✖


Jump to content

Компьютерное проектирование

Страница полузащищенная

«CAD» и «CADD» перенаправляются сюда. Чтобы узнать о валюте, см. Канадский доллар . Чтобы узнать о других значениях, см. Cad (значения) и CADD (значения) .
2D-чертеж САПР
A 3D CAD model

Компьютерное проектирование ( САПР ) — это использование компьютеров (или рабочие станции ), чтобы помочь в создании, изменении, анализе или оптимизации проекта . [1] : 3  Это программное обеспечение используется для повышения производительности проектировщика, улучшения качества проектирования, улучшения связи посредством документации и создания базы данных для производства. [1] : 4  Проекты, созданные с помощью программного обеспечения САПР, помогают защитить продукты и изобретения при использовании в патентных заявках. Выходные данные САПР часто представлены в виде электронных файлов для печати, механической обработки или других производственных операций. термины «компьютерное черчение» ( CAD ) и «компьютерное проектирование и черчение» ( CADD ). Также используются [2]

Его использование при проектировании электронных систем известно как автоматизация электронного проектирования ( EDA ). В механическом проектировании это известно как автоматизация механического проектирования ( MDA ), которая включает в себя процесс создания технического чертежа с использованием компьютерного программного обеспечения . [3]

Программное обеспечение САПР для механического проектирования использует либо векторную графику для изображения объектов традиционного черчения, либо может также создавать растровую графику, показывающую общий внешний вид спроектированных объектов. Однако здесь речь идет не только о формах. Как и при составлении вручную технических и инженерных чертежей , выходные данные САПР должны передавать такую ​​информацию, как материалы , процессы , размеры и допуски , в соответствии с соглашениями, специфичными для конкретного приложения.

САПР можно использовать для проектирования кривых и фигур в двумерном (2D) пространстве; или кривые, поверхности и твердые тела в трехмерном (3D) пространстве. [4] [5] : 71, 106 

САПР — важное промышленное искусство, широко используемое во многих приложениях, включая автомобильную , судостроительную и аэрокосмическую промышленность, промышленное и архитектурное проектирование ( информационное моделирование зданий ), протезирование и многие другие. САПР также широко используется для создания компьютерной анимации для спецэффектов в фильмах, рекламе и технических руководствах, что часто называют созданием цифрового контента DCC . Современное повсеместное распространение и мощь компьютеров означает, что даже флаконы для духов и дозаторы шампуней разрабатываются с использованием технологий, неслыханных инженерам 1960-х годов. Из-за своей огромной экономической значимости САПР стала основной движущей силой исследований в области вычислительной геометрии , компьютерной графики (как аппаратной, так и программной) и дискретной дифференциальной геометрии . [6]

В частности, разработку геометрических моделей форм объектов иногда называют компьютерным геометрическим проектированием ( CAGD ). [7]

Обзор

Компьютерное проектирование — один из многих инструментов, используемых инженерами и дизайнерами, и используется по-разному в зависимости от профессии пользователя и типа рассматриваемого программного обеспечения.

САПР является частью всей деятельности по разработке цифрового продукта (DPD) в рамках процессов управления жизненным циклом продукта (PLM) и поэтому используется вместе с другими инструментами, которые представляют собой либо интегрированные модули, либо автономные продукты, такие как:

САПР также используется для точного создания фотомоделаций, которые часто требуются при подготовке отчетов о воздействии на окружающую среду, в которых компьютерные проекты предполагаемых зданий накладываются на фотографии существующей среды, чтобы представить, каким будет это место, где будут происходить изменения. предлагаемые объекты разрешены к строительству. Потенциальное закрытие коридоров обзора и исследования теней также часто анализируются с помощью CAD. [8]

Типы

См. Также: Сравнение программного обеспечения для автоматизированного проектирования.
Простая процедура воссоздания твердотельной модели по 2D-эскизам.

Существует несколько различных типов САПР. [9] каждый из них требует от оператора по-разному думать о том, как их использовать, и по-разному проектировать виртуальные компоненты. Практически все инструменты САПР полагаются на концепции ограничений , которые используются для определения геометрических или негеометрических элементов модели.

