AutoCAD 2006 2D Drafting ... 054321...AutoCAD 2010 Introduction to Computer Aided Design Desktop...

Introduction to Computer Aided Design

INTRODUCTION TO COMPUTER AIDED DESIGNความรเบองตนเกยวกบการใชคอมพวเตอรชวยในการออกแบบ

054231 หลกเบองตนวศวกรรมการแปรรปคณะอตสาหกรรมการเกษตรมหาวทยาลยเกษตรศาสตร

จรญพนธ บรรจงภาคสงหาคม 2552


พฒนาการของคอมพวเตอร

มนษยพยายามสรางเครองมอเพอชวยการค านวณมาตงแตสมยโบราณแลว จงไดพยายามพฒนาเครองมอตาง ๆ ใหสามารถใชงานไดงายเพมขนตามล าดบ ในระยะ 8,000 ป ทผานมา มนษยเรมรจกการใชนวมอและนวเทาของตน เพอชวยในการค านวณ และพฒนาเปนอปกรณเพอการค านวณโดยเฉพาะ


ลกคด

อปกรณทใชในการค านวณ หรอเครองค านวณตางๆ เปนจดเรมตนของการพฒนาคอมพวเตอร เนองจากถอไดวา "คอมพวเตอร" เปนเครองค านวณรปแบบหนงนนเอง โดยอาจจะเรมไดจากการนบจ านวนดวยกอนหน, เศษไม, กงไม, การใชถานขดเปนสญลกษณตามฝาผนง ทงน เครองค านวณทนบเปนตนแบบของคอมพวเตอร คอ ลกคด


ไมบรรทดค านวณ (Slide Rule)

วลเลยม ออทเตรด (William Oughtred 1574 - 1660) น าหลกการลอการทมของเนเปยร มาพฒนาเปนเครองมอค านวณ โดยการน าคาลอการทม มาเขยนเปนสเกลบนแทงไมสองอน เมอน ามาเลอนตอกน กจะอานคาเปนผลคณหรอผลหารไดโดยอาศยการคาดคะเนผลลพธ และไดรบการพฒนาตอมาเปนไมบรรทดค านวณ (Slide Rule)

Napier's bones (1600s)

Electronic ScientificCalculator (1974)

Slide Rule (1600s)


เครองค านวณของปาสกาล

(Pascal's Pascaline Calculator)

เครองค านวณของปาสกาล ประดษฐในป 1642 โดย เบลส ปาสกาล (Blaise Pascal :1623 - 1662) นกคณตศาสตรชาวฝรงเศส โดยเครองค านวณนมลกษณะเปนกลองสเหลยม มฟนเฟองส าหรบตงและหมนตวเลขอยดานบน ถอไดวาเปน "เครองค านวณใชเฟองเครองแรก"

Pascal's Pascaline Calculator (1642)Blaise Pascal


บดาแหงคอมพวเตอร

ชารลส แบบเบจ (Charles Babbage: 1791-1871) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ไดประดษฐเครองผลตาง (Difference Engine) ขนมาในป 1832 เปนเครองค านวณทประกอบดวยฟนเฟองจ านวนมาก สามารถค านวณคาของตารางไดโดยอตโนมต แลวสงผลลพธไปตอกลงบนแผนพมพส าหรบน าไปพมพคาไดทนท

Charles Babbage Difference Engine (1832)


แนวคดเบองตนเกยวกบคอมพวเตอร

แนวความคดของแบบเบจ เกยวกบเครองผลตางและเครองวเคราะห ไดแบงสวนประกอบส าคญ 4 สวน คอ

1. สวนเกบขอมล 2. สวนประมวลผล

3. สวนควบคม 4. สวนรบขอมลเขาและแสดงผลลพธ

หนวยรบขอมล หนวยประมวลผลกลาง หนวยแสดงผล

หนวยความจ าส ารอง

หนวยความจ าหลก

หนวยค านวณ

และตรรกะ

หนวยควบคม

สวนประกอบของคอมพวเตอรปจจบน


ENIAC

ค.ศ. 1944 John Presper Eckert และ John W. Mauchly ไดรวมกนสรางอนแอก (Electronic Numeric Integrator and Calculator, ENIAC) ในหองวจยของกระทรวงกลาโหมสหรฐฯ ซง ใชหลอดสญญากาศจ านวน 20,000 หลอด เพอสรางหนวยประมวลผล และถอไดวาเปนคอมพวเตอรเครองแรกส าหรบการใชงานทวไป แสดงผลดวยเลขฐานสบ

