Desfăşurări de suprafeţe

Aplicaţii MicroStation 95

De Dorian NEDELCU, Aurelian HĂU şi Ovidiu TUDORA

Prezentul articol îşi propune să prezinte o soluţie de desfăşurare a suprafeţelor, utilizând libajul BASIC încorporat al programului de proiectare asistată MicroStation 95, fiind tratat cazul general al suprafeţei desfăşurabile definite între două curbe oarecare în spaţiu.

Generalităţi

Considerând că cititorii revistei au fost familiarizaţi cu conceptele de bază ale MicroStation 95 în numerele anterioare, vom prezenta în cele ce urmează o aplicaţie ce rezolvă o problemă concretă apărută des în proiectare şi fabricaţie: desfăşurarea suprafeţelor. Există aplicaţii dezvoltate sub MicroStation 95 care rezolvă principial această problemă, dar care au unele limitări. Prin soluţia propusă aceste limitări sunt rezolvate şi, mai mult decât atât, sunt adăugate facilităţi suplimentare.

MicroStation '95 oferă două posibilităţi de dezvoltare de aplicaţii încorporate:

alternativa MDL (MicroStation Development Language), care este un mediu de dezvoltare a aplicaţiilor, incluzând compilator, linkeditor, generator de utilitare, librării de obiecte, instrumente pentru construirea interfeţelor grafice utilizator şi un debuger optimizat pentru utilizare sub MicroStation '95. MDL utilizează instrucţiuni C, combinate cu comenzi MicroStation.
alternativa BASIC, care permite crearea de macro-uri utilizând un limbaj BASIC, extins sub MicroStation, fiind de asemenea inclus un editor de interfaţă grafică utilizator, care permite plasarea pe o fereastră a obiectelor similar cu Visual Basic. Aplicaţiile create în acest mod conţin, pe lângă instrucţiunile BASIC clasice, instrucţiuni specializate de interacţiune cu MicroStation '95, ce oferă accesul nelimitat la resursele grafice şi de calcul ale MicroStation-ului: selectarea şi crearea elementelor, transmiterea de comenzi grafice şi de vizualizare, accesul la informaţiile despre elementele grafice, modificarea variabilelor de stare ale MicroStation-ului, operaţii CAD, etc.

Aplicaţiile MDL respectiv BASIC rulează din interiorul MicroStation fiind încorporate în acesta. Din punct de vedere al posibilităţilor de programare, alternativa MDL oferă o serie de avantaje în raport cu BASIC-ul, dar necesită cunoştiinţe avansate de programare.

Prin macro-urile dezvoltate sub MicroStation '95 se elimină timpii necesari utilizatorului pentru operaţii repetitive sau care presupun parcurgerea unui acelaşi algoritm, fiind posibilă realizarea unor rutine puternice, cu interfaţă grafică prietenoasă.

Descrierea aplicaţiei

Aplicaţia este un macro creat sub MicroStation '95 în limbaj BASIC extins, care permite desfăşurarea unei suprafeţe obţinută între două curbe oarecare în spaţiu, care pot rezulta prin construirea lor direct în MicroStation '95, din intersecţii de suprafeţe sau corpuri spaţiale, din importul lor din alte programe CAD, etc.

Necesitatea desfăşurării suprafeţelor apare la piese executate din tablă: rezervoare, conducte, căptuşeli, elemente de instalaţii metalurgice şi hidraulice, ş.a. În figura 1 este prezentat un tub de aspiraţie, corp cu geometrie complexă, definit prin secţiuni, care se execută din tronsoane de tablă prin virolare între două secţiuni, iar în figura 2 este prezentat un caz general de suprafaţă obţinută din intersecţia unui con strâmb cu un plan respectiv un cilindru, în suprafaţă fiind practicată o gaură.

Pentru aceste suprafeţe va fi exemplificat în continuare modul de lucru al aplicaţiei, prima cerinţă fiind existenţa celor două curbe prin care se defineşte suprafaţa.

După obţinerea celor două curbe, modul de operare este deosebit de simplu şi implică parcurgerea următoarelor etape:

selecţia celor două curbe (prin includerea lor într-o plasă de selecţie - "FENCE");
acceptarea printr-un click de mouse a ferestrei în care s-a definit plasa de selecţie. După această operaţie apare fereastra de specificare a parametrilor de desfăşurare (figura 3);
completarea opţiunilor ferestrei de specificare a parametrilor de desfăşurare.
după confirmarea opţiunilor prin butonul OK, aplicaţia va calcula desfăşurata suprafeţei, conform următorului algoritm:

divizarea celor două curbe într-un număr de puncte, acelaşi pentru fiecare curbă;

discretizarea suprafeţei definită de cele două curbe prin elemente plane triunghiulare;

desfăşurarea propriu-zisă, prin aşezarea elementelor în plan, în raport cu un sistem de referinţă;

extragerea tabelară (cu salvare in fişier) a coordonatelor contururilor ce delimitează desfăşurata.

