Создание параметрической модели манипулятора измерительной системы arm средствами

T - FLEX PARAMETRIC CAD 15

При разработке пространственных (трехмерных) сборочных моделей (3D сборок) проектировщиком выбирается схема организации каждой подсборки и сборки. Под сборочной трехмерной моделью понимается такая модель T-FLEX CAD, в составе которой участвует геометрия других 3D моделей, хранящихся в отдельных файлах [1]. При этом модели, хранящиеся в отдельных файлах и участвующие в сборке (подсборке), называют фрагментами. Компонентом сборки (фрагментом) может служить 3D модель, созданная в автоматизированной системе T-FLEX CAD (далее T-FLEX CAD), либо модель другой системы, переданная в T-FLEX CAD в одном из поддерживаемых обменных форматов (например, файлы Parasolid расширением «*.x_t»). Среди компонентов сборки (фрагментов) можно выделить детали (фрагменты, не содержащие другие фрагменты) и подсборки (фрагменты, включающие другие фрагменты). В зависимости от способа создания компонентов сборки можно выделить два основных подхода к созданию сборочной модели: «снизу вверх» и «сверху вниз». В первом случае сначала формируются фрагменты, а затем из них – сборка. Если же сначала формируется сборка целиком, а затем ее компоненты сохраняются в отдельные файлы, которые используются для разных целей (оформление чертежей, рисунков; контроль вычислений и построений и др.), то метод создания сборки называют «сверху вниз».

Рассмотрим создание параметрической модели манипулятора измерительной системы ARM (SIGMA ARM MANUAL) в среде Т-FLEX по методу «снизу вверх». Для ускорения процесса воспользуемся предварительно созданными файлами-фрагментами со всеми необходимыми для сборки изделия деталями «Основание (1).grb», «Шарнир 1 (2).grs», «Колено 1 (3).grs», «Ось 1 (4)2.grs», «Ось 2 (6)2.grs», «Шарнир 2 (7).grs», «Измеритель (8).grs» и «Оси.grs».

Создание переменных

 

Для создания переменных после запуска программы «T-FLEX PARAMETRIC CAD 3D 15» на ее стандартной инструментальной панели нажимаем кнопку «Создать новую 3D сборку»  (также можно выбрать в меню «Файл» пункт «Новая 3D сборка» или на странице приветствия ярлык  ). Перед Вами открывается рабочее пространство с тремя рабочими плоскостями. Зайдите в редактор переменных (кнопка  или клавиша «V») и создайте внешнюю переменную model (кнопка ) и выберите из выпадающего списка «Текст» в группе «Список» (Рисунок 1)

Рисунок 1 – Вызов редактора списка переменной

 В открывшемся окне редактора введите на отдельных строках следующие значения «2018, 2022, 2025, 2028, 2030, 2036, 2046, 2052» и нажмите кнопку «ОК» сначала в окне текстового редактора, а потом в диалоге создания переменной.В редакторе переменных в поле «Выражение» выберите любое значение из выпадающего списка. Далее создайте переменную А ив поле «выражения» введите значение «model==2018?416.5:(model==2022?600:(model==2025?675:(model==2028?750:(model==2030?800:(model==2036?950:(model==2046?1200:1350))))))» и нажмите «ОК». Аналогичным образом создайте переменную B с выражением «model==2018?405.5:(model==2022?420:(model==2025?495:(model==2028?570:(model==2030?620:(model==2036?770:(model==2046?1020:1170))))))». Таким образом, каждому выражению переменной model соответствует свое значение переменных А и В. Обратите внимание на синтаксис команды выбора. Он характерен для большинства Си-подобных языков и в базовом представлении выглядит так:

Проверяемое условие? выражение если условие выполняется: выражение если условие не выполняется.

При необходимости использования сложных условий используются скобки.

Теперь желательно сохранить сборку (в той же папке что и файлы деталей) под любым оригинальным именем, после чего можно перейти непосредственно к вставке фрагментов в текущий файл сборки.

