WYKŁAD 3

KOMPUTEROWE SYSTEMYGRAFIKI INŻYNIERSKIEJ

METODY KOMPUTEROWE W DROGACH KOLEJOWYCHstudia II stopnia, specjalność ITS, semestr 1

rok akademicki 2019/20

dr inż. Jacek Makuch

Katedra

Mostów i Kolei

DEFINICJA:

SYSTEMY GRAFIKI INŻYNIERSKIEJ

CAD (Computer Aided Design)

• programy komputerowe wspomagające projektowanie inżynierskie w zakresie obejmującym wykonywanie rysunków technicznych

• edytory rysunków technicznych

RÓŻNICEW STOSUNKU DO PROJEKTOWANIA

KLASYCZNEGO• na papierze albo kalce• ręcznie• przy pomocy ołówka albo rapidografu i linijki

WRAZ Z ANALIZĄ:

ZALET i WAD →„pułapek”

TWORZENIE PROJEKTU W SKALI 1:1

• w oderwaniu od pojęcia skali• według wymiarów rzeczywistych• dopiero przy wydruku ustalana jest odpowiednia

skala i zakres rysunku

• zmniejszenie ilości obliczeń towarzyszących kreśleniu

• automatyzacja wymiarowania• łatwość zmiany skali, zakresu rysunku• nie musimy się martwić rozmiarem kartki• wzrost dokładności projektowania (dzięki

możliwości powiększania / pomniejszania)

• zbyt małe (nieczytelne) opisy na ostatecznym wydruku

dużo szersza możliwość

EDYCJI

• „edytory” w klasycznym projektowaniu:− w ołówku – gumka do mazania− w tuszu – żyletka

• zmniejszenie pracochłonności:− od razu projektuje się „na czysto”− unikanie zbędnego powielania już raz wykonanej pracy

dzięki kopiowaniu− ułatwienie niektórych przekształceń (np. skalowania)

• szybkość edycji:− komendy „cofnij” i „wykonaj ponownie” (w ułamku

sekundy)

• błędy wynikające z kopiowania (bez uaktualniania)

ZMIANA NARZĘDZI PROJEKTOWANIA

• zamiast ołówka i linijki, papieru albo kalki –interfejsy komputera:

− klawiatura i myszka− monitor, drukarka albo ploter

• konieczność zakupu sprzętu i oprogramowania:− KOLOSALNA RÓŻNICA KOSZTÓW !!!− w dłuższej perspektywie czasu mniej dotkliwa

• mobilność projektowania – laptop (np. w podróży)

ZMIANA SPOSOBUARCHIWIZACJI DANYCH

• z klasycznego (na papierze lub kalce) na elektroniczny (magnetyczny albo optyczny)

• łatwość przechowywania, przesyłania, przetwarzania i przeszukiwania danych,

• możliwość korzystania z bibliotek gotowych elementów,

• możliwość dołączania do rysunków informacji pozagraficznych – współpraca z bazami danych

• błędy wynikające z kopiowania:− kopiowanie bez uaktualniania− dublowanie – nie wiadomo co jest aktualne

• możliwość natychmiastowej, bezpowrotnej utraty danych

• tworzenie zbyt rozbudowanych bibliotek

AUTOMATYZACJA GENEROWANIADOKUMENTACJI

• drukarki, plotery

• zmniejszenie pracochłonności (maszyny w kreśleniu zastępują człowieka)

• skrócenie czasu tworzenia dokumentacji• wzrost estetyki wyglądu rysunku

• konieczność zakupu:− sprzętu− materiałów eksploatacyjnych (tusze, tonery – drogie !!!)

