ΕΡΓΑΣΙΑ CAD-CAM ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΣΧΕ ΙΑΣΗ

ΕΡΓΑΣΙΑ CAD-CAM ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΣΧΕ ΙΑΣΗ Τίτλος ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ CAD-CAM Ονοματεπώνυμο: Γιώργος Τζίφας Αρ. Μητρώου: 36230 Εξάμηνο: Η Ονοματεπώνυμο: Χαράλαμπος Μαστοράκος Αρ. Μητρώου: 35212 Εξάμηνο: Ι 1

ΣΚΟΠΟΣ Σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη των εφαρμογών σχεδίασης μέσω υπολογιστών CAD και CAM και η εισαγωγήγνωριμία με το σχεδιαστικό πρόγραμμα AutoCAD. ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ Μετά την ανάγνωση της εργασίας τα εκπαιδευτικά αποτέλεσμα είναι η κατανόηση των εφαρμογών CAD-CAM και των εργαλείων σχεδίασης όπως είναι οι συσκευές εισόδου-εξόδου. Επίσης γίνεται μια πρώτη γνωριμία με το σχεδιαστικό πρόγραμμα AutoCAD.Παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά του καθώς και κάποια παραδείγματα εφαρμογών πάνω στο λογισμικό. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας των υπολογιστικών συστημάτων συντέλεσε καθοριστικά στην ανάπτυξη του τομέα της παραγωγής και της σχεδίασης των προϊόντων. Έτσι με την χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών εμφανίστηκαν νέες τεχνολογίες και συστήματα στην παραγωγική διαδικασία. Τέτοιου είδους συστήματα είναι τα CAD-CAM- CAE τα οποιά θα αναλυθούν παρακάτω. ΜΕΡΟΣ 1 CAD-CAM-CAE Ο όρος CAD ( Computer-Aided Design) υποδηλώνει τη χρήση της τεχνολογίας των ηλεκτρονικών υπολογιστών για την σχεδίαση προϊόντων και συστημάτων. Τα λογισμικά που βασίζονται σε αυτή την τεχνολογία παρέχουν εργαλεία, με σκοπό μια απλούστερη διαδικασία σχεδιασμού. Η τεχνολογία αυτή, λόγω 2

της τεράστιας οικονομικής της σημασίας, αποτελεί πλέον μια κινητήρια δύναμη στους τομείς της υπολογιστικής γεωμετρίας και της γραφικής σχεδίασης. H τεχνολογία CAM (Computer-Aided Manufacturing) αναφέρεται στην χρήση του ηλεκτρονικού υπολογιστή με σκοπό την διευκόλυνση των λειτουργιών της παραγωγής, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού, της διαχείρισης, της μεταφοράς και της αποθήκευσης. Βασικός σκοπός της τεχνολογίας αυτής είναι η δημιουργία μιας ταχύτερης διαδικασίας παραγωγής. Παραδοσιακά ο όρος CAM έχει θεωρηθεί ως ένα εργαλείο προγραμματισμού αριθμητικού ελέγχου στο οποίο εμφανίζονται δισδιάστατα η τρισδιάστατα μοντέλα. Παρά την ευκολία που παρέχουν τα λογισμικά αυτου του είδους, δεν εξαλείφουν την ανάγκη για εξιδικευμένους επαγγελματίες όπως είναι οι μηχανικοί παραγωγής, άρα και αξιοποιείται η αξία κάποιων εξειδικευμένων επαγγελματιών και παράλληλα βελτιώνονται η δεξιότητες των νέων μηχανικών. Τα λογισμικά τύπου CAE (Computer-Αided Εngineering) περιλαμβάνουν όλα τα προηγούμενα που αναφέρθηκαν δηλαδή CAD και CAM και γενικά στόχος τους είναι η ενίσχυση και η παροχή βοήθειας στον μηχανικό παραγωγής. Ο όρος αυτός επινοήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1970 απτον Dr Jason Lemon, ιδρυτής της SDRC. Τα εργαλεία CAE χρησιμοποιούνται ευρέως στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας. Στην πραγματικότητα η χρήση τους στις αυτοκινητοβιομηχανίες έχει ως αποτέλεσμα την μείωση του κόστους ανάπτυξης αλλα και βελτίωση στην ασφάλεια, άνεση και ανθεκτικότητα των οχημάτων που παράγουν. Η διαδικασία της επαλήθευσης του σχεδιασμου ενός προιόντος που παράγεται πλέον γίνεται μεσω προσομέιωσης στον υπολογιστη, πραγμα που επιτυγχάνεται μεσω των εργαλειών CAE. 3

ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΣΧΕ ΙΑΣΗΣ Η ταχύτητα με την οποία ανάπτυσονται τα συστήματα CAD/CAM έχει ώς αποτέλεσμα την συνεχή αναπτυξη νέων εργαλειών σχεδίασης, τα οποία έχουν ως στόχο την αύξηση της παραγωγικότητας και εξέλιξη των μεθόδων σχεδίασης. Όπως γινεται κατανοητό απο αυτα που προαναφέρθηκαν για την λειτουργία των συστημάτων CAD-CAM είναι αναγκαία η παρουσια ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή πάνω στον οποίο έχουν εφαρμογή ολα αυτα τα συστήματα. Ενας ηλεκτρονικος υπολογιστης (Η/Υ) αποτελείται απο τρια βασικά μέρη: 1)Την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 2)Τις Μνημες (RAM-ROM) 3)Tις Συσκευές Εισόδου-Εξόδου Οσο πιο ανεπτυγμένα είναι καθένα απο αυτα τα μέρη του υπολογιστή, τόσο διευκολύνουν και παρέχουν μεγαλύτερες δυνατότητες στις εφαρμογές. Τον σημαντικότερο ρόλο στην διαδικασία της σχεδίασης από αυτα τα τρία μέρη παριστάνουν οι συσκευές εισόδου εξόδου καθώς μέσω αυτών πραγματοποιείται η επικοινωνία του χρήστη με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή.έτσι οι συσκευές αυτές αποτελούν σημαντικά εργαλεία σχεδίασης προϊοντων.παρακάτω θα αναλυθούν κάποιες απο τις πιό σημαντικες συσκευές εισόδου εξόδου: 4

