Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Grafika inżynierska
Doc. dr inż. Jacek Jarnicki
Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki
p. 226 C-3, tel. 071-320-28-23
jacek.jarnicki@pwr.wroc.pl
www.zsk.iiar.pwr.wroc.pl
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Informacje organizacyjne
1. Układ godzinowy przedmiotu (11000)
Wykład - 1 godz. na tydzień (2 godz. co 2 tygodnie)
Ćwiczenia - 1 godz. na tydzień (2 godz. co 2 tygodnie)
3. Literatura
Tadeusz Dobrzański: Rysunek techniczny maszynowy,
WNT Warszawa 2006, (wydanie 24)
2. Forma zaliczenia
Wykład - ocena z testu (przedostatni wykład)
Ćwiczenia - ocena z zadań wykonanych na ćwiczeniach
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Wykład 1
Plan wykładu:
1. Historia inżynierskiej dokumentacji rysunkowej
2. Techniki wykonywania rysunków dawniej
i obecnie
3. Grafika inżynierska – obszary zastosowań
4. Normalizacja technicznej dokumentacji rysunkowej
5. Znormalizowane elementy rysunku technicznego
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – okres przedindustrialny
(do początków XVIII wieku)
•
wyroby produkowane jednostkowo (rzemieślnicy),
•
naturalne materiały i proste technologie wytwarzania,
•
brak potrzeby zachowania powtarzalności cech wyrobu,
•
dokumentowanie wyrobu w większości przypadków
było zbędne,
•
w przypadku dokumentowania stosowano techniki malarskie
(rzutowanie perspektywiczne, cieniowanie) i często
skomplikowane opisy słowne.
Proste wyroby i brak konieczności ich dokumentowania
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – okres przedindustrialny
(do początków XVIII wieku)
Leonardo da Vinci (1452 - 1519) - projekty maszyn
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – rewolucja przemysłowa
(wiek XVIII do drugiej połowy wieku XIX)
•
napędy wodne i parowe oraz wykorzystujące je maszyny,
•
rozwój włókiennictwa i metalurgii,
•
pojawienie się potrzeby zachowania powtarzalności cech
wyrobu,
•
wzrost znaczenia dokumentowania wyrobu, jako wynik
podziału pracy,
•
zastosowanie osiągnięć geometrii w procesie dokumentacji
produktów.
Pojawienie się potrzeby dokumentowania konstrukcji
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – rewolucja przemysłowa
(wiek XVIII do drugiej połowy wieku XIX)
Gaspard Monge (1746 - 1818)
trójwymiarowy, przy pomocy serii dwuwymiarowych rysunków
zwanych rzutami. Geometria wykreślna jest podstawą dla
rysunku technicznego (Engineering Drawing). Monge miał także
udział we wprowadzeniu systemu metrycznego. Był również
znaczącą postacią Rewolucji Francuskiej.