• rozbieżności pomiędzy wyglądem ekranu komputera a wydrukiem

„klątwa WYSIWYG-a” (ang.: "what you see is what you get")

HIERARCHIZACJAwprowadzanych elementów projektu

(warstwy, bloki, grupy)

TYPIZACJA ATRYBUTÓW(grubość, kolor i typ linii; krój czcionki;

styl wymiarowania, kreskowania)

STYLE UŻYTKOWNIKA(przestrzeń robocza, rysunek prototypowy)

• łatwiejsze zarządzanie projektem:− włącznie / wyłączanie warstw,− zmiana ustawień parametrów dla całych grup

• dużo trudniejsze zapoznawanie się z rysunkiem, którego nie jesteśmy autorem

• tworzenie zbyt dużej liczby warstwanalogia do „brzytwy Ockhama” (z filozofii): „bytów nie należy mnożyć bez konieczności”

NOWE MOŻLIWOŚCI

• możliwość projektowania trójwymiarowego:− projekt powstaje w pamięci komputera, a nie na papierze− ekran monitora komputerach jest jednak dwuwymiarowy,

co czyni takie projektowanie jednak dość skomplikowanym

• automatyzacja niektórych procedur kreślenia:− typy linii (np. linia „kreska - kropka”)− wzory kreskowania

• możliwość tworzenia fotorealistycznych wizualizacji i animacji

PUŁAPKI METOD KOMPUTEROWYCH1. DYSONANS pomiędzy możliwościami komputera a

możliwościami percepcyjnymi projektanta:− nieograniczona liczba warstw, plików odniesienia, poziomów bibliotek

danych, itp.− w klasycznym projektowaniu zamiast dysonansu była zgodność

2. PERSONALIZACJA metod projektowania (style użytkownika, przestrzeń robocza, rysunek prototypowy):

− narzędzia te są ułatwieniem wtedy gdy pracujemy na swoich plikach, jeśli nie – raczej utrudniają pracę

3. ŁATWOŚĆ wymiany informacji (przesyłanie plików rysunków mailem):

• zbyt częste zmiany• dezinformacja – np. niepotrzebne rozsyłanie pewnych plików „do

wiadomości” wszystkim członkom zespołu projektowego

4. NOWE WERSJE oprogramowania (za często):− zbyt krótkie licencje− projektant marnuje czas na naukę obsługi nowych wersji programów,

zamiast uaktualniać swoją wiedzę branżową

AUTOCADhistoria zmian

• 1.0 (1982) - pierwsza prezentacja programu na targach CODMEX w Las Vegas

• 2.0 (1984) - dodano nowe polecenia, usunięto ograniczenia

• R9 (1987) - pierwsza edycja programu wymagająca koprocesora matematycznego80x87

• R12 (1992) - zmiana interfejsu użytkownika (usunięte główne menu, po uruchomieniu od razu wyświetlane jest graficzne okno służące do projektowania)

• R13 (1993) - interfejs graficzny oparty na standardowych elementach interfejsu Windows, obsługa technologii OLE (Object Linking and Embedding - łączenie i osadzanie obiektów)

• R14 (1994) - nowy silnik graficzny oraz narzędzia do projektowania 3D, AutoSnap, nowe polecenie MTEXT

• 2000 (1999) - dodana możliwość pracy na wielu plikach jednocześnie, jak również z częściami projektów, pojawia się DesignCenter, zmiana interfejsu (dostosowanie do Windows 98)

• 2000i (2000) - dodanie narzędzi do pracy zdalnej, publikacji projektów w internecie, szybkiego pobierania plików ze stron www

• 2002 (2001) - zmiany związane z możliwością pracy grupowej (transfer plików przez strony www i pocztę elektroniczną), nowy format plików (DWF), nowe narzędzia do zarządzania i dystrybucji gotowych rysunków, obsługa języka XML

• 2004 (2003) - ulepszenie interfejsu graficznego, zwiększenie funkcjonalność wielu narzędzi projektowych (z myślą nie tylko o dotychczasowych użytkownikach, ale i początkujących)

• 2006 (2005) - dodanie narzędzi zwiększających wydajność pracy: dynamiczne bloki (udoskonalone funkcje opisów oraz kreskowania), udoskonalenie interfejsu użytkownika, narzędzia migracji

• 2007 (2006) - dodanie modelowania trójwymiarowego oraz wizualizacji, możliwośćinteraktywnego wyboru płaszczyzny, dodane bardziej intuicyjne w użyciu funkcje do modelowania bryłowego, możliwość renderingu, bogata biblioteka materiałowa (niebywałe efekty wizualizacyjne), funkcje modelowania na jednej wspólnej palecie, intuicyjne ikony (początkujący)