2D САПР

Существует множество производителей недорогих систем 2D-эскизов, включая ряд бесплатных программ с открытым исходным кодом. Они обеспечивают такой подход к процессу рисования, при котором масштаб и расположение на листе чертежа можно легко отрегулировать в окончательном проекте по мере необходимости, в отличие от рисования вручную.

3D САПР

3D- каркас — это расширение 2D-черчения в трехмерном пространстве . Каждую линию приходится вставлять в чертеж вручную. Конечный продукт не имеет связанных с ним массовых свойств и не может иметь непосредственно добавленных к нему элементов, таких как отверстия. Оператор подходит к ним так же, как и к 2D-системам, хотя многие 3D-системы позволяют использовать каркасную модель для создания окончательных видов инженерных чертежей.

«Тупые» 3D-тела создаются аналогично манипуляциям с объектами реального мира. К базовым трехмерным геометрическим формам (например, призмам, цилиндрам, сферам или прямоугольникам) добавляются или вычитаются твердые объемы, как при сборке или резке реальных объектов. На основе моделей можно легко создать двумерные проекции. Базовые 3D-тела обычно не включают в себя инструменты, позволяющие легко разрешить движение компонентов, установить ограничения на их движение или выявить взаимодействие между компонентами.

Существует несколько видов 3D- моделирования. твердотельного

  • Параметрическое моделирование позволяет оператору использовать так называемый «проектный замысел». Объекты и функции создаются с возможностью изменения. Любые будущие модификации можно внести, изменив способ создания исходной детали. Если элемент должен был располагаться из центра детали, оператор должен расположить его из центра модели. Элемент можно было найти с помощью любого геометрического объекта, уже имеющегося в детали, но такое случайное размещение противоречило бы замыслу проекта. Если оператор проектирует деталь по мере ее функционирования, разработчик параметрического моделирования может вносить изменения в деталь, сохраняя при этом геометрические и функциональные связи.
  • Прямое или явное моделирование предоставляет возможность редактировать геометрию без дерева истории. При прямом моделировании, когда эскиз используется для создания геометрии, он включается в новую геометрию, и дизайнеру остается только впоследствии изменить геометрию, не используя исходный эскиз. Как и параметрическое моделирование, прямое моделирование может включать взаимосвязи между выбранной геометрией (например, касательность, концентричность).
  • Моделирование сборки — это процесс, который включает результаты предыдущего моделирования одной детали в конечный продукт, содержащий несколько деталей. Сборки могут быть иерархическими, в зависимости от конкретного поставщика программного обеспечения САПР, и могут быть созданы очень сложные модели (например, при проектировании зданий с использованием программного обеспечения для автоматизированного архитектурного проектирования ). [10] : 539 

Произвольная форма САПР

Дополнительная информация: Проблема пересечения поверхностей.

Топовые CAD-системы предлагают возможность включать в проекты более органичные, эстетические и эргономичные функции. Моделирование поверхности произвольной формы часто сочетается с твердыми телами, что позволяет дизайнеру создавать продукты, которые соответствуют форме человека и визуальным требованиям, а также взаимодействуют с машиной.

Технология

CAD-модель компьютерной мыши.

Первоначально программное обеспечение для систем САПР разрабатывалось с использованием таких языков программирования, как Фортран , АЛГОЛ, но с развитием методов объектно-ориентированного программирования ситуация радикально изменилась. Типичный современный параметрический инструмент моделирования на основе элементов и системы поверхностей произвольной формы построены на основе ряда ключевых модулей C со своими собственными API . Систему САПР можно рассматривать как созданную в результате взаимодействия графического пользовательского интерфейса (GUI) с геометрией NURBS или данными представления границ (B-rep) через ядро ​​геометрического моделирования . Механизм ограничений геометрии также может использоваться для управления ассоциативными связями между геометрией, например, геометрией каркаса в эскизе или компонентами в сборке.

Неожиданные возможности этих ассоциативных отношений привели к появлению новой формы прототипирования, называемой цифровым прототипированием . В отличие от физических прототипов, которые влекут за собой время изготовления при проектировании. Тем не менее, модели САПР могут быть созданы на компьютере после сканирования физического прототипа с помощью промышленного компьютерного томографа . В зависимости от характера бизнеса изначально могут быть выбраны цифровые или физические прототипы в соответствии с конкретными потребностями.

