J4123_1a
Bab 1a REKABENTUK TERBANTU KOMPUTER (CAD)
1. 0 PENGENALAN
Rekabentuk Pembuatan Terbantu Komputer (Computer Aided Designing, CAD) adalah suatu kursus yang menjurus kepada teknologi penghasilan lukisan model parts, projek dan juga pengubahsuaian lukisan model tertentu dengan menggunakan sistem komputer. Rekabentuk ini hendaklah memenuhi kehendak piawaian dan berpotensi untuk dikomersialkan setiap masa. Kerja rekabentuk bermula semenjak manusia wujud. Namun tiada rekod yang tepat bagi membuktikan tarikh rekabentuk pertama dihasilkan oleh manusia. Apa yang wajar, kita berpegang kepada prinsip asas iaitu Tuhanlah merupakan pencipta ulung yang merekabentuk segala apa yang ada di langit, di bumi dan di antara keduanya dan di bawah bumi ini. Satu contoh rekabentuk yang wujud sebelum masihi ialah sejenis alat iaitu“Sekrup Archimedes” yang direka oleh Archimedes pada tahun 212 SM. Ia adalah aplikasi pengiraan mekanik bendalir sebagaimana yang dipraktik umum sekarang. Faktor penting yang menjadi punca kepada tercetusnya idea bidang rekabentuk ini di antaranya ialah disebabkan oleh suasana persekitaran dan keperluan kemanusiaan sejagat, bertitik tolak dari itu membangunlah bidang rekabentuk dan menjanalah nilai percambahan ilmu, pengalaman, pengetahuan dan juga bakat kemahiran baik dari segi sains, kejuruteraan, perdagangan mass media dan sebagainya . Dipesatkan lagi dengan daya saing para perekacipta yang menyumbangkan gaya kreativiti menarik, inovasi canggih dan hasilnya bertujuan untuk keselesaan dan kecekapan kerja manusia.Komputer pula berasal daripada perkataan Inggeris “computer” yang bermaksud “alat hitung” atau “penghitung”. Komputer merupakan peranti elektronik yang telah diaturcara untuk menerima masukan data, memproses data ( menghitung data), menyimpan data dan mengeluarkan maklumat. Kini komputer banyak digunakan bagi proses pembuatan sesuatu produk.
1.1 Define computer-aided design (CAD).[Takrifan CAD]
Sistem CAD adalah suatu teknik rekabentuk moden yang menggunakan komputer secara berkesan di dalam membantu manusia untuk membina, mengubahsuai, menganalisis, membuat penyesuaian serta mendokumentasi terhadap aktiviti kejuruteraan. Ia dikaitkan dengan perkakasan (hardware) dan perisian (software) tertentu yang dipaparkan melalui grafik yang bermakna serta menguja minat perekabentuk. (Translation“CAD is defined as the use of computer to help in the generation, modification, analysis or optimization of a design. The computer consist of software and hardware”).
1.2 Distinguish the use of computer-aided design (CAD) system with common design
method. [PERBEZAAN PENGGUNAAN CAD DENGAN KAEDAH REKABENTUK LAZIM]
1.2.1 Kelebihan CAD
a) Cepat, berterusan dan tepat serta mampu mengatasi batasan tenaga manusia. Menjimatkan masa rekabentuk, pengiraan dan lakaran
b) Berkebolehan merekabentuk produk yang kompleks dan jitu dengan baik. Analisis dan simulasi rekabentuk yang lebih baik.
c) Mengurangkan ralat manusia dan bahan buangan yang membazir.
d) Mewujudkan pandangan 3 dimensi, 2D, isometrik, ortografik dan perspektif yang dinamik.
e) Mudah dan fleksibel di dalam mengemaskini atau ubahsuai rekabentuk asal.
f) Mampu memberi maklumat dan statistik secara automatic
1.2.2 Kekurangan CAD
a) Melibatkan kos modal, operasi dan senggaraan yang tinggi.
b) Memerlukan staf yang mahir di dalam pengendalian, pembaikan dan senggaraan.
c) Sistem dan perkakasan adalah sensitif dan mudah rosak.
d) Hanya sesuai untuk pengeluaran massa yang berterusan atau projek yang besar.
e) Sistem bekerja dengan data yang dimasukkan dan tidak dapat mengenalpasti ralat data.
f) Mengurangkan peluang pekerjaan kepada manusia.
