Vzdělávací program 2016

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA KAMENICKÁ A SOCHAŘSKÁ HOŘICE
!
VZDĚLÁVACÍ PROGRAM
1. Název vzdělávacího programu:
HIGH TECHNOLOGY - další vzdělávání v 3D technologii
Pojetí vzdělávacího programu:
Obecné cíle
Cílem vzdělávacího programu „ HIGH TECHNOLOGY – další vzdělávání ve 3D
technologii“ je zvládnutí základních kompetencí k užití jednotlivých komponent nově
zaváděného špičkového vybavení školy pro uživatele a potenciální uživatele z praxe.
Vlastní projekt navazuje na projekt „Robotizované pracoviště 3D“. Zatímco výchozí
projekt měl za cíl získat nejmodernější technologii v logickém celku s funkcionalitou
vztaženou k technickému, ale také uměleckořemeslnému zpracování kamene, tak
tento projekt má za cíl zvládnutí základních dovedností, ve smyslu know how, pro
uživatele z oblasti celoživotního vzdělávání. Projekt obecně není určen pro žáky
*
*2
školy ani v prezenční ani v neprezenční formě vzdělávání. Nicméně lze očekávat
využití některých poznatků i k revizi (ex post) školních vzdělávacích programů pro
prezenční formu vzdělávání. Zásadním sdělením pro cíle projektu je prostý fakt, že
nikde v Evropě není pracoviště v této konstelaci provozováno, tedy zaměřením
především na uměleckořemeslné zpracování kamene a v nejvyšší verzi na sochařskou
tvorbu a restaurování a konzervování kamene. Taková pracoviště se však již budují.
Cílem vzdělání je vedle odborných kompetencí získat jako sekundární účinek
racionální zájem o celoživotní vzdělávání odborných pracovníků, kteří se v praxi
zabývají uvedenými činnostmi, ale stávajícími resp. klasickými technologiemi.
S ohledem na praktickou neúčelnost a také pravděpodobnou nemožnost zvládnutí
celé technologie jedincem je vzdělávání rozděleno do třech skupin zaměření. Tyto
skupiny jsou členěny s ohledem na HW dodané technologie:
- Technologie 3D skenování,
- Technologie modelování ve 3D,
- Technologie řízení robotického ramene,
- Technologie 3 D tisku profi a amatér
!
Technologie 3 D skenování vzdělávání má za cíl pro cílovou skupinu získat
základní vědomosti a dovednosti o celku high technology včetně jejího možného
rozšíření o 3 D tiskárnu. Ve vzdělávací oblasti, vedle akceptace obecných cílů a
horizontálních témat má za obecné cíle:
- akceptace 3 D prostoru ve formátu,
- přijetí jiné formy záznamu a zobrazení prostoru než je klasická kartézská
soustava,
- zvládnutí základních dovedností při skenování konzistentních ploch (povrchů)
ve 3D,
- pochopení vztahu fotogrammetrie a „prostého“ skenování,
- získání základních dovedností při jednoduchých úpravách sítě,
- ověření přidané hodnoty vzdělání na cvičné práci.
!
!
Technologie modelování ve 3D má za cíl pro cílovou skupinu získat základní
vědomosti a dovednosti o celku high technology včetně jejího možného rozšíření o
3 D tiskárnu. Ve vzdělávací oblasti vedle akceptace obecných cílů a horizontálních
témat má za obecné cíle:
- manuální zvládnutí základních nástrojů pro úpravu (editaci) modelů ve formátu,
- základní činnost pro vizualizaci virtuálních 3 D modelů,
- zvládnutí motorických dovedností s haptickou paží se základní sadou nástrojů,
- zvládnutí měření technických parametrů díla,
- zvládnutí práce s barvami a písmem na prostorových plochách,
*
*3
- ověření přidané hodnoty vzdělání na cvičné práci.
!
!
Technologie řízení robotického ramene má za cíl pro cílovou skupinu získat
základní vědomosti a dovednosti o celku high technology včetně jejího možného
rozšíření o 3 D tiskárnu. Ve vzdělávací oblasti vedle akceptace obecných cílů a
horizontálních témat má za obecné cíle:
- rozšířit programování v CAD/CAM o aplikaci TEBIS,
- akceptovat programování v nekartézských souřadnicích,
- znalost technologického postupu při obrábění a nástroje pro sochařskou a
restaurátorskou práci,
- navrhování jednoduchých technologických postupů a drah nástrojů s konstrukcí
podpěr,
- základní činnosti pro řízení ramene na mělkém reliéfu,
- vizuální odečítání možných kolizních stavů,
- ověření přidané hodnoty vzdělání na cvičné práci.
!
Z hlediska celkového pohledu se jedná o získání zcela nových kompetencí ke
špičkové technologii, resp. jednotlivým technologiím. Dalším obecným cílem je
přijetí způsobu metriky prostoru, která je jiná, než jaká je standardně budována
naší vzdělávací soustavou. Sekundárním obecným cílem je změnit obecné
povědomí o používaných technologiích ve velmi konzervativním prostředí a
zachytit tak trendy, které se v parciální podobě začínají objevovat v Evropě.
Vedlejším nicméně obecným cílem je také připravit prostor po poslední myslitelný
článek technologie a to je tisk 3 D.
Ve vztahu k počátečnímu vzdělávání nebo vstupním kompetencím lze v zásadě
navázat u „netechnicky“ zaměřených účastníků na:
- znalosti stávající technologie dokumentace děl ve 3D,
- znalosti technologie dokumentace archeologických nálezů,
- znalosti technologie sochařské tvorby,
- znalosti restaurátorských technologií v oblasti skulptur,
- vědeckých a badatelských prací v oblasti umělecké tvorby,
- znalosti v oblasti designu a průmyslového designu.
!
Ve vztahu k počátečnímu vzdělávání nebo vstupním kompetencím lze v zásadě
navázat u technicky zaměřených účastníků na:
- znalosti projektování ve 2 D a 3D v CAD nebo podobných SW,
- znalosti programování NC a CNC strojů s kartézskými souřadnicemi,
- znalosti technologií obrábění materiálů abrazí,
*
*4
!
- znalostí deskriptivní geometrie, resp. kamenořezu pro ušlechtilou kamenickou
výrobu.
Technologie 3 D tisku (inovace 2014 - 2015)
Je implementovaná do programu postupně s realizací projektu modernizace dílen
a od r. 2015 je rozšířeny o A 4 skenování a amatérskou tiskárnu s ambicí
implementace polytechnické výchovy, což je program Královéhradeckého kraje.
Vedle špičkového skeneru a špičkové 3 D tiskárny jsou součástí HW A 4 skener,
který je rychlý a pracuje s několika málo snímky. Je vhodný pro počáteční nácvik
dovedností skenování a pro snímání živých objektů. Pracuje s jinou filozofií a
přesností než ATOS. Totéž platí o tiskárnách. Jedna je naprostou technologickou
špičkou, druhá nabízí jednoduchost. Jejich existence je daná nepředpokládaným
zájmem spolupracující firmy, která tuto technologii škole bezplatně zapůjčila.
!
Charakteristika vzdělávacího programu:
Vzdělávací program jako celek, i jeho parciální části, integruje poznatky
z technických oborů, jako jsou deskriptivní geometrie (kamenořez), technického
kreslení, CAD systémů, technického designu, teorie obrábění, strojírenské
technologie, ekologie, kontroly a měření, řídící a automatizační techniky, práce s
počítačem. Disciplíny pro programování číslicově řízených obráběcích strojů s výše
uvedenými jsou si relativně velmi blízké, protože rozvíjejí prostorovou představivost,
usnadňují pochopení probíhajících procesů, možnosti jejich sledování,
vyhodnocování a ovlivňování a tak přispívají k rozvoji technického myšlení. Novum
je v tom, že tyto disciplíny jsou zobecněny na použití i dalších souřadných systémů
(cylindrický a sférický). Učivo je rozděleno do logických tématických celků, které
jsou vázány k jednotlivým komponentám celé technologie, tedy skener, 3 D
modelování a robotické rameno. Výchozí projekt počítá i s možností doplnění
sestavy o 3 D tiskárnu.
