Введение к работе
Актуальность исследования
В настоящее время в любой области промышленности практически невозможно представить себе проектирование достаточно серьезных изделий без применения средств автоматизации проектирования. Наиболее широкое применение средств автоматизированного проектирования получили в области машиностроения. Поэтому решение проблем эффективного конструирования деталей и узлов механизмов, и разработка для этого средств повышения эффективности работы конструкторов были и остаются одним из наиболее перспективных направлений текущих работ в области САПР.
В настоящее время основное направление в развитии автоматизированного проектирования изделий машиностроения связано с широким использованием параметрического моделирования. Оно позволяет существенно снизить трудоемкость разработки изделий, как при их создании, так и при оформлении соответствующей конструкторской документации.
Создание и развитие теории параметризации, разработка различных методов параметризации и обработки геометрических моделей плоских и объемных тел связано с трудами отечественных и зарубежных ученых. Среди них, в первую очередь, следует отметить Н.Ф. Четверухина, И.И. Котова, Н.Н. Рыжова, B.C. Полозова, СИ. Роткова, Н.Н. Голованова и их учеников [1,8.10]. Из западных ученых значительный вклад в разработке методов параметризации внесли I.E Sutherland, J.Owen, B.N. Freeman-Benson, В.A Myers, CM. Hoffman и многие другие разработчики современных параметрических конструкторских САПР.
Однако по данным ряда авторов, несмотря на широкое внедрение в практику проектирования конструкторских бюро современных систем автоматизированного проектирования, на процессы создания и, главное, оформление конструкторских документов приходится большой объем рутинных, слабо автоматизированных работ. Так на оформление машиностроительных чертежей приходится до 30% общего времени конструирования.
Поэтому развитие методов искусственного интеллекта и совершенствование программных параметрических моделей элементов оформления чертежей позволит обеспечить совершенствование технологии геометрического моделирования в САПР. Все эти усилия должны привести к дальнейшему повышению эффективности работы конструкторов.
В этой связи считаем, что проблемы разработки новых алгоритмов и программных параметрических моделей элементов оформления конструкторских чертежей являются актуальными.
Объектом исследования является параметрическое геометрическое моделирование в САПР
Предметом исследования является выявление особенностей описания и автоматизированного формирования графических элементов оформления конструкторских чертежей. Исследование и разработка алгоритмов и программных параметрических моделей, обеспечивающих эффективное формирование элементов оформления чертежей в соответствие с ЕСКД,
Цель работы — разработка алгоритмов и программных параметрических моделей элементов оформления чертежей, позволяющих снизить трудоемкость и ускорить процесс создания конструкторской документации в полном соответствии с ЕСКД.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие основные научные и практические задачи:
-
Анализ существующих технологий, методов и систем параметрического геометрического моделирования в САПР;
-
Анализ элементов оформления чертежей и средств их формирования в САПР;
3. Разработка общих требований к программным параметрическим
средствам формирования элементов оформления чертежей;
-
Исследование особенностей представления отверстий на конструкторских чертежах и выявление возможных типов, видов и вариантов изображений отверстий;
-
Выявление особенностей представления на чертежах швов сварных соединений в зависимости от вида и способа сварки;
-
Разработка обобщенного алгоритма программной параметрической модели, обеспечивающей формирование всех возможных вариантов изображения отверстий;
-
Разработка алгоритма, обеспечивающего формирование условных обозначений швов сварных соединений для одиночных и групповых швов различных видов и способов сварки;
8. Реализация программных параметрических моделей отверстий и
обозначений швов сварных соединений на базе системы AutoCAD/
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены на основании системного анализа, теории параметризации, геометрического моделирования, методов теории САПР.
Экспериментальные разработки программных параметрических моделей выполнены на базе средств адаптации системы AutoCAD (языка Auto LISP, среды Visual LISP и языка DCL).