• 2008 (2007) - skala jako właściwość obiektów (skalowanie opisów), ulepszona tabela menedżera rzutni, rozbudowany edytor MTEXT, ulepszenie narzędzi linii odniesienia i kreskowania, rozszerzone tabele (łączenie z tabelami Excela)

• 2009 (2008) - całkowicie nowy interfejs użytkownika (ma pomóc szybciej wykonywać rutynowe czynności i pozwalać na łatwiejsze odnalezienie rzadziej wykorzystywanych poleceń)

• 2010 (2009) - dodano funkcje parametryczne i modele siatkowe

• 2011 (2010) - dużo bardziej zaawansowane narzędzia do projektowania koncepcyjnego oraz większa swoboda i możliwość kontroli podczas projektowania w 3D: nowe narzędzia do modelowania powierzchni, obsługa grup liczących do dwóch miliardów punktów, rozszerzone możliwości w dziedzinie więzów dające możliwość definiować je w trakcie czynności kreślenia, ulepszenia polecenia kreskowania, narzędzie TimeSave

• nowe narzędzie do przeglądania zasobów komputera (szybkie odszukiwanie interesującego bloku bądź rysunku z poziomu palety narzędzi)

• szybsze wydawanie poleceń (podpowiedzi programu po rozpoczęciu wpisywania komendy w linii poleceń lub w obszarze rysowania)

• możliwość rysowanie szyków wzdłuż ścieżek (np. linii, splajnów, łuków), szyk jest dynamiczny (położenie obiektów aktualizuje się po zmianie ścieżki)

• szybsza edycja linii, łuków i wymiarów (po zaznaczeniu wierzchołka linii lub łuku, pojawiają sięnowe polecenia dostępne w menu kontekstowym np. przedłuż, rozciągnij, czy zmień promień)

• nowe narzędzie scalające odcinki współliniowe i usuwające zduplikowane nakładające się linie (szybkie czyszczenie rysunku z niepotrzebnych linii)

• edytowalna ikona LUW, którą można manipulować w sposób bezpośredni, za pomocąwielofunkcyjnych uchwytów (łatwe przenoszenie punktów początkowych, dopasowywanie LUW do obiektów, obracanie wokół osi X, Y lub Z)

• AutoCAD WS umożliwiający udostępnianie projektów za pośrednictwem przeglądarki internetowej lub urządzeń przenośnych (smartfon, iPad)

• program zoptymalizowany pod kątem systemu Windows 7, uruchamia się szybciej i jest bardziej stabilny

• automatyczne wykonywanie rysunków elementów 3D z programu Inventor oraz na podstawie modeli 3D z programów: Pro/Engineer®, CATIA®, Solidworks®, NX®, Rhinoceros®

• projektowanie szyku 3D na bazie istniejących elementów takich jak powierzchnie czy bryły, dynamiczna aktualizacja szyku w przypadku zmiany w modelu

• nowe narzędzia ułatwiające operacje na powierzchniach (wygładzanie, łączenie elementów, zależność między powierzchniami)

• przyspieszone tworzenie modeli 3D istniejących obiektów dzięki chmurom punktów

wersja 2012

• nowa karta dokumentacji modelu ułatwiająca dostęp do narzędzi służących do tworzenia widoków przekrojów i szczegółów

• nowy styl przekreślenia dla tekstu wielowierszowego, wielolinii odniesienia, wymiarów, tabel i tekstu łukowego (większa elastyczność prezentacji tekstu w tworzonych dokumentach)

• sprzężenie z chmurą Autodesk® Cloud (synchronizowanie rysunków i folderów z kontem internetowym)

• dostosowanie i synchronizacja plików (współdzielenie i korzystanie z dostępu do ustawieńużytkownika oraz plików pomocniczych)

• udostępnianie w portalach społecznościowych (wbudowana obsługa portali Facebook i Twitter)

• łatwe poszerzanie możliwości oprogramowania za pomocą aplikacji w portalu AutodeskExchange (utworzonych przez członków Sieci programistów Autodesk® Developer Network)

• rozbudowane kontekstowe narzędzie PressPull (umożliwia wyciąganie krzywych i tworzenie w ten sposób powierzchni oraz brył), nowa opcja „Wiele” (wybór wielu obiektów pojedyncząoperacją)

