UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ – PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO (PPGEP)

MANUFATURA AUXILIADA POR COMPUTADOR

PROF.: Dalberto Dias da CostaLab. Usinagem – Departamento de Engenharia

Mecânica

Ementa: (Unidades didáticas):Modelagem de sólidos e superfícies. Modelagem por B-rep, triângulos e nuvem de pontos.

Formatos abertos para representação e transferência de modelos geométricos (STEP e STL). Sistemas CAD. Sistemas CAM (fabricação e inspeção). Prototipagem rápida (manufatura por

camadas).

BIBLIOGRAFIAChang, TC, Wysk, Wang, HP. Computer-Aided manufacturing. Prentice Hall,

1998 Lee, K. Principles of CAD/CAM/CAE systems. Addison-Wesley, 1999 Groover, M. P. CAD/CAM : computer-aided design and manufacturing. Groover, M. P. CAD/CAM : computer-aided design and manufacturing.

Englewood Cliffs : Prentice, 1984. Zeid, I. Mastering CAD/CAM. McGraw-Hill Science/Engineering/Math. 2005

Mäntylä, M. An Introduction to Solid Modeling. Computer Science Press. 1988

Revistas especializadas:

Computer Integrated and Robotics in Manufacturing;Computer-Aided Design;Computers in Industry;

International Journal of Advanced Manufacturing Technology Rapid Prototyping Journal.

SemanaData

Assunto

111/jun

Apresentação da disciplina – ementa, bibliografia, forma de avaliação e infraestrutura

218/jun

Modelagem geométrica em sistemas CAD

3

25/jun

Análise dos formatos DXF; STEP e STL utilizados na modelagem 2D e 3D. Primeiro Trabalho (T1): Desenvolvimento de uma interface em MS-Visual Basic para

recuperação de informações geométricas. Inicio do primeiro trabalho (T1)

42/jul

Continuação do primeiro trabalho (formato STL)

59/jul

Continuação do primeiro trabalho (formato DXF)

616/jul

Recesso

723/jul

Recesso

830/jul

Continuação do primeiro trabalho (formato STEP)

96/ago

Finalização do primeiro trabalho (T1)

PROGRAMA

96/ago

Finalização do primeiro trabalho (T1)

10

13/ago

Apresentação e avaliação do primeiro trabalho (T1). Entrega de artigo sobre tema escolhido (T2). Sistemas CAD/CAM comerciais: exercício sobre modelagem e

simulação da usinagem de um dado componente

1120/ago

Modelagem geométrica por digitalização de superfícies: introdução à máquina de medir por coordenadas e ao software PC-Dmis

1227/ago

Adaptação de modelos digitalizados, planejamento e simulação da sua usinagem (T3)

133/set

Continuação tópico anterior

Forma de Avaliação: três trabalhos (T1,T2 e T3)

T1: Interface em MS Visual Basic para extração de informações geométricas nos formatos STEP, STL e DXF.

T2: Preparar artigo sobre tema selecionado (veja os temas sugeridos abaixo).

T3: Engenharia reversa de um componente a ser definido em aula: modelagem, planejamento, simulação e usinagem.

[1] Artigo deverá ser enviado por e-mail

MODELAGEM DOS MODELAGEM DOS MODELAGEM DOS MODELAGEM DOS PRODUTOSPRODUTOSPRODUTOSPRODUTOS

PRODUTO X COMPONENTEPRODUTO X COMPONENTEPRODUTO X COMPONENTEPRODUTO X COMPONENTE

Fonte: www.howstuffworks.com/engine.htmFonte: www.eaton.com.br/automotive

MODELAGEM DE UM COMPONENTE

INFORMAÇÕESTECNOLÓGICAS GEOMETRIA

•Material

•Forma•Dimensões

•Material•Tratamento das superfícies•Textura•Propriedades mecânicas/elétricas•Tolerâncias geométricas e dimensionais•Quantidade ...

