فهرست مطالب:
بروزرسانیشده در فروردین 6, 1401
طراحی مفهومی به کمک کامپیوتر (CAD): طرح مورد نظر دارای هر درجه ای از پیچیدگی باشد لازم است یکی از مهمترین و ابتدایی ترین مراحل کار ایجاد یک مدل کلی از آن طرح است که به این مرحله “طراحی مفهومی” گفته می شود. در این مطالعه، گذری بر جایگاههای مختلف کامپیوتر در مراحل طراحی مفهومی می شود و در انتها چند مورد از نرم افزارهایی که در زمینه ایجاد مدل مفهومی مکانیکی به کار گرفته می شوند؛ مطرح خواهند شد.
مقدمه (طراحی مفهومی به کمک کامپیوتر)
طرح مورد نظر دارای هر درجه ای از پیچیدگی باشد لازم است یکی از مهمترین و ابتدایی ترین مراحل کار ایجاد یک مدل کلی از آن طرح است که به این مرحله “طراحی مفهومی” گفته می شود. روش ها و نرم افزارهای حوزه طراحی مفهومی بر روی طراحی کل سیستم تمرکز می کنند، در حالیکه نرم افزارهای حوزه مهندسی مکانیک بر روی عملگرهای سیستم و استانداردها و نکات اجرایی طرح توجه دارند.
تکنولوژی در طراحی مفهومی به کمک کامپیوتر (CAD)
در زمینه فناوری های حوزه طراحی مفهومی، ساختارهای مختلفی در حال استفاده و مطالعه است. تکنولوژی طراحی به کمک ادراکات حسی [Haptic perceptual] و ساخت گل دیجیتال [Digital clay] از نمونه های این فناوری ها هستند(شکل1).
فناوری لَمسی به گونهای از فناوری گفته میشود که از راه لمس و توسط حرکت، لرزش یا اِعمال فشار با کاربر تعامل میکند. این فناوری مکانیکی میتواند بهوسیله دادن حس لمس اجسام مجازی به کاربر، او را در کنترل بهتر اجسام مجازی (در رایانه) کمک کند.
شرکت جیومجیک [Geomagic] در این زمینه ابزارهایی ایجاد کرده است (شکل2) به کمک این تکنولوژی طراحان با مدل سه بعدی وارد یک تعامل می شوند که باعث افزیش کارایی و سرعت طراحی می شود. این تکنولوژی در حوزه ماشینکاری و کنترل ماشین نیز وارد تحقیق و توسعه شده است[1]. همچنین از این فناوری در بحث های مختلفی مانند واقعیت سازی دنیای مجازی، و یا پردازش تصویر با توجه به بافت ماده نیز استفاده می شود[2].
بجز تکنولوژی های مختلف سخت افزاری، هر نرم افزار داری یک چارچوب [Framework] است که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارا می باشند. مثلا سیستم مشترک شبکه ای طراحی مفهومی [Associative concept network (ACN)] که برای سطوح بالا در سیستماتیک کردن طراحی مفهومی به کار می رود؛ و یا چارچوب ویژگی-شیء[Feature-objects] که بر پایه مورفولوژی و عملگرایی است[4].
همچنین ساخت کتابخانه های دیجیتال مورد توجه بوده است. در رومانی، حدود 3 سال پژوهشی تحت عنوان تینک موشن [ThinkMotion]برای جمع آوری اطلاعات طراحی مکانیزم ها شامل مطالب آموزشی، مقلات، تصاویر، ویدو ه، نتایج آزمایشات تجربی مربوط به هر مکانیزم انجام شد[5].
نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر
کامپیوتر یکی از مهمترین ابزارهای کنونی بشر در راستای برطرف کردن نیازهای مختلف در صنعت است. در حوزه طراحی مفهومی نیز کامپیوتر را در هر قسمتی می توان موثر و کارامد یافت.
ایجاد مدل مفهومی (مثلا مطالعاتی در زمینه ایجاد یک اسکچ و دریافت چندین اسکچ هم خانواده انجام شده است[6].) ، انتخاب مدل مفهومی (به کمک ایجاد و تشخیص رابطه مستقیم بین مشخصات داده شده و مدلهای فهومی موجود و مختلف برای انتخاب یکی از آنها با توجه به میزانی که می توانند از عهده محدودیت ها و مشخصات خواسته شده برآیند[7] تصمیمات در مرحله انتخاب مدل مفهومی اثرات زیادی بر روی میزان سود و هزینه های طرح می گذارد[8]) ، محاسبه میزان ریسک مدل انتخابی و … هر کدام دارای یک سری ابزارهای کامپیوتری هستند که به کمک انسان آمده اند.