1)Συσκευές Εισόδου Ποντίκι (Mouse) Το ποντίκι είναι μια βασική συσκευή εισοόδου εξόδου και λειτουργεί μέσω του εντοπισμού δύο διαστάσεων κίνησης σε σχέση με την επιφάνεια στην οποία στηρίζεται. Το ποντίκι αποτελεί ένα αντικείμενο που σχεδιάστηκε για να χρησιμοποιείται από το ένα χέρι του χρήστη, έχοντας ένα η δύο κουμπιά (Αν και παραδοσιακά ένα κουμπί είναι κυκλικό η τετραγωνισμένο, στα «μοντέρνα» ποντίκια τα κουμπιά έχουν ελατήρια που λειτουργούν όταν πιεστούν ελαφρά). Τα πιο σύγχρονα ποντίκια διαθέτουν και άλλα στοιχεία, όπως ροδέλες (wheels), τα οποία επιτρέπουν στον χρήστη να έχει ευκολότερο και καλύτερο έλεγχο των εφαρμογών του. Η κίνηση του ποντικιού μεταφράζεται σε κίνηση ενός δρομέα σε μία οθόνη, η οποία επιτρέπει τον έλεγχο του γραφικού περιβάλλοντος. Σε πολλά εγχειρίδια το ποντίκι αναφέρεται και ως συσκευή κατάδειξης. Η εφεύρεση του πρώτου πρωτότυπου ποντικιού έγινε στη Αγγλία το 1963 από τον Douglas Engelbart και αρχικά δεν ήταν κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας καθώς η σχεδίαση του ήταν μέρος ενός μυστικού στρατιωτικού προγράμματος. 5

Το πρώτο ποντίκι (Η/Υ) κρατούμενο απο τον εφευρέτη του Douglas Engelbart Ο Douglas Engelbart το 1972 εξέλιξε την εφεύρεση του δημιουργώντας το ποντίκι με την περιστρεφόμενη μπίλια (wheel mouse). Το ποντίκι με την μπίλια έχει δύο κυλίνδρους που περιστρέφονται ελεύθερα και απέχουν μεταξύ τους 90 μοίρες. Ο ένας κύλινδρος ανιχνεύει την κίνηση εμπρός-πίσω και ο άλλος την κίνηση αριστερά-δεξιά.απέναντι απο τους δύο κυλίνδρους βρίσκεται ένα τρίτος,στις 45 μοίρες,που λειτουργεί με ελατήριο και χρησιμοποιέιται για να ωθήσει την μπιλια προς του άλλους δύο κυλίνδρους. Το ποντικι που το αντικατέστησε με επιτυχια και χρησιμοποιείται κατα κύριο λογο μέχρι και σήμερα είναι το οπτικό ποντίκι.το οπτικό ποντίκι (optical mouse) χρησιμοποιέι ψηφιακή τεχνολογία επεξεργασίας εικόνας.με αυτόν τον τρόπο,ανιχνεύει,βάση της κίνησης του,την τρέχων θέση του ποντικιού. Το ποτνίκι, με κάποιες ενέργειες, μεταφράζει και μετακινέι τον κέρσορα στην αντίστοιχη θέση στον ηλεκτρονικό 6

υπολογιστή μας δηλαδή στην οθόνη μας.στην ουσία,το ποντίκι αυτό, περιέχει ας το πούμε μια μικροκάμερα που μπορει να τραβήξει έως και 1500 εικόνες το δευτερόλεπτο. Τα βήματα που γίνονται σε ένα οπτικό ποντίκι είναι τα εξής: 1) Μέσω ενός LED, διαχέεται το φως στην επιφάνεια κάτω από το ποντίκι 2) Η μικροκάμερα, καταγράφει ας πούμε 1500 φωτογραφίες το δευτερόλεπτο της επιφάνειας που φέγγει το LED 3) Ένας μικροεπεξεργαστής, συγκρίνει όλες αυτές τις φωτογραφίες 4) Αν εντοπίσει διαφορές, σε κάποιες εικόνες, είναι ικανός να καταλάβει βάσει των διαφορών αυτών, προς τα που κινήσαμε το ποντίκι μας και με τι ταχύτητα! Την ταχύτητα την εντοπίζει από τη διαφορετικότητα των διαδοχικών εικόνων που λαμβάνει. 5) Αφού εντοπίσει τις διαφορές και καταλάβει προς τα που κινήσαμε και με τι ταχύτητα το ποντίκι, στέλνει τις ακριβείς συντεταγμένες και την ταχύτητα στον ηλεκτρονικό υπολογιστή μας και στην συνεχεία αυτός κινεί αντίστοιχα τον κέρσορα. Το οπτικό ποντίκι είναι ευκολότερο στην χρήση και εχει πολλα πλεονεκτήματα σε σχεση με το wheel mouse. Ο μόνος περιορισμός του είναι οτι δεν μπορει να ανταπεξέλθει οταν η βάση που ακουμπά είναι γυάλινη η καθρέφτης διοτι όταν η μικροκαμερα παει να διαβάσει τις φωτογραφίες, δεν παίρνει αντιπροσωπευτικές εικόνες, λόγω διάθλασης και ανάκλασης. Επίσης υπάρχουν και τα laser ποντίκια που η διαφορά τους με τα οπτικά ποντίκια είναι οτι αντι για led που ρίχνει διάσπαρτα φως στην επιφάνεια, έχουν laser που αφήνει μόνο μια μικροσκοπική κυλίδα στην επιφάνεια.λόγω αυτής της διαφοράς τα laser ποντίκια παρουσιαζουν μεγαλύτερη ακρίβεια σε σχεση με τα οπτικά ποντίκια. 7