Electronic Numeric Integrator and Calculator - ENIAC (1944)


Before ENIAC

ค.ศ. 1941 เปนครงแรกทโลกไดมเครองคอมพวเตอรเครองแรกทสามารถตงโปรแกรมไดอยางอสระ ผพฒนาคอ Konrad Zuse มชอวาคอมพวเตอรคอ Z1 Computer (Germany)

ค.ศ. 1941 จอหน อตานาซอฟฟ และ คลฟฟอรด เบอรร ท มหาวทยาลยไอโอวาสเตต ไดรวมกนสราง คอมพวเตอร อตานาซอฟฟ-เบอรร ซงสามารถประมวลผลเลขฐานสอง

คอมพวเตอร อตานาซอฟฟ-เบอรร (Atanasoff-Berry Computer - ABC)


Mark I

ค.ศ. 1944 Prof. Howard Aiken แหงมหาวทยาลยฮารวารด รวมกบวศวกรของ IBM ไดพฒนาเครองค านวณแบบเครองจกรกลปนไฟฟา และใชบตรเจาะรเปนสอในการน าขอมลเขาและแสดงผล มชอวา MARK I หรออกชอ ชอ Automatic Sequence Controlled Calculator เปนคอมพวเตอรเครองแรกทถอวาทสรางขนโดยเอกชน

The Harvard Mark I: an electro-mechanical computer (1944)


โปรแกรมคอมพวเตอร

คอมพวเตอรแตละเครองจะมการพฒนาโปรแกรมคอมพวเตอรส าหรบตวเองโดยเฉพาะ เบองตนจะตองบนทกขอมลใหมทกครงภายหลงมการสรางอปกรณบนทก เชน กระดาษเจาะร แถบบนทกแมเหลก

Grace Hopper เปนผเขยนโปรแกรมบนเครอง Mark I และ Mark II รวมทงเครอง ENIAC ถอไดวาเปนโปรแกรมเมอรคนแรกของโลก

Grace Hopper (1906-1992)


การปฏวตคอมพวเตอร

เกดขนตอนปลายสงครามโลกครงท 2 มสาเหตจากสงครามและการเปลยนแปลงระบบเศรษฐกจ เปนแรงผลกดนมการน าหลอดสญญากาศมาใชแทนอปกรณสวตชรเลยในเครองคอมพวเตอรแบบเกา และภายหลง ในป ค.ศ. 1947 ไดมการพฒนาทรานซสเตอรขน


MIT Whirlwind

กระทรวงกลาโหมสหรฐฯ มความตองการระบบเตอนภยทางอากาศ ทสามารถตรวจจบเครองบนทงระเบด หรอขปนาวธ จากฝายตรงขาม ไดสรางระบบคอมพวเตอรเวรลวนด (Whirlwind) ในป ค.ศ. 1953 เปนการใชระบบประสานงานกบผใชดวยภาพ (Graphical User Interface-GUI)

MIT Whirlwind (1951)


Boeing

บรษทผลตเครองบนโบอง (BOEING. ) ในสหรฐฯ ไดน าคอมพวเตอรมาใชชวยในการออกแบบเครองบนโบอง 737 ซงมการสรางภาพกราฟกส าหรบจ าลองสถานการณภายในหองนกบน โดยศกษาการเคลอนไหวของรางการเพอน าไปใชในการออกแบบหองนกบนส าหรบเครองบนยคใหม เปนจดเรมตนส าหรบคอมพวเตอรในงานออกแบบ

Boeing 737 model, the 737-100, was introduced in the 1960s.


