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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ – PROGRAMA DE PÓS- GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO (PPGEP) MANUFATURA AUXILIADA POR COMPUTADOR PROF.: Dalberto Dias.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ – PROGRAMA DE PÓS- GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO (PPGEP) MANUFATURA AUXILIADA POR COMPUTADOR PROF.: Dalberto Dias da Costa Lab. Usinagem – Departamento de Engenharia Mecânica

2 Ementa: (Unidades didáticas): Modelagem de sólidos e superfícies. Modelagem por B-rep, triângulos e nuvem de pontos. Formatos abertos para representação e transferência de modelos geométricos (STEP e STL). Sistemas CAD. Sistemas CAM (fabricação e inspeção). Prototipagem rápida (manufatura por camadas). BIBLIOGRAFIA Chang, TC, Wysk, Wang, HP. Computer-Aided manufacturing. Prentice Hall, 1998 Lee, K. Principles of CAD/CAM/CAE systems. Addison-Wesley, 1999 Groover, M. P. CAD/CAM : computer-aided design and manufacturing. Englewood Cliffs : Prentice, Zeid, I. Mastering CAD/CAM. McGraw-Hill Science/Engineering/Math Mäntylä, M. An Introduction to Solid Modeling. Computer Science Press Revistas especializadas: Computer Integrated and Robotics in Manufacturing; Computer-Aided Design; Computers in Industry; International Journal of Advanced Manufacturing Technology Rapid Prototyping Journal.

3 Semana Data Assunto 1 11/jun Apresentação da disciplina – ementa, bibliografia, forma de avaliação e infraestrutura 2 18/jun Modelagem geométrica em sistemas CAD 3 25/jun Análise dos formatos DXF; STEP e STL utilizados na modelagem 2D e 3D. Primeiro Trabalho (T1): Desenvolvimento de uma interface em MS-Visual Basic para recuperação de informações geométricas. Inicio do primeiro trabalho (T1) 4 2/jul Continuação do primeiro trabalho (formato STL) 5 9/jul Continuação do primeiro trabalho (formato DXF) 6 16/jul Recesso 7 23/jul Recesso 8 30/jul Continuação do primeiro trabalho (formato STEP) 9 6/ago Finalização do primeiro trabalho (T1) 10 13/ago Apresentação e avaliação do primeiro trabalho (T1). Entrega de artigo sobre tema escolhido (T2). Sistemas CAD/CAM comerciais: exercício sobre modelagem e simulação da usinagem de um dado componente 11 20/ago Modelagem geométrica por digitalização de superfícies: introdução à máquina de medir por coordenadas e ao software PC-Dmis 12 27/ago Adaptação de modelos digitalizados, planejamento e simulação da sua usinagem (T3) 13 3/set Continuação tópico anterior Forma de Avaliação: três trabalhos (T1,T2 e T3) T1: Interface em MS Visual Basic para extração de informações geométricas nos formatos STEP, STL e DXF. T2: Preparar artigo sobre tema selecionado (veja os temas sugeridos abaixo). T3: Engenharia reversa de um componente a ser definido em aula: modelagem, planejamento, simulação e usinagem. [1] [1] Artigo deverá ser enviado por PROGRAMA

4 MODELAGEM DOS PRODUTOS PRODUTO X COMPONENTE Fonte: Fonte:

5 MODELAGEM DE UM COMPONENTE INFORMAÇÕES TECNOLÓGICAS GEOMETRIA Material Tratamento das superfícies Textura Propriedades mecânicas/elétricas Tolerâncias geométricas e dimensionais Quantidade... Forma Dimensões

6 MODELAGEM GEOMÉTRICA CRIAÇÃO MODELOS FÍSICOS (JÁ EXISTENTES) Engenharia reversa (digitalização e adaptação) Modelos físicos (Esculturas) Desenho e dimensionamento manuais Desenho e dimensiona mento em sistemas CAD/CAE Modelagem Digital Geometria Computacional Entidades Geométricas Estrutura de dados e Formatações Representações

7 MODELAGEM DIGITAL ELEMENTOS GEOMÉTRICOS BÁSICOS (ponto, linha, círculo, cônicas, arcos e polígonos simples) Entidades 2D complexas (polígonos complexos; contornos; curvas de forma livre,..) sólidos superfícies Interseções, arredondamentos, recortes, splines, offsets Transformações 2D (rotação, translação, escala espelhamento, cisalhamento) Extrusão Rotação Varredura Loft Analíticas e/ou Polinominas (NURBS) Básicos e/ou poliedros Sólidos complexos ou montagens Espessamento; offset; arredondamentos;... União, interseção, subtração, features, cascas arredondamentos,... Imagens ou nuvem de pontos

8 REPRESENTAÇÕES Martti Mäntylä – An introduction to solid modelling Decomposição – um conjunto de pontos é representado como uma coleção de objetos simples combinados por uma operação de colagem. Construção – um conjunto de pontos é representado por uma combinação de conjuntos primitivos de pontos. Cada primitivo é representado como uma instância de um tipo de sólido primitivo. Fronteiras – um conjunto de pontos é representado por meio de sua fronteira. A fronteira de um conjunto tridimensional de pontos é uma superfície bidimensional que usualmente é representada como uma coleção de faces.

9 DECOMPOSIÇÕES ENUMERAÇÃO ESPACIAL DECOMPOSIÇÃO EM CÉLULAS O espaço ocupado pelo sólido é preenchido por pequenos cubos (voxels) O espaço ocupado pelo sólido é definido pela colagem de pequenas células (formas diferentes)

10 cubo esfera união cilindro diferença Construtive Solid Geometry (CSG) Árvore CSG

11 Boundary representation (B-rep) Fonte: T-C Cahng & Wysk

12 ENTIDADES GEOMÉTRICAS ENTIDADEMODELO MATEMÁTICO PONTO R 3 - (x,y,z) Linha (reta)R 3 - Círculo Cruvas (Bezier cúbica) R epresentação computacional ???

13 ESTRUTURA DE DADOS E FORMATOS B-rep ACIS PARASOLID CAD-kernel FORMATOS *Proprietários fechados (ex: sldprt, dwg) *Proprietários abertos (ex: dxf, stl) *Neutros (ex: IGES, STEP)

14 B-rep – arquivo em formato STEP ( Standard for the Exchange of Product model data)

15 STL (Standard Tessellation Language)

16 ENGENHARIA REVERSA (DIGITALIZAÇÃO POR CONTATO) Nuvem de pontos Coordenadas cartesianas XYZ 125,123129,85115,85 124,355145,13515,85 123,665151,85715,85 122,324158,45815,85 121,785164,47715,85

17 ENGENHARIA REVERSA (DIGITALIZAÇÃO SEM CONTATO)

18 ENGENHARIA REVERSA (NUVEM DE PONTOS E MODELAGEM 3D)

19 Processamento de imagens Pré-processamento Detecção de bordas Segmentação Vetorização Segmentação de imagens médicas utilizando o software Mimics – Fonte: Bazan, 2004


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