TENTAMEN CAD/CAM 112430 / 112415 Datum: 20 november 2002 Tijd: 9:00 uur - 12:30 uur Plaats: BB.1 Vul op het tentamenbriefje de juiste vakcode in: IOPM studenten 112415, alle andere 112430. Tracht de antwoorden zo beknopt mogelijk te formuleren (eventueel toegelicht met een schets). Zet op elk vel uw naam en studentnummer! Beoordelingsnorm: maximaal 4 punten per item; totaal 100. Tentamencijfer = aantal punten / 10 Eindcijfer 112430: 70% tentamenscore + 15% cijfer practicum A + 15% cijfer practicum B Eindcijfer 112415: 100% tentamenscore VEEL SUCCES 1. In welke fase(n) van het ontwerpproces heeft het gebruik van een 3D CAD systeem zoals bijvoorbeeld SolidWorks zin? Licht uw antwoord toe. 2. Stelt u zich voor dat er een nieuw consumentenproduct op de markt moet komen, waarbij de behuizing van kunststof is. Welke specialisten spelen een rol bij het tot stand komen van die behuizing, welke (computer)gereedschappen wilt u ze geven en hoe plaatst u de activiteiten in de tijd. 3. Wat zijn de voordelen van het gebruik van een gespecialiseerd schematekenprogramma ten opzichte van een algemeen tekensysteem als Vellum of AutoCAD? 4. Hoeveel world-coordinate systems kan een CAD model hebben? 5. Zet deze drie in volgorde van het aantal benodigde curves: ruled-surface, lofted surface, tabulated surface. Leg uit waarom ze wel/niet via lineaire interpolatie zijn te bewerken op een NC-machine. 6. Waarom zijn CSG-modellen eenvoudig om te zetten naar B-rep, maar niet andersom? CAD/CAM tentamen 1/5
7. Schets de CSG-tree van het afgebeelde model. Welke boolean operatie is er niet gebruikt? Figuur 1 8. Geef een parametrische beschrijving van een boog met als middelpunt (3,5) en een straal van 7. Welke problemen worden voorkomen door een parametrische representatie van curven te gebruiken in CAD systemen? 9. Hoeveel control points heeft een 2 e graads Bezier curve? Schets de blending functie en een voorbeeld van de echte functie. 10. Hoeveel spans en hoeveel knopen heeft een 4e graads B-spline met enkel 7 enkelvoudige opspanpunten? 11. Gaat de curve met onderstaande blending functies, wel of niet door P0 en waarom is dat zo? Figuur 2 12. Over welke range van parameter u beïnvloedt P4 de vorm van de curve met de blending functies uit figuur 2? 13. Gegeven is een B-spline die door het eerste- en laatste control point gaat. Verder is de knot vector gegeven: 00012333. Wat is de graad van deze spline? 14. Hoeveel opspanpunten heeft een bi-kubische Bezier patch? Geeft dit over het algemeen voldoende vormvrijheid als men C1 continuïteit aan de randen eist? Waarom (niet)? Licht uw antwoord toe met een schets. CAD/CAM tentamen 2/5
15. Wat moet gedaan worden om te voorkomen dat de afbeelding van het model vervormt door de window -viewport transformatie? 16. Waarvoor wordt texture mapping gebruikt in CAD-systemen? 17. Geef de transformatie matrix voor een spiegeling van homogene 2D coördinaten om de Y-as. 18. Waarvoor gebruik je een Block- of Group object in een CAD systeem? Geef met een schets de relaties van de group-tabel aan voor een CAD-systeem dat ook tabellen in zijn database heeft voor faces, edges en vertices. Zet bij de tabellen welke informatie ze bevatten. 19. Welke procedure adviseer je, om een tekening uit een ander 2D tekensysteem in te lezen in Vellum? 20. In een 3D solid modeling systeem kunnen slope- en curvature- area- en mass properties worden opgevraagd. Wat is het wezenlijke verschil tussen de eerste en laatste twee? 21. Wat is het nut van de toepassing van groepentechnologie en welk type werkvoorbereiding is daarop gebaseerd? 22. Wat is feature recognition en waarvoor wordt het gebruikt? 23. In een bedrijf is een 3D modelleer systeem aanwezig. Ze gaan een NCfreesmachine aanschaffen voor het maken van vacuum-vorm matrijzen. Welke software component(en) zijn nodig om een directe link te creëren tussen het CAD-model en de nieuwe freesmachine? 24. Wat is de afstand tussen de gereedschapsbanen als een bolkopfrees van Ø 10 wordt gebruikt en de rilhoogte op een plat oppervlak 1 mm bedraagt? 25. Wat is de invloed van het Internet op het ontwerp- en fabricageproces? Welke (internet)functies zouden volgens u eigelijk in een CAD-syteem moeten zijn geïntegreerd? CAD/CAM tentamen 3/5