• nowe narzędzie do wyodrębniania krzywej powierzchni (pozwala wyodrębniać linie konturowe powierzchni zakrzywionych brył 3D przez określony punkt na powierzchni lub na ścianie bryły)

• natychmiastowy i dynamiczny podgląd zmian we właściwościach obiektu jeszcze przed ich wprowadzeniem (np. jeśli wybierzesz obiekt a następnie użyjesz palety "Właściwości" chcąc zmienić kolor, wybrany obiekt będzie dynamicznie zmieniał kolor zgodnie ze wskazaniem kursora na liście kolorów)

• nowe i ulepszone narzędzia ułatwiające migrację ustawień użytkownika lub przywracanie domyślnych ustawień instalacji oprogramowania; poprawiona obsługa palet narzędzi, narzędzie do przywracania ustawień domyślnych oraz nowa funkcja migracji niestandardowych materiałów upraszczająca przejście ze starszych wersji oprogramowania

wersja 2013

• nowy wygląd zewnętrzny, inna oprawa graficzna (dotychczasową czerń zastąpiła biel)

• narzędzie Design Feed - możliwość dodawania komentarzy bezpośrednio do projektu dzięki współpracy z usługą Autodesk 360 (informacja o dodaniu komentarza przesyłana jest automatycznie na adres mailowy wybranego współpracownika)

• aplikacja Live Maps - nadaje projektom konkretne odniesienie geograficzne lokalizując je tym samym w realnym świecie (np. wczytanie mapy drogowej do rysunku)

• nowości w pasku poleceń:– funkcje autokorekty komend (błędy spowodowane pośpiechem nie spowolnią naszej pracy)

– funkcje autouzupełniania komend wpisywanych w wierszu poleceń (w przypadku wpisania dowolnego środkowego fragmentu komendy).

– umiejętność „uczenia się” nowej autokorekty

– możliwość wyszukiwania nazw bezpośrednio w internecie

– funkcja rozpoznawania nazwanych obiektów i uruchamiania na ich podstawie odpowiednich poleceńprogramu

• zakładki rysunków – nowe możliwości zarządzania rysunkami (wyświetlanie zakładek otwartych rysunków pozwala na sprawne i wygodne przełączanie widoku do poszczególnych otwartych rysunków bądź tworzenia nowych; dzięki zakładkom mamy ciągły dostęp do wszystkich otwartych projektów których miniatury są wyświetlane bez konieczności wychodzenia z panelu roboczego)

• nowa możliwość scalania warstw (za pomocą standardowego menedżera)

• możliwość importu plików z programu Trimble SketchUp w formacie „skp” ułatwiająca modelowania 3D

• pierwszy AutoCAD w pełni kompatybilny z systemem operacyjnym Windows 8

• społecznościowe hiperłącza („ŚLEDŹ AUTODESK”, „PARTNERZY”) - nowa strategia marketingowa w interfejsie użytkownika

wersja 2014

• nowa kolorystyka (dotychczasową biel zastąpiła czerń)

• nowe okno startowe programu umożliwiające rozpoczęcie pracy z nowym projektem lub wczytanie starego

• nowy wstążkowy interfejs (np. podgląd pliku z poziomu wstążki)

• rozszerzone możliwości wizualizacji podczas edycji obiektu pozwalające użytkownikowi ocenićwpływ wprowadzonych zmian jeszcze przed ich zatwierdzeniem

• narzędzie Pomocy wyświetlające animowaną strzałkę wskazującą poszukiwane/potrzebne narzędzie dokładnie tam, gdzie się ono znajduje,

• nowe możliwości wygładzania rysunków 2D

• zmodyfikowany kursor wyświetlający podczas pracy dodatkowe symbole informujące o statusie wykonywanych operacji

• bardziej intuicyjne zarządzanie kolejnością warstw (zamiast jak dotychczas ułożenia w kolejności np. 1, 11, 2, 25, warstwy są sortowane zgodnie z ich numeracją: 1, 2, 11, 25)

• usprawnienie okna wierszy poleceń tekstowych (poprawa m.in. obsługi Caps Lock, numeracji wierszy)

• zwiększenie wydajność pracy z chmurą punktów Point Cloud; zastąpienie Insert Point Cloud przez Autodesk Recap; sprowadzenie kontroli wielkości i gęstości punktu do jednego, prostego w obsłudze suwaka; usprawnienie możliwości kolorowania chmury punktów