Τέλος την σημερινή εποχή όλο και περισσότεροι χρήστες χρησιμοποιουν την τεχνόλογία των ασύρματων ποντικιών δηλαδη ποντίκια,που συνδεονται με τον υπολογιστή ασύρματα (μέσω ενός πομπού), έτσι ο χρηστης εχει την δυνατοτητα χειρισμού του κέρσορα στην οθόνη του υπολογιστή απο απόσταση. Πληκτρολογιο (Keyboard) Στην τεχνολογία των υπολογιστών, ένα πληκτρολόγιο είναι μια συσκευη εισόδου που χρησιμοποιεί κουμπια η πλήκτρα που λειτουργούν σαν μοχλοί η διακόπτες. Παρα την ανάπτυξη εναλλακτικών συσκευών εισόδου όπως πχ οθόνες αφης, ηλεκτρονικα στυλό, αναγνώριση φωνής κ.α, το πληκτρολόγιο παραμένει μεχρι και σήμερα η κύρια και πιο ευέλιγκτη συσκευή εισόδου σε έναν Η/Υ. Ένα τυπικο πληκτρολογιο (σαν και αυτό που βλέπουμε στην παραπάνω εικονα) έχει χαραγμένους η τυπωμένους χαρακτήρες πάνω στα πλήκτρα και λειτουργώντας με κωδικούς (ASCII κλπ),το πάτημα του κάθε πλήκτρου αντιστοιχεί σε ενα σύμβολο. Ωστόσο υπαρχει περίπτωση να χρειαστεί να πατηθούν διαδοχικά η ταυτόχρονα περισσότερα του ενός πλήκτρου. Το πληκτολόγιο συνήθως χρησιμοποιείται για την πληκτρολόγηση ενός κειμένου η αριθμών σε κάποιο πρόγραμμα του Η/Υ. Ο αριθμός των πληκτρων ενός τυπικού πληκτρολογίου είναι 104 ενω τα πιό σύγχρονα πληκτρολογια έχουν πολλα επιπρόσθετα πλήκτρα που κανούν δίαφορες λειτουργίες,οπως πχ συντομεύσεις η χειρισμό του ήχου,για την διευκόλυνση του χρήστη. Τέλος όπως και στα ποντίκια έτσι και στα πληκτρολόγια τα τελευταία χρόνια 8

κυριαρχεί η χρησιμοποιηση των ασύρματων πληκτρολογίων που δίνουν την δυνατότητα χειρισμού απο απόσταση. Ψηφιακή Ταμπλέτα γραφικών (Digital Tablets) Η ψηφιακή ταμπλέτα γραφικών είναι μια συσκευη εισόδου του Η/Υ που επιτρέπει στον χρήστη να εισάγει στον υπολογιστή εικόνες και γραφικά όπως θα τα ζωγραφιζε στο χαρτί του με ένα στυλό η ένα μολύβι. Επίσης αυτές η ταμπλέτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εισαγωγή ενός χειρόγραφου κειμένου η ακόμα και για ιδιόχειρες υπογραφές.η καταγραφη των δεδομένων με αυτόν τον τρόπο,δηλαδή είτε με την ανίχνευση είτε με την εισαγωγή δεδομένων μέσω γραμμών η σχημάτων πανω σε άξονες, ονομάζεται ψηφιοποίηση. Ιστορικά η πρώτη αυτης της μορφής ταμπλέτα δημιουργήθηκε το 1957 και ονομαζόταν Stylator, ενω αργοτερα (το 1964) εμφανίστηκε η γνώστη RAND- Tablet που λανθασμένα θεωρείται απο πολλούς ως η πρώτη γραφική ταμπλέτα. Η ψηφιακή ταμπλέτα γραφικών (όπως φαίνεται και στην παραπάνω εικόνα) αποτελείται απο μία επίπεδη επιφάνεια πάνω στήν οποία ο χρήστης μπορει να σύρει τα ίχνη μιας εικόνας η ενός σχήματος κ.α χρησιμοποιώντας ενα αντικείμενο που ονομάζεται stylus (είναι κάτι σαν ψηφιακό στυλό). Αυτό που σχεδιάζει ο χρήστης το βλέπει να απεικονίζεται κατευθείαν στην οθόνη του υπολογιστη αλλα υπάρχουν πιο σύγχρονές ταμπλέτες που λειτουργούν σαν δευτερεύουσα οθόνη του υπολογιστη και έτσι ο χρήστης βλέπει αυτο που σχεδιάζει 9

άμεσα πάνω στην ταμπλέτα. Αυτη η συσκευή εισόδου χρησιμοποιείται σε προγράμματα με βάση το λογισμικό CAD όπως είναι για παραδειγμα το σχεδιαστικό πρόγραμμα AutoCAD. 2) Συσκευές εξόδου Οθόνη υπολογιστή Η οθόνη είναι η βασικότερη συσκευή εξόδου των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Μια οθόνη περιλαμβάνει την συσκευή απεικόνισης, ένα πλαστικό περίβλημα, καθώς και απλά ηλεκτρονικά κυκλώματα για να παράγει και να διαμορφώνει την εικόνα από το ηλεκτρικό σήμα που λαμβάνει από την πηγή. Σε κάθε ηλεκτρονικό υπολογιστή υπάρχει μια κάρτα οθόνης που παράγει οπτικό σήμα συμβατό με την οθόνη. Το μέγεθος μιας τους μετριέται σε ίντσες (inch). Βασικά χαρακτηριστικά Τα βασικά χαρακτηριστικά μιας οθόνης υπολογιστή είναι: Η ανάλυση είναι το χαρακτηριστικό που περιγράφει τον μέγιστο αριθμό εικονοστοιχείων (pixel) που μπορεί να απεικονίσει η οθόνη, σε κάθε μια από τις δύο διαστάσεις. Το χαρακτηριστικό αυτό μεταβάλλεται με τη χρησιμοποιούμενη συχνότητα ανανέωσης πλαισίων. Όλες οι οθόνες υποστηρίζουν και χαμηλότερες αναλύσεις από τη μέγιστη που μπορούν να προβάλλουν. Η συχνότητα ανανέωσης πλαισίων αφορά των αριθμό των εικόνων (πλαισίων) τις οποίες απεικονίζει η οθόνη μέσα σε ένα δευτερόλεπτο. Προκειμένου η οθόνη να μπορεί να 10

