CAD-Grundlagen 2D

Vorlage-Dateien. Wie bei der Standardsoft- ware (Word, Excel) beruht jede Zeichnung auf einer Vorlagedatei, d.h. eine neue Datei ist immer die Kopie einer bereits vorhandenen Vorlage-Zeichnung. Prinzipiell kann jede Zeichnung eine Vorlage-Datei sein, als Grund-

lage für andere Zeichnungen dienen. In ihr können u.a. folgende Werte gespeichert sein:

– Einheiten (m, cm, mm, Zoll, Meilen usw.) – Art der Koordinatenaus- und -eingabe, Art

des Koordinatensystems – Bemaßungsstile

– Ebenen- bzw. Layerstrukturen – Benutzeroberflächen

– Textstile – Farbtabellen

– Vielfältige Eigenschaften/Attribute

– Anzahl und Anordnung der Fens- ter/Ansichten

– Beliebige Zeichnungselemente wie Schrift- feld, Blattränder usw.

– Modelle und angehängte Referenzen – Plotstile/Plotkonventionen

Die Vorteile von durchdachten Vorlage-Da- teien sind immens:

– Zusätzliche Arbeit wird vermieden; Einga- ben sind schneller und ökonomischer.

– Fehleingaben werden eingeschränkt.

– Werkzeuge/Funktionen und Fenster/An- sichten befinden sich an identischer Stelle auf dem Bildschirm.

– Jeder Mitarbeiter benutzt die gleichen Ein- stellungen, so dass man sich auch in ande- ren Zeichnungen schnell zurechtfindet.

Neue und ungeübte Mitarbeiter sind we- sentlich schneller eingearbeitet.

Ökonomisches Arbeiten erfordert einheit- liche und durchdachte Vorlage-Dateien.

Bildschirmaufbau. Der Bildschirm ist ver- gleichbar mit dem Schreibtisch bzw. dem Zeichenbrett. Im Wesentlichen besteht er aus den Werkzeugen (den Funktionen) und der Zeichenfläche (den Fenstern/Ansichten).

– Die Funktionen. Die Werkzeuge für die Konstruktion befinden sich in Toolbo- xen/Symbolleisten, die zu Beginn einer jeden Arbeit am Bildschirm geöffnet werden. Ein Problem der CAD-Technik ist die Vielzahl der in den Symbolleisten abgelegten Funktionen.

Beispiel: Linie erzeugen

In jedem CAD-Programm gibt es den Befehl „Plat- ziere eine Linie“ < place line > . Damit der Anwen- der diesen Befehl nicht immer eingeben muss, wird er auf einen mit einem Symbol versehenen Button 2

gelegt und in einer Symbolleiste angeordnet. Linien können nun nach den unterschiedlichsten Methoden erzeugt werden:

– als Linienelement oder als Polygon/Linienzug – in einem bestimmten Winkel nach/von einem

grafischen Element – als Winkelhalbierende

– als kürzeste Verbindung zweier Elemente – als Senkrechte bzw. Mittelsenkrechte, – als parallele Linie

– als Mehrfachlinie, z.B. Wand, Rohr – als Freihandlinie

– mit gefasten oder gerundeten Ecken usw.

Je nach CAD-System sind diese Methoden über Symbole/Werkzeuge, als zusätzliche Einstellungen in Dialogboxen oder über ein Kontextmenü (rechte Maustaste) anwählbar.

Fenster/Ansichten. Die Werkzeuge sind dem Blei- stift/Tuschefüller vergleichbar, die Fenster/Ansichten dem Papier, Anzahl der geöffneten Fenster und ihre Anordnung sind frei wählbar. Auch wenn eine Ansicht nicht sichtbar ist, werden die eingegebenen Elemente in allen Ansichten geführt. Je nach Infor- mationsbedürfnis und Platz auf dem Bildschirm werden sie an- und ausgeschaltet. Schon im 2D bietet diese Technik Vorteile. Dreht man die Elemente zur Ansicht, wird immer orthogonal (rechtwinklig) gearbeitet, Winkeleingaben entfallen (2.42).

Bild 2.42:gedrehte Ansichten

2.6.3 Der Bildschirm als Zeichen- blatt.

Im CAD wird prinzipiell im Maßstab 1:1 ge- zeichnet, d.h. das Konstruieren erfolgt immer in echten Maßen. Erst die Zeichnungsausgabe verlangt den Plotmaßstab der Zeichnung.

