Co to jest CAD CAM?

NOWE DZIEDZINY ZASTOSOWAŃ
Z upływem czasu poszerzył się zakres zastosowań przetwarzania danych graficznych. Grafikę stosuje się już nie tylko przy projektowaniu wspomaganym komputerem. Zastosowania można podzielić na cztery grupy:

• graficzne przedstawianie danych alfanumerycznych,
• interaktywne planowanie, projektowanie i konstruowanie,
• analiza obrazu,
• graficzne przetwarzanie danych powiązane z przetwarzaniem tekstów.

Przedstawianie danych alfanumerycznych w formie graficznej jest stosowane w wielu gałęziach techniki i gospodarki. Dzięki grafice można lepiej przedstawić i jednocześnie szybciej ogarnąć i zrozumieć złożone zależności. Inżynier otrzymuje wyniki pomiarów i obliczeń w formie najwygodniejszej do dalszej analizy. Handlowiec zamiast dużej liczby danych w formie list i kolumn znaków otrzymuje przejrzyste diagramy. Użytkownicy mogą uzyskać wyniki w postaci różnorodnych diagramów: słupkowych, kołowych, czasowych, przepływowych itp.

PROJEKTOWANIE WSPOMAGANE KOMPUTEREM
Projektowanie wspomagane komputerem (ang. Computer Aided Design - CAD), to przede wszystkim zastosowanie komputera do pracy projektowej. Obecnie zalicza się do niego także przetwarzanie danych geometrycznych (czyli graficznych) oraz optymalizację wykrojów.
Wytwarzanie wspomagane komputerem (ang. Computer Aided Manufacturing - CAM), to stosowanie komputera w procesach przygotowania produkcji i wytwórczym, jak również mające już piętnastoletnią historię tworzenia programów do obrabiarek sterowanych numerycznie (ang. NC - numerical control).
CAD obejmuje konstruowanie części mechanicznych. Projektant zastępuje deskę kreślarską ekranem monitora. Konstruowanie nie oznacza jedynie wykonywania rysunków na desce kreślarskiej, lecz także obliczenia, sprawdzanie i dokumentowanie. Komputer wspomaga te prace i zapamiętuje istotne informacje.
Ocenia się, że praca przy desce w czasie formułowania zadania zajmuje konstruktorowi od 20 do 40% całkowitego czasu pracy. Dzięki zastosowaniu CAD, czas pracy na tym wstępnym etapie można skrócić nawet o 75%.
System graficzny już dzisiaj odciąża konstruktora przy rutynowych, mało twórczych czynnościach. System kopiuje rysunki lub wyprowadza je w zmienionej skali, odwraca lub przesuwa elementy graficzne oraz wykonuje wymiarowanie, opisywanie i usuwanie fragmentów rysunku.
Praca konstruktora tylko w nielicznych wypadkach polega na tworzeniu nowatorskich konstrukcji. Dlatego sporą część pracy konstruktora przy ekranie monitora stanowi dziś ?projektowanie wariantowe".
Większość podstawowych konstrukcji części lub zespołów, jest znana i zapamiętana w systemie, skąd są one wybierane zgodnie z potrzebami wykonywanego zadania. W praktyce wygląda to tak: komputer proponuje konstruktorowi wstępny projekt określonej części, wybrany spośród zapamiętanych podstawowych konstrukcji geometrycznych.
Konstruktor dostosowuje go do postawionych wymagań, zmieniając odpowiednio różne wymiary. Programy projektowania wariantowego mogą być bardzo efektywne. Cały proces projektowania, często nawet łącznie z przygotowaniem oprzyrządowania urządzeń wytwórczych, jest wspomagany programami uwzględniającymi konkretne warunki techniczne.

INTERAKTYWNA PRACA I DOSTOSOWANIE DO POTRZEB UŻYTKOWNIKA
Rzeczywiście nowatorskie konstruowanie, a więc projektowanie i opracowywanie nowych części lub zespołów, wymaga najczęściej dwuwymiarowego, a czasami nawet trójwymiarowego przedstawienia i rzutowania części.
Narzuca to pewne wymagania na oprogramowanie wspomagające system graficzny, który musi działać interaktywnie i w sposób dostosowany do potrzeb użytkownika.
Przy przygotowywaniu produkcji można korzystać z systemu CAD na różne sposoby. Ponieważ narzędzie czy forma jest często negatywem wytwarzanej części, inżynier przygotowujący produkcję może zaczerpnąć dane opisujące geometrię części z systemu CAD, a następnie odpowiednio je opracować. Podobnie programista, przygotowujący programy dla obrabiarek sterowanych numerycznie, może korzystać z zapamiętanych już informacji o danej części.