απεικονίζει μεταβαλλόμενες εικόνες, ο υπολογιστής ανανεώνει την εικόνα πολλές φορές το δευτερόλεπτο, ώστε να προκαλεί στον ανθρώπινο εγκέφαλο την ψευδαίσθηση της αδιατάρακτης συνέχειας της κίνησης (μεταίσθημα). Η γωνία θέασης περιγράφει τη γωνία (ως προς την κάθετο στην επιφάνεια της οθόνης) από την οποία μπορεί ο χρήστης βλέπει το λόγο αντίθεσης της εικόνας να μειώνεται κατά συγκεκριμένο ποσοστό (συνήθως στο 1/10 της ονομαστικής τιμής). Η βέλτιστη γωνία θέασης είναι πάντοτε 0 μοίρες. Η ομοιομορφία απεικόνισης περιγράφει την ομοιογένεια στο φωτισμό της οθόνης και ελέγχεται απεικονίζοντας μία και μοναδική απόχρωση στην οθόνη. Είναι χαρακτηριστικό πρόβλημα κυρίως των οθονών LCD, στις οποίες το εκπεμπόμενο φως προέρχεται από ένα συγκεκριμένο χώρο στο πίσω μέρος της οθόνης (backlight). H χρωματική πιστότητα περιγράφει την απόκλιση φωτεινότητας χρωμάτων από τις στάθμες που ορίζει κάποιο πρότυπο απεικόνισης για διάφορες στάθμες φωτεινότητας. Η απόκλιση αυτή μετριέται με ειδικά όργανα και λογισμικό, ανάλογα με αυτά που χρησιμοποιούνται για τη χρωματική ρύθμιση (καλιμπράρισμα) των οθονών. Η φωτεινότητα είναι σημαντική κυρίως κατά την παρακολούθηση πολυμέσων ή όταν ο περιβάλλων φωτισμός είναι πολύ ισχυρός. Εκφράζεται σε cd/m 2. Ο λόγος αντίθεσης περιγράφει το λόγο φωτεινότητας μεταξύ του λευκού και του μαύρου που μπορεί να απεικονίσει η οθόνη. Θεωρητικά έπρεπε να είναι άπειρη, πρακτικά επηρεάζεται τόσο από τη φωτεινότητα του λευκού 11

όσο και από το πόσο σκοτεινό είναι το μαύρο που προσπαθεί να απεικονίσει. Η ευκρίνεια μετριέται με ειδικά τεστ και δεν πρέπει να συνδέεται μόνο με την ανάλυση γιατί επηρεάζεται και από άλλα κυκλωματικά χαρακτηριστικά της οθόνης. Ο χρόνος απόκρισης είναι ανεξάρτητος του ρυθμού ανανέωσης και περιγράφει το χρόνο που χρειάζεται η οθόνη για να αλλάξει τη φωτεινότητά της από μια συγκεκριμένη στάθμη σε μία άλλη. Τεχνολογίες οθονών 1) Οθόνες καθοδικού σωλήνα (Cathode Ray Tube, CRT) Οι οθόνες καθοδικού σωλήνα διαθέτουν καθοδικό σωλήνα (λυχνία). Η πρόσοψη σαρώνεται εσωτερικά από δέσμες ηλεκτρονίων που παράγονται απ έναν έως τρεις (ανάλογα με το αν είναι μονόχρωμη ή έγχρωμη οθόνη), ηλεκτρονικούς εκτοξευτήρες (πυροβόλα). Η οδήγηση των δεσμών των εκτοξευτήρων στα κατάλληλα εικονοστοιχεία επιτυγχάνεται με τη χρήση μαγνητικού πεδίου το οποίο παράγεται από πηνία κάθετης και οριζόντιας απόκλισης τα οποία περιβάλλον το λαιμό του καθοδικού σωλήνα. 12

Σήμερα η χρήση οθονών CRT στους υπολογιστές έχει υποχωρήσει σε πολύ μεγάλο βαθμό, λόγω των πρακτικών πλεονεκτημάτων των οθονών υγρού κρυστάλλου. 2) Οθόνες υγρού κρυστάλλου (Liquid Crystal Display, LCD) Μία οθόνη υγρών κρυστάλλων είναι ο συνδυασμός δύο φίλτρων πόλωσης και μίας διάταξης υγρών κρυστάλλων. Ένας υγρός κρύσταλλος είναι μία ελεγχόμενη από ηλεκτρικό πεδίο διάταξη, η οποία μπορεί να αλλάζει ή να μη αλλάζει την πόλωση του φωτός που περνά μέσα απ' αυτό. Επειδή η διάταξη αυτή δεν παράγει μόνη της φως, χρησιμοποιείται ανάκλαση φωτισμού (backlight) που παράγεται από λαμπτήρες φθορισμού και κατευθύνεται προς τους υγρούς κρυστάλλους. Τα τελευταία χρόνια άρχισε η διάθεση στην αγορά οθονών LCD που χρησιμοποιούν φωτοεκπέμπουσες διόδους (LED) αντί των λαμπτήρων φθορισμού. Plotters (Σχεδιαστές) Μία πιο εξειδικευμένη συσκευή εξόδου ειναι ο Plotter (σχεδιαστής). Ο σχεδιαστής είναι μια συσκευή του ηλεκτρονικού υπολογιστή που χρησιμοποιείται για την εκτύπωση γραφικών σχεδίασης. Στο παρελθόν οι σχεδιαστές χρησιμοποιούνταν ευρέως στις εφαρμογές CAD, λόγω του οτι δίνουν την ικανότητα σχεδίασης πάνω σε μεγάλο χαρτί, διατηρώντας παράλληλα μεγάλη ανάλυση του σχεδίου. Στη 13