*
*5
pracoviště 3D modelování – virtuální sochařství
pracoviště 3D skener
3D data
robot
3D tiskárna
NC data
CAD/CAM
3 D tisk amatér
inovace 2014 - 2015
A 4 skener
3D data
editace
data načtená skenerem
virtuální socha
editace
*
!
Pojetí výuky:
Výuka vzdělávacího programu jako celku je koncipována tak, aby vedla účastníky
k ucelenému pohledu na high technology a následné zvládnutí základních dovedností
a kompetencí pro jednotlivé komponenty. Výuka má logicky navázat na dosavadní
*
*6
znalosti a dovednosti uchazečů s ohledem na potřebu na zvládnutí principiálně
naprosto jiné technologie. Výuka nebude vedena tradičně s akcentem na rovinu
kognitivní, protože tato převládající nemůže vést k získání kompetencí v prakticky
použitelné konstelaci. Do výuky jsou proto začleněny relativně velké dotace
věnované cvičením. Výuka bude zakončena technicky monitorovatelnou obhajobou
ucelené práce na každém vzdělávacím bloku. Námět takové práce může být i
praktické provedení pracovního úkolu účastníka v porovnání s klasickým postupem.
Za integrující prvek projektu lze považovat společné dílo všech třech skupin, které
by integrovalo všechny technické, technologické a umělecké možnosti technologie do
určité učební pomůcky. Ta by následně měla být modelovým příkladem pro fázi
praktického využití projektu. Zde by se jednalo o projektovou výuku v týmech.
Týmem pak bude výuková skupina nebo její ucelená část, v případě nalezení
zajímavé „profesní dělící roviny“.
!
Hodnocení výsledků účastníků
Stěžejní formou hodnocení účastníků je hodnocení výsledků závěrečné práce,
které bude základem pro vydání osvědčení v souladu s možnostmi projektu.
Negativní vymezení způsobu hodnocení je tedy v rezignaci na obvyklé průběžné
hodnocení. Vedlejší formou bude skupinová práce na učební pomůcce, která bude
vyžadovat součinnost s ostatními skupinami podle zaměření.
U skupiny zabývající se 3 D skenováním se bude hodnotit schopnost nastavení
referenčních bodů s jejich nejmenším počtem, přiměřenost v počtu použitých snímků.
Významnějším hodnocením bude editace ploch některými technologiemi SW. Pro
editaci bude vyžadována obhajoba použitých nástrojů, zasažené oblasti pro
interpolaci polygonální sítě apod. Půjde tedy o dosažení určitého efektu jinými
prostředky.
U skupiny, která se zabývá 3 D modelováním to bude motorická schopnost
pracovat s haptickým zařízením FreeModeling při virtuálním restaurování a
sestavování fragmentů poškozených částí ve formě skenů. Dále pak správné a
efektivní použití vybraných nástrojů SW. Vedlejšími hodnotícími kriterii bude volba
globálních a lokálních úprav, výpočet těžiště skulptur a povrchu jeho částí.
U CAD (TEBIS) systémů lektor hodnotí správnost a efektivitu zvoleného
algoritmu řešení úlohy a použitých příkazů, správnost výkresů, resp. dokumentace.
U CAM systémů hodnotí lektor správnost zhotoveného programu pro NC stroj,
správnost zvolených nástrojů. Dále je součástí hodnocení schopnost převádět výkresy
z 3D modelů na programy NC strojů. Pro hodnocení práce reverse engineering je už
připraven ověřený model, kde se bude hodnotit míra dosažení shody.
*
*7
Jistou pomocnou formou obecného, avšak „neklasifikovaného“ hodnocení
lektorem je průběžné dialogové ověřování znalostí školených účastníků o prostředí,
sledu použitých nástrojů a ostatních parametrech programu důležitých při jeho
používání.
Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a průřezových témat:
Komunikativní kompetence – účastníci zpracovávají, případně řídí konkrétní
ucelené i dílčí úlohy v elektronické formě, dodržují technické normy, odbornou
terminologii a pracovní postupy. Pravděpodobně některé postupy bude nutné prostě
nastavit, protože nemají vzor. S ohledem na paralelní běh třech odborností má
zvládnutí komunikace ve formě SW zásadní důležitost jako přidaná hodnota. Zvláštní
zřetel bude brán na dodržení sémantické jednoty jako protiklad obvyklých sklonů ke
vzniku jazykových novotvarů. Technologická novinka (přesněji inovace nejvyššího
řádu) bude obecně vyžadovat vznik komunikačního jazyka ve formě určité odborné
konverzace. Cílem zvládnutí je zavést dobrou odbornou komunikaci pro odborníky
kolem celé technologie, protože lze předpokládat, že se tato stane základem pro
rozvoj komunikativních kompetencí v praxi.
Personální kompetence – účastníci se učí efektivně pracovat, vyhodnocovat
dosažené výsledky, využívat ke svému učení zkušeností jiných lidí, učit se i na
základě zprostředkovaných zkušeností. Učí se přijímat hodnocení svých výsledků ze
strany jiných lidí, adekvátně na ně reagovat, přijímat radu i kritiku. S ohledem na
obsah a cíle projektu v high technologii lze předpokládat, že vzdělávání bude mít
masivní složku interakce. Interakce zde má smysl jako oboustranná komunikace a
přijímání poznatků oběma stranami. Účastníci budou vybírání s ohledem na
počáteční kompetence proto, aby tato technologie byla schopna inovovat stávající
technologie bez jejich „likvidace jisté kontinuity“. Jinak formulováno, nové poznatky
nemají vytlačit ani upozadit stávající kompetence klasických technologií.
Vyžití prostředků informačních a komunikačních technologií – účastníci se učí
pracovat s běžným základním a novým aplikačním programovým vybavením, učí se
používat nový aplikační software.
Aplikace matematických postupů – účastník se učí při řešení praktických úloh
použít principiálně zcela nové algoritmy, využívat a také vytvářet různé formy
grafického zobrazení. Sestavuje ucelené řešení praktického úkolu na základě dílčích
výsledků.
Průřezová témata:
− Občan v demokratické společnosti
− Člověk a životní prostředí
− Člověk a svět práce
*
*8
− Informační a komunikační technologie
Negativní vymezení cílů
Přes jistou nelogičnost projekt předpokládá i „negativní vymezení cílů“. Tato
potřeba vyplývá ze samé podstaty projektu. Účastníci jsou z praxe, jsou cíleně
vybíráni a mají dosaženo minimálně střední vzdělání s maturitní zkouškou nebo
vysokoškolské vzdělání a není vyloučen ani případ doktorandského studia. Ve
formulování obecných cílů proto budou mj. vynechány nebo dramaticky sníženy
hodinové dotace na obecné části typu fyzikální principy práce jednotlivých
komponent, konstrukční a SW uzly, postupy kalibrace, historie technických řešení
apod. Jde tedy o položky, které však nelze vynechat v rámci počátečního vzdělávání.
Vstupní požadavky na účastníky vzdělávání
Další vzdělávání v systému celoživotního učení akcentuje oborové zaměření i
stupeň dosaženého vzdělání. Z hlediska řízení projektu a konstelace celé technologie
bude struktura i obsah výuky rozdělen do třech tematických celků (viz schéma high
technology). Z hlediska sémantiky je struktura popsána vždy jako technologie ve
smyslu zvládnutí jak, nikoli proč něco takto pracuje. Zde je zásadní rozdíl mezi
vzděláváním pro dosažení stupně vzdělání a celoživotním učením. Důvody jsou
v negativním vymezení cílů. Vstupní požadavky s ohledem na udržitelnost projektu
nelze považovat za trvale platné a budou stejně jako jiné položky zhodnoceny a
případně korigovány po vyhodnocení projektu.
Vedle minimálních požadavků na stupeň vzdělání bude sledován i obor vzdělání
nebo pracovní zařazení. Tím lze ostřeji ohraničit obsah vzdělávání v jednotlivých
komponentách.
