UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ – PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO (PPGEP)
MANUFATURA AUXILIADA POR COMPUTADOR
PROF.: Dalberto Dias da Costa
Lab. 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).
BIBLIOGRAFIA
Chang, 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. 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)
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 11
20/agoModelagem geométrica por digitalização de superfícies: introdução à máquina de
medir por coordenadas e ao software PC-Dmis12
27/agoAdaptação 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
PROGRAMA
MODELAGEM DOS PRODUTOS
PRODUTO X COMPONENTE
Fonte: www.howstuffworks.com/engine.htm Fonte: www.eaton.com.br/automotive
MODELAGEM DE UM COMPONENTE
INFORMAÇÕES TECNOLÓGICAS GEOMETRIA
•Material•Tratamento das superfícies•Textura•Propriedades mecânicas/elétricas•Tolerâncias geométricas e dimensionais•Quantidade ...
•Forma•Dimensões
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 Loft
Analíticas e/ouPolinominas (NURBS)
Básicos e/ou poliedros
Sólidos complexos ou montagens
Espessamento; offset; arredondamentos; ...
União, interseção, subtração,
features, cascasarredondamentos, ...
Imagens ou nuvem de pontos
REPRESENTAÇÕES
Martti Mäntylä – An introduction to solid modelling
Decomposição – um conjunto de pontos é representado como uma coleção de objetos simples combinados por uma operação de “colagem”.
Construção – um conjunto de pontos é representado por uma combinação de conjuntos primitivos de pontos. Cada primitivo é representado como uma instância de um tipo de sólido primitivo.
Fronteiras – um conjunto de pontos é representado por meio de sua fronteira. A fronteira de um conjunto tridimensional de pontos é uma superfície bidimensional que usualmente é representada como uma coleção de faces.
DECOMPOSIÇÕES
ENUMERAÇÃO ESPACIAL
DECOMPOSIÇÃO EM CÉLULAS
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)
cubo esfera
união
cilindrodiferença
Construtive Solid Geometry (CSG)
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)
zzzz
yyyy
xxxx
21
2
21
2
21
2
Ryx222
)(
)cos(
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 15,85
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
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