Francuski matematyk, fizyk i polityk. Twórca
geometrii wykreślnej (Descriptive Geometry),
będącej
zbiorem
zasad
pozwalających
przedstawić w jednoznaczny sposób obiekt
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – rewolucja przemysłowa
(wiek XVIII do drugiej połowy wieku XIX)
Rysunek wagonu kolejowego wykonany w kilku rzutach
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – druga rewolucja przemysłowa
(druga połowa XIX wieku do końca II Wojny Światowej)
•
zwiększenie różnorodności i skali produkcji wyrobów
przemysłowych (produkcja masowa),
•
prąd elektryczny, nowe materiały i technologie wytwarzania,
•
potrzeba zachowania powtarzalności cech wyrobu,
•
wzrost znaczenia normalizacji tak wyrobu, jak i jego
dokumentacji,
•
pojawienie się nowych gałęzi produkcji spowodowało
konieczność wprowadzenia nowych symboli i konwencji
upraszczania opisu,
Wzrost znaczenia dokumentowania konstrukcji
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – druga rewolucja przemysłowa
(druga połowa XIX wieku do końca II Wojny Światowej)
Schemat ideowy i widoki wzmacniacza lampowego z 1934 r
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – rewolucja informacyjna
(koniec II Wojny Światowej do dzisiaj)
•
nowe technologie i konstrukcje jako efekt II Wojny Światowej
i zbrojeń w okresie powojennym,
•
komputer jako narzędzie przetwarzania informacji,
•
komputerowe systemy projektowania i wytwarzania CAD/CAM
(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing),
•
dokumentacja techniczna wykonywana i udostępniania
i archiwizowana przy pomocy technologii informatycznych,
•
wzrost roli metod matematycznych i wprowadzenie nowych
„nierysunkowych” metod zapisu konstrukcji inżynierskich,
Zastosowanie informatyki w projektowaniu i dokumentowaniu
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – rewolucja informacyjna
(koniec II Wojny Światowej do dzisiaj)
Przykład 1: Konstrukcyjna Geometria Bryłowa
(Solid Modeling Geometry, CSG)
pipe = difference{
cylinder(<x1,y1,z1>, <x2,y2,z2>, r1, Brass);
cylinder(<x3,y3,z3>, <x4,y4,z4>, r2, Brass);
}
Obiekty złożone, budowane są przez wykonywanie operacji
(dodawanie, odejmowanie, itd.) na obiektach elementarnych
(prostopadłościany, walce, kule, itd.). Istnieje możliwość
„zagnieżdżania” obiektów i ich parametryzacji.
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – rewolucja informacyjna
(koniec II Wojny Światowej do dzisiaj)
Przykład 2: Interakcyjne modelowanie powierzchni obiektów i ich
opis w postaci równań matematycznych
((((
))))
((((
))))
((((
))))
v
,
u
f
z
1
v
,
u
0
v
,
u
f
y
v
,
u
f
x
z
y
x
=
=
=
=
≤
≤
≤
≤
≤
≤
≤
≤
=
=
=
=
=
=
=
=
Siatka punktów
Wizualizacja 3-D
powierzchni „napiętej”
na siatce
Równania
parametryczne
powierzchni
Projektant manipulując punktami siatki i obserwując powierzchnię
na monitorze, może prawie dowolnie wpływać na jej kształt.
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Historia – rewolucja informacyjna
(koniec II Wojny Światowej do dzisiaj)
Przykład 3: Język VHDL do projektowania układów cyfrowych ASIC
-- VHDL code for AND-OR-INVERT gate
entity AOI is port ( A, B, C, D: in STD_LOGIC; F : out STD_LOGIC ); end AOI;
architecture V1 of AOI is begin F <= not ((A and B) or (C and D)); end V1;
-- end of VHDL code
A
B
C
D
F
VHDL - Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description
Language
ASIC - Application Specific Integrated Circuit
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Techniki wykonywania rysunków dawniej
i obecnie
• rysunek odręczny,
• rysunek wykonywany przy pomocy przyrządów kreślarskich,
• rysunek „komputerowy” i fotografia cyfrowa.
Techniki wykonywania rysunków
Rysunek odręczny (manual drawing)
• papier (raczej czysty, bez linii, kratek itp. ),
• ołówek o średniej twardości oraz gumka.
… ,H3, H2, H ← HB (Hard and Black) → B, B2, B3, …
twarde ← twardość średnia → miękkie
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Techniki wykonywania rysunków dawniej
i obecnie
Rysunek wykonywany przyrządami kreślarskimi
• papier (karton lub kalka techniczna),
• ołówek lub tusz,
• różne przyrządy kreślarskie.
Komplet przyrządów kreślarskich z początku XX wieku
zerownik
cyrkiel
przenośnik
grafion
„kroczek”
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Techniki wykonywania rysunków dawniej
i obecnie
• stanowiska pracy - rysownice, deski kreślarskie,
• kształtowanie linii - linijki, trójkąty, krzywiki, spliny,
• prowadzenie linii - ołówki, grafiony, rapidografy, grafosy.
