Praca z dużymi złożeniami może być sporym wyzwaniem dla niejednego konstruktora. Dlaczego? Dlatego, że prędzej czy później trzeba będzie zrealizować zadanie projektowe, które jest na tyle duże, że zbliżymy się do granicy możliwości komputera lub systemu CAD.
Na początku zadajmy sobie pytanie: co to jest duże złożenie? Odpowiedź nie może być jednoznaczna, bo nie chodzi tylko o liczbę komponentów projektowanego wyrobu (10000? 100000?…), ale także o ich kształt. Nie można przecież powiedzieć, że dla stanowiska projektowego (czyli pary komputer-system CAD) model przestrzenny płyty z tysiącem kołków jest takim samym wyzwaniem jak model tokarki z porównywalną liczbą komponentów. Z tego powodu dużym złożeniem można nazwać takie, które zużywa prawie wszystkie zasoby systemowe i w konsekwencji zmniejsza efektywność pracy. Jakie są objawy? Te wydają się oczywiste: długi czas potrzebny na wykonanie operacji otwierania i zapisu modelu 3D, odświeżania definicji po modyfikacjach, generowania widoków rysunkowych, powolna manipulacja modelem w przestrzeni 3D, itd.
Czas wykonania polecenia, który wynika z ilości danych, jakie muszą być załadowane do pamięci komputera oraz „przeprocesowania” tych danych, jest tu parametrem krytycznym. Skrócenie tego czasu, czyli zmniejszenie ilości danych koniecznych do przetworzenia w pamięci komputera oraz w pamięci karty graficznej leżą u podstaw każdej metody ułatwiającej pracę z dużymi złożeniami. W skrócie można powiedzieć tak: „Otwórz i pokaż na ekranie tylko to, co konieczne do wykonania mojego zadania!”.
Jeśli ograniczymy się tylko do tego, co można w tym zakresie zrobić w systemie CAD, czyli pomijając dobór sprzętu komputerowego oraz parametry infrastruktury sieciowej, to trzeba rozważyć specyficzne dla pracy z dużymi złożeniami: ustawienia systemu CAD, metody projektowania pojedynczych części i zespołów oraz metody generowania dokumentacji technicznej (widoków i przekrojów rysunkowych). Każdy system CAD oferuje w tym zakresie jakieś możliwości. Na tym etapie rozważań (tylko dlatego, żeby wskazać konkretne i praktyczne rozwiązania) muszę ograniczyć się do wybranego systemu CAD – w tym przypadku CATIA V5.
Wykonanie określonego zadania (Rys. 1) jest ściśle powiązane z ilością wolnej pamięci RAM. Po uruchomieniu zadania (przez użytkownika) program wysyła sygnał do sytemu operacyjnego i rezerwuje odpowiednią część tej pamięci, ale to użytkownik jest odpowiedzialny za optymalizację zapotrzebowania na pamięć, w zależności od rodzaju i wielkości zadania, jakie ma do wykonania. Przykłady (ilustracje) pozwalające lepiej zrozumieć efekt zastosowania różnych opcji systemowych oraz metod konstruowania zostały przygotowane na podstawie relatywnie małych złożeń, chociaż (zgodnie z tytułem) dotyczą dużych zespołów części.
Przyzwyczailiśmy się do tego, że systemy CAD umożliwiają niemal perfekcyjną wizualizację projektowanego wyrobu. I nie myślę tu o możliwościach zaawansowanego renderingu, ale o różnych sposobach wizualizacji dostępnych podczas definiowania modelu 3D (Rys. 2).
Jeśli pracujemy z dużym złożeniem, to korzystamy zwykle z trybów Shading lub Shading with Edges without Smooth Edges. Pozostałe możliwości są dedykowane do pracy z modelami pojedynczych części lub małych złożeń, bo dla trybu:
- Shading with Material – wizualizacja materiału dla wielu komponentów zespołu obciąża dodatkowo pamięć,
- Wireframe – trudno się zorientować w gąszczu linii i krzywych,
- Shading with Edges and Hidden Edges – krawędzie niewidoczne w przypadku dużych złożeń tylko zaciemniają obraz,
- Shading with Edges – wizualizacja krawędzi pomiędzy płatami powierzchni stycznych (smooth edges), które definiują kształt pojedynczej części, nie jest konieczna w przypadku pracy ze złożeniami.
Jeśli użytkownik potrzebuje innego niż standardowy trybu wizualizacji, to może zdefiniować własny za pomocą opcji dostępnych dla Customize View Properties. Ja celowo wybrałem Shading + Triangles, aby pokazać, że każdy obiekt geometryczny ma w systemie CAD swoją graficzną reprezentację, która jest aproksymacją jego teoretycznego kształtu. Bryły lub powierzchnie są reprezentowane za pomocą siatki (mesh) zbudowanej z trójkątów, a krzywe za pomocą wielokąta (polygon). Zaawansowane algorytmy wizualizacji „oszukują” nasze oko za pomocą różnych metod cieniowania, które połączone z oświetleniem modelu przestrzennego stwarzają wrażenie ciągłości, gładkości i głębi.
Dokładność odwzorowania analitycznego kształtu krzywej płaskiej za pomocą wielokąta wynika z wartości parametru SAG – im mniejsza wartość tego parametru tym lepsza dokładność (Rys. 3). W przypadku powierzchni lub bryły wartość parametru SAG określa dokładność przybliżenia kształtu za pomocą siatki.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (105) czerwiec 2016