1.3 Explain the advantages of computer-aided design (CAD) system [FAEDAH SISTEM CAD BERBANDING TEKNIK REKABENTUK LAZIM]
1.3.1 Penambahan Produktiviti, Kecekapan Dan Kejituan
a) Penambahan produktiviti
Penggunaan stesen kerja (workstation) CAD untuk kerja rekabentuk dan lakaran produk menambahkan lagi produktiviti. Perekabentuk boleh melihat secara langsung paparan produk induk dan pra-pemasangan (sub-assembly). Jangkamasa sintesis, analisis dan dokumentasi dapat dikurangkan dan ini meningkatkan produktiviti (pengeluaran).
b) Kecekapan dan kejituan
Hasil produk CAD kejituannya lebih tinggi berbanding teknik rekabentuk lazim. Sebagai contoh: semasa melukis menggunakan perisian NX6, ia boleh ‘zoom in’ atau ‘zoom out’, Ia boleh ‘pan in’ atau ‘pan out’ dan juga boleh diputarkan model part melalui arahan ‘rotate’ secara menyeluruh.
1.3.2 Kecepatan Dari Segi Penciptaan, Semakan Dan Suntingan
Penggunaan perisian CAD bagi komponen yang kompleks sama ada melukis atau menganalisis memberi banyak kemudahan dan boleh diselesaikan dalam tempoh yang singkat.
1.3.3 Peningkatan Mutu Produk
Penggunaan sistem CAD beserta perkakasan/perisian yang sesuai serta berkemampuan tinggi (Hightech) menyebabkan perekabentuk dapat menghasilkan analisis kejuruteraan yang berkesan dan bersedia pula menyediakan pelbagai pilihan rekabentuk yang berkualiti. Hasil kerja CAD dapat menyumbangkan ralat (kesilapan) yang minima.
1.3.4 Keseragaman Keluaran Semula
Setiap rekabentuk atau lukisan model part yang telah siap boleh disimpan datanya di dalam memori komputer dan sentiasa boleh digunapakai bila-bila masa yang diperlukan. Sekiranya ada pengubahsuaian pada suatu bahagian pada model part, ia boleh dilakukan dengan mudah dan boleh disemak dan disunting sebanyak mana yang diperlukan. Model akan kekal seragam seperti bentuk asal sekiranya tidak diubah.
1.3.5 Penjimatan Storan
‘Output graphic’ untuk CAD Drawing adalah lebih baik berbanding lukisan teknik lazim. Penggunaan Lukisan Kejuruteraan CAD amat penting kerana ia lebih seragam dan sedikit melakukan kesilapan teknikal tetapi terlalu cepat dan mudah menentukan spesifikasi geometri produk, dimensi unjuran ortografik, pilihan bahan dan ‘bill of material dan lain-lain lagi.
1.4 Describe requirement of equipment and software for the Computer-aided design (CAD). [KEPERLUAN PERKAKASAN / PERISIAN SISTEM CAD]
1.4.1 Equipment [Perkakasan (Hardware)]
Amnya perkakasan sistem CAD terdiri daripada perkakasan komputer. Walaupun terdapat berbagai-bagai penggunaan sistem yang berlainan, namun perkakasan asasnya adalah tetap sama. Senibina von Neumann menyatakan komputer dibahagikan kepada 4 bahagian utama: Unit Aritmetik dan Logik (Arithmetic and Logic Unit - ALU), litar pengawal (control circuitry), memori (memory), dan alat input-output (I/O). Kesemua bahagian ini disambung bersama oleh wayar-wayar, yang dikenali sebagai "bas". Kesimpulannya, boleh dikatakan perkakasan utamanya terdiri dari i.Unit Pemprosesan Pusat(CPU), ii.alat penyimpanan data, iii.masukan dan keluaran data dan iv. alat komunikasi. Perkakasan tersebut adalah seperti berikut :
a) Unit Pemprosesan Pusat (CPU) - Ia merupakan otak kepada sistem komputer. Ia terdiri daripada 3 unit utama, iaitu unit kawalan, unit aritmetik dan logik serta unit daftar. Komponen-komponen utama CPU adalah seperti berikut;
i Unit Kawalan (Control Unit)
- Mengawal operasi dalam CPU dan keseluruhan komputer. menyelia slot-slot yang menyimpan arahan (instruction) terkini, seterusnya memberitahu ALU tentang operasi yang perlu dilakukan serta menerima maklumat yang perlu (daripada memori) untuk melaksanakan operasi tersebut. Kemudiannya ia menghantar kembali hasil operasi ke kedudukan memori yang sesuai. Setelah itu, Unit Pengawal akan beralih kepada arahan yang seterusnya
ii Unit Logik dan Aritmetik (Arithmetik and Logic Unit)
- Melaksanakan fungsi pemprosesan data komputer. alat yang melaksanakan operasi asas, seperti operasi aritmetik (tambah, tolak, darab, dan sebagainya), operasi logik (AND, OR, NOT) dan membandingkan operasi. Unit ini melakukan tugas sebenar dalam komputer.
iii Daftar (Registers)
- Menyediakan ruang storan dalaman kepada CPU.
