VYUŽÍTÍ CA SYSTÉMŮ V KONFEKČNÍ VÝROBĚ (hardware)

Transkript

1 VYUŽÍTÍ CA SYSTÉMŮ V KONFEKČNÍ VÝROBĚ (hardware)

2 SYSTÉMOVÉ POŽADAVKY CAD SYSTÉMŮ software operační systém Windows XP, Windows Vista, Windows 7 hardware procesor minimum: 800 MHz nebo ekvivalentní (Intel Pentium III ), doporučeno 2GHz procesor a lepší operační paměť minimum: 256 MB RAM, doporučeno 1 až 2 GB RAM grafická karta minimum: rozlišení 1024x768 s barevnou hloubkou True Color (16,7 milion barev) test HW - testy na ověření výkonnosti HW (např: VariCAD View) další hardware speciální polohovací zařízení, tablet, digitizér, scanner, plotr, tiskárna, Hardwarové požadavky AutoCADu 2010 (32bitová nebo 64bitová verze) Windows Vista (Home Premium, Ultimate, Business, Enterprise), Windows 7, Windows XP Pro+Home (sp2) pro 32bitové i 64bitové veze - (starší verze též Win2000/NT4/Win98) CPU Pentium-4 nebo Athlon 2GHz nebo vyšší (pro 3D a Vista/Win7: 3GHz a výše) 2GB RAM, 1.5GB diskového prostoru (2GB pro 3D/Vista/64bit) grafika min. 1024x768 truecolor (pro 3D: 1280x MB VRAM),

3 VSTUPNÍ A VÝSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ PC VSTUPNÍ myš, klávesnice, scanner - digitizér (tablet) VÝSTUPNÍ tiskárna, plotr, cutter

4 - POLOHOVACÍ ZAŘÍZENÍ 1963 (Xerox) na spodní straně snímač, který přenáší pohyb po podložce na pohyb ukazatele na obrazovce kuličková myš, optická, trackball, touchpad, trackpoint. 3D myš Space Pilot Pro a další fy. 3D Connection (Logitech) 3D ovládání grafických aplikací, zvýšení produktivity práce cca o 30 %, ovládací prvky se automaticky přizpůsobují právě prováděné CAD operaci (např. náčrt/sestava/výkres), možnost nakonfigurovat X tlačítek (21 i více) pro rychlý přístup k nejpoužívanějším operacím ( LCD displej přitom zobrazuje jejich aktuální funkci), možnost zobrazovat i další volitelné (programovatelné) informace ( y, schůzky,...). CAD aplikace - AutoCAD, Autodesk Inventor, CATIA, Google SketchUp, Pro/ENGINEER,.

5 DIGITITALIZACE

6 DIGITITALIZACE Obecně převod čehokoli (např. 2D obrazu 3D objektů) do digitální podoby Digitalizace je převod vybraných měřitelných fyzikálních veličin digitalizovaného objektu do numerických hodnot, jejich kódování a uložení za účelem pozdějšího vygenerování jiných fyzikálních veličin s cílem umožnit pozdějšímu uživateli fyziologické vjemy nahrazující přímé vnímání originálu. Digitizér je obecně název pro jakékoliv zařízení pro digitalizaci (třeba i scanner) Digitalizace 2D KLASICKÉ POJETÍ DIGITIZÉRU A TABLETU (2D) DIGITIZÉR tzv. snímač absolutních souřadnic bodů z kreslené předlohy, polohovací zařízení skládající se z pevné podložky s aktivní plochou a s pohyblivého snímacího zařízení v podobě bezdrátového pera nebo takzvaného puku (obdoba myši s nitkovým křížem a tlačítky) použití: vektorová digitalizace výkresů, ovládání obrazovkového kursoru (emulace myši - tablet), výběr příkazů z papírového (tabletového) menu Digitalizace 3D

7 ROZDÍLY - KLASICKÝ TABLET, TABLET PC, TABLET ipad, LCD TABLET lasický grafický tablet LCD tablet tablet PC tablet ipad ejčastěji pracují digitizéry na elektromagnetickém principu. Kurzor obsahuje cívku, která omocí elektrostatické indukce snímá impulsy. Ty jsou vysílány do sítě vodičů natažených pod povrchem odložky. Hustotou sítě vodičů od podložkou je dána přesnost snímání. tablet fungující zároveň jako monitor při ovládání PC se díváte přímo na tablet, přes který PC ovládáte PC nebo notebook kombinovaný s tabletem OS přizpůsobený ovládání přes tablet WACOM Něco mezi notebookem a e-readrem cca 140 aplikací, ovládání přes dotykový display prohlížení internetu, epošta, čtení eknih, přehrávání medií, prohlížení fotek, kompas, (do budoucna GPS navigace) jednoduché kancelářské balíky (iworks), ručné psaní poznámek,