σημερινή εποχή υπαρχει προτίμηση στους μεγάλου μεγέθους συμβατικούς εκτυπωτές. Παρακάτω θα αναλυθεί ενα τύπος σχεδιαστή που ονομάζεται σχεδιαστής με πένα. Σχεδιαστές με πένα (Pen Plotter) Οι σχεδιαστές με πένα εκτυπώνουν όταν μετακινήσουμε μια πένα η ένα άλλο αντικείμενο πάνω απο την επιφάνεια ενός χαρτιού. ινουν την δυνατότητα σχεδιασμού σύνθετων γραμμών, συμπεριλαμβανομένου και του κειμένου, αλλα αυτό γινεται με χαμηλή ταχύτητα λόγω της μηχανικής κίνησης της πένας. Ένας από τους πρώτους σχεδιαστές πένας στην ιστορία ηταν ο The Calcomp 565 που εμφανίστηκε το 1959.Σε αυτόν τον σχεδιαστή το χαρτί ( που ήταν σε μορφή ρολού με τρύπες στις δύο πλευρές του) ήταν τοποθετημένο πάνω από έναν κύλινδρο που κινούταν εμπρός-πίσω παριστάνοντας τον άξονα των x, ενώ η πένα κινούταν σε μια συγκεκριμένη περιοχή παριστάνοντας τον άξονα των y. Σε αντίθεση με άλλους τύπους εκτυπωτών που η ταχύτητα τους μετριέται στην ταχύτητα εκτύπωσης ανά σελίδα, στους σχεδιαστές με πένα μετριέται από την ταχύτητα και την επιτάχυνση του στυλό. Η ταχύτητα αυτή περιορίζεται από τον τύπο του στυλό που χρησιμοποιείται, οπότε η επιλογή του στυλό αποτελεί βασικό παράγοντα για την ταχύτητα εξόδου τις συσκευής. Οι σύγχρονοι σχεδιαστές πένας διαθέτουν εντολές για να ελέγχουν την μετατόπιση της ταχύτητας, ανάλογα με τον τύπο της πένας. 14

Ένας τύπος σχεδιαστή πένας χρησιμοποιεί μια ράβδο από ίνες κυτταρίνης μέσω ενός κυκλικού σωλήνα γεμισμένο με μελάνι. Η γωνία της ράβδου είναι ακονισμένη σε κωνική μορφή. Καθώς μετακινείται η ράβδος πάνω απτό χαρτί, αντλείται μελάνι από τον σωλήνα και καταλήγει στο χαρτί. Όταν μειώνεται η ποσότητα του μελανιού, αρχίζει να επιβραδύνεται η ταχύτητα της πένας με αποτέλεσμα να εμφανίζονται πιο αχνές γραμμές. Επίσης υπάρχουν παρόμοιο τύπου σχεδιαστές που χρησιμοποιούν δεξαμενές μελανιών που μπορούν να ξαναγεμίσουν, αλλά χρησιμοποιούνται σπάνια λόγω του μεγάλου κόστους τους. ΜΕΡΟΣ 2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οπως προαναφέρθηκε υπάρχουν διάφορα λογισμικα CAD που χρησιμοποιούνται για την σχεδιαση πανω σε ηλεκτρονικο υπολογιστη.παρακατω θα αναλυθει το σημαντικοτερο απο αυτα που ονομαζεται AutoCAD. 15

AUTOCAD Το Auto CAD είναι το πιο διαδεδομένο πρόγραμμα CAD σε παγκόσμιο επίπεδο που απευθύνεται γενικότερα για όσους σχεδιάζουν τεχνικό σχέδιο. Χρησιμοποιείται από χιλιάδες ανθρώπους (είναι διαθέσιμο σε περισσότερες από 30 γλώσσες) ανα τον κόσμο και αποτελεί ένα από τα κορυφαία προιόντα σχεδίασης. Αναπτύσσεται και πωλείται από την Autodesk.Inc. Το λογισμικο κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το εκέμβριο του 1982 και ήταν ένα από τα πρώτα προγράμματα CAD που έτρεξε σε ένα προσωπικό υπολογιστή, και πιο συγκεκριμένα τον IBM. Εκείνη την εποχή τα περισσότερα προγράμματα αυτής της μορφής χρησιμοποιούνταν σε μεγάλα συστήματα υπολογιστών ή σε μίνι υπολογιστές που ήταν συνδεδεμένοι με ένα τερματικό υπολογιστή γραφικών για κάθε χρήστη. Η εφαρμογή διαθέτει εργαλεία και δυνατότητες για σχεδιασμό σε δύο ή τρεις διαστάσεις και ακόμα πιο εύκολο φωτορεαλισμό. Ένα από τα σημαντικά πλεονεκτήματα του είναι η συμβατότητα του με παλαιότερες εκδόσεις, έτσι βοηθάει ακόμη περισσότερο τον χρήστη στην διεκπεραίωση των εφαρμογών του. To AutoCAD προήλθε από ένα πρόγραμμα που ονομάζεται Interact, το οποίο γράφτηκε σε γλώσσα SPL και εφαρμόστηκε για 16

την εταιρία Marinchip σε Συστήματα 9900 (Η εταιρεία Marinchip ανήκε στην Autodesk). Οι αρχικές εκδόσεις του προγράμματος χρησιμοποιούσαν πρωτόγονες οντότητες, όπως γραμμές, κύκλους, τόξα κλπ, για την κατασκευή πολύπλοκων αντικειμένων. Από τα μέσα της δεκαετίας του 1990 άρχισε να υποστηρίζει προσαρμοσμένα αντικείμενα μέσω της C++ API. Ένα σύγχρονο πρόγραμμα AutoCAD περιλαμβάνει ένα πλήρες σύνολο των βασικών στερεών μοντέλων σε τρισδιάστατη μορφή. Στις τελευταίες εκδόσεις έχει αναπτυχθεί σε μεγάλο βαθμό το τρισδιάστατο μοντέλο το οποιο είναι ακόμα πιο ευέλικτο και εχουν αναπτυχθεί εφαρμογές όπως η μοντελοποίηση των ματιών του ανθρώπου. Επίσης η Autodesk παρέχει μια εκδοση του AutoCAD συγκεκριμένα για μαθητές και καθηγητές στην οποία δίνει σημαντική έκπτωση σε σχέση της εμπορικές τιμές του προγράμματος. Η συγκεκριμένη έκδοση παρέχει τις ίδιες δυνατότητες με την εμπορίκη αλλα δεν μπορει να χρησιμοποιηθεί για εμπορική χρήση. Πλέον με την χρήση του AutoCAD η επεξεργασία, η διαμόρφωση, η κοινοποίηση των σχεδίων γίνεται σε πραγματικό χρόνο, με μεγάλη ευκολία και ακρίβεια. Εισαγωγή στο περιβάλλον του AutoCAD Παρακάτω περιγράφεται, με όσο το δυνατόν πιο απλό και πρακτικό τρόπο, το περιβάλλον και ο τρόπος λειτουργίας του σχεδιαστικού πακέτου AutoCAD. Για να ξεκινήσει το πρόγραμμα AutoCAD επιλέγουμε έναν από τους παρακάτω τρόπους 1. Κάνουμε διπλό κλικ στο εικονίδιο του AutoCAD στην επιφάνεια εργασίας. 2. Κάνουμε κλικ στο εικονίδιο του AutoCAD στη γραμμή εργασιών. 3. Από το μενού Έναρξη επιλέγουμε Προγράμματα>ΑutoCAD 17