- Juga dikenali sebagai ingatan berkelajuan tinggi.
- Berperanan memegang secara sementara data & arahan yg diambil dari ingatan utama untk diproses oleh CPU.
b) Alat Penyimpanan data (Ingatan Utama / Main Memory) - Ia berfungsi menyimpan sementara data dan arahan yang akan atau sedang dilaksanakan oleh CPU. Memori ialah jujukan (sequence) byte yang berangka (numbered bytes) (seperti sel), di mana setiap satunya mengandungi sebutir maklumat. Maklumat tersebut mungkin adalah arahan(instruction) untuk komputer, dan setiap sel menyimpan serpihan data yang diperlukan komputer untuk menjalankan arahan. Saiz setiap sel, dan bilangannya, berbeza di antara satu komputer dengan komputer yang lain. Biasanya istilah "ingatan" (memory) digunakan untuk peranti yang lebih laju, manakala "storan" (storage) untuk yang lebih perlahan. Terdapat 2 jenis ingatan utama iaitu RAM (Random Access Memory) dan ROM(Read Only Memory):
i) RAM - Merupakan Ingatan pengguna di mana pengguna boleh membaca dan menulis data pada ingatan ini menggunakan aturcara tertentu. Ingatan tersebut akan meruap kerana data akan hilang apabila bekalan kuasa diputuskan. Data yang disimpan pada ingatan hanya sementara waktu sahaja.
ii) ROM - Ingatan sistem kerana kandungannya tidak boleh diubah oleh pengguna.Ia menyimpan data dan arahan sistem secara tetap dan tidak akan hilang datanya jika bekalan diputuskan. Ia dikenali sebagai ‘perkukuhan’ iaitu sifat di antara perisian dan perkakasan.Terdapat banyak jenis ROM iaitu PROM, EEROM, EPROM, EAROM dan EEPROM.
c) Input/Output (I/O) - Ia berfungsi memindahkan data di antara komputer dan persekitarannya. Dengan kata lain ia dapat menghubungkan pengguna dengan komputer melalui periferal (perisian) serta mengawal perisian yang dihubungkan kepadanya. Terdapat pelbagai bentuk alat I/O, daripada Papan kekunci, skrin, Cakera liut, kepada alat yang luar biasa, seperti Webcam. Kesemua alat (peranti) input mengkod (encode) maklumat kepada data supaya boleh diproses oleh sistem komputer digital. Alat (peranti) output pula menyahkod (decode) data komputer kepada maklumat yang boleh difahami oleh pengguna komputer.
d) Alat Komunikasi/ Sistem Bus - Mekanisma yang sediakan sambungan/ menghubungkan antara CPU, ingatan utama & I/O. Dengan kata lain ia berfungsi pada keadaan 2 hala iaitu menghantar & menerima data berupa kandungan ingatan / masukan dari unit masukan dan unit keluaran.
1.4.2 Perisian (Software)
Sistem perisian ialah sebuah sistem yang terdiri daripada perisian komputer dan kelengkapan berbentuk program-program yang membolehkan komputer dapat mengendalikan sesuatu tugas. Jenis-jenis sistem perisian yang utama termasuklah; perisian pengaturcaraan, perisian penggunaan dan perisian sistem.
a) Perisian pengaturcaraan – Biasanya perisian pengaturcaraan membekalkan alatan menulis, mengkompil, dan menguji (test) serta menyahpepijat (debug) aturcara yang dibina tersebut. Ia menyediakan alatan untuk memudahkan pembikinan perisian itu sendiri. Perisian pengaturcaraan termasuk C, C++, Java, Cobol, Visual Basic, dan juga bahasa skrip (scripting language) seperti JavaScript dan VBScript yang digunakan untuk penciptaan laman web interaktif.
