MANUFATURA AUXILIADA POR COMPUTADOR PROF.: Dalberto Dias da Costa Lab. Usinagem Departamento de Engenharia Mecânica

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1 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

2 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, Zeid, I. Mastering CAD/CAM. McGraw-Hill Science/Engineering/Math Mäntylä, M. An Introduction to Solid Modeling. Computer Science Press Revistas especializadas: Computer Integrated and Robotics in Manufacturing; Computer-Aided Design; Computers in Industry; International Journal of Advanced Manufacturing Technology Rapid Prototyping Journal.

3 PROGRAMA Semana Data 11/jun 18/jun 25/jun 2/jul 9/jul 16/jul 23/jul 30/jul 6/ago 13/ago 20/ago 27/ago 3/set Assunto Apresentação da disciplina ementa, bibliografia, forma de avaliação e infraestrutura Modelagem geométrica em sistemas CAD 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) Continuação do primeiro trabalho (formato STL) Continuação do primeiro trabalho (formato DXF) Recesso Recesso Continuação do primeiro trabalho (formato STEP) Finalização do primeiro trabalho (T1) 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 Modelagem geométrica por digitalização de superfícies: introdução à máquina de medir por coordenadas e ao software PC-Dmis Adaptação de modelos digitalizados, planejamento e simulação da sua usinagem (T3) 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

4 MODELAGEM DOS PRODUTOS PRODUTO X COMPONENTE Fonte: Fonte:

5 MODELAGEM DE UM COMPONENTE INFORMAÇÕES TECNOLÓGICAS GEOMETRIA Material Tratamento das superfícies Textura Propriedades mecânicas/elétricas Tolerâncias geométricas e dimensionais Quantidade... Forma Dimensões

6 MODELAGEM GEOMÉTRICA CRIAÇÃO MODELOS FÍSICOS (JÁ EXISTENTES) Modelos físicos (Esculturas) Desenho e dimensionamento manuais Desenho e dimensiona mento em sistemas CAD/CAE Engenharia reversa (digitalização e adaptação) Geometria Computacional Representações Modelagem Digital Entidades Geométricas Estrutura de dados e Formatações

7 MODELAGEM DIGITAL ELEMENTOS GEOMÉTRICOS BÁSICOS (ponto, linha, círculo, cônicas, arcos e polígonos simples) Imagens ou nuvem de pontos Interseções, arredondamentos, recortes, splines, offsets Básicos e/ou poliedros sólidos Entidades 2D complexas (polígonos complexos; contornos; curvas de forma livre,..) Extrusão Rotação Varredura Loft superfícies Transformações 2D (rotação, translação, escala espelhamento, cisalhamento) Analíticas e/ou Polinominas (NURBS) União, interseção, subtração, features, cascas arredondamentos,... Sólidos complexos ou montagens Espessamento; offset; arredondamentos;...

8 REPRESENTAÇÕES 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. Martti Mäntylä An introduction to solid modelling

9 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)

10 Construtive Solid Geometry (CSG) diferença cilindro união cubo esfera Árvore CSG

11 Fonte: T-C Cahng & Wysk Boundary representation (B-rep)

12 ENTIDADES GEOMÉTRICAS ENTIDADE MODELO MATEMÁTICO PONTO Linha (reta) R 3 - Círculo Cruvas (Bezier cúbica) R 3 - (x,y,z) x 2 + y ( ) y y x x 2 2 = ( ) ( ) x = R x 2 y 1 y 2 = ( ) z z 2 ( z z ) 1 2 X = R cos( θ ) Y = Rsen( θ ) Representação computacional???

13 ESTRUTURA DE DADOS E FORMATOS B-rep ACIS PARASOLID CAD-kernel FORMATOS *Proprietários fechados (ex: sldprt, dwg) *Proprietários abertos (ex: dxf, stl) *Neutros (ex: IGES, STEP)

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

15 STL (Standard Tessellation Language)

16 ENGENHARIA REVERSA (DIGITALIZAÇÃO POR CONTATO) Nuvem de pontos Coordenadas cartesianas X Y Z 125, ,851 15,85 124, ,135 15,85 123, ,857 15,85 122, ,458 15,85 121, ,477 15,85

17 ENGENHARIA REVERSA (DIGITALIZAÇÃO SEM CONTATO)

18 ENGENHARIA REVERSA (NUVEM DE PONTOS E MODELAGEM 3D)

19 Processamento de imagens Pré-processamento Detecção de bordas Segmentação Vetorização Segmentação de imagens médicas utilizando o software Mimics Fonte: Bazan, 2004