Acest algoritm este efectuat automat de către aplicaţie, ceea ce constituie un mare avantaj al prezentei aplicaţii faţă de altele existente, care necesită o discretizare manuală, în cazul unor suprafeţe complicate respectiv o cotare manuală ulterioară desfăşurării. Automatizarea discretizării respectiv a cotării constituie contribuţia principală adusă de aplicaţie, reducând substanţial timpul şi munca alocate desfăşurării suprafeţelor.

Completarea ferestrei de specificare a parametrilor de desfăşurare (figura 3) presupune:

stabilirea numărului de puncte în care vor fi divizate cele două curbe (între 20 şi 400). Cu cât acest număr este mai mare precizia de calcul a desfăşuratei este mai mare, aplicaţia aproximând suprafaţa printr-o discretizare mai fină;
completarea câmpurilor corespunzătoare grosimii tablei şi densităţii materialului, necesare pentru calculul greutăţii desfăşuratei;
activarea opţiunii de trasarea de către aplicaţie a liniilor de îndoire (generatoarele suprafeţei) pe desfăşurată;
activarea opţiunii de aliniere automată (în raport cu originea sistemului de referinţă) a tabelului de coordonate cu desfăşurata, în caz contrar tabelul poate fi poziţionat de către utilizator oriunde în desen;
activarea opţiunii de ştergere a discretizării suprafeţei după obţinerea desfăşuratei;
stabilirea parametrilor de formatare a tabelului de coordonate, adică a: lăţimii şi înălţimii caracterelor textului, a spaţiului dintre liniile tabelului, a numărului de zecimale pentru coordonatele "X" respectiv "Y" (între 0 şi 4), a pasului de scriere a coordonatelor în tabel (adică este posibil ca discretizarea să fie făcută cu un număr foarte mare de puncte, iar tabelul să conţină numai coordonatele cu număr de ordine divizibil cu pasul de scriere), optarea pentru divizarea tabelului în două (în cazul în care acesta nu încape pe înălţimea formatului de desen), stabilirea grosimii de linie, a "level-ului" şi a culorii tabelului. De asemenea se poate opta pentru inserarea sau nu a tabelului în desenul curent;
stabilirea parametrilor de formatare a desfăşuratei. Completarea acestei secţiuni permite aplicaţiei să înscrie automat pe desfăşurată şi în tabel a textului ce specifică poziţia (dacă suprafaţa desfăşurată face parte dintr-un desen de ansamblu) şi textul ce identifică pe desfăşurată curbele ce definesc suprafaţa. Pentru identificarea curbelor, în această secţiune este afişată lungimea lor.
selectarea fişierului în care se vor salva coordonatele desfăşuratei într-un fişier text.

După ce au fost stabiliţi parametrii necesari desfăşurării şi după confirmarea lor, aplicaţia construieşte automat desfăşurata, calculează coordonatele contururilor ce delimitează desfăşurata, calculează aria, greutatea, lungimile contururilor, toate acestea fiind cuprinse atât în tabelul ce va fi inserat în desen cât şi în fişierul cu coordonate. Desfăşurata se insereză automat în desenul curent, aliniată în planul "XOY".

Pentru tubul de aspiraţie din figura 1, în figura 4 se exemplifică desfăşurarea unei suprafeţe dintre două secţiuni.

După selectarea curbelor în "FENCE", apelarea aplicaţiei şi completarea ferestrei cu parametrii desfăşurării, se obţine desfăşurata plană şi tabelul cu coordonate.

Există câteva limitări în ceea ce priveşte tipul curbelor care definesc suprafaţa: acestea trebuie să fie curbe deschise şi să nu fie compuse din mai multe entităţi (adică fiecare curbă să fie o singură entitate de tip "complex chain", "bspline curve", "bezier curve", etc.).

De asemenea, în cazul în care în suprafaţă există o gaură (ca în figura 2), pentru desfăşurare este necesară o operaţie ajutătoare, prin care suprafaţa, în zona găurii, se împarte în două, prin secţionare cu un plan. Se obţine astfel o curbă suplimentară ce aparţinei suprafeţei de desfăşurat; mai departe se vor urma etapele descrise pentru desfăşurarea, pe rând, a celor două suprafeţe nou obţinute, rezultând doua segmente desfăşurate, ca în figura 5. Cele două segmente desfăşurate se asamblează simplu, obţinându-se astfel desfăşurata finală dorită.

Consideraţii finale

Desfăşuratele obţinute cu această aplicaţie au fost testate prin:

compararea lor cu cele obţinute cu alte programe;
execuţia a numeroase piese din tablă (care au necesitat desfăşurări de suprafeţe), pe baza proiectului realizat prin utilizarea aplicaţiei,
verificări care au validat corectitudinea algoritmului de calcul şi a rezultatelor obţinute.

Soluţia de desfăşurare a suprafeţelor sub MicroStation '95, prezentată în articolul de faţă, suportă eventuale modificări şi îmbunătăţiri. Ne propunem ca, într-un viitor număr al revistei, să prezentăm şi alte aplicaţii utile realizate în soluţia macro, executabile sub MicroStation '95.

Se pot crea şi alte aplicaţii în funcţie de cerinţele specifice utilizatorilor MicroStation '95.