b) Perisian penggunaan/ aplikasi - membantu menjalankan tugas-tugas bersifat gunaan(tidak berkenaan dengan komputer) seperti mengarang, melukis, mengedit gambar dan sebagainya. Biasanya, perisian penggunaan digunakan untuk mempertingkatkan produktiviti dan boleh disimpan pada sistem pengguna ataupun sistem pelayan pusat. Perisian yang disimpan pada sistem pengguna dapat dilakukan secara cepat sebab ia dibaca daripada cakera tempatan. Perisian penggunaan yang paling popular adalah: Pangkalan data (Database), Sistem Penerbitan Meja (Desktop Publishing System) dan set Perisian Pejabat (Office Suite)
c) Perisian sistem - berfungsi membantu mengawal operasi perkakasan/peranti-peranti komputer dan sebagainya. Merupakan antaramuka antara pengguna, perisian aplikasi dan perkakasan komputer. Terdiri dari dua jenis:
i) Sistem pengoperasian – diperlukan oleh semua PC, jika OS tak ada komputer tak boleh digunakan
ii) Program Utiliti – untuk menyokong & membaiki penggunaan perisian yang sedia ada.
1.4.3 Perisian (Software) Sistem CAD
Amnya perisian sistem CAD dikategorikan kepada 6 peringkat. Setiap peringkat mempunyai fungsi yang berbeza yang dapat menentukan cara kerja sistem CAD beroperasi. Ia merupakan program yang sengaja direkacipta serta dimuatkan ke dalam sistem komputer. Perisian sistem CAD adalah seperti di jadual di bawah.
Peringkat | Perisian | Penggunaan |
Level 1 | Computer System Software | Operating System, Compilers |
Level 2 | Graphic Software | Graphics |
Level 3 | CAD/CAM System Software | User Interface, Data Management |
Level 4 | Product Modeling Software | Wireframe Modeler, Surface Modeler |
Level 5 | Application Software | Drafting, NC Programming, Kinematics |
Level 6 | User Develop Software | Lain-lain mengikut keperluan. |
1.5 Give examples of available equipment and software [PERKAKASAN / PERISIAN YANG DIGUNAKAN (UNIGRAFIK NX6)]
1.5.1 Pengenalan NX6
NX6 adalah salah satu dari ribuan program perisian CAD/CAM yang digunakan untuk melukis, merekabentuk, mensimulasi pembuatan, menganalisis ujian bahan, animasi pemasangan serta menghasilkan pelbagai jenis produk atau komponen rekabentuk/ pembuatan kejuruteraan . Model pejal dapat dipaparkan berbentuk geomentri 3D. Terdapat 6 modul asas yang penting untuk dipelajari dalam NX6 iaitu:-
a) Modeling atau Part design
b) Assembly animation design
c) PMI (Product and Manufacturing Information)
d) Drafting @ Drawing
e) Manufacturing
f) Design simulation
1.5.2 Tujuan NX6
Tujuan mempelajari NX6 ialah dapat:-
a) Memberi pendedahan kaedah penggunaan dan fungsi perisian ini sebagai alat rekabentuk model pepejal geometri 3D dan 2D.
b) Menghuraikan konsep asas perisian rekabentuk / pembuatan NX6;
1.5.3 Konsep Asas / Penggunaan NX6
Menggunakan perisian NX6 amat mudah sekiranya kita memahami dan menghayati konsep asas yang diperuntukkan dalam menu @ tutorial yang disediakan dalam kelas amali. Secara praktikal, konsep asas penggunaan NX6, ditunjukkan secara ringkas.
Contoh: Aplikasi merekabentuk alat pemproses makanan (food processor) seperti berikut:-
i) PMI (Production and Manufacturing Information)
Gunakan PMI ( Product and Manufacturing Information) dengan memasukkan maklumat label petunjuk ke dalam rajah model 3D ke dalam rajah. Ia amat penting khusus kepada model produk yang mementingkan kejituan ukuran yang maksima serta data rujukan yang sahih bagi pilihan proses pembuatan komponen yang sesuai.
iv) Drafting
vi) Design Simulation
Keistimewaan Model pepejal dalam perisian NX6 ialah ia mampu memaparkan model 3D secara langsung mengikut 5 jenis paparan ; Shaded with edge, shaded, wireframe with Dim edges, wireframe with hidden edges dan static wireframe. Oleh itu NX6 amat sesuai digunakan untuk merekabentuk pelbagai model pepejal yang komplek dan sofistikated. Selain itu mod: True Shading juga memaparkan gambaran model yang memiliki nilai grafik yang lebih praktikal.
Comments