GM – General Motor

ในป ค.ศ. 1964 ซอฟทแวรในหมวด CAD ถกพฒนาขน บรษท GM ไดใชงานเพอชวยในการออกแบบตวถงรถ และสวนประกอบรถยนต ซอฟทแวรมชอวา DAC-1 (Design Augmented by Computer) มอปกรณทส าคญ คอ ปากกาแสง และ แปนค าสงเฉพาะ (Function Key)

The DAC-1 System at GM Research Labs (1964)


CAD - Computer Aided Design

คอมพวเตอรเพอการออกแบบ CAD/CAM (Computer Aided Design /Computer Aided Manufacture) เปนจดเรมตนของซอฟทแวรส าหรบงานออกแบบ ซงในขณะนนถอวา CAD เปนสวนหนงในกระบวนการส าหรบการวจยพฒนาการผลตและออกแบบในอตสาหกรรมขนสง ซงมใชเฉพาะในบรษทใหญๆเทานน

The PDP-8. Digital Equipment Corp (1965)


การพฒนาคอมพวเตอร ACD/CAM

การแขงขนในภาคอตสาหกรรมทตองแรงรดการผลต การมองหาชองทางใหมๆในการเพมผลผลตอตสาหกรรมของตนดวยการน าเทคโนโลยชนสงมาใชในการออกแบบเพอเพมความไดเปรยบ

ความส าเรจในการสรางสารกงตวน า หรอ ซป และแผงวงจรไฟฟารวม ( IC) ท าใหสามารถผลตคอมพวเตอรสวนบคคลซงมประสทธภาพสงขน

The Kenbak-1. the first personal computer (1971)


อลโต (Alto)

เครองคอมพวเตอร อลโต (Xerox Alto) ออกแบบโดยศนยวจยXerox PARC เปนคอมพวเตอรเครองแรกทใชไดพฒนารปแบบการสอสารใหงายขน graphical user interface (GUI) โดยใชเมนรปภาพ หรอไอคอน (ICON) เปนการเชอมโยงค าสงดวยสญลกษณรป ซงสามารถยายไปมาบนหนาจอได อกทงออกแบบใหการแสดงผลบนหนาจอเดยวออกเปนหนาตางหลายชน (Multi-Windows)

Xerox PARC Alto (1973)


Personal Computer (PC)

คอมพวเตอรสวนบคคล (personal computer) เรมมใชตงแต ค.ศ. 1972 ส าหรบกลาวถงเครอง Xerox PARC ของบรษท Xerox

ปจจบน คอมพวเตอรสวนบคคล เปนชอทใชเรยกคอมพวเตอรในกลม ไมโครคอมพวเตอร ของบรษทไอบเอม (IBM PC) และเครองทเขากนไดกบขอก าหนดจ าเพาะของไอบเอม (IBM Compatible PC)

IBM Personal Computer(1983)

The Apple II(1977)

IBM Compatible PC


GUI - Graphical User Interface

ระบบตดตอประสานกราฟกกบผใช (GUI) ซงแสดงผลไดทงตวอกขระและภาพกราฟกในหนาจอเดยวกน ท าใหชองวาระหวางผใชและคอมพวเตอรลดลง มการท างาน ทเรยกวา เดสทอป (Desktop)

MS windows XPMS windows 3.1


ระบบปฏบตการ

(Operating System-OS)

ระบบปฏบตการ เปนซอฟตแวร ทท าหนาทเ ปนตวกลาง ระหวางฮารดแวร และซอฟตแวรประยกตทวไป รวมทงจดการเกยวกบการลนไหลของค าสงในการปฏบตงานของคอมพวเตอร โดยผใชไมตองจ าเปน ตองเขาไปเกยวของกบการท างานของฮารดแวรทซบซอนจนเกนไป

Mac OS XMS Windows Vista


โปรแกรมชวยออกแบบดวยคอมพวเตอร

(Computer Aided Drafting/Design-CAD)

ภายหลงเมอคอมพวเตอรมราคาถกลง ฐานของผใชจงเรมขยายออกไปและประกอบกบการเกดขนของเครอง Microcomputer ท าใหมการใชงานคอมพวเตอรเปนเครองในการท างานดานออกแบบเพมมากขน

Archi CAD, AutoCAD, MicroStation

VectorWorks, SolidWorks ,CATIA, Autodesk Inventor

Autodesk Inventor


Autodesk CAD

Autodesk CAD เปนซอฟทแวรซงถกพฒนาโดยบรษท Autodesk (USA)ตวหนงในหมวด Computer-aided drafting (CAD) Software ใชส าหรบออกแบบและแสดงแบบท าในแบบ 2 มต และ 3 มต

Version 1.0 ของ AutodeskCAD ถกสรางและออกจ าหนายในเดอนธนวาคม ป 1982 ปจจบนทมจ าหนาย คอ Autodesk CAD 2009 (V.23)

AutoCAD 2010


Desktop

ในทนหมายถงการท างานของคอมพวเตอรในสงแวดลอมทขอมลสามารถเชอตอถงกน เชนเดยวกบการใชงานอปกรณบนโตะส านกงานโดยทบรเวณหนาจอทมเมน และ สญรป หรอ ไอคอน (Icon) ถกน ามาใชจ าลองเปนเครองมอบนโตะท างาน ผใชสามารถท างานบนหนาจอเดยวกนซงสามารถแบงออกเปนหนาตางซอนทบกน (Multi Windows)

Multi Windows on MS Windows Vista


What You See is What You Get

การใชหนาจอ (Monitor) เมาส (Mouse) และคยบอรด (Keyboard) ในการท างาน โดยเมอปอนชดค าสงจะมการแสดงผลปรากฏบนหนาจอได เหมอนกบเปนสงทเราพมพออมา เรยกวา ไดอยางทเหน หรอ วซวก WYSIWYG (What You See is What You Get) ซงทงหมดนจะแสดงอยบนหนาตางทเรยกวา Windows

Google SketchUp v.6MS Word, MS Office 2007


ระบบพกดคารทเซยน

(Cartesian Coordinates)

เปนวธแสดงต าแหนงของพกดจดทเกดจากการตดกนของเสนทลากตงฉากกบแกน X Y และ Z ท าใหเรารต าแหนงของจดและวตถทอยบนพกดคารทเซยนไดโดยอานคาจากมาตรบนแกน X Y และ Z

โดยทวไปคอมพวเตอรจะใชพนทมมบนขวาในการท างาน และแกนท 3 ตงฉากกบหนาจอ แบงพนทออกเปนสวนๆ เรยกวา จตภาค (Quadrant)

X

Y

Z


มต และระบบพกด

เปนมตทเกดขนบนพนทวางในกระบวนการคอมพวเตอรกราฟก ซงมจดเรมตนมาจาก จด ซงเปนเพยงต าแหนงไมมทศทาง (ไมมมต) การลากเสนเชอมตอระหวางจดกบจดท าใหเกดเปนเสน การวางเสนตรงมากวา 3 เสนตอกนลกษณะหวชนทายท าใหเกดรปราง 2 มต เรยกวา ระนาบ และหากตอเสนทแยงจากมม 3 มมของระนาบออกไปจะเกดเปนมตท 3 ท าใหเกดมวลหรอทวาง มวลหรอทวางนจะแสดงมตท 4 เมอมการเปลยนแปลงของ เวลา

จด เสน ระนาบ 3 มต 3 มต


2 มต – 3 มต

เรารบรรปทรงสองมตเปนรปทรงสามมตได เชนรปหกเหลยม 2 มต อาจถกมองเปนรปลกบาศกไดในลกษณภาพ 3 มต หลกการนใชทวไปทงในงานจตรกรรมหรองานสรางภาพเสมอนจรง

เทคนคดงกลาวคอการสรางภาพบนระนาบแบนและน ามาซอนทบกนโดยใชหลกการของ ตวภาพ และ พนภาพ (Figure and Ground) ซงท าใหเกดการลวงตา เรยกภาพแบบนวา ภาพสองมตครง


พกเซล (Pixel)

