User Interfaces) postali jednostavniji i slini jedni drugima. Velik napredak napravljen i u podruju vizualizacije.

Danas

20.5.2013.

20

POV-Ray 3.6 (Persistence of Vision Raytracer) ray tracing program (David Kirk Buck, Aaron A. Collins)

20.5.2013.

21

Podruja koja su utjecala na razvoj CAD-a Razvoj numeriki upravljenih strojeva (1950 MIT) Razvoj na podruju modeliranja povrinama (Bezier, Ferguson) Razvoj raunalne grafike Razvoj metoda analize konanim elementima (FEM)

Bitne godine i razdoblja: Kasnih 50-ih i 60-ih prvi CAD i CAM sustavi. 1963. g. prvi HLR algoritam Roberts, Sketchpad Sutherland. 1970. g. Interaktivna kreacija FEM mrea. Kasnih 60-ih i poetak 70-ih prelazak s 2D na 3D. 1970. modeliranje krutim tijelima: - Boundary representation University of Cambridge (modeli se sastoje od facet-a koji su

podskup ravninskih, kvadratnih i toroidonalnih povrina) - CSG (Constructive Solid Geometry) University of Rochester (konaan broj Boolean

operacija nad poluprostorima definiranim nejednakostima). 80-ih razvoj FBD tehnologija, krajem 80-ih pojava prvih FBD programskih aplikacija za

modeliranje

Povijest - ukratko

42

Hvala

na panji!