Günümüzde kullanılmakta olan iki temel tasarım yöntemi; mühendislik grafikleri ve 3D katı modelleme şekilde gösterilmektedir. Çok amaçlı teknik çizimler (sol üstte) şeklindeki mühendislik grafikleri, neredeyse iki yüzyıldır kullanılan bir tasarım yöntemidir. Modern tasarım metodolojisi, Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) sistemleri gibi bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişimi ile tasarım süreci, üç boyutlu geometrik modelin hazırlanması, analizi ve inşasına artarak odaklanmaktadır (sağ alt).
Mühendislik Grafik İletişimi
İnsanlar arasındaki iletişim çok değerlidir: dil, yazılı metin, semboller, grafikler vb. araçlar kullanılır.
Mühendislik grafikleri, mühendisler tarafından teknik cihazların ve sistemlerin inşası için gereken fikir ve bilgileri aktarmak için kullanılan dildir. Bu dil çizimleri, eskizleri, planları, programları, diyagramları, notları ve talimatları içerir. Mühendislikte grafiklerin üç ana amacı vardır:
- Analiz ve teşhir yapıları
- Yapı hakkında bilgi aktarımı
- İçindeki değişimin geliştirilmesi ve inşa edilmesinin kaydı
Teknik Eskiz
Eskiz, mühendislik çizimlerinin en basit şeklidir. Hızlıca fikir geliştirmek ve başkalarına aktarmak için kullanılır. İyi taslak üç temel özellik içermelidir: hızlı bir şekilde hazırlanmış, basit ve yorumlanması kolay.
Görselleştirme Döngüsü
Mühendislik ve tasarım çalışmalarında en büyük araç, bir soruna bir çözüm hayal edebilme yeteneğidir. Görselleştirme, aslında var olmayan nesnelerin zihinsel imgeler ile oluşturma yeteneğidir. Mühendisler ve tasarımcılar zihinsel bir görüntü yerleştirme konusunda oldukça gelişmiş bir yeteneğe sahip olmalıdır. Bu yetenek çeşitli yönlerden gözleme, şekli değiştirebilme, içeriye bakabilme, bazı parçalarını hareket ettirme ve hayali nesneyi manipüle edebilmektir.
3D Modelleme
Son yıllarda, bilgisayar teknolojisi alanındaki hızlı teknolojik gelişim ile 3D katı modeller, mühendisliğin her türünde kullanılır hale geldi ve mühendisliğin tüm yönünde öncü bir rol üstlendi. 3D katı model oluşturmanın iki temel yaklaşımı vardır:
Tel kafes modeli.
Yüzey modeli.
Bilgisayar Grafikleri Simülasyonu, Animasyon ve Sanal 3 Boyutlu Modellerin Analizi
Bilgisayar animasyonu bir sistemin davranışını gerçek zamanlı olarak göstermektir. Animasyon ile simülasyon arasındaki fark, elde edilen sonuçların hassasiyet derecesinde, animasyonun durumla ilgili incelemesini, simülasyonun ise doğru bir şekilde tanımlanmasını sağlar. Birçok teknik sistem hareketli elemanlara sahip mekanizmalar içerir. Hareket, zamanın geometrik uzayını hareket ettirerek elde edilir. Bunlar, sistemin tasarımının teknik analizinde çok önemli unsurlarıdır. Mekanizma için, hareket ile birlikte zaman boyutu gösterilmelidir. Hareket mekanizmasını görmenin bir yolu, farklı zaman aralıklarında teknik sistemlerin hareketlerinin birkaç görüntüsünü sunmaktır. Bilgisayar kullanımı, zaman aralığının gösterilmesini kolaylaştırır ve hareketli görüntü dizileri şeklinde animasyon haline getirir. Animasyonun kalitesi, zaman aralığındaki görüntülerin (karelerin) sayısına bağlıdır.
Ergonomi örneği için; ergonomi, teknoloji ve insan arasındaki bağı temsil eder. Konfor, verimlilik ve güvenlik unsurları içermelidir. 3D model ile insan yapımı ve etkileşimlerini analiz etmek mümkündür.
3D modellerin ergonomik analizinde manipüle edilebilir, taklit, hareket vb unsurlarla tasarlanabilir. Bu simülasyonlarda ki insan uzuvları mekanizmanın bir parçası olarak ele alındığında, sanal ortamın diğer unsurları ile oranı ve uyumu modele ve ergonomiye uygun olmalıdır.
Sağdaki modellemede insan modeli ile çevre modelleri arasında oranın yanlış olduğu görülmektedir.
Basit Teknik Metodolojilerle Sanal 3D Model Hazırlanması
Katı model, 3D modelini oluşturan bir hacim ve yüzey bilgisi setidir. Çoğu model matematiksel olarak tanımlanabilir. Temel geometrik şekiller : bir prizma (belirli bir durumda küp), piramit, küre, koni, torus (halka) ve silindirdir. Bu formların birleştirilmesi ve çıkarılması ile daha farklı, karmaşık modelleri ile elde edilir.
Sanal 3D modelin daha ileri analizlerde düzgün çalışmasını sağlamak için, model montajının ilk unsurlarını düzgün bir şekilde oluşturmak gerekir.
Örnekteki 3D basit kamera modeli, temel geometrik şekillerin birleşmesi ve çıkarılmasıyla elde edilmiştir.