1 Observando o Ambiente de Modelamento

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1 1 Observando o Ambiente de Modelamento Ao iniciar a geração de uma forma geométrica, o ambiente de modelamento de peças exibe uma área reservada a indicar o sequeciamento de operações a serem feitas sobre os dados necessários para criar uma forma geométrica. Nesta área são exibidas um conjunto de menus, áreas de texto e outras entidades de escolha gráfica onde os parâmetros da forma geométrica são definidos. Para cada tipo de operação ou de detalhe que vai sendo adicionado ao modelo geométrico este ambiente de definição do parâmetros da forma se modifica de acordo com os elementos definidores da forma. Figura 1: Elementos de interação para criação de furos. A medida que se vai acostumando com o processo de modelamento do sistema CAE/CAD/CAM, muitos destes parâmetros podem ser definidos no próprio modelo. Mas, a área gráfica de definição de modelos há sempre as regras de suporte a definição da criação do modelo, realimentando o as entradas a medida que as geometrias necessárias a serem alteradas são selecionadas. A seqüência de definição dos parâmetros e entidades que precisa ser selecionadas é dada da esquerda para à direita nesta área gráfica. Na parte superior da área gráfica de definição de parâmetros define-se propriedades e variáveis auxiliares, e na parte inferior são apresentadas campos de definição de valores ou operadores definidores da forma final do objeto que está sendo modelado. Por exemplo, na Figura 1, mostra os elementos definidores de um furo coaxial. É comum utilizar de alguns elementos auxiliares para posicionar os detalhes geométricos ( features ) de peças. Eles são elementos de referência ( datums ) definidos por eixos, planos e pontos que podem ser exibidos ou 1

2 escondidos a medida que vão ou deixam de ser usados na geração do modelo geométrico. Na árvore do modelo estas operações podem ir sendo feitas usando o botão direito do mouse. Lembrando que sempre que muitos elementos estão visíveis no modelo, operações de redesenho de tela vai tornando-se mais lentos e aí a necessidade de escondimento daqueles elementos que só são necessários para a geração de features especificas. O ambiente de modelamento pode conseguir realizar operações complexas rapidamente, mas também pode ser difícil de selecionar objetos precisamente. Figura 2: Modelo de desenvolvimento de projeto descrito por Ohsuga Isso pode ser facilitado com ajuda de ferramentas de filtragem de elementos, principalmente em áreas em que vários detalhes estão sendo exibidos. A ferramenta de filtragem trabalha junto com preseleção realçando iluminadamente os elementos selecionados e aí os elementos realçados podem ser usados para a seleção. Toda vez que o ponteiro do mouse passa sobre o objeto geométrico as suas entidades são realçadas, mudando de cor e tornado-se elegíveis para a seleção. A ferramenta de filtragem deve estar ligada para habilitar este processo de preseleção. Use a opção Edit > Select > Preferences e torne-a on ou off, como mostra a Figura 3 2

3 Figura 3: Elementos auxiliares para filtragem de linhas. Uma alternativa para isolar um item no processo de seleção é pegá-lo de uma lista. Toda vez que o ponteiro do mouse passa sobre a forma geométrica uma lista de entidades é formada e oferecida para a seleção da entidade desejada a manipular geometricamente. Para exibir a lista, coloque o ponteiro do mouse sobre a área que deseja selecionar um item e clique em Pick From List a partir do uso do botão direito do mouse no menu oferecido pela operação. O item selecionado e destacado dos demais e ao a aceitação dele é dada pela apertando o botão OK. O modelo também pode ser manipulado através da supressão de features ou detalhes criados ao longo do modelo geométrico. A combinação das features faz com que muitos modelos pode ser gerado a partir de um conjunto de features modeladas. Usa-se a árvore do modelo Model Tree para viabilizar a operação de exibição das features. Além disso, features podem ser reposicionadas na árvores, redefinindo a paternidade delas de forma conseguir novas formas geométricas ou determinar uma outra maneira de obter a mesma geometria com as features já presentes no modelo. No entanto, nesta operação é necessário ser observado sempre a noção de paternidade. Uma feature descendente nunca pode ser colocada antes do seu pai. Da mesma forma, dependendo do tipo de operação geométrica que se deseja fazer numa região do modelo, uma feature pode ser filtrada temporariamente para a execução daquela operação. A supressão também facilita observar se alguma feature esta criando problema na criação de outra. Este tipo de operação pode ser observada na Figura??. 3