PROJEKTOWANIE UKŁADÓW SCALONYCH I MAP
Optymalizacja wykrojów jest znanym zadaniem, na przykładzie którego szczególnie dobrze można zademonstrować efektywność elektronicznego przetwarzania danych. Dzięki takiej optymalizacji można zaoszczędzić milionowe kwoty. Na przykład, do wycinania grubszych blach coraz częściej stosowane są palniki sterowane numerycznie. Ekonomiczne wykorzystanie tych maszyn wymaga pocięcia za jednym razem całego arkusza blachy. Jeśli poszczególne części opracowywanej konstrukcji znajdują się już w pamięci komputera, mogą być one bezpośrednio użyte do przeprowadzenia optymalizacji.
Wielkie znaczenie ma dziś przetwarzanie danych przy projektowaniu rozłożenia elementów w półprzewodnikowych układach o wielkim stopniu scalenia. Układy te są niezwykle skomplikowane, a na każdej płytce krzemu, o boku długości kilku milimetrów, trzeba zmieścić wieleset tysięcy elementów przełączających. Zastosowanie komputera jest w tym wypadku niezbędne.
Dziedziną zastosowań o nie w pełni jeszcze ustalonych granicach zastosowań jest przetwarzanie danych geograficzno-geome-trycznych (ang. mapping). Danymi wejściowymi są wyniki pomiarów geometrycznych powierzchni, które należy zobrazować lub opracować. Zmierzone współrzędne są wprowadzane do komputera i mogą być przedstawione graficznie na mapie. Można w ten sposób przedstawić sieci kolejowe, elektryczne czy rurociągowe rozciągające się na dużych obszarach. Opracowania takie potrzebne są także w przemyśle, przy projektowaniu fabryk, prowadzeniu instalacji elektrycznych lub pneumatycznych.

SIATKA O KWADRATOWYCH OCZKACH
Analiza (graficzne przetwarzanie) obrazów najczęściej dotyczy zdjęć fotograficznych. Do opracowania takiego obrazu przez komputer niezbędna jest najpierw jego digitalizacja. W tym celu na obraz jest nakładana jakby siatka, zaś każdemu jej kwadratowi (elementowi obrazu) przyporządkowuje się wartość numeryczną będącą miarą intensywności (jasności) elementu. Za pomocą tych wartości można przedstawić cyfrowo stopnie szarości lub rodzaje barwy. Digitalizacji obrazów dokonuje się za pomocą specjalnych urządzeń próbkujących, zwanych skanerami, w których promień świetlny omiata obraz punkt po punkcie (podobnie jak w kamerze telewizyjnej).

GRAFIKA Z TEKSTEM
Przy przetwarzaniu danych graficznych na ogół nie stosuje się przetwarzania tekstów. Są jednak zastosowania, np. wytwarzanie katalogów i cenników, w których równocześnie z rysunkami i obrazami niezbędne jest przedstawianie tekstu różnej wielkości i w dodatku pisanego różną czcionką. Wtedy system graficzny okazuje się niezbędny. Pomocnicze środki techniczne, np. wymienne generatory znaków oraz różne możliwości rysunków perspektywicznych pozwalają na interaktywne łączenie tekstu, grafiki i ilustracji w formę przeznaczoną do wydrukowania.
Jeśli przedsiębiorstwo zamierza zastosować wiele monitorów graficznych z elastycznym dostępem do bazy danych, to ekonomicznie uzasadnione będzie użycie komputera centralnego z rozszerzalną pamięcią. Praktyka wykazała bowiem, że bazy danych powstałe z przetworzenia danych graficznych zwiększają swą objętość w stosunkowo krótkim czasie.

WYMIANA INFORMACJI MIĘDZY SYSTEMAMI GRAFICZNYMI
Istotną sprawą jest wspomagane przez komputer wyszukiwanie takich informacji, jak normy i właściwości materiałów. Warto też pamiętać, że w wielu pracach projektowych zastosowanie systemów graficznych poprawia jakość i dokładność konstrukcji oraz zmniejsza liczbę błędów.
W większości wypadków okazało się, że wprowadzenie systemów CAD w działach konstrukcyjnych jest ekonomicznie opłacalne. Aby systemy graficzne przyniosły zysk dla całego zakładu, dane przetworzone w jednym dziale powinny być udostępniane również innym działom.

Mikroklan, 1986