Online modellering van mechanismen. UM VBI: gebruikerservaring
Een zeer vermakelijk programma waarmee je met simpele muisbewegingen allerlei mechanische systemen en situaties in de tweedimensionale ruimte kunt simuleren.
Shakespeare zei ooit: ‘De hele wereld is een podium, en de mensen daarin zijn acteurs.’ Dit is als we uitgaan van de positie van een artistieke manier van denken. Als je vanuit een wetenschappelijk perspectief naar de wereld kijkt, kun je de grote toneelschrijver parafraseren: "De hele wereld is de natuur, en mensen zijn daarin objecten" :). Wat heeft de natuur ermee te maken? Ja, ondanks het feit dat in het Grieks 'natuur' 'physis' is, en vandaar de naam van de belangrijkste wetenschap van alle dingen - "natuurkunde".
Fysieke verschijnselen omringen ons vanaf de vroege kinderjaren, en elk kind heeft vroeg of laat verschillende vragen: "Waarom schijnt de zon? Waarom regent het? Waarom valt de boterham altijd op de grond en hangt hij niet in de lucht :)." En naarmate het kind opgroeit en antwoorden op deze vragen probeert te krijgen, leert hij met behulp van de 'wetenschappelijke por'-methode over de wereld om hem heen en de wetten van het bestaan ervan. Maar dergelijke experimenten eindigen niet altijd pijnloos.
Juist om veilig, voor het kind en voor de wereld om hem heen :), elk fysiek proces te kunnen simuleren, zou ik aanraden het programma te gebruiken Phun.
De momenteel beschikbare versie 5.28 is een vrij mooi ontworpen omgeving voor mechanische modellering. Ondanks de schijnbare frivoliteit (het programma is ontworpen in de vorm van een kindertekening), Phun- Simuleert echte fysieke omstandigheden op zeer plausibele wijze (je kunt situaties simuleren in anti-zwaartekrachtomstandigheden, in lucht en luchtloze ruimte, enz.).
Installatie van de Phun mechanische simulatiesoftware
Maar over alles op zijn beurt. Nu zullen we het programma installeren en proberen te begrijpen. Om dit te doen, downloadt u installatie distributie Phun, voer het installatieprogramma uit en wacht tot alles is geïnstalleerd :). Als je dat hebt, maak ik meteen een reservering oude computer met een nogal zwakke videokaart dus Phun in dit geval zal het merkbaar vertragen. Hoewel het claimt videokaarten met 32 MB geheugen te ondersteunen (hoewel eerdere versie 4), liep het programma op mijn computer met 128 MB soms merkbaar vast. ik denk dat beste optie zal ongeveer 256 MB zijn.
Terwijl we aan het praten waren, Phun al geïnstalleerd en enthousiast om te lanceren. Ik weet niet of dit een bug in het programma is of een probleem met mijn systeem in het bijzonder, maar toen ik ermee instemde het programma onmiddellijk na de installatie te starten, vloekte het tegen me en weigerde het te starten. Ik moest het handmatig starten (het startte zonder problemen :)).
Russificatie van het programma
Voor ons ligt een programmavenster met een welkom project:
Het standaardprogramma is Engels, maar in de vijfde versie verscheen ook de Russische lokalisatie. Naar Russificeer Phun, ga naar het menu "Bestand" en op punt "Verander taal" selecteer de optie "Russisch". Klaar!
Nu we te maken hebben met de Russische versie, laten we eens kijken controles programma.
Programma-interface
Helemaal bovenaan zie je een licht gestileerd, maar bekend uit andere applicaties menubalk.
Menu "Bestand" Hiermee kunt u een scène voor een project aanpassen (opslaan, wissen), een nieuwe scène laden of maken, de taal wijzigen, van weergave wisselen, controleren op updates, extra scènes downloaden of kopen volledige versie(hoewel waarom, als de gratis voldoende is).
Menu "Hulpmiddelen", "Controle" en kunt u de bijbehorende programmatabbladen verbergen of weergeven.
Hier zijn alle apparaten verzameld waarmee we de objecten zullen maken die we nodig hebben voor het experiment. Het hele paneel is verdeeld in drie zones: in de eerste zone zijn er gereedschappen voor het verplaatsen van objecten, in de tweede - voor tekenen en in de derde - voor het invoegen van mechanismen. Laten we ze in volgorde bekijken.
Eerste paneel opent het gereedschap "Beweging", waarmee we objecten in horizontale en verticale vlakken kunnen verplaatsen. Hulpmiddel "Hand" dient ook voor beweging, maar kan zijn functie vervullen in een reeds lopend experiment. Hulpmiddel "Rotatie" nodig om objecten rond hun zwaartepunt of bevestiging te roteren. Hulpmiddel "Schaal" Hiermee kunt u het formaat van objecten wijzigen. "Mes"- is bedoeld om elk object in delen te verdelen en werkt zowel in de experimentvoorbereidingsmodus als in de afspeelmodus.