При работе с фрагментами следует четко усвоить такие понятия как:

Система координат (локальная система координат или ЛСК) – вспомогательный 3D элемент построения, позволяющий осуществлять привязку 3D объектов в пространстве;

Исходная система координат – система координат на вставляемом в сборку теле

Целевая система координат – система координат в сборке, с которой совмещается исходная система координат для ориентации модели в пространстве сборки;

Внешняя переменная – переменная фрагмента, видимая и доступная для редактирования при вставке этого фрагмента в сборку

ФРАГМЕНТ 1: «ОСНОВАНИЕ» файл «Основание (1).grb»

Для добавления фрагмента нужно выполнить команду «Создать 3D фрагмент», для чего достаточно нажать кнопку  на стандартной инструментальной панели, активизирующую диалог вставки внешней модели. Кнопка  в автоменю позволяет выбрать файл с фрагментом для вставки. Нажмите ее и в открывшемся окне найдите и дважды щелкните мышкой на первом вставляемом файле «Основание (1).grb». Деталь «Основание» появляется в рабочем поле документа. В данном случае специально выбирать исходную и конечную системы координат не нужно, достаточно с помощью команд автоменю  (повернуть вокруг оси Х),  (повернуть вокруг оси Y),  (повернуть вокруг оси Z), разверните деталь таким образом, чтобы ее ось вращения была направлена вдоль оси Z чертежа. Согласитесь со сделанными изменениями, нажав  в автоменю или окне свойств элемента (Рисунок 2). Желательно сохранять результат своей работы после каждого изменения параметрической модели, например, после добавления в нее нового фрагмента.

 

Рисунок 2 - Трехмерная модель «Основание», правильная ориентация при вставке

 

ФРАГМЕНТ 2: «ШАРНИР 1» файл «Шарнир 1 (2).grs»

При необходимости повторно вызываем команду «Создать 3D фрагмент», либо (если команда вставки фрагмента активна) просто выбираем через кнопку  в автоменю либо окне свойств файл «Шарнир 1 (2).grs». По умолчанию фрагмент также привязывается к началу координат модели (сборки) (таблица 1, положение СК по умолчанию). Чтобы правильно присоединить его к основанию, требуется указать исходную и целевую системы координат или элементы для их создания. Для выбора исходной системы координат в автоменю нажимаем кнопку  «Выбрать или создать исходную систему координат» и в открывшейся модели выбираем ребро - окружность, определяющее положение начала исходной системы координат - центр этой окружности, лежащей в плоскости нижнего (внешнего) основания цилиндрической части детали (таблица 1). В результате к центру указанной окружности (ребра) привязывается локальная система координат (ЛСК) таким образом, что ось Z совпадает с осью вращения цилиндрической части детали. Подтверждаем выбор ЛСК нажатием кнопки  «Завершить ввод» и выбираем целевую систему координат (элемент для ее создания), к которому будет привязываться исходная система координат. В нашем случае этим элементом будет ребро (окружность) на дне глухого отверстия в верхнем торце основания (таблица 1, Целевая СК). Щелкнув левой клавишей мыши на этом ребре, Вы поместите начало системы координат добавляемого фрагмента (шарнира) в центр этой окружности. Используя клавиши , ,  автоменю, совместите ось Z с осью вращения основания, а в окне свойств в пункте  разрешите поворот вокруг оси Z  и подтвердите сделанные изменения нажатием . Для всех последующих деталей сборки процедуры вставки происходят аналогично, поэтому подробно будут рассмотрены лишь элементы для создания систем координат и механизмы использования переменных.

Таблица 1 -Добавление фрагмента «Шарнир 1 (2).grs»

Положение СК по умолчанию	Исходная СК	Целевая СК	Сборка

Перемещение сопряженных элементов выполняется с помощью одноименной команды (кнопка  на стандартной инструментальной панели). После вызова этой команды мышью выбирается предварительно заданное подвижным звено механизма (его модели) и с помощью перетаскивания мышью выполняется перемещение сопряженных элементов. При завершении работы с этой командой можно сохранить результат этого перемещения (механизм останется в заданном с помощью этой команды положении) – нажав кнопку  автоменю, или выйти из команды без сохранения результата перемещения сопряженных элементов (кнопка  автоменю). Часто, особенно при проверке вновь созданного сопряжения (разрешенных степеней свободы), бывает достаточным лишь подтверждение в виде наличия возможности разрешенных (требуемых) движений, поэтому результат перемещения не сохраняется. Для того чтобы, весь механизм не перемещался, нужно зафиксировать положение фрагмента (файл «Основание (1).grb»), выделив сам фрагмент в окне «3D модель» и с помощью контекстного меню (нажать правую клавишу мыши) выбрав команду .