8 Při dotyku se horní vrstva prohne a v daném místě se vodivě spojí s vrstvou spodní. Mezi vrstvami pak začne procházet elektrický proud a kontroler pak vypočítá na základě velikosti jednotlivých proudů polohu bodu dotyku. Princip technologie je znázorněn na následujícím obrázku PRINCIPY DOTYKOVÝCH DISPLEJŮ rezistivní (odporové) kapacitní s infračerveným zářením s povrchovou akustickou vlnou (SAW) REZISTIVNÍ Systém je tvořen pružnou membránou, která je na povrchu displeje. Membrána je zevnitř pokryta velmi tenkou průhlednou kovovou vrstvou. Pod membránou je také vodivá průhledná vrstva, která je ale pevná. Mezi vrstvami je pak velmi tenká vzduchová mezera s rastrem izolačních podpěr, které vodivé vrstvy izolují od sebe. Obě vrstvy jsou připojeny k řídicímu a vyhodnocovacímu modulu.

9 PRINCIPY DOTYKOVÝCH DISPLEJŮ KAPACITNÍ Funkce těchto displejů je založena na vodivosti lidského těla. Povrch kapacitního dotykového displeje je pokryt vodivou vrstvou. Při dotyku displeje prstem ruky vznikne mezi okraji displeje a vodivou rukou kapacita, přes kterou se uzavírá se elektrický obvod. Kontroler pak analýzou vzniklých kapacit přesně určí polohu prstu. S INFRAČERVENÝM ZÁŘENÍM Systém je tvořen hustou sítí infračervených paprsků, která se vsunutím jakéhokoli předmětu na určitém místě přeruší. Systém lze zhotovit jako rám, který pak lze nasadit na jakýkoli monitor. S POVRCHOVOU AKUSTICKOU VLNOU (SAW) V rozích pevné průhledné vrstvy nad displejem jsou umístěny vysílače a přijímače signálu. Ten se šíří napříč po ploše displeje. Vložením předmětu do vlnového pole se šíření vln změní a řídicí jednotka tak podle vyslaných a přijatých signálů vyhodnotí polohu vložené překážky.

10 Obrazová předloha je po řádcích osvětlována a odražené světlo je vedeno přes optický systém k přijímači, který je tvořen senzory (CIS), nebo prvky na bázi fotobuněk (CCD). Přijímač potom převádí obrazovou informaci na digitální signál a posílá ji dále počítači. ruční skenery ploché (stolní) skenery průchodové protahovací skenery rotační (bubnové) skenery knižní skenery filmové skenery 2D SCANNERY

11 digitalizace značek (referenční linie, poziční značky) DIGITIZER identifikace střihových dílů digitalizace obrysu (průběžné body, stupňovací body, nulové hodnoty, stupňovací hodnoty z databáze, nebo hodnoty získané digitalizací vystupňovaného střih.dílu, standardní zástřihy, variabilní zástřihy) digitalizace vnitřního obrysu digitalizace velkých dílů po částech

12 DIGITIZÉR NSCAN (fy. NHEGA -USA) automatizovaná digitalizace střihových šablon s využitím vysokorychlostního scannování přesnost do 0,25mm oproti originálu, rychlost cca 6x vyšší než ruční digitalizace automatická detekce vnějších linií, zástřihů, referenčních linií, pozičních značek kompatibilita s CAD systémy Gerber AccuMark, MicroMark, Lectra, PAD System, OptiTex, and Polygon.