Pro tento projekt budou požadovány kvalifikační a odborné parametry pro
účastníky na vstupu tyto:
Technologie skenování ve 3D:
- min. střední vzdělání s maturitní zkouškou
- uměleckořemeslné zpracování kamene (tvorba, reprodukční sochařství,
restaurátorství)
- design a průmyslový design
- navrhování konstrukcí z kamene
- navrhování stavebních konstrukcí
- navrhování strojních konstrukcí
- státní správa památek ve 3 D
*
*9
!
- archeologie a správa muzeí
- základní a aplikovaný výzkum
Technologie modelování ve 3 D:
- min. střední s maturitní zkouškou
- uměleckořemeslné zpracování kamene (tvorba, reprodukční sochařství,
restaurátorství)
- design a průmyslový design
- navrhování konstrukcí z kamene
- navrhování stavebních konstrukcí
- navrhování strojních konstrukcí
- základní a aplikovaný výzkum
- architektura
- aplikovaná (forenzní) archeologie
!
Technologie řízení robotnického ramene:
- min. střední s maturitní zkouškou
- programátor NC strojů
- technolog pro obrábění konstrukcí z kamene
- technik provozu
- navrhování konstrukcí z kamene
- navrhování stavebních konstrukcí
- navrhování strojních konstrukcí
!
!
!
2. Obsah - přehled struktury a témat výuky a jejich anotace včetně dílčí
hodinové dotace:
Struktura vzdělávání:
− TECHNOLOGIE SKENOVÁNÍ VE 3D
!
− TECHNOLOGIE MODELOVÁNÍ VE 3 D
− TECHNOLOGIE ŘÍZENÍ ROBOTICKÉHO RAMENE
Anotace:
*
*10
Obsah vzdělávacího programu jako celku je zaměřený k dosažení synergických
efektů pro využití špičkové technologie na jediném pracovišti v ČR pro oblast
nejmodernějších technologií v záznamu, tvorbě a výrobě prostorových artefaktů
především z kamene. Projekt má za cíl prostřednictvím rozvoje lidských zdrojů
odborných pracovníků několika skupin přispět k získání a ověření základních
poznatků o možnostech technologie jako celku a zvládnutí základních dovednosti pro
vybrané skupiny. Naplnění cílů následně předpokládá urychlení zavedení technologie
jako celku nebo jeho části do praxe. Sekundárně projekt předpokládá ex post využití
poznatků pro korekce školních vzdělávacích programů pro prezenční formy
vzdělávání, případně pro realizaci dalších kurzů. Účastníci budou vybíráni se
zřetelem na schopnost a funkční postavení aktivně zavádět do praxe technologii jako
celek nebo samostatně její komponenty.
!
!
!
!
!
!
!
TECHNOLOGIE SKENOVÁNÍ VE 3D
!
!
!
*
!
Naskenovaný model ve formátu .
*11
!
!
Model (skulptura) označený
referenčními body
!
Naskenovaný model ve formátu . v polygonální
síti
fotogrammetrie
Hodinová dotace:
25 hodin – 3 hodina obecně celá technologie; 10 hodin teoretická příprava; 12 hodin
praktické cvičení.
editace sítě (korekce vad)
Rozpis témat:
- funkcionalita celku
modelování ve 3 D
- slovník základních pojmů
- oblasti využití 3 D skenování
výroba díla v kameni
- 3D optické skenování metodou „white light“
archivace
- GOM
3 D skenery (barvy, světlo, triangulace)
- ATOS Compact Scan 5 M
- TRITOP (fotogrammetrie)
- 3 D optické skenování v praxi (praktická cvičení):
- příprava měřených objektů
- příprava 3 D skeneru
- skenování
- zpracování nasnímaných dat
- optimalizace polygonální sítě
- ustavení do souřadného systému
*
- vyhodnocování a další možnosti zpracování dat
*12
- realizované aplikace
- praktická cvičení
- samostatné cvičení vlastní naskenování jednoduchého díla)
- závěrečná práce
!
Povinný základ:
Software GOM Inspect – polygonální 3D data pro vizualizaci (ATOS
Compact Scan)
− import mraku bodů (ASCII, POL, VDA, atd.)
− řezy (body)
− polygonizace mraku bodů do polygonální sítě
− optimalizace polygonální sítě // (vyhlazení, redukce, zahuštění,
regularizace a další)
− interpolace děr v polygonální síti
− extrahování křivostních čar a základních geometrických prvků (rovina,
válec, atd.)
Individuální výběr:
− CAD import (např. IGES, STEP, JT Open)
− změna měřítka polygonální sítě, offset
− délkové a úhlové kóty, tolerance tvaru a polohy (GD&T), primitiva
(roviny, válce, koule, apod.)
− ustavení na CAD (3-2-1, Plane-Line-Point, RPS, BestFit, Iterativní
ustavení a další)
− porovnání vůči referenčnímu CAD modelu (barevná mapa ve 3D, v
řezech nebo odchylky v definovaných bodech, barevná mapy odchylek
od CAD modelu)
− rozměrové analýzy ve 3D nebo 2D řezech
− tolerance tvaru a polohy (GD&T) dle norem ISO 1101 a ASME Y14.5
− tabulkové nebo obrázkové reporty do PDF
− export mraku bodů (ASCII, POL, apod.)
− protokol měření (ASC, CSV, PDF)
TECHNOLOGIE MODELOVÁNÍ VE 3 D
*
!
*13
!
!
Naskenovaný model s poškozením (nos)
Modelování přímé haptickou paží
!
!
!
Opravený model lokálním modelováním
haptickou paží (nos)
!
Modelování deformací prostoru
*
*14
!
!
!
Barvení virtuálního modelu
!
!
!
Hodinová dotace:
25 hodin – 3 hodiny obecně celá technologie; 10 hodin teoretická příprava; 12 hodin
praktické cvičení.
Rozpis témat:
- funkcionalita celku
- 2 D versus 3 D:
- souřadný systém
- zadávání souřadnic
- typy promítání:
- bod
*
-
rovnoběžné
-
axonometrické
-
perspektivní (1-bodová, 2-bodová, 3-bodová)
*15
- křivka
- typy křivek:
- rovinné křivky
- beziérova křivka
- B-spline křivka
- tvorba jednotlivých křivek
- plocha
- základní tvorby ploch
-
základní pravidlo tvorby ploch
-
řídící body versus parametry
- surface versus polysurface
- ořezané plochy
- těleso (základní přehled těles)
- pixel versus voxel
- základní modelovací techniky pro volné tvary
- technický přístup – křivky – plochy - objemy
- sochařský přístup – těleso – úprava pomocí řídících bodů, globální
modifikace tvaru
- objemové modelování
- parametrizace 3 D modelů
- textury
- barva
-
bump/displacement
- průhlednost a jiné vlastnosti
- výměna dat 3 D mezi programy
- formáty a jejich základní vlastnosti
- tolerance tvaru
- měřítka modelu a tolerance
- vizualizace:
*
*16
- texturování
-
UVW
-
druhy mapování (rovinné, kubické, sférické, válcové, plošné/UVW)
- světla:
-
-
ambientní
-
bodové
-
kuželové
-
směrové
-
lineární
-
plošné
-
slunce
druhy zobrazení:
-
-
drátový, stínovaný s drátem, stínovaný bez drátu, ploprůhledný
druhy stínování:
-
konstantní stínování
-
Gouraudovo stínování
-
Phongovo stínování
-
Catmull-Clarkův algoritmus stínování
- antialiasing
-
renderování
-
metody výpočtu (lokální, raytracing, radiozita, jednoduché stínování)
- praktická cvičení
- seznámení s programem:
- uživatelské rozhraní
- otáčení, posouvání modelu, změna pohledu, pomocné pohledy
- práce s object listem
- základní práce s baltickou paží (motorika)
- vytvoření 3 D modelu z 2 D podkladu
*
- příprava podkladu:
*17
- načtení obrázku a úprava velikosti
- nastavení podkladu do třech pohledů
- vytvoření obrysových křivek
- vytažení 3 D objektu
- nastavení hrubosti modelu
- úprava do finálního tvaru
- tvorba komplexního 3 D modelu:
- tvorba modelu
- úprava neskenovaného objektu
- detailní úprava povrchu modelu
- vizualizace:
- texturování
- nastavení světel
- kompozice
- renderování
- zaformování:
- úprava modelu pro zaformování
-
vytvoření skořepiny
-
vytvoření dělící roviny
-
vytvoření formy a převod do plošného modelu pomocí autosurfaceru
- samostatné cvičení vlastní úprava nebo modelování
- závěrečná práce
!