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждается корректностью разработанных математических моделей, их адекватностью рассматриваемой предметной области, использованием известных положений фундаментальных наук. Положительными ре-
' 5 -
зультатами проведенных экспериментальных исследований по формированию графических изображений отверстий и обозначений швов сварных соединений различных видов и типов и опытом практической эксплуатации разработанных программных параметрических моделей в учебном, процессе.
На защиту выносятся:
1. Анализ конструкторских систем автоматизации проектирования, который показал, что наиболее важные направления ведущихся исследований связаны с созданием и использованием параметрических моделей. Уровень автоматизации процессов формирования элементов оформления чертежей в существующих САПР находится на относительно невысоком уровне, что приводит к существенным затратам труда при оформлении конструкторских документов.
,. 2. Параметрические программные модели элементов оформления чертежей позволяют конструктору автоматически формировать не только требуемые образы на основе ограниченного количества задающих параметров в полном соответствии с требованиями ГОСТ, но и предоставить возможность конструктору автоматически модифицировать сформированное изображение.
-
Обобщенный алгоритм программной параметрической модели отверстий, которая обеспечивает эффективное формирование изображений отверстий различных типов, видов и вариантов представления на чертежах.
-
Универсальный алгоритм формирования изображений условных обозначений швов сварных соединений, как стандартных, так и нестандартных одиночных и групповых швов различных видов сварки.
-
Разработанная и программно реализованная модель формирования изображений отверстий на чертежах.
-
Разработанная и программно реализованная модель формирования изображений условных обозначений швов сварных соединений.
Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем:
исследованы особенности построения современных САПР, средства и методы оформления в них конструкторских чертежей;
предложено для формирования и редактирования элементов оформления конструкторских чертежей использовать в САПР программные параметрические модели;
предложен обобщенный алгоритм программной параметрической модели отверстий, позволяющий оперативно формировать изображения требуемых вариантов представления отверстий;
предложен универсальный алгоритм программной параметрической < модели формирования условных обозначений швов сварных соединений.
Практическая значимость.
1. Применение разработанных программных параметрических моделей
позволяет существенно сократить этап оформления конструкторских чертежей, связанный с прорисовкой отверстий и условных обозначений швов сварных соединений, повысить качество их исполнения и снизить трудовые затраты конструкторов на эту работу.
-
Разработанные программные параметрических модели применяются для поддержки дисциплин учебного плана, связанных с организацией конструкторских САПР. Они также обеспечивают изучение процесса оформления конструкторских документов в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению "Информатика и вычислительная техника".
-
Разработанные программные параметрические модели могут быть использованы в составе САПР AutoCAD в конструкторских отделах предприятий, в которых эта система применяется при разработке документации.
Реализация результатов работы. Основные результаты работы, которые связаны с:
анализом САПР изделий машиностроения, анализом элементов оформления чертежей и средств их формирования в современных системах проектирования;
алгоритмами параметрических моделей и формированием изображений отверстий и обозначений швов сварных соединений на чертежах;
программными параметрическими моделями формирования изображений отверстий и обозначений швов сварных соединений на чертежах,
используются в учебном процессе кафедры САПР Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) при чтении лекций и проведении лабораторных работ по дисциплинам "Геометрическое моделирование в САПР" и "Компьютерная графика в САПР".
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
XIV и XV международных конференциях «Современное образование: содержание, технологии, качества». С.-Пб.: ЛЭТИ, 2008, 2009 гг;
Всероссийской научно-практич. конф. с межд. участием. "Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе". -Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет. 2010;
59-й, 60-й и 61-й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина).
Публикации. Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 4. статьях и докладах, из них по теме диссертации 4, среди которых 1 публикация в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК. Дохлады доложены и получили одобрение на 3. международных, всероссийских и межвузовских научно-
практических конференциях перечисленных в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 64 наименований, Работа изложена на 138 машинописных страницах, содержит 29 рисунков и 3 таблицы.