Antwoorden blad 1. Een 3D-CAD systeem gebruik je om geometrie te definiëren, dus te gebruiken in de embodiment fase, maar vooral voor detailled design. 2. Specialisten: vormgever, spuitgiet-technoloog, matrijsontwerper. Software voor productontwerp (3D-solid modeling met ondersteuning van dubbelgekromde vlakken), analyse spuitgietproces (flow, koeling), software voor matrijsontwerp (plugin voor een 3D-modeler). Concurrent proces, dat begint bij productontwerp, waarbij andere partijen meebeslissen vanuit hun expertise. 3. Voordeel gespecialiseerd systeem is altijd efficiënter ontwerpproces. De gebruiker manipuleert objecten die aansluiten bij zijn probleem in plaats van losse lijnen, cirkels en tekst. Dus sneller opzetten en veel sneller aanpassingen doorvoeren van een ontwerp. 4. Er is maar één echte wereld, en dus ook maar één wereld-coördinatensysteem (WCS). De gebruiker kan onbeperkt lokale coördinaatsystemen invoeren. 5. Tabulated surface: curve + vector (lineaire interpolatie door vector) - Ruled surface: lineaire interpolatie tussen 2 curves (rechte lijn tussen de curves te trekken) - lofted surface: in ieder geval 2 curves (afhankelijk van de instelling van de loft of het opp te bewerken is via lineaire interpolatie). 6. Opbouw van CSG modellen is volgens een boomstructuur, terwijl bij B-rep modellen de randen, opp en punten worden opgeslagen. Vanuit een B-rep model is de boomstructuur niet/nauwelijks meer te achterhalen, terwijl het wel mogelijk is om de punten, randen en opp te beschrijven vanuit een CSG model. 7. De Boolean Intersection is niet gebruikt bij de opbouw van dit model. 8. x = 3 + 7 cos θ y = 5 + 7 sin θ z = 0 - oneindige geometrie wordt voorkomen; - curves hebben vaak meerdere x- en y-waarden; - evaluatie van punten op de geometrie; - niet afhankelijk van het gebruikte CSO. 9. 2 e graads -> 3 control points 10. 3 spans, 4 knopen. 11. De B-spline gaat door begin- en eindpunt. De blending functies behorende bij het eerste en het laatste punt heeft de maximale waarde 1. 12. 1 <= u <= 5 CAD/CAM tentamen 4/5
13. Een 2 e graads curve. aantal waarden in de vector = 8 -> n+k+1 = 8 de range van de parameter u ligt tussen 0 en 3 -> n-k+2 = 3 Invullen levert k = 3, dus graad 2 14. Deze patch heeft 16 opspanpunten. Dit geeft niet voldoende vormvrijheid omdat C1 continuïteit eist dat de punten aan weerszijden van de rand op een lijn liggen (zelfde richtingscoefficent). Dat levert i.h.a. conflicten op met de ligging opspanpunten van aanliggende patches. 15. De x- en y-verhouding van een Window en Viewport die je op elkaar legt zijn niet perse gelijk. Om een vervormde afbeelding te voorkomen dient de schaalfactor in x- en y-richting gelijk te worden gekozen. 16. Afbeelden van een patroon (bv staal, zand of schubben) op een oppervlak, zonder dat daar een gedetailleerd 3D geometrisch model aan ten grondslag ligt. 1 0 0 17. Y-as indifferent, X-waarden wisselen van teken, homogeen 2D, dus 3x3 matrix. 0 1 0 0 0 1 18. Group wordt gebruikt om entiteiten logisch samen te voegen (je selecteert de hele groep met 1 muisclick, en kunt ze alleen als geheel verplaatsen of verwijderen). De entiteiten in een groep vormen een gelinkte lijst. Groep tabel 1 e entiteit groep 1 1 e entiteit groep 2 Entity tabel Data Link x, y, etc - x, y, etc 1 e van groep 1 x, y, etc - 2 e van groep 1 19. Selecteer een standaard: voor 2D tekendata is dat IGES of DX. Voer een test-overdracht uit. Stuur een pdfbestand van de tekening mee. 20. Slope en curvature zijn eigenschappen van de geometrie. De andere twee worden daaruit afgeleidt doormiddel van een berekening. 21. GT vereenvoudigt de workflow door een fabricagesysteem. Componenten worden ingedeeld op basis van gemeenschappelijke vorm, materiaal, bewerking en toleranties. Het is de basis voor varianten werkvoorbereiding. 22. Het herkennen van generieke vormelementen (bv gat, kamer, vlak bewerkt oppervlak). 23. Werkvoorbereidingssysteem (genereert de freessbanen). Postprocessor voor het vertalen van de CL data naar besturingsspecifieke data (MCD). 2 24. R=5. Halve hoh-afstand is 5 ( 5 1) = 3 2 Hoh-afstand = 6 mm. 25. Verhoogt communicatiemogelijkheden: toegang tot projectdata, op afstand vergaderen, toegang tot productdata toeleveranciers. Andere business model: automatisch offertes- en bestellen. Toeleveren van ontwerpservices. CAD/CAM tentamen 5/5