Povinný základ:
Software FreeForm Modeling
− použití nástrojů (basic shapes, carve with ball, smudge, carve with cube,
carve with razor, smooth, smooth level, loft clay, hot wax, Tug)
− řezy
− autosurfacer
*
*18
Individuální výběr:
- práce s barvami
- práce s písmem na zborcených plochách
- deformace prostoru
!
TECHNOLOGIE ŘÍZENÍ ROBOTICKÉHO RAMENE
!
Model skulptury (Austrie) po úpravách jako výchozí podklad
*
*19
*
Postup výroby sochy na robotickém rameni
*
*
*
Dokončená skulptura
*20
!
Hodinová dotace:
27 hodin – 3 hodiny obecně celá technologie; 11 hodin teoretická příprava; 13 hodin
praktické cvičení.
Rozpis témat:
-
!
-
funkcionalita celku
obrábění – základy strojního opracování kamene
CNC obrábění – základy, ISO kód, CAM
základy CAx technologií, implementace CAx v kontextu výrobního procesu
CAD/CAM software
- modifikace tvaru základy modelování
kinematika robotnického ramene a kolizní stavy ramene
SW TEBIS
načítání a importování dat v TEBIS
strukturování vrstev na modelu
volba souřadných systémů a jejich vazby
konstrukce řezů (rovin) na a jejich funkcionalita
generování drah pro řezání pilovým kotoučem, ofsety a parametrické zadání
přesnosti interpolace
dělení křivek pro jednotlivé dráhy
strategie sestavení programu pro hrubování
specifické kolizní stavy a jejich vyhledávání
nastavení nástrojů do programu a jejich korekce
obrábění pilovým kotoučem strategii MCurv
parametry obrábění, jejich volba a náběh
zakázané roviny
!
Povinný základ:
CAD
− úvod do problematiky průmyslového navrhování, definiční pojmy vektorové 2D a
3D grafiky
− aplikace CAD pro kamenořez 2D a 3D při řešení prvotních návrhů a editace
rozměrů základních komponent kamenořezu
− aplikace dat pro navrhování 3D těles ohraničených zborcenými plochami
− aplikace pro tvorbu výkresové dokumentace, metodika obsluhy, funkce a nástroje
pro tvorbu dokumentace odpovídající mezinárodním normám a standardům.
*
*21
!
!
CAM
−
−
−
−
−
−
−
!
úvod do strategie pětiosého obrábění
NC projekt, strategie pětiosého obrábění
technologické operace pětiosého obrábění
použití hrubovacích a dokončovacích operací při obrábění modelu
knihovna nástrojů
seřizování nástrojů – tzv. korekce nástrojů
řezné podmínky pro netradiční obráběné materiály
Individuální výběr:
- funkce pro tvorbu designu součásti
- metody a postupy 3D navrhování
- efektivní tvorba výkresové dokumentace s využitím 2D aplikací. Postupy pro
akceleraci tvorby prvotního návrhu nového výrobku a jeho konverze na výkres
!
Obhajoby:
Na zpracování závěrečné práce a její obhajoby jsou vyčleněny 3 hodiny, z nichž na
vlastní obhajobu je vyčleněno 30 minut.
3. Okruhy pro cvičení a témata závěrečných prací
!
TECHNOLOGIE SKENOVÁNÍ VE 3D
- strategie umísťování referenčních bodů
- strategie polohování součásti pro optimální počet snímků
- skenování mělkých reliéfů
- skenování basreliéfů
- skenování skulptur
- editace STL formátu v ATOS
!
- práce s rovinami
*
*22
TECHNOLOGIE MODELOVÁNÍ VE 3 D
- transport skenů ve formátu
- zobrazení editovaného objektu pro 3D
- strategie editace modelu
- cvičení pro jednotlivé nástroje k lokálnímu modelování
- globální a lokální deformace modelu souřadnou soustavou
- práce s barvami ze zásobníku
- práce s písmem
- sestavení fragmentů
- použití technických nástrojů (těžiště, ploch apod.)
!
!
- přímé modelování
TECHNOLOGIE ŘÍZENÍ ROBOTICKÉHO RAMENE
- modelování v Tebis ve 2D
- zobrazení modelů
- práce se souřadnými systémy CPLANE
- atributy prvků a jejich aplikace
- modelování základních tvarů pro prvky čisté kamenické a jejich editace
- modelování Tebis ve 3D
- obrábění v Tebisu
- doplňování knihovny nástrojů
- nastavování řezných podmínek a strategií kinematiky nástroje
- hrubování kotoučovou pilou
- obrábění stopkovými frézami
!
!
- obrobení jednoduché skulptury
!
*
*23
4. Realizace klíčových dovedností
I. Komunikativní kompetence
Realizace komunikativních kompetencí je schématicky znázorněna na obrázku
vazbami v technické a technologické dokumentaci, zpracováním a kompilací dat
jednotlivých SW. Praktická realizace spočívá v úvodní prezentaci technologie jako
celku. Formy vstupu a výstupu jednotlivých komponent navazují na ostatní
komponenty technologického celku vyjma doposud nerealizované tiskárny 3D, která
ale nebude mít přímou vazbu na robotické rameno. Z pohledu formálního plnění
komunikativních dovedností budou předpokládané učebnice obohaceny základním
odborným slovníkem výrazů, který umožní komunikaci jednotlivých vzdělávaných
skupin. Komunikace v rámci schématu technologie bude tedy „technickou
komunikací“.
Speciální komunikativní nástroje projektu budou odvozeny „za chodu“ od
zavedeného systému třídění (taxonomie) institucí, které se zabývají správou
uměleckých děl a archeologických nálezů. K této struktuře se projekt dostane
správnou volbou účastníků jednotlivých skupin s tím, že technologie bude aplikována
do taxonomie správy s použitím vyhledavačů. V tomto případě půjde o „komunikaci
institucionální“.
Je nutné předeslat, že obě komunikace nepředpokládají jejich prosté zvládnutí, ale
částečné vytvoření pojmů a komunikačních cest. Nejde o implementaci nějaké
technologie, ale zavedení nové. Tomu bude odpovídat i sémantika základních pojmů.
Cílové komunikativní dovednosti jsou:
- zvládnutí odborné terminologie na průniku jednotlivých komponent sestavy
- zvládnutí transformační procesů formátů na vstupu a výstupu
- zvládnutí případně zavedení komunikace v anglických výrazech
- vytvoření základního slovníku pro práci s příkazy
!
II. Personální a interpersonální záležitosti
Personální zvládnutí projektu je postaveno na získání špičkových odborníků pro
jednotlivé komponenty technologie. Pro sestavu jako celek není a z principu nemůže
být odborník. Zjevnou snahou pro výběr spolupracujících odborníků je vysoký podíl
*
*24
zaměstnanců a konzultantů firmy, která celou technologii dodala. Cílem je vedle
prostého nákupu technologie získat špičkové zaměstnance pro spolupráci. Pro výběr
byly důležité i jejich odborně technické aktivity na vysokých školách. Vedle
personálního zajištění technické části know how je klíčovým momentem zajištění
kompletní pedagogické dokumentace pro následnou udržitelnost projektu a
především pro vlastní habilitaci nových kompetencí. Je dokonce pravděpodobné, že
postupným zkompletováním a zvládnutím jednotlivých komponent vznikne v čase
nový obor. Proto je projekt opticky personálně masivní a je zde předpokládána tvorba
učebních textů, jejich monitorování a sestavování pro zpřístupnění ke vzdělávání.