Παρακάτω φαίνεται σε μεγιστοποίηση η βασική οθόνη που εμφανίζεται όταν «τρέξουμε» το πρόγραμμα. Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, η βασική οθόνη του AutoCAD έχει την κλασική μορφή των προγραμμάτων των windows. Αποτελείται από την γνωστή στους χρήστες των γραμμή τίτλου, στο πάνω μέρος, αμέσως από κάτω το μενού και τη βασική εργαλειοθήκη. Ακριβώς από κάτω βρίσκεται η περιοχή σχεδίασης με τις δύο εργαλειοθήκες σχεδίασης και μορφοποίησης στα αριστερά της. Στο κάτω μέρος υπάρχει η γραμμή εντολών που είναι από τα βασικά χαρακτηριστικά του AutoCAD Γραμμή τίτλου Μενού Βασική εργαλειοθήκη 18

Περιοχή σχεδίασης Εργαλειοθήκη σχεδίασης Εργαλειοθήκη μορφοποίησης Γραμμή εντολών Εδώ πρέπει να σημειωθεί ότι η μορφή του περιβάλλοντος του AutoCAD μπορεί να τροποποιηθεί σύμφωνα με τις ανάγκες και τις επιθυμίες του χρήστη. Για παράδειγμα, ο χρήστης μπορεί να επιλέξει το ποιες εργαλειοθήκες θα είναι εμφανείς και σε ποια θέση. Η γραμμή εντολών είναι ένα από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του σχεδιαστικού πακέτου. Σ αυτή μπορεί κανείς να πληκτρολογήσει μια εντολή, ή να πληκτρολογήσει τις απαιτούμενες παραμέτρους και τα απαιτούμενα δεδομένα. Η γραμμή εντολών διαθέτει ορισμένα αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματα. Το κυριότερο από αυτά είναι πως στη γραμμή εντολών μπορεί κανείς να πετύχει ακρίβεια που είναι αδύνατον να πετύχει με το ποντίκι (π.χ. στον ορισμό συγκεκριμένων συντεταγμένων για ένα σημείο). Επίσης, στη γραμμή εντολών μπορεί κανείς να δει, μέσα από τις προτροπές μιας εντολής, τους διάφορους εναλλακτικούς τρόπους χρήσης της εντολής και έτσι να βοηθηθεί, ιδιαίτερα όταν δεν είναι εξοικειωμένος με το πρόγραμμα. Ένα άλλο χαρακτηριστικό του AutoCAD είναι οι δύο διαφορετικές καταστάσεις της περιοχής σχεδίασης, που προσδιορίζονται από τις ετικέτες (tabs) στο κάτω αριστερό άκρο της. Στην κατάσταση model, η περιοχή σχεδίασης δεν έχει όρια και δεν έχει κλίμακα που να ανταποκρίνεται σε πραγματικό φυσικό μέγεθος. 19

Εάν, δηλαδή, για παράδειγμα, σχεδιαστεί ένα αντικείμενο με μήκος 10 μονάδων αυτές οι μονάδες δεν αντιστοιχούν σε κάποια πραγματική φυσική μονάδα μήκους (mm, cm κλπ.). Οι μονάδες μέτρησης στην κατάσταση model έχουν νόημα μόνο για το AutoCAD και ορίζουν απλά τις αναλογίες των διαφόρων αντικειμένων. Στις καταστάσεις Layout, υπάρχουν και όρια και συγκεκριμένη κλίμακα που ορίζεται από τον χρήστη ετσι ωστε νααποκτήσουν τη σωστή κλίμακα έτσι ώστε να μπορέσουν να εκτυπωθούν στο κατάλληλο μέγεθος χαρτιού. Θα πρέπει να σημειωθεί πως η διαμόρφωση του περιβάλλοντος του AutoCAD είναι ετσι διαμορφωμένη έτσι ώστε να ανταποκρίνεται στις ανάγκες του χρήστη. 20

Εδώ, τα αντικείμενα που έχουν σχεδιαστεί στην κατάσταση model, μπορούν να μεγεθυνθούν ή να σμικρυνθούν για την οργάνωση της εργασίας (π.χ. κατηγοριοποίηση και σωστή σειρά προτεραιότητας σχεδίασης των διαφόρων αντικειμένων) πράγμα που εξοικονομεί πολύ χρόνο και κόπο. Σχεδίαση Η σχεδίαση στο AutoCAD γίνεται με συγκεκριμένες εντολές σχεδίασης. Υπάρχουν τρεις τρόποι να επιλέξουμε τις εντολές σχεδίασης: 1. επιλέγοντας την εντολή από το μενού Draw, 2. επιλέγοντας το κατάλληλο εικονίδιο από την εργαλειοθήκη Draw, 3. ή πληκτρολογώντας την εντολή στη γραμμή εντολών. 21

Ας πάρουμε για παράδειγμα την εντολή Line με την οποία σχεδιάζουμε ευθύγραμμα τμήματα. Χρησιμοποιούμε έναν από τους παραπάνω τρόπους όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα: ΕΝΤΟΛΗ LINE MENU DRAW ΓΡΑΜΜΗ ΕΝΤΟΛΩΝ 22