พกเซล (Pixel) เปนค าผสมของค าวา Picture กบค าวา Element หรอหนวยพนฐานของภาพ เทยบไดกบ "จดภาพ" 1 จด แตละพกเซลเปรยบไดกบสเหลยมเลกๆ ทบรรจคาส โดยถกก าหนดต าแหนงไวบนเสนกรด ของแนวแกน x และแกน y ในตารางเมตรกซสเหลยม ภาพบตแมปจะประกอบดวยพกเซลหลายๆ พกเซล


ความละเอยด (Resolution)

จ านวนพกเซลของภาพแตละภาพ จะเรยกวา ความละเอยด หรอ Resolution โดยจะเทยบจ านวนพกเซลกบความยาวตอนว ดงนนจะมหนวยเปน พกเซลตอนว (ppi: pixels per inch) หรอจดตอนว (dpi; dot per inch) ภาพขนาดเทานนแตมความละเอยดตางกน แสดงวาจ านวนพกเซลตางกน และขนาดของจดพกเซลกตางกนดวย


ราสเตอร (Raster)

ภาพแบบราสเตอร (Raster) หรออาจจะเรยกวาภาพแบบ Bitmap เปนภาพทเกดจากจดสทเรยกวา pixels ซงประกอบกนเปนรปรางบนพนททมลกษณะเปนเสนตาราง (กรด) แตละพกเซลจะมคาของต าแหนง และคาสของตวเอง เนองจากพกเซลทวางตอกนมขนาดเลกมากมองเหนตอเนอง

เหมาะสมกบภาพทมโทนสตอเนอง อยางเชน ภาพถาย ภาพทสรางจากโปรแกรมคอมพวเตอร


JPEG - GIF - PNG

JPEG ถกออกแบบมาเพอรองรบชวงสทกวางและมความสวางของสทตอเนอง สามารถแสดงภาพทใชสหลายลานสได เชน ภาพถาย

GIF ใชส าหรบภาพทมสเดยวหรอมสทซ าๆ กน สวนใหญจะแสดงสท 256 ส และรองรบพนหลงแบบ Transparency

PNG ใชไดดท งภาพทมสหลกสเดยวหรอสตอเนอง โดยสามารถแสดงสไดหลายลานส รวมรบพนหลงแบบ Transparency


เวกเตอร (Vector)

ภาพแบบ Vector เปนภาพทสรางดวยสวนประกอบของเสนลกษณะตางๆ และคณสมบตเกยวกบสของเสนนนๆ ซงสรางจากการค านวณทางคณตศาสตร เมอมการแกไขภาพ กจะเปนการแกไขคณสมบตของเสน ท าใหภาพไมสญเสยความละเอยด เมอมการขยายภาพนนเอง

ภาพแบบ Vector เหมาะส าหรบวาดลายเสน โลโก หรอตวอกษร ซงภาพเหลานยงคงมความคมชดแมขนาดเปลยนไป


.wmf-.ai-.dwg

ไฟลแบบ Vector มมาตรฐานตามแตละบรษทซงเปนผผลตโปรแกรม ซงจะไมสามารถน าไปแกไขกบโปรแกรมอนๆ ได ทงนเนองจากมรปแบบการเกบขอมลทแตกตางกน เชน Adobe Illustrator, Autodesk AutoCAD

มไฟล .wmf (Windows Media File) ซงจะใชเปนไฟลกลางในการเปลยนรปแบบการจดเกบแตกท าใหคณสมบตของภาพบางอยางหายไป

Adobe Illustrator


Acrobat PDF

Portable Document Format (PDF) คอรปแบบแฟมลกษณะหนงทพฒนาโดยบรษทอะโดบซสเตมส ส าหรบการแสดงเอกสาร ทสามารถใชงานไดในทกระบบปฏบตการ และยงคงลกษณะเอกสารเหมอนตนฉบบ เอกสารในรปแบบ PDF สามารถจดเกบ ตวอกษร รปภาพ รปลายเสน ในลกษณะเปนหนาหนงสอ ตงแต หนงหนา หรอหลายพนหนาไดในแฟมเดยวกน