Základním klíčem pro získání odborníků byla zkušenost školy, jako nositele projektu
s tvorbou a monitorováním velkého množství vzdělávacích programů a zkušenost
z členění a strukturování poznatků, dovedností a kompetencí.
Interpersonální problematika je řešena cíleným výběrem účastníků vzdělávání
z praxe. Zde se ověřuje zájem, výchozí znalosti a kompetence zapojení v oboru.
Pohovory při výběru jsou orientovány na schopnost institucionálního a odborného
překlenutí stávajících technologií, administrace problematiky a akceptace nových
možností. Z tohoto pohledu se interpersonální vztahy budou projevovat jako
interaktivní (ve smyslu obousměrného toku informací a poznatků). Do řešení
interpersonálních vztahů patří motivační faktor prezentovaný nutnosti závěrečné
práce s ohledem na předmět vlastní odborné práce.
Cíle projektu v personální a interpersonální oblasti:
- získání vzájemných kontaktů jednotlivých vzdělávaných skupin
- zakomponování stávajících dovedností absolventů do obsahu vzdělávání jako
transformační komponentu pro jiný způsob práce
- získání námětů pro průnik technologie do příbuzných oblastí mimo vlastní
projekt
- zpřístupnění možností high technology širšímu okruhů s ohledem na
rozhodovací struktury firem ve vztahu k inovacím (ne školit ryzí manažery)
- získání zakázek pro doplňkovou činnost s ohledem na udržitelnost projektu
- osvětová činnost ve firmách s konzervativními technologiemi
!
III. Dovednost řešit problémy a problémové situace
*
*25
Zvládnutí doposud nepoužívané technologie a technologií předpokládá řešení
operativních i systémových problémů. Jejich vznik a eliminace je řešena v tomto
projektu výběrem vzdělavatelů i vzdělávaných. Prostor vzniku problémových situací
a stavů lze částečně predikovat. Predikce je pak formalizovaná na straně vzdělavatelů
v dohodách o provedení práce, kde je explicitně uloženo spolupracovat „každý
s každým“. Technicky je řešení problémů realizováno internetovým uzlem, kde bude
pro všechny zpřístupněna veškerá dokumentace, která se tvoří nebo která organizuje
vztahy. Pro vzdělávací program jsou predikovány tyto rizikové faktory projektu:
- v případě netechnických (sochařských) objektů se mohou vyskytovat části,
které standardní SW neumí řešit (inflexní body na ploše, konvexní dutiny,
odlesky povrchu, průsvitné povrchy, singularity apod.),
- způsob práce na jednotlivých komponentách může znamenat zásadní obrat ve
způsobu myšlení a postupů (uvažování v prostoru nekartézských soustav,
bezrozměrné formáty prostoru, polohování polotovaru pro obrábění, metrika
prostorových objektů, apod.),
- nelinearita kognitivních cílů (časté větvení růstu poznatků a dovedností,
kognitivní asynchronizace s ostatními komponentami technologie, komplikace
s počátečním vzděláváním uchazečů, diference v profesním zaměření uchazečů,
apod.,
- přiměřenost obsahu sekundárnímu vzdělání nebo hledání hranice sekundární terciérní vzdělávání,
- hledání přechodných stavů a analogií ve vztahu konzervativní technologie
versus high technology,
- formulování vhodných cvičení pro dílčí fixaci znalostí a dovedností
- problematika tvorby a fixace psychomotorických cílů při práci s myší a
haptickým ramenem.
Cíle projektu v řešení problémů:
- prezentace základních známých problémů vyplývajících z předpokládaných
rizik,
- vytvoření základní banky nestandardních stavů jednotlivých technologií,
- procvičení technologií interpolací ploch,
*
*26
- řešení přesnosti sečen, řezů a nespojitostí.
IV. Numerické aplikace
Přestože projekt jako celek pracuje s high technology a výkony počítačů
jednotlivých komponent jsou mimořádné. Mají pracoviště, resp. části technologie
skenování ve 3 D a technologie modelování ve 3 D relativně přívětivé prostředí pro
uživatele. Pro vzdělávání v rámci tohoto projektu postačí jako vstupní kvalifikace
nebo kompetence základní znalosti s prací na PC.
V případě části technologie řízení robotického ramene je požadavek na vstupu
uchazeče znalost alespoň CAD a programování NC nebo CNC strojů v kartézském
souřadném systému. Ovládání pro přímé CAD/CAM i cesta /CAM vyžadují úplné
kompetence na vstupu.
Cíle projektu v numerických aplikacích:
- pochopení strukturování naskenovaných nebo vymodelovaných ploch ve
formátu,
- odlišnosti v chápání plochy celé technologie od pojetí plochy u konzervativních
technologií,
- pochopení bezrozměrné metriky 3 D objektů,
- zvládnutí přesností polygonálních sítí jako parametru,
- vizuální detekce a rozpoznání problematických částí polygonálních sítí,
- základní principy sekundárních výpočtů (objem, hmotnost, povrch, poloha
těžiště),
- generování výchozího tvaru.
!
V. Využívání informačních technologií a práce s informacemi
Tato součást vzdělávacího projektu vyžaduje základní dovednosti při práci s daty
různých formátů. Jejich základní odlišnost spočívá pouze v mimořádném objemu dat.
Formulace tohoto cíle proto nevykazuje žádnou přidanou hodnotu v kvalitě. Projekt
předpokládá apriory základní dovednosti ve využívání informačních technologií jako
prostředek nikoli cíl projektu.
*
*27
!
5. Personální zajištění projektu
Zprostředkování špičkové technologie jako didaktické komponenty je
nejnáročnější a nejnákladnější položka projektu. Je tomu tak proto, že jednotlivé
technologie se v ČR vyskytují velmi málo a pokud ano, tak ne v konstelaci, která je
výchozím HW projektu. Špičkových odborníků je extrémně malý počet, pracují pro
špičkový vývoj u zahraničních firem a na některých úzce specializovaných
pracovištích vysokých škol. Předmětem vzdělávání má být navíc práce se
sochařskými díly, případně archeologickými nálezy a to technickými prostředky. Tato
orientace vyžaduje i na personálním zajištění složitou organizaci. V ČR prostě nikdo
neskenuje speciálně sochařská díla, stejně jako nikdo neprovádí modelování
sochařských děl a následné jejich obrábění. Pro všechny skupiny proto platí, že musí
přizpůsobit svoji práci specifickým podmínkám v oblasti ušlechtilého a uměleckého
zpracování kamene. Bez nadsázky se jedná o vytvoření nových oborů navíc
v prostředí, kde se technologie nezměnily tisíce let.
Speciálním požadavkem na kvalifikaci z pohledu pedagogického procesu je
schopnost pracovat režimu „Reverse Engineering“. To je zcela nový požadavek, který
bude nutné zvládnout i dělením výuky a cvičením na dvě kvalifikace.
Organizačně je vzdělávací proces dělen na tyto skupiny:
- tvůrce vzdělávacího programu jako celku
- tvůrci učebnic a šablon podle komponenty sestavy 3 D
- konzultanti odborných učebnic a šablon
- oponent odborných učebnic
- korektor jazykové úpravy
!