Rysunki wykonywano tuszem na kalce
technicznej, powielano na specjalnym
papierze metodą fotochemiczną (tzw.
ś
wiatłokopia), uzyskując trwałe odbitki
o dość charakterystycznym zabarwieniu
(blueprint).
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Techniki wykonywania rysunków dawniej
i obecnie
Rysunek wykonywany przy pomocy komputera
• rysowanie – specjalne oprogramowanie np. AutoCAD® 2009,
• kopie – drukarki, plotery.
Zalety rysowania z wykorzystaniem komputera
• proste poprawianie błędów powstałych w czasie pracy,
• łatwość uzyskania właściwej grubości i wzoru linii,
• brak problemów z opisami tekstowymi,
• łatwość kopiowanie i przenoszenia powtarzalnych elementów
rysunku,
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Techniki wykonywania rysunków dawniej
i obecnie
• możliwość grupowania obiektów rysunkowych a następnie ich
dowolnej transformacji
• warstwy (jakby przezroczyste folie nakładane na siebie),
• w pewnym zakresie automatyczna kontrola poprawności
wykonywanej pracy (np. kontrola wymiarowania)
Mimo tych wszystkich zalet, rysowanie z wykorzystaniem
profesjonalnego oprogramowania nie jest wcale takie proste.
Programy dają bardzo wiele możliwości i w związku z tym nie są
zbyt łatwe użyciu. Dla sprawnego korzystania ważne jest nie
tylko
sprawne
opanowanie
poszczególnych
narzędzi
do
rysowania, ale także umiejętność połączenia etapów pracy we
właściwe sekwencje.
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Techniki wykonywania rysunków dawniej
i obecnie
Fotografia cyfrowa i skanowanie 3-D
• coraz tańsza i doskonalsza technologia,
• możliwość prawie dowolnej edycji zdjęć przy
pomocy odpowiedniego oprogramowania,
• fotografia obliczeniowa (Computetional Photography),
• akwizycja kształtów 3-D (skanery laserowe).
Inżynieria odwrotna (Reverse Engineering) – odtwarzanie opisu
i sposobu działania obiektu na podstawie zadanego wzorca.
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Grafika inżynierska – obszary zastosowań
• rysunek techniczny maszynowy,
• rysunek architektoniczny-budowlany,
• rysunek elektryczny, elektroniczny itp.,
• graficzne metody prezentacji danych liczbowych.
Podstawowe rodzaje dokumentacji rysunkowej
Rysunek techniczny maszynowy
Zbiór zasad i konwencji graficznego przedstawiania geometrii
i własności powierzchni elementów i urządzeń mechanicznych.
• rysunki wykonawcze (jeden element),
• rysunki złożeniowe (całe urządzenie),
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Grafika inżynierska – obszary zastosowań
Złącze HDMI stosowanie w technice video
Zdjęcie i jeden z rzutów obiektu
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Grafika inżynierska – obszary zastosowań
Rysunek architektoniczno-budowlany
Odmiana rysunku technicznego stosowana w budownictwie.
Fragmenty rysunków: elewacji i rzutu kondygnacji budynku
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Grafika inżynierska – obszary zastosowań
Rysunek elektryczny i elektroniczny
Fragmenty rysunków: projekt instalacji elektrycznej w budynku
i schemat wzmacniacza lampowego
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Grafika inżynierska – obszary zastosowań
Prezentacja danych liczbowych - przykład
• wektor liczbowy
x =
[-0.1199 -0.0653 0.4853 -0.5955 -0.1497 -0.4348 -0.0793 1.5352 -0.6065 -1.3474
0.4694 -0.9036 0.0359 -0.6275 0.5354 0.5529 -0.2037 -2.0543 0.1326 1.5929
1.0184 -1.5804 -0.0787 -0.6817 -1.0246 -1.2344 0.2888 -0.4293 0.0558 -0.3679 ]
histogram
n
k =
n
k =
Jak rysować histogram?