Um sich auf dem Zeichenblatt zu bewegen, benötigt man Kenntnisse über

– die Größenordnungen = Einheiten – Koordinaten und Koordinatensysteme – Möglichkeiten der Positionierung.

Einheiten entsprechen den in der Realität beste- henden Maßeinteilungen, z.B. Millimeter, Zen- timeter, Meter, Kilometer, Meilen, Yards usw..

Mit den Einheiten wird die Dimension definiert, in der die Zeichnungselemente einer CAD-Datei einzugeben sind. Während früher der Zeich- nungsbereich begrenzt war, kann heutzutage in einem Bereich von vielen Hundert Millionen Kubikkilometern konstruiert werden.

Der Anwender muss in Abhängigkeit von der Branche und dem Anwendungsgebiet die Ar- beitseinheit selbst wählen, da ein CAD-System nicht in Maßeinheiten „denken“ kann.

In der Regel werden die Standardeinheiten, z.B. Haupteinheit Zentimeter und Untereinheit Millimeter bzw. Meter und cm verwendet.

Die wichtigste Voreinstellung ist in Ab- hängigkeit der Anwendung die Einheit der Eingabe.

Koordinaten und Koordinatensysteme. Für die Kommunikation mit dem CAD-System muss ein Bezugsystem geschaffen werden, um Positionen eindeutig festzulegen. Diese Hilfs- mittel, die Koordinatensysteme, dienen beim Konstruieren mit dem Rechner der Festlegung von Punkten in der Ebene oder im Raum.

Zahlenpaarx,y:

zweidimensionale Anwendung (2D) Zahlentripelx,y,z:

dreidimensionale Anwendung (3D) Die CAD-Technik unterscheidet mehrere Ar- ten von Koordinatensystemen, bei denen die Punkte durch unterschiedliche Regeln festge- legt werden. Anwendung finden insbesondere das kartesische Koordinatensystem.

Das kartesische Koordinatensystemist durch drei aufeinander senkrecht stehende Geraden (x-,y-,z-Achse) definiert. Lediglich die Lage derx-Achse ist frei wählbar.

Sowohl die Lage dery- als auch die Lage der z-Achse ist durch die Rechte-Hand-Regel festgelegt (2.43).

2

Wird auf die Achsen eine Maßeinteilung (Ska- lierung) gelegt, ist jeder Punkt im Raum durch drei Zahlen eindeutig anzugeben.

Bild 2.43:Rechte-Hand-Regel

Es entstehen 4 Quadranten, in denen man die Koordinaten jeweils absolut oder relativ ein- geben kann:

Absolute Koordinatenbeziehen sich auf den absoluten Nullpunkt,

Relative Koordinaten (inkrementale Koordi- naten) beziehen sich auf den zuletzt bestätigten Punkt.

Beispiel:

Der Cursor/das Fadenkreuz ist von P1 nach P2 zu bewegen (2.44), absolut: x4, y5 oder relativ:

x3, y4 .

2. Quadrant 1. Qudrant

3. Qudrant 4. Qudrant

1 2 3 4 5 6 7 7

6 5 4 3 2 1

P2 (4,5)

P1(1,1) x-Achse

y-Achse

Bild 2.44:Absolute und relative Koordinaten Polare Koordinaten beziehen sich auch auf den zuletzt bestätigten Punkt (2.45). Definiert werden sie aber durch die Angabe vom

– Abstand R des Punktes zum Ursprung, – Winkel, den die Strecke zur positiven x-

Achse einschließt,

– Abstand des Punktes P zur xy-Ebene (bei 3D).

R = 40 α= 20°

Bild 2.45:polare Koordinaten

Beispiel:

Linie mir einer Länge von 100,5 Einheiten unter 45,3° polar 100.5,45.3

Die CAD-Technik unterscheidet absolute, relative und polare Koordinaten. Das Trennzeichen ist das Komma, das Dezi- malzeichen der Punkt.

Der absolute Nullpunkt (2.46) ist in der Vermessung, bei der Arbeit mit Daten der Katasterämter und der Eingabe von Lageplä- nen von entscheidender Bedeutung.