Tvůrce vzdělávacího programu má za úkol provést technické, pojmové a
didaktické rozdělení high technology tak, aby bylo možné splnit výchozí zadání a
poskytnout a dosáhnout projektem stanovených cílů:
- získání potřebných kompetencí a dovedností pracovníků z praxe, kteří pracují
v oboru, ale jinými prostředky a technologiemi
*
*28
- formulovat nové kompetence pro organizace s cílem získání úplných
kompetencí pro jednu komponentu a zároveň částečnou kompetenci pro chápání
technologie jako celku
- zakomponovat do vzdělávání jako celku Reverse Engineering pro všechny
komponenty
- evaluační prostředky orientovat na získání poznatků o změně způsobu práce a
zvládnutí jiných komunikačních a dorozumívacích prostředků
- nalézt a definovat cíle, které bude možné perspektivně implementovat do
školních vzdělávacích programů jako zpětnou vazbu
- evaluaci orientovat na rozpoznání a definici hranic pro sekundární, terciérní a
kvartérní vzdělávání
- vyhodnotit celý projekt a zkompletovat předpokládané korekce jak celého
vzdělávacího programu, tak i vzdělávacích programů k jednotlivým
komponentám
- vytvořit zřetelný prostor pro stanovení reálných cílů učebních plánů
jednotlivých komponent technologie
- srozumitelně definovat výchozí podmínky a technologie, které do projektem
definovaného zaměření patří nebo naopak definovat oblasti, které nebudou
předmětem vzdělávání
!
Tvůrci učebnic a šablon pro jednotlivé komponenty sestavy 3D technologie.
Způsob členění je definován v úvodu. Výběr z pohledu lidských zdrojů byl
orientován tak, aby tam, kde se ve větší míře uplatní Reverse Engineering, byly
nasmlouvány dvě fyzické osoby. Jedna, která se zabývá převážně technologiemi
CAD/CAM druhá opačným postupem. Nejobecnější cíle pro skupinu pracovníků,
kteří mají za úkol v projektu vypracovat učebnice a šablony tedy jsou:
- zvládnutí zakomponování každé komponenty do celku s akcentem na
funkcionalitu,
- zvládnutí metriky rozsahu učiva pro skupinu vzdělávaných v rozsahu úměrném
střednímu vzdělání s maturitní zkouškou,
*
*29
- zvládnutí terminologie pro české ekvivalenty a zároveň přijetí terminologie
v angličtině,
- nalézt přiměřené proporce mezi kognitivními, psychomotorickými a afektivními
cíli v učebních textech,
- učebnici koncipovat pro užití v elektronické podobě se všemi výhodami této
formy,
- zakomponování smluvních značek pro ovládání SW, případně těmito značkami
určovat „trasy“ v programech,
- udržení konzistence v procesu učení ve vztahu k ostatním komponentám.
!
Konzultanti odborných učebnic jsou projektem předpokládáni pro zvládnutí
transformace od technologií známých a užívaných ve strojírenství po technologie
designu a ještě dále pro sochařské technologie. Výběr pro sjednání dohody o
provedení práce byl orientován na špičkové pracovníky, kteří tyto technologie zavádí
v praxi a pracují pro zahraniční firmy. Cílem těchto pracovníků je:
- otevírat problematiku klasických sochařských a restaurátorských technologií a
projektovat základní technická řešení pro high technology,
- dodávat potřebné informace a podklady pro texty učebnic, které budou
prezentovat problematiku kamene, designu kamene a restaurování,
- eliminovat v obsahu stávající technologie a postupy užívané ve např.
strojírenství,
- vytvářet vhodné příklady pro cvičení,
- vytvářet nadhled a poznatkovou kauzalitu ve vztahu k ostatním komponentám
technologie,
- budou nápomocni u závěrečných prací.
!
Oponenti odborných učebnic budou dva a budou pracovat nezávisle na sobě
následně, jejich korekce budou promítnuty do veškeré dokumentace a především do
učebních textů. Výběr byl orientován na ryzí pedagogy, kteří o podobných
*
*30
technologiích nemají žádné informace. Základním kritériem jejich výběru byla
mimořádná zkušenost s transformacemi vzdělávacího systému ČR ve formě
rámcových vzdělávacích programů do školních vzdělávacích programů. Jejich cílem
bude:
- analyzovat texty učebnic s tím, zda jsou srozumitelné i pro pedagoga – laika a
korigovat jejich stavbu,
- uplatnit všechny základní metody indukce, dedukce apod. s cílem rozvíjejícího
se textu,
- vyhodnotí jazyk a terminologii tam, kde učebnice bude vyžadovat
srozumitelnost vysvětlujících textů,
- prověří jazykovou úroveň a sémantickou úměrnost případných překladů
z jiných jazyků,
- hledání prostoru, kde se „rozpojí srozumitelnost“ ve vztahu k ostatním
komponentám.
!
6. Jmenovitý seznam realizačního týmu projektu
!
Jméno: Ing. Josef Moravec
Funkce v projektu: ředitel školy
Vzdělání: VUT Brno fakulta strojní katedra spalovacích motorů (1981)
VŠB Ostrava fakulta strojní katedra strojů a zařízení pro povrchovou
těžbu
(1986)
ČVUT Praha ústav vyšších studií (1993)
VUT Brno fakulta stavební ústav pozemních komunikací (1995)
Praxe:
Transporta Chrudim - konstruktér, asistent řízení výroby, vedoucí
konstruktér (1981-1990)
Střední odborné učiliště strojírenské a učiliště Chrudim - ředitel (19901997)
Školský úřad Chrudim – ředitel (1997 – 2000)
Krajský úřad Pardubického kraje – vedoucí oddělení odboru školství
(2000 – 2001)
Krajský úřad Královéhradeckého kraje – vedoucí oddělení odboru
*
*31
!
školství (2001 – 2004)
Střední průmyslová škola kamenická a sochařská, Hořice – ředitel
(2004 –)
Jméno: Ing. Emil Ruml
Funkce v projektu: projektový manažer
Vzdělání: Vysoká škola strojní a textilní Liberec, fakulta strojní, konstrukce balicích
a polygrafických strojů
Praxe: Samostatný výzkumný pracovník, učitel odborných předmětů
!
Jméno: Ing. Milan Janulík
Funkce v projektu: finanční manažer
Vzdělání:
Praxe:
!
Jméno: Ing. Pavol Ondrejkovič
Funkce v projektu: tvůrce vzdělávacího programu
Vzdělání: Slovenská vysoká škola technická, fakulta strojní, obor aplikovaná
mechanika
Praxe: ČKD Dukla Praha montáž teplovodních kotlů technik
Jednota Prievidza revizní technik chladírenských zařízení
SPŠ Handlová odborný učitel
Národní ústav vzdělávání Praha – odborný pracovník
!
Jméno: Bc. Milan Danihelka
Funkce v projektu: tvůrce vzdělávacího programu
Vzdělání: Univerzita Hradec Králové fakulta pedagogiky, katedra pedagogiky a
didaktiky
Praxe: Vedoucí pedagog praktických cvičení Střední průmyslová škola kamenická a
sochařská, Hořice
!
Jméno: Ing. Miloslav Drápela
Funkce v projektu: konzultant odborných učebnic
Vzdělání: VUT Brno fakulta strojní katedra spalovacích motorů (1981)
Specializovaná školení CAD/CAM Cisigraph, Marseille Francie (1992 –
1995)
Obchodní školení pro 3 D tisk a 3 D optické měření (Satrasys USA)
Praxe:
FORM s.p. výzkumný pracovník CAD/CAM a výpočty
SYSCAE s.r.o. CAD manager
MCAE Systéme, s.r.o. ředitel společnosti
*
*32
!
Jméno: Ing. Robert Navrátil
Funkce v projektu: tvůrce učebnice „Technologie skenování 3 D“
Vzdělání: VUT Brno FSI počítačové navrhování strojních soustav (1996 – 2001)
Praxe: MCAE Systems, vedoucí technické podpory
MCAE Systems, vedoucí technická podpora 3 D digitalizace
MCAE Systems, technik 3 D digitalizace a reverse Engineering
Jméno: Petr Stejskal
Funkce v projektu: tvůrce učebnice „Technologie řízení robotického ramene“
lektor „Technologie řízení robotického ramene“
Vzdělání: SOŠ Adamov mechanik seřizovač CNC strojů
Praxe: Seřizovač CNC Strojů
Support CNC
Programátor
!
Jméno: Ing. Jan Zouhar, Ph.D.
Funkce v projektu: tvůrce učebnice „Technologie řízení robotického ramene“
lektor „Technologie řízení robotického ramene“
Vzdělání:
Praxe:
!