4 Figura 4: feature. Árvore do modelo geométrico - suprimindo ou rearranjando as 1.1 Para começar modelar Até aqui foi visto alguns detalhes da interface gráfica que ajudará a modelar objetos geométricos usando sistemas CAE/CAD/CAM. Agora, pode-se olhar mais de perto as ferramentas e métodos de seleção aplicados ao modelo para detalhá-lo. Lembrando, o processo de modelar necessita de vários elementos auxiliares - referências (planos e eixos) que devem ser usados para posicionar as entidades geométricas no modelo 3D. da mesma forma, foi visto que os modelos d3d são combinações de operadores e perfis parametrizados ou seja sólidos 3D tem como nascedouros perfis 2D, que quando bem parametrizados ajudam a gerar posteriormente novas formas geométricas, famílias de peças e outras informações para o uso do modelo no projeto, fabricação e uso dos mesmos. Eixos e Planos de referência e sistemas de coordenadas Ao começar uma nova peça é sempre interessante referenciá-la a um conjunto de planos e eixos de referências (datums). É comum nominar as referências planas pelas vistas que a peça vai ser referenciada: frente, topo e lateral direita. Além disso, um sistema de coordenada de trabalho (WCS) é criado indicando os eixos x, y e z, os servem para que as entidades postadas graficamente sejam referenciadas na base de dados do sistema de modelamento denominado de (MCS - modeling coordinate system). cada sistema CAE/CAD/CAM orienta estes eixos de uma maneira. Aqui, o plano de frente será a própria tela e o eixo z é perpendicular à tela. As referências planares são usadas pelo sistema CAE/CAD/CAM para calcular distâncias entre os elementos geométricos. estas referências podem 4

5 ser pontos, planos ou curvas, mas geometricamente são tidos sem espessuras. Estes elementos são criados para auxiliar na construção de peças bem como na disposição de montagens. Como as features sólidas, toda referência criada é colocada na árvore do modelo( Model Tree ). São geralmente nominadas numericamente, por exemplo como DTM1, DTM2, etc. (para planos) e PTN1, PTN2, etc. (para pontos). O projetista pode renomeá-los adequadamente para adicionar um significado de projeto as estes elementos auxiliares. A Figura 5 a seguir mostra o sistema de coordenada básico. Figura 5: Um sistema de coordenada básico. Referências do tipo pontos e os sistema de coordenadas são similares entre si, podendo ser pontos fixos ou ter um deslocamento ( offset ) em relação a uma superfície (plano) ou vértice. As referências do tipo ponto podem ser usadas separadamente ou arranjadas numa matriz de forma que se comporte como uma feature. Eles podem ser salvos em arquivos tipo texto para ser reusados em outros projetos. Os sistemas de coordenadas são pontos que definem as direções dos eixos x, y e z respectivamente. Assim, toda peça criada é baseada num sistema de coordenada. Ele poderá ser usado com referência posteriormente em montagens para definir o posicionamento relativo à outros elementos. No caso de cabeamento, eles definem a rota de cabos e fios na exibição dos mesmos no modelo geométrico. Estes elementos de modelamento auxiliares podem ser redefinidos em qualquer tempo. A partir deles, outras referências são criadas e conjunto com entidades geométricas do modelo. Elementos de referências usadas para criar features não são exibidas no modelo. elas normalmente ficam escondidas 5

6 e fazem parte da estrutura de dados do modelo de features. 2 Perfis parametrizados Para muitos sistemas CAE/CAM/CAM objetos 3D começam com formas 2D. As formas 2D podem ser definidas num espaço cartesiano 2D, e através de uma operação de varredura (translacional ou rotacional) definirá a forma tridimensional que a peça terá. O objetivo de um módulo de geração de perfis parametrizados é deixar livre o processo de criação de formas. Através da combinação de entidades geométricas e restrições diferentes formas 2D e conseqüentemente, formas 3D poderão ser geradas. O ambiente de definição de perfis parametrizados (seções) pode ser descrito como sendo um sub-modo do módulo de definição de peças. Ele pode ser visto como uma área de desenho 2D dentro do ambiente de modelamento 3D. Este módulo serve para criar formas geométricas que darão as formas básicas a sólidos 3D. A partir destes sólidos e com o auxílio de novos perfis, detalhes ou features são adicionados a geometria até que a forma final da peça seja alcançada. O uso do módulo de geração de perfis parametrizados permite que um perfil seja bem definido, isto é, que ele possa ser descrito por um conjunto de parâmetros básicos. De uma maneira geral, uma forma geométrica pode sempre ser definida por um conjunto de parâmetros básicos. Por exemplo, pode-se dizer que uma forma retangular é descrita por sua base e sua altura. Assim, todas as formas retangulares são descritas por dois parâmetros, desde que duas condições sejam satisfeitas: paralelismo entre seus lados e perpendicularidades entre eles. Diz então que para se chegar a parametrização um conjunto de relações geométricas precisa ser adicionada para definir um perfil. Um perfil parametrizado é composto por entidades geométrica básicas: pontos e curvas (linhas, arcos e splines ). Diz-se que num sistema gráfico cada um destas entidades tem um número de graus de liberdade no espaço de modelamento. Por exemplo, cada ponto tem dois graus de liberdade movimento, se definido no espaço 2D cartesiano. Já, um segmento de linha (reta)possui 4 graus de liberdade no espaço cartesiano 2D. Assim, um perfil desenhado num plano cartesiano terá um número de graus de liberdade igual a soma dos graus de liberdade de suas entidades. Para parametrizá-lo é necessário que restrições geométricas entre as entidades que o compõe, sejam adicionadas ao mesmo. As restrições geométricas são um conjunto de relações 6