ФРАГМЕНТ 3: «КОЛЕНО 1» файл «Колено 1 (3).grs»

Исходная система координат создается на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией внутренней кромки сквозного отверстия (таблица 2), а целевая – также на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией, соответствующей кромки сквозного отверстия фрагмента 2. В окне свойств в пункте  разрешите поворот вокруг оси Z.

Таблица 2 -Добавление фрагмента «Колено 1 (3).grs»

Исходная СК	Целевая СК	Сборка

ФРАГМЕНТ 4: «ОСЬ 1» файл «Ось 1 (4)2.grs»

Исходная система координат создается на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией кромки торца одного из концов детали (таблица 3), а целевая – также на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией, очерчивающей границы дна глухого отверстия фрагмента 3.

Таблица 3 - Добавление фрагмента «Ось 1 (4)2.grs»

Исходная СК	Параметры фрагмента	Целевая СК	Сборка

 

Этот фрагмент выполнен параметрическим, и при вставке на вкладке переменные необходимо задать значение переменной. Lr2, определяющей его размер (длину). Это значение можно задать как числом, так и с помощью других переменных. При вставке этого фрагмента следует параметрически задать его длину, используя созданную ранее переменную A (см. раздел «Создание переменных»). Для этого в режиме выполнения команды «Создать 3D фрагмент» в разделе «Переменные фрагмента» окна свойств вместо цифрового значения переменной Lr2 добавляемого фрагмента вводится имя переменной А,содержащейся в файле-сборке. Для вставки одной из имеющихся в файле сборки переменных можно использовать клавишу F 8.

 

ФРАГМЕНТ 5: «КОЛЕНО 2» файл «Колено 1 (3).grs»

Следующим добавляемым фрагментом является уже знакомое Вам колено. Исходная система координат создается на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией внутренней кромки глухого отверстия (таблица 2), а целевая – также на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией, соответствующей торцу фрагмента 4 (таблица 4). В окне свойств в пункте  разрешите поворот вокруг оси Х.

Таблица 4 - Добавление фрагмента «Колено 1 (3).grs»

Исходная СК	Целевая СК	Сборка

ФРАГМЕНТ 6: «ОСЬ 2» файл «Ось 2 (6)2.grs»

Исходная система координат создается на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией кромки одного из торцев сквозного отверстия детали (таблица 5), а целевая – на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией, соответствующей кромки сквозного отверстия предыдущего фрагмента.

 

Таблица 5 - Добавление фрагмента «Ось 2 (6)2.grs»

Исходная СК	Параметры фрагмента	Целевая СК	Сборка

 

Для этой оси в разделе переменные фрагмента следует указать имя переменной В. В окне свойств в пункте  разрешите поворот вокруг оси Y.

 

ФРАГМЕНТ 7: «ШАРНИР 2» файл «Шарнир 2 (7).grs»

Исходная система координат создается на основе ребра (центра кривой/ребра) – центра окружности, совпадающей с ребром, лежащем в плоскости верхнего основания цилиндрической части детали (таблица 6). Целевая система координат – также на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией кромки глухого отверстия фрагмента 6. В окне свойств в пункте  разрешите поворот вокруг оси Z.

 

 

Таблица 6 - Добавление фрагмента «Шарнир 2 (7).grs»

Исходная СК	Целевая СК	Сборка

 

ФРАГМЕНТ 8: «ИЗМЕРИТЕЛЬ» файл «Измеритель (8).grs»

Исходная система координат создается на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией внутренней кромки сквозного отверстия, а целевая – также на основе ребра (центра кривой/ребра), которое совпадает с линией, соответствующей кромки сквозного отверстия фрагмента 7 (таблица 7).

 

Таблица 7 - Добавление фрагмента «Измеритель (8).grs»