Docstoc

215

Document Sample
215 Powered By Docstoc
					İnternet Üzerinden Bilgisayar Destekli
         Tasarım Yaklaşımları
        Seda Öngör Turhan Karagüler Mahir Rasulov
 sedaongor@gmail.com   turank@beykent.edu.tr   mresulov@beykent.edu.tr

                    Beykent Üniversitesi
                Matematik-Bilgisayar Bölümü
                           Ayazağa-İstanbul
                İÇERİK

   Bilgisyar Destekli Tasarım (CAD)
   CAD Sistemleri
   İnternet Üzerinden CAD
   Java Teknolojileri ve CAD
   Biz Ne Yapacağız?
               CAD NEDİR?

   AUTO-CAD Değildir...
Çarpışma Sonucu Oluşan Deformasyonun CAD-FE Yöntemi ile Gösterimi
Kaynak: Vikipedia
Tarihçe

   Courant Çalışmaları (1942)
   Rayleigh, Ritz ve Galerkin
   ANSIS ve NASTRAN Software (60’lar)
   Mainframe Uygulamaları (70’ler)
   Workstation Uygulamalarına Geçiş (80’ler)
   PC’lere Yönelme (90’lardan itibaren)
   İnternet Üzerinden Uygulamalar (Yenilerde..)
              CAD Elemanları

   Matematiksel Model
   Geometrik Model
   Grafiksel Model
   Çözücü (Solver)
                CAD Evreleri

   Yönetsel Denklem (Governing Equation)
   Sayısal Yöntem (Numerical Method)
   Mesh Üretimi (Mesh Generation)
   Veri Girişi
   Matris Çözümü (Numerical Method)
   Sonuç Gösterimi (Display of Results)
Örnek Problem: (Magnet Tasarımı- Magnetostatik)




      Dairesel Magnet (Ring Magnet) Şematik Gösterimi
Maxwell Denklemleri (Elektromanyetizma)
                                           
                B
         curl E      0                B H
                  t                         
             
         div D                        D  E
                                            
                D                    J E
         curlH       J
                  t
             
         divB  0
                                      µ : Manyetik Geçirgenlik [Henry/m]
E : Elektrik Alan [Voltm]
                                       : Dielektrik permittivity [Farad/m]
D : Elektrik Deplasman [Coulomb/m2]
                                      : İletkenlik [Siemens]
B : Manyetic Alan [Tesla]
H : Manyetik Alan Şiddeti [Amper/m]
J : Akım Yoğunluğu [Amper/m2]
 : Yük Yoğunluğu [Coulomb/m3]
 Poission Denklemi
                    
             B  curlA
                     
              A   J
               2




Sınır Koşulları:
-Dirichlet Koşulu: Uç noktalarda   Alan Sönümleniyor (A=0)

-Modelde Simetri olması durumunda      A / n  0
Sonlu Elemanlar Yöntemi (FE)

Çözümü aranan problemin (çoğunlukla kısmi diferansiyel denklemlerle
  ifade edilir) ilgili bölgede çözümü için, bölgenin sürekli, şekil
  fonksiyonları(shape functions) elde edilebilen sonlu alt bölgelere
  (sonlu elemanlara) ayrıştırılması ve çözümün bu sonlu elemanlar
  için elde edilmesidir.
Sonlu Elemanlar Yöntemi (FE)

Çözümü aranan problemin (çoğunlukla kısmi diferansiyel denklemlerle
  ifade edilir) ilgili bölgede çözümü için, bölgenin sürekli, şekil
  fonksiyonları(shape functions) bilinen sonlu alt bölgelere (sonlu
  elemanlara) ayrıştırılması ve çözümün bu sonlu elemanlar için elde
  edilmesidir.
Çözüm
               CAD Sistemleri