نرم افزار هایی که ب منظور ایجاد مدل مفهومی در مهندسی مکانیک استفاده می شوند و در منبع [9] لیست شده اند؛ عبارتند از:
اوتودسک فیوژن [Autodesk Fusion 360]
یک نرم افزار جهت تلفیق طرح های صنعتی با طرح های مکانیکی به کار گرفته می شود (شکل3) . همچنین شبیه سازی، کالیبراسیون، و ماشینکاری نیز در این نرم افزار تعبیه شده اند. به کمک استفاده از اسپیلاین های “تی” [T-spline] منحنی های دقیقی و همواری رسم می نماید که حتی می توان میزان منحنیایی این انحنا ها را بدست آورد[10].
سالیدورکس مکانیکال کانسپشوال [SolidWorks Mechanical Conceptual]
توسط این ابزار می توانید اسکچ های خود را به طرح های سه بعدی تبدیل کنید و یا اسکچ را انیمیشن سازی کنید و ازنحوه و میدان حرکت طرح خود اطینان حاصل نمایید(شکل 4). همچنین می تواند اجسام سه بعدی منعطف طراحی کرده و مکانیسم ها خود را مورد بررسی قرار دهید یا آنها را تلفیق کنید[11].
نرم افزار کی کریتور [KeyCreator Direct CAD]
طرح هایی در حوزه های صنعتی، مکانیکی، ساخت و تحلیل را با انعطاف پذیری بالا ایجاد می کند (شکل5). مهمترین ویژگی های این نرم افزار عبارتند از:
- ایجاد سریع طرحهای مفهومی (بدون وجود قیدها)
- ویرایش هندسه سریع و آسان.
- داشتن ابزارهای خاص جهت تبدیل مدل مفهومی به مدل دقیق تر
- تعیین هزینه قطعه طراحی شده
- خروجی گرفتن در پسوندهای متنوع جهت وارد کردن به سایر نرم افزارها
- امکان وارد کردن فایل از سایر نرم افزارها با تنوع بالا
- امکان ساخت انیمیشن در حالت سه بعدی [12]
سالیدورکس اینداستریال دیزاینر [SOLIDWORKS Industrial Designer (SWID)]
طراحی مفهومی به کمک کامپیوتر: یک ابزار طراحی مفهومی است که به سرعت چندین مدل مفهومی صنعتی را تهیه نمایید [13]. این نرم افزار به کمک ایجاد و ویرایش مدل توسط استفاده از هندسه های ورودی به ایجاد سریع مدل مفهومی کمک می کند(شکل 6). این نرم افزار دو قسمت سطح سازی و مدل سازی پارامتریک دارد. مدل ایجاد شده به راحتی وارد نرم افزار سالیدورکس می شود. از توامندی های این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- اسکچینگ بسیار منعطف و آزاد
- تبدیل اسکچ دو بعدی به یک هندسه سه بعدی در کمترین زمان
- رندینگ واقعی
- قابلیت کار بر روی شبکه های ابری
تهیه کننده: سجاد ملافیلابی
منابع
[1] http://www.geomagic.com
[2] Galoppo, N., Tekin, S., Otaduy, M.A., Gross, M. and Lin, M.C., 2007, July. Interactive haptic rendering of high-resolution deformable objects. In International Conference on Virtual Reality (pp. 215-223). Springer Berlin Heidelberg.
[3] http://www.innovative-cad-cam-solutions.de
[4] I. Horvath, Z. Bagoly and P. Kulcs/lr, feature – based support of conceptual design of mechanical products, 1996
[5] Lovasz, A.E., Lovasz, E.C. and Gruescu, C.M., 2014. Digital Library of Mechanisms. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 163, pp.85-91.
[6] Stahovich, T.F., 1996. SketchIT: A sketch interpretation tool for conceptual mechanical design. Thesis
[7] Kulkarni, S.P. and Khot, M.M., Comparison Of Methodologies For Conceptual Design Of Mechanisms.
[8] Hsu, W. and Woon, I.M., 1998. Current research in the conceptual design of mechanical products. Computer-Aided Design, 30(5), pp.377-389.
[9] http://www.cadalyst.com
[10] http://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview
[11] http://www.solidworks.com/sw/products/solidworks-conceptual-design.htm
[12] http://kubotek3d.com/Products/KeyCreator-Direct-CAD.aspx
[13] http://www.solidworks.com/sw/products/solidworks-industrial-design.htm