Όποιον τρόπο κι αν επιλέξουμε, στη γραμμή εντολών θα εμφανιστεί η προτροπή Specify first point, που είναι και το πρώτο δεδομένο που μας ζητά η εντολή. Εδώ θα δώσουμε τις συντεταγμένες του πρώτου σημείου του ευθύγραμμου τμήματος που θέλουμε να σχεδιάσουμε, δηλαδή του αρχικού του σημείου, με τρόπους που θα αναλύσουμε παρακάτω. Στη συνέχεια θα δώσουμε τις συντεταγμένες του δευτέρου ή τελικού σημείου κι έτσι θα σχεδιαστεί το ευθύγραμμο τμήμα. Η εντολή δεν απενεργοποιείται κι έτσι μπορούμε να δίνουμε διαδοχικά σημεία, τα οποία θα είναι τέλος του προηγούμενου κι αρχή του επόμενου ευθύγραμμου τμήματος και να δημιουργηθεί έτσι μια τεθλασμένη γραμμή, μέχρι να πατήσουμε Enter ή να κάνουμε κλικ με το ποντίκι χωρίς να δώσουμε νέες συντεταγμένες. Βλέπουμε λοιπόν πως, με την ενεργοποίηση μιας εντολής σχεδίασης, στη γραμμή εντολών εμφανίζονται προτροπές για εισαγωγή παραμέτρων και γενικά δεδομένων απαραίτητων για την εντολή. Πολλές φορές μας δίνεται η δυνατότητα να επιλέξουμε ανάμεσα σε περισσότερους του ενός εναλλακτικούς τρόπους εισαγωγής των παραμέτρων της εντολής. Οι εναλλακτικοί αυτοί τρόποι εμφανίζονται μέσα σε αγκύλες και χρησιμοποιούνται με συγκεκριμένο τρόπο που θα δούμε πιο κάτω σε αντίστοιχο παράδειγμα. Όταν δοθούν οι απαραίτητες παράμετροι, τότε το αντικείμενο σχεδιάζεται, η εντολή απενεργοποιείται και στη γραμμή εντολών εμφανίζεται η προτροπή Command. Εάν θέλουμε να ακυρώσουμε την εντολή πριν ολοκληρωθεί, τότε πατάμε Esc. Για την ακύρωση της τελευταίας ολοκληρωμένης εντολής, χρησιμοποιούμε την εντολή Undo είτε επιλέγοντάς την από το μενού Edit ή από την βασική εργαλειοθήκη, είτε πληκτρολογώντας undo ή u στη γραμμή εντολών. 23

Συντεταγμένες σημείων στο AutoCAD Στις περισσότερες εντολές σχεδίασης, θα υπάρχει σίγουρα η προτροπή εισαγωγής σημείου. Αυτό σημαίνει πως πρέπει να δοθούν οι συντεταγμένες του. Στη δισδιάστατη σχεδίαση, όπως είναι γνωστό, οι συντεταγμένες είναι δύο αριθμοί, ένας κατά τον οριζόντιο άξονα x και ένας κατά τον κατακόρυφο άξονα y. Στο AutoCAD, οι συντεταγμένες δίνονται με τους παρακάτω τρόπους: 1. Ο πρώτος τρόπος είναι να τοποθετήσουμε το ποντίκι στο κατάλληλο σημείο, καθοδηγούμενοι κι από την ένδειξη συντεταγμένων στο κάτω αριστερό άκρο του παραθύρουτου AutoCAD, κάτω από τη γραμμή εντολών, και κάνοντας απλό κλικ. Βλέπουμε πως, με τον τρόπο αυτό, είναι πάρα πολύ δύσκολο αν όχι αδύνατο, να πετύχουμε ακρίβεια, εάν οι συντεταγμένες μας είναι συγκεκριμένες. Όσο μικρές κινήσεις κι αν κάνουμε με το ποντίκι κι όσο μεγάλο Zoom κι αν έχουμε, πάντα θα υπάρχει μια απόκλιση. Γι αυτό και τον τρόπο αυτό δεν το χρησιμοποιούμε τόσο πολύ όσο τους παρακάτω. 2. Ο δεύτερος τρόπος είναι να πληκτρολογήσουμε τις συντεταγμένες στη γραμμή εντολών στην αντίστοιχη προτροπή. Με τον τρόπο αυτό έχουμε και ακρίβεια και ταχύτητα, για κάποιον που είναι εξοικειωμένος με τη γραμμή εντολών. Στο σημείο αυτό θα εξηγηθούν οι διάφοροι τύποι συντεταγμένων και 24

πως συμβολίζονται κατά την πληκτρολόγησή τους στη γραμμή εντολών. Ένας διαχωρισμός των συντεταγμένων είναι σε καρτεσιανές και πολικές. Οι καρτεσιανές συντεταγμένες αποτελούνται από δύο αριθμούς που αντιπροσωπεύουν τις αποστάσεις του σημείου από την αρχή των αξόνων (σημείο αναφοράς), κατά τον οριζόντιο άξονα x ο πρώτος αριθμός και κατά τον κατακόρυφο άξονα y ο δεύτερος. Κατά την πληκτρολόγησή τους, οι αριθμοί αυτοί χωρίζονται με κόμμα. Έτσι, για παράδειγμα, οι συντεταγμένες 100,50 σημαίνουν ότι το σημείο απέχει από το σημείο αναφοράς 100 μονάδες κατά τον άξονα x και 50 μονάδες κατά τον άξονα y. Οι πολικές συντεταγμένες αποτελούνται από δύο αριθμούς που αντιπροσωπεύουν ο μεν πρώτος το μέτρο του ευθύγραμμου τμήματος που ενώνει το συγκεκριμένο σημείο με το σημείο αναφοράς ο δε δεύτερος τη γωνία που σχηματίζεται από το ευθύγραμμο αυτό τμήμα και τον οριζόντιο άξονα x. Κατά την πληκτρολόγησή τους, οι αριθμοί αυτοί χωρίζονται με το σύμβολο <. Έτσι, για παράδειγμα, οι συντεταγμένες 100<45 σημαίνουν ότι το ευθύγραμμο τμήμα που ενώνει το σημείο με το σημείο αναφοράς έχει μήκος 100 και η γωνία που σχηματίζεται ανάμεσα σ αυτό και των άξονα x είναι 45 μοιρών. Ένας άλλος διαχωρισμός των συντεταγμένων είναι σε απόλυτες και σχετικές. Οι απόλυτες συντεταγμένες ορίζονται πάντα ως προς ένα αμετάβλητο σημείο αναφοράς (αρχή των αξόνων), ενώ οι σχετικές συντεταγμένες ορίζονται σε σχέση με ένα μεταβλητό σημείο αναφοράς στο οποίο και αναφέρονται κατά τον ορισμό τους. Στο AutoCAD το μεταβλητό σημείο αναφοράς είναι το τελευταίο δοθέν σημείο είτε στην τρέχουσα εντολή είτε στην τελευταία εντολή κατά την οποία ζητήθηκε σημείο. Κατά την πληκτρολόγηση, στις απόλυτες συντεταγμένες δεν προσθέτουμε κάποιο σύμβολο και τις πληκτρολογούμε ως έχουν, είτε είναι καρτεσιανές είτε πολικές, ενώ στις σχετικές προσθέτουμε στην αρχή το σύμβολο @ 25