Adobe Acrobat 9 Extended


Adobe Reader

Adobe Reader เปนโปรแกรมดไฟลเอกสาร PDF พฒนาโดยบรษทบรษทอะโดบซสเตมส ซงใหฟงกช นตางๆ อยางเชน การอานผานเวบ บราวเซอร การเปดไฟลจากมอถอ การสงพมพงานอตโนมต เปนตน ชวยใหการท างานเกยวกบ PDF สะดวกยงขน

Adobe Reader


Computer-Aided Design (CAD)

การใชคอมพวเตอรชวยในการออกแบบและการผลตสนคาอตสาหกรรม คอ เปนกระบวนการผลตสนคา ทน าเทคโนโลยเขามาชวย วเคราะหในการออกแบบและผลตสนคา โดยการน าโปรแกรมคอมพวเตอร เฉพาะดานเขามาชวยวเคราะห ทงในดานหนาทการท างานและความยากงายในการผลตของสนคาทจะท าการผลตขน



การออกแบบและการผลต ลกษณะการปฏบตทผานมานน ผออกแบบจะท าการออกแบบสนคาและผลตสนคาตนแบบขนมากอน จากนนตองท าการทดสอบ เพอใหทราบวาตนแบบนนสามารถท างานตามทตองการไดหรอไม ถาหากตนแบบสนคาน นมขอบกพรอง ผออกแบบจะตองกลบมาแกไขดดแปลง ท าการทดลองผลตใหม และน ามาทดสอบใหม จนกวาสนคาทออกแบบจะสามารถท างานไดตามทตองการ



ดวยปจจยแวดลอมตาง ๆ ของภาคการผลตเชน ในตลาดการคาทมการแขงข นสงในปจจบน เทคโนโลยการออกแบบและการผลตสมยใหมไดน าคอมพวเตอรเขามาชวยในการออกแบบ


หนาทของคอมพวเตอรในการออกแบบ

อ านวยความสะดวกในการเขยนแบบ (drafting) ของชนงานทตองการบนจอภาพ การใชคอมพวเตอรในการออกแบบจะตดความยงยากในการเขยนแบบบนกระดาษดวยมอ

การจ าลอง (simulation) ชนงานทไดออกแบบไวในสภาวะตาง ๆ เพอศกษารายละเอยดของชนงาน และวเคราะหหาประสทธภาพและคณภาพของชนงานนน โดยทผออกแบบไมจ าเปนตองสรางชนงานตนแบบ (prototype) ขนมาทดลองจรง ๆ


ประโยชน

ของการใชคอมพวเตอรชวยในการออกแบบ

- เพมประสทธภาพในการออกแบบ

- เพมคณภาพของงานออกแบบ

- ลดตนทนการออกแบบ

- เปนแหลงรวบรวมขอมลตาง ๆ ในการออกแบบ


เรยบเรยงจาก

การออกแบบผลตภณฑอตสาหกรรม. ธระชย สขสด. กรงเทพฯ : โอเดยนสโตร, 2544.การออกแบบผลตภณฑดวยโปรแกรมเชงวศวกรรม. โดย ณรงค พทกษทรพยสน. กรงเทพฯ : สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), 2547.นไง : การออกแบบผลตภณฑ. ออสวน. กรงเทพฯ : โรงพมพแหงจฬาลงกรณ มหาวทยาลย, 2540.Computer graphics ส าหรบนกออกแบบ. ปณณรตน พชญไพบลย. กรงเทพฯ : ส านกพมพแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย, 2542.มหศจรรยแหงคอมพวเตอรกราฟก. สนทร หลงทอง, วานนท กาญจนสหส. กรงเทพฯ : คอมกราฟ เพรส, 2541.คมอการใชโปรแกรม AutoCAD 2008 : 2D Drafting. ภาณพงษ ปตตสงห. กรงเทพฯ : เดอะไลบราร, 2550 .http://en.wikipedia.org, 2550.http://Autodesk.com, 2550.http://Adobe.com, 2550.

AutoCAD 2006 2D Drafting ... 054321...AutoCAD 2010 Introduction to Computer Aided Design Desktop...

Documents

Transcript of AutoCAD 2006 2D Drafting ... 054321...AutoCAD 2010 Introduction to Computer Aided Design Desktop...