Jméno: Mgr. Jan Křoustek
Funkce v projektu: oponent odborných učebnic,
korektor - jazyková úprava učebnic
Vzdělání: Palackého univerzita Olomouc fakulta pedagogiky
Univerzita Hradec Králové fakulta pedagogiky
Praxe:
Učitel na střední škole
!
Jméno: Ing. Ondřej Helan
Funkce v projektu: lektor „Technologie skenování ve 3D“
Vzdělání: Mendlova univerzita Brno, Lesnická a dřevařská fakulta, obor dřevostavby
a dřevěné prvky staveb
Praxe:
Moravia IT a.s. (2007)
MCAE Systems s.r.o. technik optické digitalizace
!
Jméno: Radek Šíma
Funkce v projektu: lektor „Technologie 3 D modelování“
Vzdělání: SOŠ mechanik-elektronik
Praxe:
MCAE Systems s.r.o.
*
*33
!
Jméno: Ing. Jiří Bukvald
Funkce v projektu: lektor „Technologie 3 D modelování“
Vzdělání: VUT Brno fakulta strojní, ústav konstruování obor průmyslový design
(2004-2009)
Glasgow Caledoniean University (2008-2009)
Praxe:
MCAE Systems s.r.o. designer a CAD specialista
Jméno:
Funkce v projektu:
Vzdělání:
Praxe:
Jméno:
Funkce v projektu:
Vzdělání:
Praxe:
!
7. Organizační forma vzdělávání
S ohledem na strukturu účastníků, kteří budou získáváni z institucí, které se
zabývají identickou činností jinými prostředky a technologiemi, projekt předpokládá
organizaci výuky v denní formě. To je v první pracovní směně. Forma vzdělávání
bude v blocích a cyklech. Pro samovzdělávání pak bude k dispozici E-learing.
Elektronické kontaktní místo pak bude sdíleno všemi účastníky. Od tohoto
mimořádného propojení si autoři projektu slibují zjednodušení některých úloh pro
samostudium a první pokusy o algoritmizaci některých typických úloh a cest řešení.
Obecně algoritmizace řešení nejčetnějších úloh může být vedlejším cílem celého
projektu z hlediska praktického využití technologií.
!
8. Místo realizace projektu:
− SPŠ kamenická Hořice
o Specializovaná učebna Technologie skenování ve 3D laboratoř
modelování ve 3 D
o Robotizované pracoviště robotického ramene
o Učebna ICT
*
o Velín s PC pro programování robotického ramene
*34
!
9. Způsob ukončení vzdělávání
Způsob ukončování vzdělávání bude v intencích ustanovení § 114 zákona
561/2004Sb., školský zákon. Absolventům bude vydáno osvědčení podle odstavce 1).
Věcná stránka ukončení vzdělávání bude spočívat v prokázání způsobilosti
samostatné práce na pracovišti. Jde o materii, která má archivovatelnou podobu.
Zvláštní režim ukončení bude spočívat v ověření schopnosti pracovat v kolektivu
jednotlivých komponent vzdělávání na výrobě učební pomůcky, která bude integrovat
všechny komponenty.
10. Způsob vyhodnocení akce:
− monitorovací zprávy z průběhu aktualizace vzdělávacího programu
− 1x monitorovací zpráva po ukončení vzdělávacího programu
− 3x v průběhu tří let udržitelnosti projektu
11. Kurikulární rámce (první aproximace)
!
TECHNOLOGIE SKENOVÁNÍ VE 3 D
Počet týdenních vyučovacích
hodin bloků
Celkový
p o č e t
hodin
27,5
*
Výsledky vzdělávání
Učivo
Počet
hodin
*35
Absolvent kurzu:
- vysvětlí fyzikální princip jednotlivých
komponent sestavy 3 D;
- popíše vazby mezi jednotlivými
komponentami technologie;
- charakterizuje vhodnost a nevhodnost použití
jednotlivých komponent technologie ve vztahu
k praktickým požadavkům jednotlivých
vědních disciplín;
- objasní možnosti použití technologie
s ohledem na vlastní práci ve své praxi;
- manuálně provádí ovládání pohybu obrazu 3 D na obrazovce u všech komponent
technologie;
- orientuje se v jiných řešeních technologie
jako celku a jeho komponent.-
1. Funkcionalita celku
- základní funkce jednotlivých
komponent
- varianty užití komponent
- vysvětlí základní princip optického
skenování;
- popíše principy skenerů neoptických;
- vysvětlí rozdíly optických skenerů podle
druhu s ohledem na vlnovou délku a spektrum
světla;
- popíše základní části skeneru jako přístroje;
- manuálně prezentuje schopnost smontování a
sestavení jednotlivých variant měření;
- vysvětlí a předvede eliminaci rušivých
faktorů světelných, prostorových a ostatních
podmínek pro práci skeneru;
- objasní sémantiku jednotlivých odborných
pojmů,
- třídí optiku skeneru podle snímaného
objemu.
2. Základní konstrukce
skeneru ATOS Compact Scan
5M
- použitý princip optiky
- základní části přístroje
- základní pojmy
*
3
!
!
3
*36
- rozliší použití optiky s ohledem na velikost
snímaného objektu;
- vysvětlí způsob umisťování bodů na objekt a
jejich filozofii;
- řeší teoreticky individuální podmínky pro
snímání povrchu v různých podmínkách;
- vysvětlí způsoby přípravy měřených objektů
s povrchem, který propouští nebo částečně
propouští světlo;
- vysvětlí použití orientačních bodů s ohledem
na jejich velikost;
- vysvětlí rozdíl mezi orientačními body
lepenými na povrch a přikládanými –
fotogrammetrie;
- uvede základní možnosti manipulace se
skenerem a snímaným objektem v prostoru;
3. Příprava měřených objektů
- příprava malých objektů
- příprava velkých objektů
- příprava objektů průsvitných a
průhledných
- druhy bodů
- fotogrammetrie
- vysvětlí základní principy polygonální sítě a
nalezne její velikost a zobrazení;
- vyjmenuje základní nástroje na úpravu
polygonální sítě a jejich použití;
- nalezne problematická místa na polygonální
síti;
- vysvětlí smysl optimalizace polygonálních
sítí;
- vysvětlí postup optimalizace počtu použitých
snímků.
4. Zpracování snímaných dat
- polygonální síť
- nástroje editace polygonální
sítě
- polygonizace mraků bodů
- optimalizace polygonální sítě
*
3
4
*37
- provede sestavení všech variant upevnění
skeneru s ohledem na požadovaný počet
stupňů volnosti;
- osvědčí manuální návyky v uchopování
vlastního skeneru;
- navrhuje optimální polohování snímaného
objektu podle tvaru;
- provede a okomentuje důvody pro ustavení
snímaného objektu;
- provede nalepení měřících bodů
s komentářem vhodnosti poloh;
- přiloží body s komentářem fotogrammetrické
soupravy;
- nastaví výchozí polohu kamer zaměřením
referenčního bodu;
- provede skenování s komentářem k poloze
jednotlivých snímků;
- provede ořezání získaného skenu;
- provede nejjednodušší optimalizační úlohy
na polygonální síti;
- osvědčí schopnost získávat informace o
základních vlastnostech sítě a její kontroly;
- provede s komentářem základní úlohy při
opravách a editaci polygonální sítě;
5. Praktická cvičení
- sestavení skeneru
- optimalizace polohy snímaného
objektu pro rotaci
- optimalizace polohy snímaného
objektu pro obrácení
- nalepení bodů na snímaný
objekt
- přiložení měřících prvků
fotogrammetrické soupravy
- snímání jednotlivých snímků
- ořezání pozadí výchozího skenu
- optimalizační úlohy
polygonální sítě
- provede samostatně naskenování objektu
z vlastní praxe včetně přípravných prací;
- provede úpravu polygonální sítě s ohledem
na potřeby vlastní praxe;
- provede samostatně naskenování zadaného
včetně přípravných prací;
- provede úpravu polygonální sítě s ohledem
na potřeby obecné praxe;
- vysvětlí formou prezentace technologický
postup a zdůvodnění použitých nástrojů
k editaci polygonální sítě.