• nowe narzędzie Autodesk Translation Framework (ATF) używane do importu plików z innych systemów - wspiera translację siatek (mesh), krzywych, ale także takich atrybutów obiektów, jak kolory, warstwy

• nowe, osobne, niezależne narzędzie Application Manager - pozwala zarządzać posiadanąlicencją (aktualizacje, service-pack'i, hot-fix'y), użytkownik decyduje, czy i kiedy dana aktualizacja/dodatek mają zostać zainstalowane

wersja 2015

• DOKUMENTACJA: Ulepszone pliki PDF - Dzięki dopracowanym, wydajniejszym plikom o mniejszych rozmiarach tworzenie dokumentów przebiega szybciej. Aby zapewnić lepsząwydajność, istnieje możliwość wyszukiwania tekstu, a pliki PDF można załączać do rysunków.

• Inteligentne wymiarowanie - Automatycznie twórz odpowiednie pomiary w oparciu o zawartośćrysunków. Umieść kursor nad wybranym obiektem, aby zobaczyć podgląd wymiarów przed rozpoczęciem jego faktycznego tworzenia.

• PROJEKT: Wyjątkowe wrażenia wizualne - Program pozwala poprawić jakość wyświetlania obrazu za pomocą narzędzia Przygaszanie linii. Dzięki zastosowaniu krzywych rzeczywistych zamiast segmentów linii została poprawiona czytelność. Można ograniczyć konieczność cofania operacji poprzez używanie polecenia Podgląd, co pozwala zobaczyć wyniki polecenia przed ich wykonaniem. Program ułatwia przenoszenie i kopiowanie dużych zbiorów wskazań.

• Model koordynacji Dołączaj i wyświetlaj modele Navisworks (angielski) i BIM 360 Glue(angielski) bezpośrednio w oprogramowaniu AutoCAD. Podczas projektowania odwołaj się do modelu Navisworks, aby uniknąć potencjalnych konfliktów. Skorzystaj z obsługi plików różnorodnych formatów oferowanej przez Navisworks, aby importować modele do programu AutoCAD z innych aplikacji.

• DOSTOSOWYWANIE: Monitor zmiennych systemowych - Zapobiegaj wprowadzaniu niepożądanych zmian w ustawieniach systemowych. Ta funkcja wyświetla ostrzeżenie o wprowadzeniu zmian do ustawień preferencji, które mogą mieć wpływ na pracę z rysunkiem.

wersja 2016

wersja R9 dla DOS-a (1987)

wersja LT1 (1993)

wersja R14 (1994)

wersja 2000

wersja 2004

wersja 2008

wersja 2015

MICROSTATIONhistoria zmian

• PseudoStation – terminal graficzny do przeglądania i modyfikowania projektów tworzonych w systemach VAX firmy Intergraph; program stworzony w 1983 przez Keitha Bentleya – pracownika EI duPont; w 1984 Keith wraz z bratem Barrym założył firmę Bentley Systems; w 1985 – komercyjna wersja PseudoStation

• 1.0 - 1986 - pierwsze wydanie MicroStation (nadal bardziej przeglądarka)

• 2.0 - luty 1987 – wprowadzenie formatu plików dgn

• 3.0 - grudzień 1988 – dodano do programu menu; wersja na Macintosha (3.4 -grudzień 1989); wersja na Unixa (1990)

• V4 - grudzień 1990 - pierwsza wersja ze środowiskiem programistycznym MDL(Microstation Development Language) i graficznym interfejsem użytkownika Motif -kanciaste, żłobione elementy (paski menu, przyciski, suwaki, pola tekstowe) zefektem trójwymiarowości (podobnie jak w Windowsach 3.x)

• V5 (5.0) - październik 1993 - modułowa budowa i użyteczność, obsługa binarnych rastrów, niestandardowe style linii, menedżer ustawień, właściwości masy i obliczenia środka ciężkości, fotorealistyczny rendering, pierwsza wersja podWindowsy (zaprezentowana przez Billa Gatesa na premierze Windows NT w Baltimore)