13 DIGITIZÉR ACCUSCAN fy. GERBER digitalizace střihových šablon s využitím vysokorychlostního scannování přesnější a rychlejší (cca o 50 %) digitalizace střihových dílů oproti klasické manuální metodě automatická detekce vnějších linií, zástřihů, referenčních linií, pozičních značek tloušťka předlohy maximálně 1. 5 mm

14 DIGITIZÉR fy. GEMINI digitalizovaní střihových šablon s využitím fotoaparátu přesnost max. 0.7 mm

15 3D SCANNERY systémy CMM (Coordinate Measure Machine) snímání prostorových souřadnic povrchu objektu v diskrétních bodech tzv. mrak bodů (cloud of points)

16 DOTYKOVÉ MECHANICKÉ 3D SCANNERY Skenovaný objekt fyzicky "osaháme" hrotem, který je zavěšený na mechanickém rameni. Rameno má v každém kloubu senzor zaznamenávající natočení ramene v tomto místě. Poloha skenovaného bodu se získá vyhodnocením údajů ze všech kloubů ramene. Mechanické skenery jsou vhodné pro digitalizaci poměrně složitých těles jak s dutinami tak i s nerovnoměrným povrchem. Výhody vysoká přesnost Nevýhody objekt je nutné "osahávat" hrotem ručně, vysoká časová náročnost, problém s drsností povrchu, ztráta textury povrchu objektu.

17 OPTICKÉ 3D SCANNERY Pasivní Princip stereoskopického vidění, metoda fotogrammetrie. Snímaní skenovaného objektu z několika úhlů pomocí optického zařízení. Při každém natočení, které se provede buď ručně nebo pomocí polohovacího zařízení (krokový motorek řízený počítačem), se objekt v podstatě vyfotí (předpoklad kontrastního pozadí a vyznačení orientačních slepovacích bodů) a data se odešlou do počítače. Po získání snímků ze všech úhlů pohledu se data zpracují a digitalizovaný model se vytvoří pomocí získaných 2D fotografií snímaného objektu. Kvalita zdigitalizovaného objektu je ovlivněna počtem získaných snímků a jednobarevným pozadím kontrastujícím se skenovaným objektem. Výhodou tohoto snímacího zařízení je informace o povrchu objektu (textuře) získaná na snímcích (2D fotografiích). VECTRA3D obličejový scanner

18 OPTICKÉ 3D SCANNERY Aktivní aktivně ozařují snímaný objekt a z deformace projektovaného obrazu nebo odrazu světla zachyceného kamerou (1 nebo více) rekonstruují 3D systémy se liší v projektovaném světelném zdroji a způsobu jeho zachycení na povrchu objektu (laser, infračervené světlo, strukturální světlo, mřížky - moiré efekt) TRIANGULAČNÍ SCANNERY Záznam laserové stopy pohybující se po snímaném 3D objektu pomocí 1 nebo 2 kamer, které jsou vůči laseru pootočeny o určitý úhel (metoda triangulace), následné vyhodnocení 3D obrazu. jedna kamera a laser (laser a kamera jsou umístěny na základně, snímá se stopa laseru na objektu; otáčí se objekt nebo je otáčením zrcátka vychylován laserový paprsek) dvě kamery a projektor strukturovaného světla (světlé a tmavé proužky pro usnadnění lokalizace a pro interpolaci), dvě kamery, které snímají rotující stopu laseru bez nutnosti znát úhel otáčení laserové stopy,

19 TRIANGULAČNÍ 3D DRAPESCANNER (KOD)

20 LASEROVÉ 3D SCANNERY Stejný princip jako např. sonar, využívá se laserového paprsku. Vlastní skenování spočívá v tom, že se kolmo proti předmětu vyšle laserový paprsek, který se od něho odrazí a vrátí se zpět do skenovacího zařízení, kde se vyhodnotí. Vyhodnocením doby (time ofo flight), která uplyne od vyslání do vrácení paprsku, získáme informaci o rozměru předmětu ve směru letu paprsku. Informace o zakřivení povrchu plyne z úhlu pod jakým se paprsek vrátí zpět do zařízení. Spojením obou základních informací skener získá přesnou polohu bodu, kterou odešle do počítače. Tímto způsobem skener laserovým paprsek "obkrouží" celé těleso, popř. těleso se otáčí a skenovací zařízení stojí. Výhodou laserových skenerů je jejich vysoká přesnost a nenáročnost na obsluhu během skenování.

21 DESTRUKTIVNÍ 3D SCANNERY Digitalizace jak vnějšího povrchu součásti, tak i jeho vnitřní geometrii. Digitalizovaný objekt je při použití této metody zničen. Uplatnění - zejména v oblasti Reverse Engineeringu při digitalizaci součástí se složitou vnitřní geometrií. Před procesem digitalizace je skenovaná součást umístěna na nastavitelný rám a pokryta speciálním materiálem, který při zpracování naskenovaných snímků poskytne vysoký kontrast mezi součástí a okolím. Poté se z prostoru vyčerpá vzduch a vznikne vakuum, které způsobí, že se tento speciální materiál dostane do všech dutin součásti. Takto připravený blok se přemístí do skenovacího zařízení, kde se připevní k frézovacímu stolu. a vlastní skenování proběhne v okamžiku odfrézování ultratenké vrstvy materiálu. Nově vzniklý povrch se pak skenuje pomocí optického skeneru a získaná data se odešlou ke zpracování. Použití převážně při složité vnitřní digitalizaci objektu.

22 RENTGENOVÉ 3D SCANNERY Zařízení umožní získávání informací o vnitřní geometrii součástí použitím rentgenového záření. Jde o nedestruktivní metodu digitalizace. Rentgenové skenery pracují na stejném principu jako klasické rentgeny požívané ve zdravotnictví s tím rozdílem, že při tomto použití je intenzita záření vyšší. Zařízení jsou většinou mobilní a používají se např. ke kontrole potrubí, kotlů nebo jiných uzavřených nádob. rentgenové scannery CT scannery - metrotomografie

23 Počítačová tomografie (CT) Tomograf vrstvový rentgen, přístroj zobrazující jednotlivé vrstvy vnitřního složení těla, Počítačová tomografie kombinuje klasické rentgenové vyšetření s počítačovým systémem, který informace zpracovává. Snímek se tedy jednoduše neexponuje na rentgenový film (jako u obyčejného RTG vyšetření), ale je matematicky spočítán a zobrazen do nejmenších detailů. tělo "rozřezáno" na tenké plátky.

24 Počítačová tomografie

25 Tomograf - SkyScan kompozit ze skleněnými vlákny -6 struktura pěny

26 ULTRAZVUKOVÉ 3D SCANNERY Skenování je prováděno manuálnì ultrazvukovou sondou tvaru pistole, který přikládáme ke skenovanému povrchu a stiskem spouště dojde k vyslání ultrazvukového signálu. Tento signál je pomocí speciální konstrukce s ultrazvukovými čidly dekódován do prostorových souřadnic, které je možno vkládat přímo do CAD systémů nebo do datových souborů. Nevýhodou zařízení je jeho relativnì malá přesnost, která se pohybuje v rozmezí 0,3 až 0,5mm. Tato přesnost je však pro mnoho oblastí zcela dostačující.

27 Populace Virtuální zkoušení Sběr somatometrických dat Konstrukce střihu a stupňování Size Height xxx xxx xxx Bust girth xxx xxx xxx Waist girth xxx xxx xxx Hip girth xxx xxx xxx Velikostní škála Frequency difference (bust and hip) Analýza dat

28 3D BODY SCANNERY Laserové světlo Infračervené světlo Strukturální světlo Fotogrammetrie Světelný projektor Světelné záření Počítač Kamera Softwarová přeměna dat Soubor dat Zachycení kamerou CAD systémy OBJEKT Různá snímací zařízení pro zachycení povrchu lidského těla v 3D rovině mají odlišné rysy a výhody. Obecně se však skenery skládají z následujících částí: jednoho nebo více světelných zdrojů, které projektují paprsek, nebo jiný vzor na lidské tělo, kamery, která zachytí obraz světla projektovaného na tělo, softwarového vybavení, které vyhodnotí hloubkovou strukturu povrchu těla, výkonný počítač a obrazovku k 3D zobrazení

29 3D BODY SCANNERY 3D skener WBX fy. Cyberware BodyFit 3D skenovací kabina firmy [TC] 2 (USA) Hamamatsu, Hamamoto (Japonsko) scannery fy. Artec Group Telmat SimCad(Francie)

30 3D BODY SCANNER XYZ RGB (Kanada) zařízení pro tvorbu 3D scanu lidského těla v jeho v dynamickém postoji doba pořízení scanu - přibližně 0,01s. On-line 3D Scanning Solution - internetová služba poskytující možnost rekonstrukce 3D obrazu z několika fotek daného obrazu, pořízeného obyč digitálním fotoaparátem (s vysokým rozlišením a dobrou kvalitou obrazu)

31 3D DAVID LASER SCANNER přenosný 3D scanner princip - obrazy laserové stopy na snímaném objektu (při pohybu laseru ponad objekt) jsou kontinuálně zachycovány web kamerou a následně zpracovávány do výsledného 3D obrazu snímaného objektu prostřednictvím speciálního software. objekt musí být umístěny v rohu speciální zástěny s naznačeným referenčními body pro kalibraci systému přesnost scanneru 0,2 mm nízká cena nutnost otáčení objektu