IN panelen tekenen eerste gereedschap - "Veelhoek". Met zijn hulp kun je elk figuur uit de vrije hand of zelfs een polygoon tekenen (houd hiervoor ingedrukt Shift toets om een rechte lijn te tekenen). Hulpmiddel "Borstel" Hiermee kunt u alle lijnen, vormen en objecten handmatig tekenen. "Rechthoek" helpt ons een duidelijke rechthoek of vierkant te tekenen (ook door Shift ingedrukt te houden) en met het gereedschap "Cirkel" Je kunt altijd een gelijkmatige cirkel tekenen. Vervolgens volgen drie gespecialiseerde tools "Versnelling", "Vliegtuig" En "Ketting". Ze creëren allemaal hun objecten dienovereenkomstig.
Derde paneel is ook bedoeld voor het maken van bijzondere objecten met hun eigen objecten fysieke eigenschappen. Hier zijn de hulpmiddelen "Lente", "Bevestiging", "As" En "Spoor". Het doel van de eerste drie hoeft volgens mij niet uitgelegd te worden, maar de laatste dient om het traagheidsspoor weer te geven van de beweging van elk object waaraan het gereedschap is bevestigd (zie het Cycloïde-voorbeeld).
Hier zien we iets dat lijkt op het bedieningspaneel van een standaardspeler. Er zijn hier knoppen achteruit(ongedaan maken/opnieuw uitvoeren) en "toneelstuk"(voer dienovereenkomstig het experiment uit).
Het volgende is een schaalschuifregelaar en twee navigatieknoppen. Schaal in Phun kan op drie manieren worden gewijzigd: door de schuifregelaar te verplaatsen en ingedrukt te houden linker knop muis op de (+/-) knop of het muiswiel als deze zich boven het experimentveld bevindt. De pijlknop wordt gebruikt om door het werkveld te bewegen. Houd deze ingedrukt en beweeg de muis. Hoewel het naar mijn mening handiger is om hetzelfde te doen door de muisknop ergens op het werkveld ingedrukt te houden.
De laatste twee knoppen op het bedieningspaneel worden gebruikt om gewichtloosheid en luchtloze ruimte te creëren. Standaard komt de zwaartekracht overeen met de huidige waarde van 9,8 m/s 2 en is de luchtweerstandskracht 1. Maar deze waarden kunnen eenvoudig worden gewijzigd "Instellingen" in het submenu "Simulator". Daar kunt u ook de simulatiesnelheid instellen (standaard - 1).
Voordat u begint met het maken van uw eigen scènes, moet u nog een belangrijk bedieningsdetail overwegen: contextmenu.
IN Phun Het contextmenu is altijd zichtbaar voor u en u kunt de eigenschappen van elk object eenvoudig in realtime wijzigen. In de zeer algemeen beeld er wordt een contextmenu weergegeven voor de werkruimte. Hier kunnen we het uiterlijk van de scène aanpassen, een van de kant-en-klare objecten toevoegen waaruit u kunt kiezen en de achtergrondkleur wijzigen.
Voor elk nieuw object worden de functies uitgebreid, aangevuld met zaken als klonen, acties, materiaalselectie, contouraanpassing, etc.
Nu zijn we klaar om mee te werken Phun, en eerst stel ik voor een klein experiment uit te voeren om te controleren of het in het programma werkt wet van universele zwaartekracht.
Eerste experiment
Om dit in het menu te doen "Bestand" laten we kiezen "Nieuwe fase" en teken een horizontaal vlak (0°). Nu verder dezelfde hoogte Laten we twee lichamen ophangen, een grotere en een kleinere (voor de lol heb ik een kleine bal van metaal gemaakt en een grote van glas).
Alles is klaar voor het experiment, het enige dat overblijft is klikken op "Start!" Zoals we zien vlogen beide lichamen met dezelfde snelheid naar beneden. Het enige nadeel was dat de glazen bol niet brak: ((het bleek onnatuurlijk). Anders gedroegen de lichamen zich zoals hun echte analogen zouden moeten.
Complexere manipulatie van lichamen en vloeistoffen
Laten we het experiment ingewikkelder maken door water toe te voegen in plaats van een stevig oppervlak waarop de lichamen landen.
Laten we twee pilaren (rechthoeken) plaatsen en ze stevig vastzetten. Dit wordt een container voor ons water. Laten we nu het water zelf erin “gieten”. Om water te creëren, tekent u gewoon een groot object tussen de pilaren en selecteert u het vervolgens in het contextmenu "Acties" paragraaf "Verander in water".
Klaar! U kunt het experiment uitvoeren.
Klaar scènes
De recensie van het programma zou onvolledig zijn als ik dat niet vermeldde Phun er zijn veel kant-en-klare scènes. Verschillende ervan zijn beschikbaar als u op het menu klikt "Bestand" knop "Open podium". Als dit niet genoeg voor u is, kunt u altijd duizenden anderen van internet downloaden. Genoeg over hetzelfde menu "Bestand" selecteer item "Meer scènes downloaden".
Ik wens je creatief succes en altijd succesvolle experimenten :)!
P.S. Dit artikel is bedoeld voor gratis verspreiding. U bent van harte welkom om het te kopiëren met behoud van het auteurschap. Roeslan Tertysjny en iedereen P.S. en P.P.S.
PPS Als je dit programma leuk vond, raad ik je aan om aandacht te besteden aan een ander, even interessant programma. Programma Begin van de elektronica kunt u echte processen in verschillende situaties simuleren elektrische schema's, die jij creëert!