3. Ο τρίτος τρόπος είναι πάλι με το ποντίκι, αλλά χρησιμοποιώντας την έλξη είτε στον κάνναβο είτε σε χαρακτηριστικά σημεία. Ο κάνναβος (Grid) είναι ένα πλέγμα από σημεία που ισαπέχουν και κατά τους δύο άξονες και εμφανίζεται πατώντας το πλήκτρο GRID στο κάτω μέρος του παραθύρου του AutoCAD. ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΣΧΕ ΙΑΣΗΣ - ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΤΟΛΕΣ ΣΧΕ ΙΑΣΗΣ Ας υποθέσουμε πως θέλουμε να σχεδιάσουμε έναν κύκλο circle ενεργοποιούμε πρώτα απ όλα την κατάλληλη εντολή όπως φαίνετε και παρακάτω Στη γραμμή εντολών βλέπουμε πως, εκτός από την προτροπή για και ο προκαθορισμένος τρόπος, μπορούμε να προσδιορίσουμε τον κύκλο δίνοντας είτε 3 σημεία (3 points, 3P) από όπου θα περνά ο κύκλος, είτε 2 αντιδιαμετρικά σημεία (2 points, 2P) από όπου θα περνά ο κύκλος, είτε δύο ευθείες στις οποίες θα εφάπτεται ο κύκλος και την ακτίνα του (tan tan radius, εφαπτομένη εφαπτομένη ακτίνα). Φυσικά, για τον κάθε εναλλακτικό τρόπο θα ισχύσουν και διαφορετικές προτροπές. Για να επιλέξουμε έναν εναλλακτικό τρόπο, πληκτρολογούμε στην προτροπή το γράμμα ή τα γράμματα που είναι κεφαλαία στο παράδειγμά μας αν θέλουμε την εναλλακτική tan tan radius πληκτρολογούμε το t. 26

Πολλές φορές, μέσα στις αγκύλες βρίσκονται διάφορες παράμετροι που πιθανόν να πρέπει να ορισθούν σε κάποια εντολή. Παρακάτω αναφέρονται επιγραμματικά οι σημαντικότερες εντολές σχεδίασης: Line: σχεδιάζει ευθύγραμμα τμήματα Construction Line : Σχεδιάζει ευθείες που διέρχονται από συγκεκριμένο σημείο Multiline : Σχεδιάζει διπλές παράλληλες(χρησιμοποιούνται κυρίως για τοιχοποιία σε οικοδομικά σχέδια). Polyline : Σχεδιάζει γραμμές που αποτελούν μια οντότητα αλλά αποτελούνται από γραμμές διαφόρων ειδών όπως ευθύγραμμα τμηματα Polygon : Σχεδιάζει πολύγωνα. Rectangle : Σχεδιάζει ορθογώνια παραλληλόγραμμα. Arc : Σχεδιάζει τόξα με το δεδομένων όπως κέντρο, ακτίνα Circle : Σχεδιάζει κύκλους με τον προσδιορισμό δεδομένων όπως κέντρο, ακτίνα, 3 σημεία του κύκλου Spline : Σχεδιάζει καμπύλες που να διέρχονται εφαπτομενικά από διάφορα σημεία. Ellipse : Σχεδιάζει ελλείψεις 27

Make Block : ημιουργεί block Point : Τοποθετεί σημεία Hatch : ιαγραμμίζει επιφάνειες Region : ημιουργεί περιοχές Χαρακτηριστικές εικονες από περιβάλλον σχεδίασης Autocad (πρώτη οπτική γνωριμια ) 28

29

ΠΕΡΙΛΗΨΗ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Μετα την ολοκλήρωση της εργασιας γινεται κατανοητό το εύρως και η ευελιξία των εφαρμογων CAD και CAM στον τομεα της σχεδιασης σε ηλεκτρονικο υπολογιστη.τέλος εγινε και μια πρώτη γνωριμια με το διασημοτερο λογισμικο σχεδίασης το AutoCAD όπου παρουσιάστηκαν τα βασικα χαρακτηριστικά του και κάποιες εφαρμογές που μπορουν να υλοποιηθούν μέσω αυτου προγράμματος σχεδίασης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ CAD-CAM ΗΜΗΤΡΙΟΣ ΤΣΕΛΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΕΚ ΟΤΙΚΗ ΑΘΗΝΑ 2003 30

http://en.wikipedia.org/wiki/computer_mouse http://en.wikipedia.org/wiki/alphanumeric_keyboard http://www.art-cad.gr/autocad.htm http://en.wikipedia.org/wiki/crt_monitor http://en.wikipedia.org/wiki/lcd_monitor http://coolweb.gr/optical-laser-mouse/ http://en.wikipedia.org/wiki/autocad http://en.wikipedia.org/wiki/graphics_tablet http://en.wikipedia.org/wiki/computer_monitor http://en.wikipedia.org/wiki/plotter http://el.wikipedia.org/wiki/ποντικι(υπολογιστες) http://el.wikipedia.org/wiki/πληκτρολογιο http://en.wikipedia.org/wiki/computer-aided_design http://en.wikipedia.org/wiki/computer-aided_manufacturing http://en.wikipedia.org/wiki/computer-aided_engineering 31