   Tek Makina Uygulamaları (Standalone
    Systems)
   Küçük Ağ Sistemleri (Network Systems)
    İnternet Üzerinden Çalışan Sistemler
    (Internet Enabled Systems)
Internet Üzerinden Çalışan CAD Sistemleri
Gerekçeler:
   İnternetin hızlı yaygınlaşması ve teknolojisinin kolaylaşması
   CAD Yazılımlarının pahalı olması ve Lisans sorunları
   CAD Yazılımlarının oldukça kapsamlı ve büyük olması, gereksiz
    onlarca modülün yüklenmek zorunda bırakılması
   Kollektif ve eşzamanlı tasarıma olanak vermesi
   Farklı mekan hatta farklı ülkelerden tasarımcı ve mühendislerin iş
    bölümü yaparak çalışmaları ortaklaşa yürütebilmelerine olanak
    vermesi
   Real-time uygulamaların olanaklı hale getirilmesi
   CAD Uygulamalarının veritabanı uygulamaları ile birlikte
    düşünülmeye başlanması
   Özellikle Java teknolojilerinin ve Java 3D Grafik paketinin gelişmesi
Internet Üzerinden Çalışan Sistemler 2

Engeller:
   Bandwith sınırlılığı
   Güvenlik sorunu
   Web’de beklenmedik kesintiler
   Mesh boyutlarının dolayısıyla tasarım boyutunun web uygulamaları
    için aşırı büyük olması
   Farklı bölümlerin geri bütünleştirilmesinde karşılaşılabilecek sorunlar
   Tarayıcı Kısıtları
Java ve CAD

 Javanın programlama dili olarak seçilmesinin en önemli
 nedeni cross-platform taşınabilirliği. JVM var olması işletim
 sistemini ve donanım farklılıklarını önemsizleştirmekte! Bu
 özellik sunucu-istemci performansı açısından ve internet
 erişimliliği açısından kritik. Design modelling Interface birimi
 katı modellemeyi (CSG) hazır geometrik objeler (dikdörtgen,
 üçgen, küre, prizma, silindir, vs) ve transformasyon işlemleri
 (rotasyon, öteleme, vs.) yardımıyla gerçekleştirir.
FixtureNet Uygulaması

    Web üzerinden interaktif çalışan Java Applet

   Birden fazla kullanıcı aynı anda tasarım parçalarını
    gerçekleştirebiliyor. Basit uygulamalar için kullanılabilir.
   Tam anlamıyla real-time denemez, çözümün elde edilmesi hayli
    zaman almakta.
   Tarayıcı temelli olması nedeniyle, kullanıcı arayüzü HTML ile
    sınırlanmış.
    Genellikle 2D uygulamalar
   Önceden hazırlanmış prototip elemanlar tasarımın ögeleri
      3 Katmanlı Sunucu-İstemci Sistemin Şematik Gösterimi
1. Katman: istemci tarafında çalışan java GUI program (applet veya
   script), çalışma ortamı
2. Katman: Modelleme ve mesh üretme işlevleri
3. Katman: Solid Modelleme Elemanları
Ayrıntlı Sistem Şeması
İstemci Taraf:         İnput ve Görüntüleme Birimleri
   GUI (java swing kütüphanesi, Java 3D canvas, çalışma alanı)
   Fonksiyon Çağırma Birimleri
   Görüntüleme Sınıfı
   RMI İstemci Bölümü
Sunucu Taraf:          Tasarım Elemanları ve Solver
   RMI Sunucu Bölümü
   HTTP Server (Appache)
   Veritabanı (fixture elemanları)
   Solid modelleme ve tasarım fonksiyonlarını içeren java rutinleri
Sistemin Çalışma Prensibi
Sunucu tarafta RMI arayüzü ve HTTP server, istemci tarafta RMI istemci başlatılır
(initialize). İstemci sorgu gerçekleştirir ve iki yönlü iletişim kurulur, bu sayede sınıflar
ve metodlar internet üzerinden paylaşılarak aynı makinada çalışıyormuş gibi olurlar.
Sistemin çoklu istemciyi (multi-client) desteklemesi, birden fazla istemcinin aynı
zamanda sunucuya bağlanmasını mümkün kılar. İstemci tarafta bir fonksiyon veya
bir sınıf seçildiğinde, sunucu RMI aracılığı ile bu istemi alır ve uygun java sınıfı ve
solid model kerneli aktif hale geçerek istemi gerçekleştirir. Katı model sunucu tarafta
elde edildiğinde, kernel modeli istemci tarafa aktarmaya hazırlanır. Model XML
dosyasına dönüştürülüp HTTP Servere yüklenir.
Kontrol istemci tarafa geçtiğinde, görüntüleyici sınıf (viewer class) elde edilen modeli
sunmak (display) için çağrılır. Bu viewer sınıfı sunucudaki http server programına
gözatar ve oraya sunucunun XML üreten sınıfı tarafından yerleştirilen XML dosylarını
istemciye yükler. Bu XML dosyaları Viewer tarafından ayrıştırılarak (parsing)
istenilen gömülü bilgi ortaya çıkarılır. Ayrıştırma, Viever sınıfının bir metodunun Java
Machine Interface implementasyonu sonucu, DOM’un (Document Object Model) elde
edilmesiyle sağlanır. Bu DOM java 3D paketinin istemcinin ekranında istenilen
grafiksel modeli üretmesi için kullanılr. Bu döngü, kullanıcının bir eleman ve/veya
elemanın bir örneğinin yüklenmesini istemesi durumunda tekrarlanır.
                     CYBER CAD
Özellikler:
 3D Tasarım Paketi
 Nesne Tabanlı
 Platform Taşınabilir