Сегодня системы САПР существуют для всех основных платформ ( Windows , Linux , UNIX и Mac OS X ); некоторые пакеты поддерживают несколько платформ. [11]

В настоящее время для большинства программ САПР не требуется специального оборудования. Однако некоторые САПР могут выполнять задачи, требующие больших графических и вычислительных затрат, поэтому современную видеокарту , высокоскоростной (и, возможно, несколько) процессор и большой объем оперативной памяти можно рекомендовать .

Человеко-машинный интерфейс обычно осуществляется с помощью компьютерной мыши , но также может осуществляться с помощью ручки и графического планшета . Манипулирование видом модели на экране также иногда осуществляется с помощью Spacemouse/SpaceBall . Некоторые системы также поддерживают стереоскопические очки для просмотра 3D-модели . Технологии, которые раньше ограничивались более крупными установками или специализированными приложениями, теперь стали доступны широкой группе пользователей. К ним относятся CAVE или HMD и интерактивные устройства, обнаружения движения. такие как технология

Программное обеспечение

См. Также: История программного обеспечения САПР.

Начиная с IBM Drafting System в середине 1960-х годов, системы автоматизированного проектирования начали предоставлять больше возможностей, чем просто возможность воспроизводить чертежи вручную с помощью электронных чертежей, и экономическая выгода для компаний при переходе на САПР стала очевидной. Программное обеспечение автоматизировало многие задачи, которые сегодня считаются само собой разумеющимися в компьютерных системах, такие как автоматическое создание спецификаций материалов , автоматическая компоновка в интегральных схемах , проверка на помехи и многие другие. Со временем САПР предоставила проектировщику возможность выполнять инженерные расчеты. [5] Во время этого перехода расчеты по-прежнему выполнялись либо вручную, либо теми людьми, которые могли запускать компьютерные программы. САПР стало революционным изменением в машиностроительной отрасли, где роли чертежника, дизайнера и инженера, которые раньше были отдельными, начали сливаться. САПР — пример того всепроникающего влияния, которое компьютеры начали оказывать на отрасль.Современные пакеты программного обеспечения для автоматизированного проектирования варьируются от 2D- систем векторного черчения до 3D- средств твердотельного и поверхностного моделирования . Современные пакеты САПР также часто допускают вращение в трех измерениях, позволяя просматривать спроектированный объект под любым желаемым углом, даже изнутри. [5] Некоторые программы САПР способны выполнять динамическое математическое моделирование. [5]

Технология САПР используется при проектировании инструментов и машин, а также при проектировании и проектировании всех типов зданий, от небольших жилых домов (домов) до крупнейших коммерческих и промышленных сооружений (больниц и фабрик). [12]

САПР в основном используется для детального проектирования 3D-моделей или 2D-чертежей физических компонентов, но также используется на протяжении всего процесса проектирования, от концептуального проектирования и компоновки изделий, через прочностной и динамический анализ сборок до определения методов изготовления компонентов. Его также можно использовать для проектирования таких объектов, как ювелирные изделия, мебель, бытовая техника и т. д. Кроме того, многие приложения САПР теперь предлагают расширенные возможности рендеринга и анимации, поэтому инженеры могут лучше визуализировать проекты своих продуктов. 4D BIM — это тип виртуального моделирования строительства, включающий информацию, связанную со временем или графиком, для управления проектом.

CAD стал особенно важной технологией в сфере компьютерных технологий , имеющей такие преимущества, как снижение затрат на разработку продукта и значительно сокращенный цикл проектирования . САПР позволяет дизайнерам компоновать и разрабатывать работы на экране, распечатывать их и сохранять для будущего редактирования, экономя время при работе с чертежами.

