Система координат и ориентация элементов

Понимание концепции ориентации детали может занять некоторое время, чтобы разобраться - в то время как навыки моделирования в Tekla можно получить просто путем проб и ошибок, изменяя положение элементов до правильных значений. Хорошее понимание этой концепции может помочь ускорить работу в Tekla, увеличить ее производительность.

Сначала мы рассмотрим некоторые аспекты модели Tekla, которые влияют на положение деталей, а затем рассмотрим их вместе с некоторыми примерами.
 

Системы координат

В Tekla есть различные типы систем координат– мы будем обсуждать глобальную и локальную.
Глобальная система координат отображается зеленым кубом, который Вы видите в нижнем углу новой модели.

Она показывает расположение начала координат модели 0,0,0, а также направления X, Y, и Z по умолчанию. Глобальная система координат статическая, ее нельзя изменить. В основном, это касается операций импорта и экспорта из Tekla Structures.
Локальную систему координат, также называют текущей активной рабочей плоскостью, ее также называют пользовательской системой координат, или ПСК. Она отображается в виде красных стрелок в направлении X и Y, а также в виде трехмерного значка, который указывает и направление Z.

Локальная система координат напрямую влияет на значения полей положения в диалоговых окнах свойств балок и колонн. Если изменить направление ПСК, то значения полей положения изменятся.
Очень важно, чтобы вы знали свою текущую рабочую плоскость / локальную координату при настройке свойств позиционирования частей, которые вы добавляете к модели.
 

Опорная линия

Элементы модели расположены вдоль теоретической линии между характерными точками детали - начальной и конечной точками их называют ручками. Эта линия носит название опорной линии и задается положением ручек в модели. Изменение значений свойств элемента в диалоговом окне или через мини-панель, поворачивает детали вокруг опорной линии; но не перемещает расположение опорной линии в модели.
Все свойства позиционирования детали основаны на опорной линии, направленной начальной точки (начальной рукоятки), к концевой точке (рукоятке).
 

Стороны – поверхности детали

Теперь нам нужно познакомиться с понятием «стороны» или «грани» детали. Не считая концов элемента, каждая деталь имеет 4 стороны –  верх, передняя и задняя сторона, низ. Ниже приведены примеры нескольких профилей, и то, как Tekla рассматривает их стороны.

Каждая из картинок представлена так, как если бы мы смотрели из точки (ручки) «начало» (желтая) на ручку «конец» (фиолетовая). При этом, профили I – двутавровые балки, вертикальны, уголки позиционируются подобно букве L, с большей из полок – расположены вертикально, у швеллеров полки направлены вправо, а тавр ориентирован подобно букве Т.

Надписи на картинке Вы видите в диалоговом окне положения детали, как значения полей, когда окрываете это окно для балка или колонны. Важно помнить, что названия строн не меняются, если Вы поворачиваете деталь относительно опорной линии. Так, при вращении, сторона «Сверху», по-прежнему будет называться «Сверху», хотя она больше не обращена вверх.
 

Пример 1 – ориентация балки

Для деталей, смоделированных с помощью инструмента «Балка», важно помнить, что все настройки позиционирования относятся к текущему активному направлению Z ПСК. В качестве примера, возьмем типичную балку, с параметрами положения плоскость / локальная система координат, имеющими значения по умолчанию.

Балка имеет поля положения На плоскости, Поворот, и На глубине.

• На плоскости управляет поворотом влево-вправо на плоскости относительно оси Z. Значения этого поля могут быть «Середина», «Справа», или «Слева»;
• Поворот может быть «Спереди», «Сверху», «Сзади», или «Снизу», чтобы указать, какой стороной деталь обращена к положительному направлению Z;
• На глубине контролирует поворот cверху-cнизу относительно текущей плоскости Z. Значения этого атрибута «Середина», «Спереди», или «Позади»;

На рисунке выше значение поля На плоскости - «середина», Поворот – «сверху», а На глубине – «позади».

На рисунке ниже синим цветом показаны значения На плоскости, и красным - На глубине для обычной балки:

Пунктирная желтая линия показывает опорную линию, она начинается с желтой ручки слева, и продолжается до фиолетовой ручки справа. Это определяет положение сторон Слева-Справа. Параметр На плоскости, имеет значение поля «Середина», то есть опорная линия по проходит середине балки.

Опорная линия также устанавливает значение На глубине, относительно плоскости Z. Для балки «Позади», означает “за плоскостью Z”. Все, что находится в положительной части оси Z, считается “впереди плоскости”, а все, что соответствует отрицательным значениям Z – “сзади”. На рисунке диалогового окна указано значение На глубине «Позади», то есть стальная часть балки, то, с чем Вы, обычно, работаете, расположена “позади” - ниже опорной линии.

Поворот имеет значение «Cверху», это просто показывает, что верхняя сторона балки обращена в сторону положительных значений Z.


По умолчанию локальная система координат для балки задает На плоскости «середина», для параметра Поворот установлено значение «Сверху», а параметр На глубине - «Позади».
Но что будет, если изменить локальную координатную систему ПСК? Вспомните, что параметры положения напрямую привязаны к локальной системе координат, и, в частности, к направлению Z для балки. На рисунке ниже показаны значения параметров по умолчанию (слева), а затем та же самая балка с другими локальными координатами / рабочей плоскостью (справа). Обратите внимание, что значения параметров положения изменились.
 