Er befindet sich standardmäßig in der Mitte des Arbeitsbereiches. Der Bildschirm zeigt lediglich einen Ausschnitt an. Vermessungsdaten (ALK = Allgemeines Liegenschaftskataster) beziehen sich auf einen absoluten Nullpunkt, den Schnitt- punkt Äquator-Nullmeridian.

x-Achse, z.B. Äquator

absoluterNullpunkt 0,0

y-Achse,z.B.Nullmeridian

Bildschrim

Bild 2.46:Absoluter Nullpunkt 2

Alle Messpunkte sind durch ihren Abstand vom Äquator und Nullmeridian definiert (Rechts- und Hochwerte). Alle Grundkarten der Kommunen, Flurkarten der Katasterämter usw. beruhen auf diesem Prinzip der georefe- renzierten Koordinaten.

Hilfskoordinatensysteme (ACS, BKS)bieten immense Vorteile bei der Eingabe. Während das standardmäßige Koordinatensystem ortho- gonal am absoluten Nullpunkt ausgerichtet ist, beziehen sich die neuen Achsen auf den neu definierten absoluten Nullpunkt (Koordinaten- transformation). Zusätzlich können die Achsen gedreht werden (Koordinatenrotation). Hierbei wird das Hilfskoordinatensystem der Zeich- nungsebene und Zeichnungsausrichtung ange- passt. Möglich ist die Definition und Speiche- rung mehrerer Hilfskoordinatensysteme, zwi- schen denen bei der Eingabe von Koordina- ten/grafischen Elementen beliebig gewechselt wird. Die eingegebenen Koordinatenwerte werden auf das verschobene und gedrehte Hilfskoordinatensystem umgerechnet.

Beispiel:

Ein Gebäude soll entlang der Grenzlinien einge- geben werden. Um ein umständliches und zeit- intensives Ermitteln von Winkeln und Abstän- den zu vermeiden, bietet sich ein Hilfskoordina- tensystem an (2.47).

x y-Achsey x-Achse

unbebaut

unbebaut WALDWEG 731 qm

unbebaut

Bild 2.47:Hilfskoordinatensystem

Positionieren.Beim Erzeugen/Generieren gra- fischer Elemente müssen dem CAD-System die Koordinaten des Anfangspunktes, d.h. die Position auf dem Bildschirm, mitgeteilt wer- den. Jedes CAD-System bietet dazu vielfältige Möglichkeiten:

– Beim freien Positionieren wird der Cur- sor/das Fadenkreuz nur mit der Maus be- wegt. Ein Hilfsmittel sind Sperren. Der Cursor lässt sich dann z.B. bei eingeschal- teter Achsensperre ausschließlich auf den festgelegten Achsen, z.B. 0° und 90° (or- thogonal) bewegen. Ein genaues Positio- nieren ist nicht möglich, für Skizzen reicht diese Vorgehensweise allerdings aus.

– Beim Positionieren im Raster werden Rasterpunkte in festgelegten Abständen de- finiert. Sämtliche Elemente beginnen und enden auf diesen Rasterpunkten. Hilfreich ist diese Eingabemöglichkeit z.B. beim Konstruieren in einem Raster (Bohrungen, Stützen) und beim Anordnen von Beschrif- tungen. Ein Positionieren zwischen den Rasterpunkten ist nicht möglich.

– Beim Positionieren auf bestehenden Objekten werden dem System durch Fan- gen/Rasten (Tentativ) auf z.B. Anfangs-, End-, Zwischen- oder Mittelpunkten beste- hender Elementen Koordinaten übermittelt, die gleichzeitig Koordinaten eines neuen Elements darstellen

– Beim Positionieren über Koordinaten werden dem CAD-Programm die Positio- nen der Elemente über absolute, relative oder polare Koordinaten mitgeteilt. Dies ist die genaueste Positionierungsfunktion und zum Konstruieren unerlässlich. Die Einga- be erfolgt auf zwei Arten:

a) Kontextsensitiv. Das System versucht die kommende Eingabe aus der letzten zu erkennen. Der Eingabefocus reagiert auf die Mausbewegungen, den Kontext. Er nimmt die letzten Eingabeanweisungen auf, generiert daraus die entsprechenden Koor- dinaten und wendet sie auf die aktive Funk- tion an.

b) Über Systembefehle wird dem CAD- Programm die Position der Elemente über absolute, relative oder polare Koordinaten mitgeteilt, die meist schnellste Positionie- rungsfunktion.

CAD-Systeme bieten vielfältige Möglich- keiten der Positionierung. Die kontextsen- sitive Positionierung ist zunächst am ein- fachsten, Systembefehle beschleunigen die Eingaben.

2