MODELAGEM GEOMÉTRICA

CRIAÇÃO MODELOS FÍSICOS (JÁ EXISTENTES)

Engenharia reversa (digitalização e adaptação)

Modelos físicos (Esculturas)

Desenho e dimensionamento manuais

Desenho e dimensionamento em sistemas CAD/CAE

Modelagem Digital

Geometria Computacional

Entidades Geométricas

Estrutura de dados e

Formatações

Representações

MODELAGEM DIGITAL

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS BÁSICOS (ponto, linha, círculo, cônicas, arcos e polígonos simples)

Entidades 2D complexas (polígonos complexos; contornos; curvas de forma livre,..)

sólidos superfícies

Interseções, arredondamentos,

recortes, splines, offsets

Transformações 2D (rotação, translação, escala espelhamento, cisalhamento)

�Extrusão� Rotação �Varredura

Analíticas e/ouPolinominasBásicos e/ou

Imagens ou nuvem de pontos

sólidos superfícies�Varredura� Loft

Polinominas(NURBS)

Básicos e/ou poliedros

Sólidos complexos oumontagens

Espessamento; offset;arredondamentos; ...

União, interseção, subtração,

features, cascasarredondamentos, ...

REPRESENTAÇÕES♣

Decomposição – um conjunto de pontos érepresentado como uma coleção de objetos simplescombinados por uma operação de “colagem”.

Construção – um conjunto de pontos érepresentado por umacombinaçãode conjuntos

♣ Martti Mäntylä – An introduction to solid modelling

primitivos de pontos. Cada primitivo é representadocomo uma instância de um tipo de sólido primitivo.

Fronteiras – um conjunto de pontos é representadopor meio de sua fronteira. A fronteira de umconjunto tridimensional de pontos é umasuperfíciebidimensionalque usualmente é representada comouma coleção de faces.

DECOMPOSIÇÕES

ENUMERAÇÃO ESPACIAL

DECOMPOSIÇÃO EMCÉLULAS

O espaço ocupado pelo sólido é preenchido por pequenos cubos (voxels)

O espaço ocupado pelo sólido é definido pela colagem de pequenas células (formas diferentes)

cilindrodiferença

Construtive Solid Geometry (CSG)

cubo esfera

união

Árvore CSG

Boundary representation (B-rep)

Fonte: T-C Cahng & Wysk

ENTIDADES GEOMÉTRICAS

ENTIDADE MODELO MATEMÁTICO

PONTO R3 - (x,y,z)

Linha (reta) R3 -

Círculo

Cruvas (Bezier cúbica)

( )( ) ( )

( )( )zz

zzyyyy

xxxx

21

2

21

2

21

2

−

−=

−

−

=−

−

Ryx222 =+

)(

)cos(

θθ

RsenY

RX

==

Representação computacional ???

ESTRUTURA DE DADOS E FORMATOS

B-repACIS

PARASOLIDCAD-kernel

FORMATOS

*Proprietários fechados (ex: sldprt, dwg)*Proprietários abertos (ex: dxf, stl)*Neutros (ex: IGES, STEP)

B-rep – arquivo em formato STEP(Standard for the Exchange of Product model data)

http://www.steptools.com/library/fundimpl.pdf

STL (Standard Tessellation Language)

ENGENHARIA REVERSA(DIGITALIZAÇÃO POR CONTATO)

Nuvem de pontos

Coordenadas cartesianas

X Y Z125,123 129,851 15,85

124,355 145,135 15,85

123,665 151,857 15,85123,665 151,857 15,85

122,324 158,458 15,85

121,785 164,477 15,85

ENGENHARIA REVERSA(DIGITALIZAÇÃO SEM CONTATO)

ENGENHARIA REVERSA(NUVEM DE PONTOS E MODELAGEM 3D)

Processamento de imagens

Pré-processamento

Detecção de bordas

Segmentação

Vetorização

Segmentação de imagens médicas utilizando o software Mimics –Fonte: Bazan, 2004