n
= liczba danych
k
= liczba słupków
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Normalizacja technicznej dokumentacji
rysunkowej
ISO - (International Organization for Standarization) - organizacja
międzynarodowa zrzeszająca krajowe organizacje normalizacyjne
PKN - (Polski Komitet Normalizacyjny) - krajowa instytucja
normalizacyjna, państwowa jednostka budżetowa
Norma - dokument będący wynikiem normalizacji, standaryzujący
działalność badawczą, technologiczną, produkcyjną, usługową
Polska Norma (oznaczana PN) – norma o zasięgu krajowym,
zatwierdzona przez PKN. Normy PN są ogólnie dostępne
(nie bezpłatne !!!), ich dystrybucję kontroluje PKN
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Normalizacja technicznej dokumentacji
rysunkowej
PN-EN ISO 5456-1:2002
Rysunek techniczny - Metody rzutowania – Część 1: Postanowienia ogólne str. 11
PN-EN ISO 5456-2:2002
Rysunek techniczny - Metody rzutowania – Część 2: Przedstawianie prostokątne str. 13
PN-EN ISO 5456-3:2002
Rysunek techniczny - Metody rzutowania – Część 3: Przedstawianie aksonometryczne str. 16
PN-EN ISO 5456-4:2006
Rysunek techniczny - Metody rzutowania – Część 4: Rzutowanie środkowe str. 40
PN-EN ISO 5455:1998
Rysunek techniczny. Podziałki 4 str. 17
Przykłady dokumentów normalizujących rysunek techniczny
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Znormalizowane elementy rysunku
technicznego
Formaty arkuszy rysunkowych (PN-N-01612:1980)
A4 – 210 x 297mm – format zasadniczy
A4, A3, A2, A1, A0 – formaty podstawowe
A4
A5
A5
A3
A2
A1
210
2
9
7
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Znormalizowane elementy rysunku
technicznego
Obramowanie i tabliczka (PN 85/M-01119)
a
grubość linii 0.7 mm
Tabliczka
a
= 5 mm dla formatów A3 i mniejszych
a
= 7 do 10 mm dla formatów większych
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Znormalizowane elementy rysunku
technicznego
Linie rysunkowe (PN-82/N-01616)
urwania i przerwania obiektów
cienka
zygzakowa
urwania i przerwania obiektów
cienka
falista
skrajne położenia elementów ruchomych
cienka
dwupunktowa
osie symetrii, linie podziałowe
cienka
powierzchnie powlekane
gruba
punktowa
zarysy i krawędzie niewidoczne
cienka
kreskowa
linie wymiarowe, linie pomocnicze, kreskowania
cienka
krawędzie rysowanych obiektów
gruba
linia oznaczająca przekrój, narożniki przekrojów
bardzo gruba
ciągła
Zastosowanie
Grubość
Typ linii
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Znormalizowane elementy rysunku
technicznego
Zasady dobory grubości linii i ich rysowania
• grubości linii należy dobierać w zależności od wielkości
i stopnia złożoności rysunku,
• linia gruba powinna mieć około połowy grubości linii bardzo
grubej a linia cienka około 1/3 grubości linii grubej,
• linie powinny przecinać się mniej więcej tak:
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Znormalizowane elementy rysunku
technicznego
Pismo techniczne (PN 80/N-01606)
pismo proste
pismo pochyłe (nachylenie około 75°)
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Znormalizowane elementy rysunku
technicznego
Jacek Jarnicki Politechnika Wrocławska
Znormalizowane elementy rysunku
technicznego
Podziałki (PN-80/N-01610 )
•
zwiększające 50:1, 20:1, 10:1, 5:1, 2:1
•
naturalna 1:1
•
zmniejszające 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100 itd.
Norma dopuszcza stosowanie podziałek pośrednich oraz
rozszerzenie skali za pomocą wielokrotności liczby 10.
Wyróżnia się podziałkę główną (wpisywaną do tabliczki
rysunkowej) oraz podziałki pomocnicze, które dotyczą
elementów (szczegółów) przestawianymi w innej podziałce niż
podziałka główna.