Sergej Afonin, Natalya Grigorieva, Alexander Inozemtsev, Dmitry Troitsky
Volgens het tijdschrift CADalyst werkt 74% van de CAD-gebruikers met AutoCAD in verschillende versies. Daarom houdt de vraag naar het doel en vooral de industriële toepassing van driedimensionale modellering "AutoCAD" heel, heel veel mensen bezig. En deze vraag is eerlijk gezegd zeer dubbelzinnig.
Communicatie met geïnteresseerde partijen - ontwerpers en CAD-ontwikkelaars - maakte het mogelijk om er twee te identificeren grote groepen beweringen over AutoCAD 3D-modellering in de originele versie, zonder aanvullende modules (versies 14 en 2000).
Een ontwerper die bij een reguliere machinebouwfabriek werkt:“Waarom heb ik dit allemaal nodig? Het maken van een 3D-model is veel lastiger dan het tekenen van de projecties ervan, en daar heb ik simpelweg geen tijd voor. Visualisatie? Maar ik heb al een goed idee van hoe mijn ontwerp eruit ziet. Berekening van volume- en massa-traagheidskarakteristieken? Het is niet geschikt voor serieuze toepassingen, en noch ik, noch de technoloog hoeven de omvang van de overgrote meerderheid van de onderdelen te weten.’
CAD-ontwikkelaar:“3D-modellering in AutoCAD is onvolledig, modellen zijn bijna onmogelijk te wijzigen, een aantal belangrijke functies. Installeer Mechanical Desktop, of stap over op zware CAD-software.”
Er moet meteen worden opgemerkt dat het installeren van dezelfde mechanische desktop de beweringen van de ontwerper niet wegneemt, omdat deze betrekking hebben op 3D-modellering in het algemeen. Dat is de reden waarom we bij een van de bedrijven het volgende beeld zagen: MD werd met veel tamtam geïnstalleerd en precies twee weken later werd het stilletjes gesloopt - ik vond het niet leuk om de hierboven genoemde redenen.
Wat gebeurt er? Ondanks de inspanningen van ontwikkelaars lijkt 3D-modellering een zeer specifiek hulpmiddel te blijven voor het oplossen van werkelijk complexe problemen, en de gemiddelde ontwerper, zoals afgebeeld in AutoCAD-versies 10 projecties, en tekent ze nog steeds, alleen nu in AutoCAD 2000. Voor deze stand van zaken is er minstens één objectieve reden. Met het wijdverbreide gebruik van CNC-apparatuur wordt het maken van een driedimensionaal model een integraal onderdeel van de productievoorbereiding; het wordt tenslotte gebruikt voor de ontwikkeling controle programma. Helaas wordt in de omstandigheden van de Russische realiteit geautomatiseerde apparatuur, die langzaam veroudert en kapot gaat, zelden gebruikt in de hoofdproductie, en is de productie van nieuwe CNC-machines bijna tot nul gedaald. Het gebrek aan volledige integratie van de productievoorbereiding en het productieproces zelf is de belangrijkste beperkende factor in de massale overgang van projectietekeningen naar driedimensionale productmodellen.
Dus waarom hebben we onder de huidige omstandigheden “AutoCAD” driedimensionaliteit nodig? Het is een schande om te beseffen dat zo'n krachtig hulpmiddel nog niet op de juiste manier in de industrie wordt gebruikt, vooral omdat het in het systeem is ingebouwd en standaard beschikbaar is voor alle AutoCAD-gebruikers vanaf versie 12. Reflecties over dit onderwerp hebben geleid tot de formulering van een klasse ontwerpproblemen, die enerzijds voortdurend voorkomen in de algemene machinebouw, en anderzijds perfect worden opgelost door 3D AutoCAD-tools. Het gaat over over het ontwerp van mechanismen met zelfuitlijnende elementen (MSE).
MSE's zijn misschien aanwezig in elke min of meer complexe machine, ongeacht het doel ervan. In dergelijke mechanismen hebben bewegende delen en samenstellingen geen eigen aandrijving, maar bewegen ze onder invloed van in elkaar passende delen of de elastische kracht van veren. Dit omvat sloten, grendels, handgrepen, klemmen - kortom al die sets veerbelaste stukken ijzer die geacht worden iets vast te pakken en vast te houden. We zien ze elke dag - op de deur van een auto, in het slot van een appartement, in de aandrijving van schuifdeuren van liften - zonder na te denken over hoeveel het kost om elk dergelijk mechanisme te ontwerpen.
De taak van het ontwerpen van een MSE is niet geliefd bij ontwerpers, voornamelijk vanwege de onzekerheid ervan. De geometrie van de onderdelen kan binnen ruime grenzen worden gewijzigd, maar hoe kun je van tevoren weten of het ontwerp alle beoogde bewegingen en kliks zal uitvoeren? Helaas is de meest gebruikte verificatiemethode tot op de dag van vandaag het handmatig tekenen (!) van de posities van onderdelen met een bepaalde stap en vervolgens de analyse van de resulterende frames.
De aanblik van een ontwerper van de Tula Cartridge Plant, die een week lang vijftig frames tekende op een schaal van 10:1, schokte ons tot in de kern. Er werd een typische MSE ontworpen: het vastleggen van een automatische roterende lijn voor de productie van sport- en jachtkogels (Fig. 1). De grijper bestaat uit twee veerbelaste kaken en een duwer die op de rotor is gemonteerd in een veerbelaste zitting. Terwijl het draait, drukt een rond werkstuk op de andere rotor de kaak opzij, drukt met de kaken op de duwer, passeert het dode punt en drukt vervolgens de kaak opzij, gaat naar binnen en klikt op zijn plaats met de tweede kaak . Als het werkstuk scheef staat en de grijper vastloopt, kunnen de gevolgen zeer ernstig zijn: de kracht op de rotor bereikt twee ton (in de werkplaats zagen we een rotoras zo dik als een arm, gedraaid in een spiraal als gevolg van vastlopen) .
Omdat frequente veranderingen in gefabriceerde producten, zelfs bij een dergelijke massaproductie, een dringende noodzaak zijn geworden, hebben we onszelf de taak gesteld om het ontwerp van firewalls te automatiseren met behulp van de automatiseringstool waarover elke onderneming beschikt: AutoCAD 14. Het eerste idee was natuurlijk om pronken met onze eruditie en bieden aan om sjablonen uit karton te knippen en ze over te trekken (een meer geavanceerde optie is om de projecties van de contouren van de onderdelen in grafische editor AutoCAD). Het idee werd om een aantal redenen verworpen: ten eerste was het niet mogelijk om de vereiste nauwkeurigheid te bereiken (grepen van industriële apparatuur zijn ontworpen met een nauwkeurigheid van 0,01 mm), ten tweede wordt de arbeidsintensiteit niet veel verminderd, ten derde zijn echte onderdelen een complex dikteprofiel en een platte sjabloon maken het vaak niet mogelijk om hun beweging te simuleren, en, ten slotte, de reactie daarop belangrijkste vraag: “zal het niet vastlopen?” Houd er rekening mee dat de vraag “zal het standhouden of niet?” in dit geval bleek het niet relevant vanwege de lage massa van de werkstukken - de kracht van de veren was voldoende om ze met reserve vast te houden.
Bouw wiskundig model grijper en berekening van het traject van onderdelen met behulp van methoden uit analytische geometrie en theoretische mechanica werden onmiddellijk afgewezen: er zijn te veel opties voor grijperontwerp met totaal verschillende kaakgeometrieën, die elk een afzonderlijk model. En de complexiteit van een dergelijk model, geassocieerd met de complexiteit van de greepgeometrie (Fig. 2), overschreed zelfs voor een platte behuizing redelijke grenzen. Het probleem bleef onopgelost en de ontwerpers bleven zich bezighouden met echt Sisyphean-werk, waarbij ze kaders tekenden.
Dit is waar de driedimensionaliteit van “AutoCAD” van pas kwam! Het volgende idee ontstond: in een zelfuitlijnend mechanisme nemen onderdelen per definitie de ene of de andere positie in als gevolg van contact met andere onderdelen. Als het 3D-model dus wordt verplaatst en de positie selecteert waarin het de pasvlakken raakt, en dit met een bepaalde stap doet, dan is het mogelijk om de werking van de MSE met elke vereiste nauwkeurigheid te simuleren. Het probleem van “of het wel of niet vastloopt” werd onmiddellijk opgelost: bij elke stap moet je controleren op hoeveel oppervlakken het werkstuk is gebaseerd en wat de totale grootte van het contactvlak is (zowel de kaken als het werkstuk kunnen een complex karakter hebben). profiel in het verticale vlak, zodat de hoogte van het contactvlak helemaal niet gelijk is aan de sponshoogte). Als u de massa van het werkstuk, de oppervlakteruwheid en de wrijvingscoëfficiënt kent, kunt u eenvoudig het minimaal vereiste contactoppervlak met de klem vinden, waardoor de afwezigheid van vervormingen wordt gegarandeerd. Als extra voorwaarde kunt u de eis invoeren dat het werkstuk op twee oppervlakken van voldoende hoogte moet staan, of op drie oppervlakken, wat ook gemakkelijk te controleren is.
De feitelijke procedure voor het volgen van het contact van twee vaste modellen is gebaseerd op de werking van hun snijpunt (INTERSECT-commando). Als als resultaat van een dergelijke operatie een nieuw lichaam wordt gevormd, wordt een terugdraaiing uitgevoerd, worden de onderdelen met een bepaalde stap verplaatst en wordt het proces herhaald. In dit geval kan de bewegingsstap bijvoorbeeld telkens in tweeën worden gedeeld, waardoor een bepaalde positioneringsnauwkeurigheid kan worden bereikt. Met behulp van de taal van de wiskunde kunnen we zeggen dat het probleem van het minimaliseren van het volume van een lichaam dat het snijpunt is van twee andere lichamen wordt opgelost.
Uiteraard wordt de hele procedure programmatisch uitgevoerd. We gebruikten AutoLISP, maar het zal ook werken Visuele basis en ActiveX. Voor degenen die nieuwsgierig zijn, hier is het functie tekst, twee controleren driedimensionaal voorwerp op de kruising:
(DEFUN-controle (e1 e2 / obj ret)
; Het snijpunt van 3D-objecten e1 en e2 controleren
; Retourwaarde: T of NIL
(COMMANDO “UNDO” “MARK” “INTERSECT” e1 e2 “”)
(SETQ obj (SSGET "X"))
(ALS (/= obj NIL)
(SETQ ret (NIET (EN (= (SSMEMB e1 obj) NIL)
(= (SSMEMB e2 obj) NIL))))
(COMMANDO “UNDO” “TERUG”)
3D-modelleringsprogramma's kunnen helpen sommige ideeën om te zetten prachtige modellen en prototypes, die vervolgens het meest kunnen worden gebruikt voor verschillende doeleinden. Met deze tools kunt u vanaf het begin modellen maken, ongeacht het vaardigheidsniveau. Sommige 3D-editors zijn vrij eenvoudig, zodat zelfs een beginner ze in korte tijd onder de knie kan krijgen. Tegenwoordig worden 3D-modellen op verschillende gebieden gebruikt: bioscoop, computer spelletjes, interieurontwerp, architectuur en nog veel meer.
Het kiezen van de beste modelleringssoftware is vaak moeilijk, omdat het niet eenvoudig is om een programma te vinden dat over alle benodigde functionaliteiten beschikt. FreelanceToday brengt onder uw aandacht 20 gratis programma's voor 3D-modellering.
Daz Studio is krachtige maar volledig gratis 3D-modelleringssoftware. Dit wil niet zeggen dat dit een gemakkelijk hulpmiddel is om te leren; beginners zullen veel tijd moeten besteden aan het bestuderen van de mogelijkheden van het programma. De makers van het programma zorgden ervoor gebruikerservaring, maar het gemak van Daz Studio zal niet direct gewaardeerd worden. Een van de kenmerken van het programma is het maken van 3D-afbeeldingen met GPU-versnelling tijdens het renderen, waardoor het mogelijk is zeer realistische modellen te maken. Daz Studio biedt ook ondersteuning voor het maken van scènes en functionaliteit voor het animeren van modellen.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X
Gratis 3D-modelleringssoftware Open SCAD is ontworpen voor serieus ontwerp (industrieel ontwerp, interieur, architectuur). De makers van het programma waren veel minder geïnteresseerd in de artistieke aspecten. In tegenstelling tot andere soortgelijke programma's is Open SCAD geen interactief hulpmiddel: het is een 3D-compiler die projectdetails in drie dimensies weergeeft.
Beschikbaar voor: Windows | OS X | Linux
AutoDesk 123D is een grote set met verschillende tools voor CAD- en 3D-modellering. Met het programma kunt u vrijwel elk 3D-model ontwerpen, creëren en visualiseren. AutoDesk ondersteunt ook 3D-printtechnologie. De hoofdsite van AutoDesk 123D heeft verschillende satellietsites waar u veel interessante gratis 3D-modellen kunt vinden waarmee u kunt experimenteren of gewoon voor uw eigen doeleinden kunt gebruiken.
Beschikbaar voor: Windows | OS X | iOS |
Met Meshmixer 3.0 kunt u in slechts een paar eenvoudige stappen 3D-structuren ontwerpen en visualiseren door twee of meer modellen te combineren. Het programma heeft hiervoor een handige “knip en plak” functie, dat wil zeggen dat u de benodigde onderdelen uit het model kunt knippen en in een ander model kunt plakken. Het programma ondersteunt zelfs beeldhouwen - de gebruiker kan een virtuele sculptuur maken, waarbij hij het oppervlak op dezelfde manier vormgeeft en verfijnt alsof hij een model uit klei zou maken. En dit allemaal in realtime! Het programma ondersteunt 3D-printen, kant-en-klare modellen volledig geoptimaliseerd voor verzending naar de printer.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X
3DReshaper is betaalbare en eenvoudig te gebruiken 3D-modelleringssoftware. Het programma kan worden gebruikt in verschillende gebieden, zoals kunst, mijnbouw, civiele techniek of scheepsbouw. 3DReshaper wordt geleverd met ondersteuning voor verschillende scenario's en texturen en heeft veel handige tools en functies om het 3D-modelleringsproces eenvoudiger te maken.
BeschikbaarVoor: ramen
Het gratis 3D Crafter-programma is ontworpen voor realtime 3D-modellering en het maken van animaties. Belangrijkste kenmerk deze redacteur– intuïtieve drag-and-drop-aanpak. Complexe modellen kunnen worden gebouwd met behulp van eenvoudige vormen ondersteunt het programma beeldhouwen en 3D-printen. Dit is een van de meest handig gereedschap animatie te maken.
BeschikbaarVoor: ramen
PTC Creo is complex Systeem, speciaal gemaakt voor ingenieurs die werkzaam zijn op het gebied van werktuigbouwkunde, maar ook voor ontwerpers en technologen. Het programma zal ook nuttig zijn voor ontwerpers die producten maken met behulp van methoden computerondersteund ontwerp. Met directe modellering kunt u ontwerpen maken op basis van bestaande tekeningen of het programma gebruiken om nieuwe ideeën te visualiseren. Wijzigingen in de geometrie van een object kunnen zeer snel worden doorgevoerd, wat het werkproces aanzienlijk versnelt. Het programma is, in tegenstelling tot de vorige, betaald, maar er is een proefperiode van 30 dagen en een gratis versie voor docenten en studenten.
BeschikbaarVoor: ramen
Gratis LeoCAD-software is een computerondersteund ontwerpsysteem voor virtuele LEGO-modellen. Er zijn versies voor Windows, Mac OS en Linux. Het programma kan een goed alternatief zijn voor Lego Digital Designer (LDD), omdat het een eenvoudige interface heeft, keyframes ondersteunt en in animatiemodus werkt. Het is de ondersteuning voor animatie die LeoCAD onderscheidt van andere programma's van vergelijkbare aard.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X | Linux
Met het VUE Pioneer-programma maak je een driedimensionaal model voor het visualiseren van het landschap. De software kan nuttig zijn voor gevorderde gebruikers die op zoek zijn naar handige renderingtools. Met Pioneer kunt u fantastische 3D-landschappen creëren grote hoeveelheid presets en biedt directe toegang tot Cornucopia 3D-inhoud. Met het programma kun je veel lichteffecten creëren.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X
Netfabb is niet alleen een programma voor het bekijken van interactieve 3D-scènes, het kan worden gebruikt voor het analyseren, bewerken en aanpassen van 3D-modellen. Het programma ondersteunt 3D-printen en is het gemakkelijkst en eenvoudig hulpmiddel qua installatie en gebruik.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X | Linux
Het gratis NaroCad-programma is een compleet en uitbreidbaar computerondersteund ontwerpsysteem gebaseerd op OpenCascade-technologie en draait op Windows-platforms en Linux. Het programma beschikt over alle benodigde functionaliteit en ondersteunt basis- en geavanceerde 3D-modelleringsbewerkingen. De functies van het programma kunnen worden uitgebreid met plug-ins en een software-interface.
BeschikbaarVoor: Windows | Linux
Met LEGO Digital Designer kun je 3D-modellen bouwen met virtuele LEGO-stenen. Het resultaat kan worden geëxporteerd naar verschillende formaten en blijf werken in andere 3D-editors.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X
Met het gratis ZCAD-programma kunnen 2D- en 3D-tekeningen worden gemaakt. De editor ondersteunt verschillende platforms en biedt grote kijkhoeken. Dankzij de aanwezigheid van veel handige hulpmiddelen kunt u de meeste problemen oplossen die verband houden met het modelleren van driedimensionale objecten. De gebruikersinterface van het programma is eenvoudig en intuïtief, wat het tekenproces aanzienlijk vergemakkelijkt. Klaar project kan worden opgeslagen in AutoCAD en andere populaire 3D-formaten.
BeschikbaarVoor: Windows | Linux
De gratis versie van Houdini FX, Houdini Apprentice, is handig voor studenten, kunstenaars en hobbyisten die non-profitprojecten maken 3D-modellen. Het programma heeft een wat uitgeklede, maar tegelijkertijd vrij brede functionaliteit en doordacht gebruikersomgeving. Tot de nadelen gratis versie Dit kan een watermerk zijn dat op de 3D-visualisatie wordt weergegeven.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X | Linux
Met de ontwerpwerkblad-app kun je redelijk gedetailleerde 3D-modellen maken. De makers van het programma zorgden voor functies waarmee je probleemgebieden kunt elimineren door wijzigingen en toevoegingen aan het bestaande ontwerp. DesignSpark kan ook worden gebruikt om het concept van een 3D-product snel te veranderen. Het programma ondersteunt directe modelleringstechnieken en 3D-printen van modellen.
BeschikbaarVoor: ramen
FreeCAD is een parametrische 3D-modeler die is ontworpen om echte objecten van elke grootte te creëren. De gebruiker kan het ontwerp eenvoudig wijzigen door gebruik te maken van de modelhistorie en wijzigingen individuele parameters. Het programma is multi-platform en kan verschillende bestandsformaten lezen en schrijven. Met FreeCAD kunt u uw eigen modules maken en deze vervolgens bij verder werk gebruiken.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X | Linux
Het gratis Sculptris-programma opent voor gebruikers een venster naar de opwindende wereld van 3D. Kenmerken van Sculptris zijn handige navigatie en gebruiksgemak. Het programma kan gemakkelijk onder de knie worden, zelfs door een beginner die geen ervaring heeft met digitale kunst of 3D-modellering. Het werkproces is zo ontworpen dat u de geometrie kunt vergeten en eenvoudig een model kunt maken, terwijl u zorgvuldig gebruikmaakt van computerbronnen.
Beschikbaar voor: Windows | Linux
MeshMagic kan worden gebruikt om 3D-bestanden weer te geven, maar ook om 2D-objecten te maken of deze naar 3D te converteren. De software is intuïtief duidelijke interface en kan worden gebruikt om het meeste op te lossen verschillende taken. Mesh Magic ondersteunt momenteel alleen Windows. Het resultaat wordt opgeslagen in het populaire STL-formaat, dat kan worden geopend en bewerkt in de meeste online en offline 3D-modelleringstools.
BeschikbaarVoor: ramen
Open Cascade is een softwareontwikkelingskit die is ontworpen voor het maken van 3D CAD-gerelateerde applicaties. Het bevat speciale, door de gemeenschap ontwikkelde C++-klassebibliotheken die kunnen worden gebruikt voor gegevensmodellering, visualisatie en communicatie, evenals snelle ontwikkeling toepassingen.
BeschikbaarVoor: Windows | OS X | Linux
Berichten waarin het werk met andere subsystemen wordt beschreven, in overeenstemming met de levenscyclus van het systeem:
1. dit bericht;
2. ;
3. ;
4. .
Om dit materiaal te maken is gebruik gemaakt van de MATLAB-omgeving versie 2013b.
===
De rubriek “educatief educatief programma” bestaat al geruime tijd. En ondanks het feit dat berichten op Habré veel vaker bekeken worden (en er zijn zelfs mensen die zo geïnteresseerd zijn dat ze commentaar geven en verduidelijken), zal ik mijn aantekeningen hier blijven publiceren.
Laat me je eraan herinneren dat “onderwijsprogramma’s” gaan over hoe je iets kunt doen in MATLAB/Simulink. De vorige berichten (beschikbaar op ) waren erg leerzaam, maar er werd niet zoveel met de handen gedaan als ik zou willen. Ik zal dit oplossen.
In dit bericht zullen we leren hoe we een mechanisch model van een rolroer kunnen maken. Aan het einde van het bericht vind je een video waarin alles wordt weergegeven wat in het bericht wordt besproken. Het bericht zelf is geschikt als instructie voor actie: als je het gebruikt, kun je langzaam alles herhalen wat er in de video wordt gezegd. Hiervoor heeft u de volgende materialen nodig:
- rolroermodel in SimMechanics.
Ik raad aan om het bericht te bekijken.
Het gesimuleerde systeem ziet er uit zoals weergegeven in Fig. 1.
Rijst. 1. Gemodelleerd systeem.
Het rolroer moet onder een bepaalde hoek draaien. Om het rolroer te laten draaien, kan een mechanische verbinding worden samengedrukt en uitgezet. Om een dergelijke beweging mogelijk te maken, moet het systeem rond twee punten roteren. We zijn van plan een model van een mechanisch systeem in Simulink te maken met behulp van het SimMechanics-product.
Het model dat we willen maken wordt getoond in Fig. 2. 
Als resultaat van het werk dat we zouden moeten krijgen 3D-animatie rolroerbeweging langs het gewenste pad.
SimMechanics bevindt zich in de Simscape-sectie van de Simulink-blokbibliotheek. 
We zullen het model opnieuw maken, te beginnen met een leeg Simulink-venster. Eerst moet ik de zwaartekracht definiëren.
In het blok Mechanismeconfiguratie zal ik de zwaartekrachtvector instellen die tegen de Y-as is gericht." 
Hierna moet u het punt in de ruimte bepalen waaraan een van de uiteinden van de rolroercilinder zal worden bevestigd.
Hiervoor is het World Frame-blok handig. 
De cilinder kan roteren ten opzichte van één van de uiteinden. Om deze mate van vrijheid te definiëren, gebruik ik het Revolute Joint-blok. 
Om de cilinder, stang en andere componenten te beschrijven, gebruiken we een bibliotheek met vooraf gemaakte en geparametriseerde componenten. 
Het blok dat de cilinder beschrijft, is gemaakt op basis van SimMechanics-basisblokken. We kunnen verbindingspunten definiëren geometrische vorm, stel de lichaamsvorm in MATLAB in. Lichaamsgewicht en visuele eigenschappen worden hier ook ingesteld. 
SimMechanics maakt gebruik van complexere simulatietechnologie dan reguliere Simulink. Om toegang te krijgen noodzakelijke instellingen, ik gebruik het Solver-configuratieblok. 
Laten we het diagram bijwerken en het model uitvoeren. Je kunt zien dat de cilinder zwaait als een wiskundige slinger. (Link naar video vanaf het moment dat deze te zien is).
Laten we nu een staaf met een zuiger aan het model toevoegen. De staaf beweegt translerend ten opzichte van de cilinder. Om deze vrijheidsgraad te bepalen gebruik ik de Prismatic Joint. 
Het rolroer draait ten opzichte van de stang. Laten we een blok toevoegen dat het rolroer beschrijft. Laten we het Revolute Joint-blok kopiëren om een andere mate van vrijheid van het systeem te definiëren. Laten we deze blokken met elkaar verbinden. 
Om de vorm van het rolroer in te stellen, wordt de General Extrusie-methode gebruikt (het principe van het beschrijven van het model lijkt op technologisch proces extrusie; gedetailleerd beschreven in de SimMechanics-documentatie). Je kunt zien hoe ze eruit zien MATLAB-gegevens, die de vorm van het rolroer beschrijft. Deze gegevens worden in ons geval gebruikt om de vorm te beschrijven. 
Het is bekend dat het rolroer roteert ten opzichte van een vast punt in de ruimte. Om deze mate van vrijheid te definiëren, gebruik ik opnieuw het Refolute Joint-blok. Om het punt te definiëren waaromheen de rotatie plaatsvindt, gebruik ik een Rigid Transform-blok. Deze coördinatentransformatie stelt ons in staat de relatie tussen te bepalen gemeenschappelijk systeem coördinaten en een coördinatensysteem geassocieerd met het punt waarom het rolroer draait. 
Laten we het diagram bijwerken. Je kunt de drie componenten zien die we zojuist hebben gedefinieerd (link naar het moment in de video waar je dit kunt zien). Nadat we het model hebben uitgevoerd, zullen we merken dat het rolroer weer als een slinger zwaait. Te zien is dat het rolroer één trilling maakt. Je kunt dit vanuit een andere hoek bekijken. Ook kunt u bijvoorbeeld de achtergrondkleur van de animatie wijzigen om deze visueler te maken.
Dus nu hebben we mechanisch model aileron. Het zou nuttig zijn om de systeemreactie te observeren, bijvoorbeeld op virtuele Simulink-oscilloscopen. Om de hoek waaronder het rolroer afbuigt te observeren, opent u de parameters van het verbindingsblok en activeert u het positie-item (positie is wat we willen observeren). Nu heeft het blok dat wel extra poort- uitgang waaraan de rolroerafbuighoek wordt geleverd. Moet dit omzetten fysiek signaal omgezet in een regulier Simulink-signaal om het weer te geven op een virtuele Simulink-oscilloscoop. Laten we de meeteenheid definiëren: graden. Laten we terugkeren naar de Simulink-bibliotheek, de sectie Sinks zoeken, het virtuele oscilloscoopblok (Scope) selecteren en in het model plaatsen. 
Video-opname van de demonstratie:
In een goed gestructureerd objectgeoriënteerd systeem is er altijd een hele reeks standaardpatronen (patterns). Aan de ene kant van dit spectrum vind je idiomen die de stabiele constructies van de implementatietaal vertegenwoordigen, en aan de andere kant vind je architecturale patronen en raamwerken die het hele systeem vormen en een bepaalde stijl definiëren. In het midden van het spectrum bevinden zich mechanismen die gemeenschappelijke ontwerppatronen beschrijven waarmee systeemelementen met elkaar interacteren. Mechanismen in UML worden weergegeven met behulp van samenwerkingen.
Mechanismen zijn autonome samenwerkingsverbanden; de context betreft niet één specifiek geval of operatie, maar het systeem als geheel. Elk element dat in een bepaald deel van het systeem zichtbaar is, komt in aanmerking voor deelname aan het mechanisme.
Dit soort mechanismen vertegenwoordigen architectonisch belangrijke ontwerpbeslissingen en moeten serieus worden genomen. Meestal worden de mechanismen voorgesteld door de systeemarchitect en evolueren ze met elke nieuwe versie. Uiteindelijk zul je ontdekken dat het systeem eenvoudig is (omdat typische interacties in de mechanismen worden gematerialiseerd), gemakkelijk te begrijpen (omdat het systeem kan worden begrepen vanuit het perspectief van zijn mechanismen) en flexibel (door elk mechanisme af te stemmen, pas je het systeem aan. Als geheel).
Het modelleren van mechanismen wordt als volgt uitgevoerd:
1. Identificeer de basismechanismen waaruit de systeemarchitectuur bestaat. Hun keuze wordt bepaald door de algemene architectuurstijl waarop u besluit uw implementatie te baseren, maar ook door de stijl die het beste bij uw toepassingsdomein past.
2. Beschouw elk mechanisme als een samenwerking.
3. Breid de structurele en gedragsmatige componenten van elke samenwerking uit. Probeer waar mogelijk gedeelde elementen te vinden.
4. Deze mechanismen moeten vroegtijdig worden goedgekeurd levenscyclus ontwikkelingen (ze hebben strategische belangrijk), maar ze moeten in elk worden ontwikkeld nieuwe versie, naarmate u meer vertrouwd raakt met de implementatiedetails.
Houd er bij het modelleren van samenwerkingen in UML rekening mee dat elke samenwerking een implementatie van een use case of operatie moet vertegenwoordigen, of moet dienen als een op zichzelf staand mechanisme op systeembreed niveau.
Een goed gestructureerde samenwerking heeft de volgende eigenschappen:
· omvat structurele en gedragsmatige componenten;
· vertegenwoordigt een duidelijke abstractie van enige interactie in het systeem;
Zelden is volledig onafhankelijk - overlapt meestal met structurele elementen andere samenwerkingen;
· eenvoudig en gemakkelijk te begrijpen.
Gebruik bij het vertegenwoordigen van samenwerking in UML de volgende regels:
· Teken een samenwerking alleen expliciet wanneer dat nodig is om de relaties ervan met andere samenwerkingen, classificaties, bewerkingen of het systeem als geheel te begrijpen. Gebruik in andere gevallen samenwerkingen, maar laat deze op de achtergrond van het model;
· Organiseer samenwerkingen volgens de classificaties of bewerkingen die ze vertegenwoordigen, of plaats ze in pakketten die verband houden met het systeem als geheel.
Profiel – een reeks stereotypen
GIDS VOOR PRAKTISCHE OEFENINGEN
Het praktische gedeelte bevat taken waarmee u vaardigheden in het gebruik kunt ontwikkelen UML-taal bij het samenstellen van systeemtechnische beschrijvingen van infocommunicatiesystemen en het uitvoeren van speciale taken.