• PowerDraft - koniec 1994 - pierwsze wydanie uproszczonej wersji (2D)

• 95 (5.5) - listopad 1995 - wrowadzenie AccuDraw i SmartLine

• SE (special edition, 5.7) - listopad 1997 – kolorowe ikony, ostatnie multi-platformowe wydanie

• J - grudzień 1998 (7.0) - modelowanie brył, zintegrowany z Javą; grudzień 1998 (7.1) - sprawdzanie pisowni, wspomaganie Windows 2000

• V8 (8.0) - październik 2001 - odczyt/zapis plików dwg bez konwersji, nielimitowane warstwy, historia projektu, wiele modeli

• 8.1 - luty 2003 – cyfrowe podpisy i ochrona plików, zestawy ekranów, dodawanie nazwanych grup do narzędzi

• V8 2004 Edition (8.5) - kwiecień 2004 - drukowanie do pdf, 3D pdf, eksport informacji do U3D (Universal 3D) oraz jako obiekty ADT (Architectural Desktop)

• V8 XM Edition (8.9) - maj 2006 - unowocześniony interfejs graficzny oparty na DirectX, wspomaganie Windows Vista

• V8i (8.11) - listopad 2008 - intuicyjne narzędzia do modelowania, widoki dynamiczne, bardziej realistyczna wizualizacja 3D, Print Organizer, obsługa urządzeń GPS

• V8i (SELECTseries 1) - listopad 2009 - rozszerzono obsługę formatów pdf, zautomatyzowano kompozycję rysunkową, dodano obsługę drukowania 3D, poprawiono proces oceny projektu (zarządzanie znacznikami, komentarzami ...)

• V8i (SELECTseries 2) - lipiec 2010 - zintegrowana obsługa chmury punktów (silnik Pointools Vortex), ułatwienia wizualizacji i animacji

• V8i (SELECTseries 3) - kwiecień 2012 - wprowadzenie hipermodeli (łączenie dokumentacji w kontekście modeli 3D), nawigacja za pomocą interfejsów dotykowych, usprawnienie procesu tworzenia animacji ruchu, nowe tryby renderowania, kalkulator ekspozycji słonecznej i generator cieni

• CONNECT Edition (10.0) - wrzesień 2015 - pierwsza wersja podłączona do listy usług w chmurze firmy Bentley, bardziej nowoczesny i intuicyjny interfejs oparty na wstążce, zintegrowane wyszukiwanie, zastąpienie przeglądarek projektu i pozycji Eksploratorem, powitalny ekran, parametryczne bryły i powierzchnie, nowy parametryczny typ komórki, nowe możliwości dostarczana dokumentacji (Centrum Dokumentacji) i ich modelowania (komponenty funkcjonalne, modelowanie rzeczywistości)

• V8i (SELECTseries 4) - marzec 2016 - nowe funkcje wersji CONNECT, poza tym nie dodano żadnych nowych narzędzi ani możliwości, ale rozwiązano wiele problemów i poprawek zgłoszonych przez użytkowników

MicroStation V5 (5.0) dla DOS-a - 1993

MicroStation 95 (5.5) - 1995

Microstation V8 2004 Edition (8.05)

MicroStation V8i (SELECTseries 3) - 2012

MicroStation CONNECT Edition (10.0) - 2015

najważniejsze różnice

AUTOCAD-a i MICROSTATION(w ujęciu historycznym)

• brak możliwości zdefiniowania grubości linii w rysunku (przed wersją 2000),

• konieczność wczytywania typów linii,

• uboższe palety narzędziowe (starsze wersje),

• łatwiejszy w złamaniu zabezpieczeńlicencyjnych,

• ograniczona liczba warstw (63) i plików referencyjnych (255) (przed wersją 8),

• ograniczona rozdzielczość i wymiary rysunku,

• uboga literatura,• wersje polskojęzyczne i

windowsowe znacznie później,• interfejs graficzny wersji dosowej

zbliżony do wyglądu Windows,• oferowany z szeregiem

specjalistycznych aplikacji z zakresu inżynierii lądowej,

• starsze wersje czytają pliki nowszych bez konwersji (nie dotyczy wersji 8),

• wersja 8 otwiera pliki autocada bez konwersji,

AUTOCAD: MICROSTATION: