ความสะดวกและความเรียบง่ายล้วนเป็นสิ่งที่ทุกคนต้องการ ในวงการอุตสาหกรรมจึงได้มีการผลิตสินค้า เพื่อออกมาตอบสนองความต้องการของผู้คน ในเรื่องของความง่าย สะดวกสบาย และช่วยประหยัดเวลา ซึ่งสามารถให้การตอบสนองต่อความต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับหนึ่งในสินค้าที่นิยมใช้งานกันเป็นอย่างมากก็คือ คอมพิวเตอร์ เพราะนับว่าเป็นปัจจัยในการดำรงชีวิตที่ขาดไม่ได้เลยสำหรับคนในยุคใหม่นี้
เนื่องจากคอมพิวเตอร์มีส่วนช่วยส่งเสริมการทำงานเป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพและถูกต้อง ดังนั้น สิ่งสำคัญที่ขาดไม่ได้เลยก็คือ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่มักจะมีเทคโนโลยีใหม่ ๆ เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา และยังมีข้อดีที่ช่วยในการลดต้นทุน อีกทั้งยังสามารถเก็บข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพและเที่ยงตรง ในปัจจุบันเทคโนโลยีหนึ่งถือว่ามีบทบาทอย่างยิ่งต่อวงการอุตสาหกรรมคือ CAD/CAM/CAE และ CNC วันนี้ลองมาทำความรู้จักกับโปรแกรมที่เรียกว่า CAD ว่ามีความสามารถอย่างไรกันบ้าง
CAD คืออะไร?
CAD ย่อมาจากคำว่า Computer Aided Design ซึ่งก็คือ คอมพิวเตอร์ โดยมีความสามารถในการช่วยออกแบบ ถือเป็นเทคโนโลยีของการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยออกแบบในการสร้างชิ้นส่วนหรือ Part ด้วยแบบจำลองทางเลขาคณิตได้อย่างสร้างสรรค์ (Geometry) ชิ้นส่วนที่ถูกสร้างขึ้นนี้จะเรียกว่าแบบจำลองหรือ Model และแบบจำลองที่สร้างขึ้นนี้ ก็สามารถแสดงเป็นแบบ Drawing หรือไฟล์ข้อมูล CAD
การใช้ประโยชน์ของ CAD software
ใช้สร้างแบบจำลองหรือ model ขึ้นตามแบบที่ต้องการวิเคราะห์ ประเมินและแก้ไขข้อมูล CAD ของ Part ที่ได้ออกแบบไว้ เพื่อให้สามารถผลิตได้จริงในการผลิตและมี function การทำงานตามจุดประสงค์ของ Part นั้น ๆใช้เป็นข้อมูลในการผลิต jig, fixture และเครื่องมือผลิตอื่น ๆ สำหรับใช้ในขั้นตอนการผลิต
การใช้ CAD ของรูปร่าง Part ต่าง ๆ สามารถทำได้ 3 แบบ คือ ปริมาณตัน (Solid modeling) พื้นผิว (Surface modeling) และโครงลวด (Wire frame modeling) ซึ่งแต่ละแบบนั้นก็เหมาะสมกับงานที่แตกต่างกันไป
Surface modeling
การแสดงผลในรูปแบบนี้ เหมือนกับการนำผืนผ้าสี่เหลี่ยมซึ่งถือว่าเป็น 1 ผิวหน้า (face) มาเย็บต่อกัน จะได้ออกมาเป็นพื้นผิว (surface) บาง คล้ายกับเปลือกนอก การเก็บข้อมูลในลักษณะนี้จะเก็บข้อมูล เส้นขอบ พิกัดของจุด และข้อมูลขอบผิวที่ติดกัน
Solid modeling
เป็นการจำลองข้อมูล 3 มิติ โดยจะถูกเก็บข้อมูลในลักษณะของ ลำดับการนำรูปทรงตันพื้นฐาน (Solid Primitives) เช่น ก้อนลูกบาศก์, ลูกลม, ทรงกระบอก, ลิ่ม และปิรามิด มาสร้างสัมพันธ์กันด้วย Boolean Operator เช่น union (รวมกัน) , subtract (ลบออก) , intersection (เฉพาะส่วนที่ซ้อนทับกัน) และ difference (เฉพาะส่วนที่ไม่ทับซ้อนกัน) ทั้งนี้ก็เพื่อให้ได้รูปทรงตามแบบที่ต้องการ ซึ่งรูปทรงที่ใช้การสร้างโดยวิธีนี้จะมีความถูกต้องสูง เพราะการใช้วิธีทำ Boolean Operation เท่านั้น เป็นวิธีที่ธรรมดาและมีโครงสร้างของข้อมูลที่ไม่ซับซ้อน
Wire flame modeling
การแสดงผลของข้อมูลแบบนี้มักจะพบในซอฟแวร์รุ่นเก่า ซึ่งจะมีการเก็บข้อมูลของแบบจำลองเฉพาะเส้นขอบ (ทั้งเส้นตรงและเส้นโค้ง) และพิกัดของจุด การแสดงผลแบบนี้มีข้อดีคือ แสดงผลได้อย่างรวดเร็ว แต่ภาพที่ได้จะดูค่อนข้างยาก ว่าแสดงผลอยู่ในมุมมองใด
ตัวอย่างการประมวลข้อมูลของ CAD
1. คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ (Computer Aided Design, CAD)
เป็นวิธีการนำคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้กับโปรแกรมเขียนแบบที่อ้างอิงกับรูปเลขาคณิตพื้นฐาน เพื่อประกอบกันขึ้นเป็นแบบจำลองและผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะแสดงผลในรูปเส้นต่าง ๆ (Curve) และพื้นผิว (Surface) ในรูปแบบ 2 มิติหรือ 3 มิติ โดยสามารถปรับแบบจำลองของผลิตภัณฑ์ให้เสมือนจริง โดยการกำหนดสี ลักษณะพื้นผิว (Texture) สามารถคำนวนหาพื้นที่ ปริมาตร หรือน้ำหนัก ได้ก่อนการผลิต สามารถใช้ทดสอบการวางตำแหน่ง การประกอบ แถมจำลองการเคลื่อนไหว และการรวมข้อมูลต่าง ๆ ที่ได้ ไปใช้ในการคำนวณ เพื่อกำหนดขั้นตอนหรือวางแผนการผลิตล่วงหน้า
2. คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิต (Computer Aided Manufacturing, CAM)
เป็นวิธีในการนำคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้ร่วมกับโปรแกรม เพื่อใช้ในการจำลองการทำงานขั้นตอนการผลิต ซึ่งได้แก่ การจำลองการกัดแม่พิมพ์ การจำลองสกัดชิ้นงานโดยเครื่องจักรกลอัตโนมัติซีเอนซี หรือแม้แต่การสร้างหุ่นต้นแบบโดยเครื่องขึ้นรูปต้นแบบ (Rapid Prototype) ส่วนในขั้นตอนสุดท้ายในการใช้ CAM เข้ามาช่วยในการผลิตเรียกว่า Postprocessing เพื่อแปลงเส้นทางเดินของมีดให้เป็นโปรแกรม ซีเอนซี CNC
3. คอมพิวเตอร์ช่วยวิเคราะห์การผลิต (Computer Aided Engineering ,CAE)
เป็นการนำคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้ร่วมกับโปรแกรมในการวิเคราะห์ การคำนวนทางด้านวิศวกรรมที่อ้างอิงกับข้อมูลของ CAD เพื่อจำลองสภาวะการทำงาน และการคำนวณหาค่าตัวแปรที่ส่งผลกระทบกับการทำงานของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด นอกจากนี้ยังมีการใช้ CAD ในการสร้าง Part แล้วในปัจจุบันซึ่ง CAD software บางตัวก็ยังสามารถในการใช้ในงานวิศวกรรมย้อนกลับ (Reverse engineer) ซึ่งคุณภาพที่สร้างขึ้นของพื้นผิว ที่ถูกสร้างขึ้นจากซอฟแวร์วิศวกรรมย้อนกลับนั้น ส่วนมากจะขึ้นอยู่กับ 2 ส่วนคือ คุณภาพของ Modeling หรือ Part ที่ใช้ในการแสกน และคุณภาพของข้อมูลทางตัวเลข ที่ได้มากอาจจะไม่ดีที่ควร ซึ่งปัจจุบัน Software บางตัวนั้น มีคุณสมบัติที่จะช่วยแก้ไข ปัญหาพื้นผิวของแบบจำลองในบริเวณที่ชำรุดได้ หรืออาจมีการตกแต่งดัดแปลงเพิ่มเติม ให้ดีกว่าแบบเดิมที่ถูกแสกนมาก็สามารถทำได้ง่าย
การใช้โปรแกรม Software นั้นช่วยทำให้การทำงานได้ดีขึ้น โดยเฉพาะการใช้โปรแกรม CAD ซึ่งเป็นการใช้คอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้ในการออกแบบ ในวงการวิศวกรรมศาสตร์ เพื่อช่วยทำให้การคำนวณค่าต่าง ๆ ทำได้ง่ายขึ้น รวมถึงช่วยทำให้การวางแผน ก่อนการผลิตนั้นทำได้ง่าย ทำให้ทราบถึงองค์ประกอบต่าง ๆ อย่างถูกต้อง จึงช่วยทำให้การวิเคราะห์ข้อมูลทำได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ซึ่งนับว่าเป็นข้อดีของการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วย
Comments