Программное обеспечение для управления лицензиями

В 2000-х годах некоторые поставщики программного обеспечения для систем САПР поставляли свои дистрибутивы со специальным программным обеспечением-менеджером лицензий, которое контролировало, как часто и сколько пользователей могут использовать систему САПР. [5] : 166  Он мог работать либо на локальном компьютере (путем загрузки с локального устройства хранения), либо на файловом сервере локальной сети , и в последнем случае обычно привязывался к определенному IP-адресу. [5] : 166 

Список пакетов программного обеспечения

Программное обеспечение САПР позволяет инженерам и архитекторам проектировать, проверять и управлять инженерными проектами с помощью интегрированного графического интерфейса пользователя (GUI) в системе персонального компьютера . Большинство приложений поддерживают твердотельное моделирование с граничным представлением (B-Rep) и геометрию NURBS и позволяют публиковать их в различных форматах. [ нужна ссылка ]

Согласно рыночной статистике, коммерческое программное обеспечение от Autodesk, Dassault Systems , Siemens PLM Software и PTC. в отрасли САПР доминируют [13] [14] Ниже приведен список основных приложений САПР, сгруппированных по статистике использования. [15]

Коммерческое программное обеспечение

Программное обеспечение с открытым исходным кодом

Бесплатное ПО

Ядра САПР

См. также

Ссылки

  1. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Нараян, К. Лалит (2008). Компьютерное проектирование и производство . Нью-Дели: Прентис Холл Индии. ISBN  978-8120333420 .
  2. ^ Дуггал, Виджай (2000). Cadd Primer: Общее руководство по компьютерному проектированию и черчению — Cadd, CAD . Майлмакс Паб. ISBN  978-0962916595 .
  3. ^ Мэдсен, Дэвид А. (2012). Инженерный чертеж и дизайн . Клифтон-Парк, Нью-Йорк: Дельмар. п. 10. ISBN  978-1111309572 .
  4. ^ Фарин, Джеральд; Хошек, Йозеф; Ким, Мён Су (2002). Справочник по компьютерному геометрическому проектированию [электронный ресурс] . Эльзевир. ISBN  978-0-444-51104-1 .
  5. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Скунмейкер, Стивен Дж. (2003). Путеводитель по САПР: базовое руководство для понимания и совершенствования систем автоматизированного проектирования . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN  0-8247-0871-7 . OCLC   50868192 .
  6. ^ Поттманн, Х.; Брелл-Коккан, С. и Валлнер, Дж. (2007) «Дискретные поверхности для архитектурного проектирования». Архивировано 12 августа 2009 г. в Wayback Machine , стр. 213–234 в журнале Curve and Surface Design , Патрик Шенен, Том Лич и Ларри. Л. Шумейкер (ред.), Nashboro Press, ISBN   978-0-9728482-7-5 .
  7. ^ Фарин, Джеральд (2002) Кривые и поверхности для CAGD: Практическое руководство , Морган-Кауфманн, ISBN   1-55860-737-4 .
  8. ^ «Компьютерное проектирование (CAD) и автоматизированное производство (CAM)» . Inc.com . Проверено 30 апреля 2020 г.
  9. ^ «3D-элементное параметрическое твердотельное моделирование» . EngineersHandbook.com . Архивировано из оригинала 18 ноября 2012 г. Проверено 1 марта 2012 г.
  10. ^ Страуд, Ян; Надь, Хильдегард (2011). Твердотельное моделирование и САПР: как выжить в САПР . Лондон Нью-Йорк: Спрингер. ISBN  978-0-85729-259-9 .
  11. ^ «Что такое рабочая станция САПР? Определение, использование и многое другое» . Обзоры компьютерной техники . 21.11.2019 . Проверено 30 апреля 2020 г.
  12. ^ Дженнифер Херрон (2010). «Проектирование на основе 3D-моделей: четкое определение определений» . МКАДКафе.
  13. ^ Большая шестерка в индустрии программного обеспечения CAD/CAE/PLM (2011 г.) , CAEWatch, 12 сентября 2011 г.
  14. ^ ван Кутен, Мишель (23 августа 2011 г.). «ТОП 100 ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОГРАММНЫХ ОБЕСПЕЧЕНИЙ – ИЗДАНИЕ 2011 ГОДА» . Программное обеспечение Топ 100 .
  15. ^ Список программного обеспечения САПР для механической части. Архивировано 28 июля 2020 г. на Wayback Machine , BeyondMech.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с компьютерным дизайном .
Поищите информацию об автоматизированном проектировании в Викисловаре, бесплатном словаре.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer-aided_design&oldid=1225519274"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 2aacb82eadae4c8eea683895063a969d__1716582000
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/2a/9d/2aacb82eadae4c8eea683895063a969d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Computer-aided design - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)