Yapabildikleri:
 Internet üzerinden gerçek zamanlı (real time) CAD modelleme
 Interactive editing
 Interactive tasarım
 2’den fazla kullanıcıya eşzamanlı çalışma olanağı
CYBER-CAD ile Senkronize İşbirliği Şeması




      CYBER-CAD Temel Yapısı
CyberCAD Örnek Uygulama
CyberCAD ve Bazı İlave Avantajlar

   Yeni nesil Java teknoji temelli olması nedeniyle uzak
    ortamda nesnelerin depolanması pratik
   Konvensiyonel CAD programlarında dikkate alınmayan
    ağ yapısı, Internal Networking Modülü sayesinde
    kullanımda
   Seamless özelliği içermesi (Eş zamanlı çok sayıda
    session açabilmesi)
   VRML(Virtual Reality Modelling Language)’e ilave olarak
    kullandığı CyberCAD viewer sayesinde interaktivity ve
    feedback özellikleri gelişmiş
   Entegre web tarayıcı sayesinde Internete ve diğer CAD
    tasarıcıların sitelerine direk ve hızlı erişim olanakları
Sonuç

   Günümüzde CAD tasarım ve çözümcüleri Internet üzerinden
    çalışacak şekilde geliştirilmeye başlandı.
   Bant Genişliği sorununun iyileştirilmesi halinde web interaktif CAD
    uygulamalarında hızlı bir artış beklenebilir..
Biz Ne Yapacağız?

   Hala hazırda elimizde MATLAB kullanarak yazdığımız 2D Laplace
    Modelleyicisi (üçgen elemanlar kullanan) ve çözücüsü (solver) var.
   Aynı problem için C ve openGL kullanarak elde ettiğimiz ikinci
    alternatif modelleyici ve çözücü var.
   Bu modelleyicileri java + Appache server aracılığı ile web üzerinden
    gerçekleştirme (AB2010’a yetiştirme..)
   Sonra 3D problemi deneme...
    Referanslar
    The Development of an Internet-Enabled Semi-Automated Fixture Design System,
     A.Senthil Kumar, S.H.Bok, R.Kiran Kumar, A.Y.C. Nee, 2001, Singapore
    Internet for Concurrent Engineering Design, Dr. Francis Tay, Singapore
    CyberCAD: Internet Distributed Interactive Collaborative Design, Liu Qun, Francis E.H.
     Tay, Tan Kim Chang, Kwong Kwok Kuen, Zhang Yun Feng
    Development of an Internet-Enabled Interactive Fixture Design System, F.Mervyn,
     A.Senthil Kumar, S.H. Bok, A.Y.C. Nee, 2003, Singapore
    Symbolic Distributed Three Dimensional Computer Aided Design over the Internet, Tim
     Reynolds, Yingcai Xiao
    The CAD Guidebook, Stephen J. Schoonmaker, 2003
    http://ads.ahds.ac.uk
    http://www.cadazz.com
    http://turk-cad.com
    http://www.webopedia.com
    http://en.wikipedia.org
    http://www.me.cmu.edu
    http://mbinfo.mbdesign.net
    http://www.fourmilab.ch
    http://www.phenomatics.com/opensource/page/XMTen.htm
    http://machinedesign.com

				
DOCUMENT INFO