7 adicionadas as entidades, que podem ser associadas um conjunto de equações que definem o perfil no espaço cartesiano. Esta relações são geométricas e intrínsecas a forma como as entidades se relacionam: paralelismo, tangência, perpendicularidade, coincindência, de igual tamanho e assim por diante. A medida que estas relações são adicionadas as entidades, o número de graus de liberdade que um entidade passa a ter no espaço de modelamento diminui. Elas são chamadas de restrições geométricas entre as entidades. O número de graus de liberdade que descreve o perfil está associado ao número de dimensões (parâmetros que descreve o perfil). Sistemas CAD especialista já vão adicionando dimensões ao perfil, na medida que a forma vai sendo gerada. Estas dimensões são denominadas de dimensões fracas, já que o projetista deverá definir ao final qual dever ser a forma final e os parâmetros que devem definir um perfil base para uma peça 3D. Plano de Geração de Perfis e suas referências Ao pensar em projetar uma peça a partir de perfis parametrizados é necessário definir em que plano a secção definidora da forma geométrica deve ser colocada. Significa definir a superfície a partir da qual a forma será gerada. Esta superfície pode ser um plano de referência cartesiano básico, um plano auxiliar ou uma face de um peça sólida já iniciada. Usualmente os perfis são dispostos num plano, como se colocado num numa mesa plana 2D. Uma vez que um plano tenha sido definido, o perfil precisa ser posicionado neste plano. Para isso, é necessário que planos e arestas de referências sejam definidos. De certa forma, significa definir um sistema de coordenadas local para posicionar as entidades do perfil. Estas referências servem depois para que dimensões e restrições sejam adicionadas ao perfil. Um modelador de perfil sempre define duas referências básicas inicial, sendo uma horizontal e outra vertical. O projetista pode adicionar outras referências ou modificá-las no processo de modelamento do perfil parametrizado. 7

8 Figura 6: Referências iniciais de um perfil parametrizado. 2.1 Adicionando e editando dimensões Ao terminar de colocar as entidades de um perfil parametrizado ele estará dimensionado. As dimensões são mostradas em cor cinza e denominadas de dimensões fracas, pois foi adicionada pelo sistema e pode não ser a melhor disposição de parâmetros que perfil deveria possuir. Assim, é preciso que o projetista defina como ele vai definir o perfil que será básico para a forma geométrica 3D. Além disso, quase sempre será necessário fazer correções ao sistema através da imposição de restrições geométricas ou dimensões. Figura 7: Dimensões de um perfil parametrizado e o modificador de valores. 2.2 Adicionando Restrições Geométricas A cada entidade adicionada num perfil parametrizado, pode ser associada a ela restrições geométricas e dimensionais. Restrições trabalham com as dimensões para definir a forma do perfil. A restrição define o relacionamento 8

9 que uma entidade tem com a outra. Por exemplo, no perfil pode ser estabelecido que uma entidade linha seja paralela e de comprimento igual a outra linha do perfil. Isso faz com que o número de referências dimensionais necessárias para definir o perfil diminua. Desta forma, é comum que arcos de circunferências sejam feitos concêntricos, círculos e arcos sejam de iguais raios, e assim por diante. Esta forma de modelar da flexibilidade na criação de formas geométricas que se transformarão em sólidos 3D válidos. Figura 8: Adicionando restrições a perfil parametrizado. 9