Физически, балка все та же, ее положение не изменилось, она имеет все те же атрибуты для экспорта данных, скажем, для CNC / DSTV – для изготовления на станках с ЧПУ, ее так же отобразят на рабочих чертежах. Вам лишь нужно знать, как изменение локальных координат определенным образом изменяет необходимые параметры элемента модели.
 

Пример 2 – ориентация колонны

Для деталей, которые смоделированы с помощью инструмента Колонна, положение элемента обрабатывается несколько иначе. В качестве примера, мы возьмем типичную колонну с параметрами ПСК - позиционированием и рабочей плоскостью, установленными по умолчанию.

Свойства колонны: Вертикальный, Поворот , и Горизонтально.

• Параметр Вертикальный управляет положением вверх-вниз относительно текущей плоскости Y. Значения этого поля «Середина», «Вниз», или «Вверх».
• Поле Поворот может иметь значения «Спереди», «Сверху», «Сзади», «Снизу» , это соответствует свойствам балки «Спереди», «Сверху», «Сзади», или «Снизу», оно показывает, какая сторона обращена к отрицательному направлению Х.
• Параметр Горизонтальный управляет расположением слева направо, относительно текущей плоскости Х, его значения: «Середина», «Слева», Справа».

Следующий рисунок – вид сверху на колонну, у которой ось Х направлена вправо, а ось Y вверх.

Красная линия – положение по вертикали, соответствует направлению в сторону положительных значений Y локальной системы координат.
Синяя пунктирная линия - горизонтальная позиция, всегда соответствует положительному направлению оси Х.

Следующий рисунок значения поля Поворот по виду на колонну сверху. Чтобы понять ориентацию граней, помните, что грани детали рассматриваются с положения рукоятки «Начало» (желтой) в направлении «Конец» (фиолетовой). Как и в описании сторон балки выше, на следующем рисунке мы рассматриваем колонну с начальной ручки, следовательно, поскольку колонны моделируются снизу-вверх, стороны изображены в соответствии с видом снизу. Поэтому передняя и задняя поверхности на виде сверху выглядят обратными:

Еще одно изображение- в изометрии. Обратите внимание на положение ручек - желтый (начало) и фиолетовой (конец). Этот колонна повернута, то есть передняя грань направлена против отрицательного направления X.


 

Дополнительно.  Направление Z-и свойства детали.

Некоторые исключения из правил.
Ситуация с направлением Z может вызвать некоторую путаницу, если опорная линия балки (линия от ручки начала к концу балки) совпадает с осью Z, или если оно не совпадает с опорной линией колонны:

• Если деталь создана в Tekla с помощью инструмента «балка» как:
  • Опорная линия совпадает с осью Z глобальной системы координат, и
  • Ручки начала и конца соответствуют чему угодно, что не соответствует отрицательным значениям Z локальной системы координат;

Можно открыть окно редактирования положения детали, и задать свойства колонны.
Если текущая активная система координат задана так, чтобы путь от ручки начала до ручки конца соответствует отрицательному направлением Z, тогда свойства Beam будут использоваться для изменения положения детали.

• Если деталь создана в Tekla с помощью инструмента «балка как:
  • Опорная линия не совпадает с осью Z глобальной системы координат, и
  • Опорная линия направлена вдоль оси Z (в положительном или отрицательном направлении) текущей системы координат;

Можно открыть диалоговое окно положения балки, но поведение детали будет соответствовать свойствам колонны.

Поля балки На плоскости соответствуют свойствам положения колонны Вертикальный, как и поля На глубине - свойствам горизонтальной позиции (например, выбор значения поля «Справа» переместит деталь «Вниз», так жк, как изменение поля колонны Вертикальной).

Обратите внимание на то, что у колонны есть дополнительные поля «Сверху» и «Низ».

В этой ситуации значение поля Поворот определяется по грани, которая обращена к положительному направлению X.
Как правило, не следует работать с ПСК, заданной таким образом,Ю чтобы избежать путаницы.
При работе с балкой, убедитесь, что ось Z системы координат не направлена так же, как опорная линия.
 

Дополнительно. Поворот и рабочие чертежи / данные CNC для станков с ЧПУ

При повороте элементов, важно помнить о рабочих чертежах и о выводе данных для СТС - станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Если Вы прочитали обзор, посвященный ориентации сторон выше, Вы знаете, что свойства положения элемента, не изменяются лишь из за того, что деталь повернули.
Возьмем балку и установим поле Поворот – «Снизу», выбирая сторону, обращенную к положительным значениям Z, переворот «вверх ногами» может не сработать, когда балка ориентирована по глобальным осям координат. Но при изготовлении отправочной марки, нужно точно знать, какая грань балки обращена вверх.

Балка на этом рисунке показана в положении «Снизу», с болтами на одной из сторон. Поскольку программа рассматривает это как нижнюю грань балки, отверстия для болтов именно таким образом обозначены в DSTV файле.