6. Provedení závěrečné práce
- naskenování objektu z vlastní
praxe
- naskenování zadaného objektu
- úpravy polygonální sítě
!
*
12
2,5
*38
TECHNOLOGIE MODELOVÁNÍ VE 3 D
Počet týdenních vyučovacích
hodin bloků
Celkový
p o č e t
hodin
27,5
Výsledky vzdělávání
Učivo
Absolvent kurzu:
- vysvětlí fyzikální princip jednotlivých
komponent sestavy 3 D;
- popíše vazby mezi jednotlivými
komponentami technologie;
- charakterizuje vhodnost a nevhodnost použití
jednotlivých komponent technologie ve vztahu
k praktickým požadavkům jednotlivých
vědních disciplín;
- objasní možnosti použití technologie
s ohledem na vlastní práci ve své praxi;
- manuálně provádí ovládání pohybu obrazu 3 D na obrazovce u všech komponent
technologie;
- orientuje se v jiných řešeních technologie
jako celku a jeho komponent.-
1. Funkcionalita celku
- základní funkce jednotlivých
komponent
- varianty užití komponent
- vysvětlí základní souřadné systémy ve 2 D a
ve 3 D;
- popíše vhodnost nebo nevhodnost užití
jednotlivých souřadných systémů ve vztahu
k tvaru tělesa;
- objasní transformační rovnice bodu
v prostorech s různými souřadnými systémy;
- vysvětlí způsoby výběru a zadávání
souřadnic s ohledem na užití nástrojů
FreeForm Modeling;
- popíše typy promítání a jejich vhodnost pro
aplikace;
- vysvětlí rozdíly v typu promítání
(rovnoběžné, axonometrické a perspektivní
(1,2 a 3 bodová perspektiva));
- naznačí způsob transformace ve 2 D
základních křivek do polárních souřadnic.
2. Souřadné systémy a
promítání ve 3 D
- druhy souřadných systému a
transformace bodu
- typy promítání
*
Počet
hodin
3
!
!
!
!
3
*39
- identifikuje základní vlastnosti útvarů
v prostorech z pohledu matematiky;
- rozezná křivky do druhého řádu;
- vyjmenuje základní křivky užívané
v technické praxi (přímka, kružnice, elipsa,
parabola, hyperbola, evolventa, klotoida);
- definuje tvorbu křivek do druhého řádu;
- chápe roviny v taxonomii rozvinutelné a
zborcené plochy včet technických důsledků;
- vyjmenuje základní generovatelná tělesa a
jejich matematické vlastnosti;
- popíše průniky jednotlivých geometrických
těles jako fenomenologický problém (ne
matematicky);
- vysvětlí pojmy symetrie a její druhy včetně
aplikací;
- vysvětlí pojmy pixel versus voxel.
3. Základní útvary
v prostorech 1 D, 2 D, a 3D
- bod
- křivka a její typy
- plocha
- těleso
- popíše základní charakteristiky a nástroje
používané pro technické aplikace FreeForm
Modeling;
- popíše základní charakteristiky a nástroje
používané pro netechnické aplikace FreeForm
Modeling;
- vysvětlí technologie modifikace tvaru a
modifikace objemu a jejich aplikace;
- pojmenuje jednotlivé nástroje pro
modelovací techniky;
- popíše možnosti vizualizace a jejich
praktické použití.
4. Základní modelovací
techniky
- technický přístup
- netechnický designérský
přístup
*
4
3
*40
- provede a okomentuje všechny druhy
zobrazení 3 D těles (drátový, stínovaný
s drátem, stínovaný bez drátu, poloprůhledný);
- osvědčí volbu vizualizace pro konkrétní
příklady;
- provede ve variantách a kombinacích
všechny druhy stínování ( konstantní,
Gouardovo, Phongovo, Catmul-Clarkův
algoritmus stínování);
- provede texturování povrchu ve variantách
z menu SW;
- osvědčí použití mapování (rovinné, kubické,
sférické, válcové, plošné/UVW);
- osvědčí generování pohledů a řezů a jejich
logické postavení na obrazovkách;
- osvědčí schopnost motoricky ovládat
haptickou paži a myš;
- charakterizuje základní nástroje v podobě
ikon SW;
- provádí základní práce s jednotlivými
nástroji;
- rozlišuje modelové použití pro modelování a
ieditaci vygenerovaného modelu;
- pracuje s formami vizualizace a osvětlení na
modelových příkladech;
- popíše princip zaformování modelu.
5. Praktická cvičení
- generování těles 3 D
- parametrizace 3 D modelů
- texturování a barva
- mapování
- zobrazení
- manipulace objektem
- základní práce s haptickou paží
- příprava podkladu
- tvorba komplexního 3D modelu
- vizualizace
- zaformování
- řeší úlohu modelování libovolnou technologii
3 D tělesa s ohledem na vlastní praxi;
- určí polohu těžiště 3 D tělesa a jeho povrch;
- aplikuje základní nástroje SW;
- použije obarvení modelu;
- provede editaci naskenovaného modelu
(technického nebo designérského);
- osvědčí použití lokální i globální editace;
- upraví výsledek práce do podoby vhodné
k prezentaci závěrečné práce.
6. Provedení závěrečné práce
- modelování z generovaného
objektu
- editace naskenovaného díla
!
*
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
12
2,5
*41
Počet týdenních vyučovacích
hodin bloků
Celkový
p o č e t
hodin
16+16+16+8+10
29,5
Výsledky vzdělávání
Učivo
Počet
hodin
Absolvent kurzu:
- vysvětlí fyzikální princip jednotlivých
komponent sestavy 3 D;
- popíše vazby mezi jednotlivými
komponentami technologie;
- charakterizuje vhodnost a nevhodnost použití
jednotlivých komponent technologie ve vztahu
k praktickým požadavkům jednotlivých
vědních disciplín;
- objasní možnosti použití technologie
s ohledem na vlastní práci ve své praxi;
- manuálně provádí ovládání pohybu obrazu 3 D na obrazovce u všech komponent
technologie;
- orientuje se v jiných řešeních technologie
jako celku a jeho komponent.-
1. Funkcionalita celku
- základní funkce jednotlivých
komponent
- varianty užití komponent
- popíše základní mechanizmy při rozpojování
kamene obrazí;
- vysvětlí základní odlišnosti obraze od
ostatních druhů obrábění;
- charakterizuje CNC a jeho odlišnost od NC
obrábění;
- popíše kód CAM
2. Základní technologie
obrábění na CNC
- základní mechanizmy obrábění
kamene
- CNC obrábění
- CAD/CAM software
TECHNOLOGIE ŘÍZENÍ
ROBOTICKÉHO RAMENE
*
2
2
*42
- vysvětlí jednotlivé nástroje SW a jejich
použití;
- popíše výchozí podmínky pro strukturování
programu do vrstev;
- ověří schopnost znační vrstev pro
přehlednost;
- rozlišuje aktivní a pasivní vrstvy;
- vytvoří varianty vrstev a vysvětlí jejich
výhody a nevýhody na konkrétním modelu;
- prokáže schopnost pracovat se souřadnými
systémy a vhodně je volit;
- popíše jednotlivé druhy rovin, jejich
vlastnosti a použití;
- vysvětlí topologii rovin s ohledem na dělící
rovinu a kinematiku nástroj
3. Základy modelování
v TEBIS
- nástroje SW TEBIS
- konstrukce vrstev programu
- souřadné systémy
- roviny
- řeší úlohy zavedení nástroje do databáze;
- řeší rozměrové korekce nástrojů a jejich
zápis do databáze;
- aplikuje proměření jednotlivých nástrojů;
- aplikuje nastavení parametrů obrábění (řezná
rychlost a posuv);
- popíše základní možnosti vedení nástrojů při
hrubování;
- popíše a nastaví základní možnosti pohybu
nástrojů při opracování povrchu;
- provádí nastavení a přednastavení mezi
jednotlivými kroky při obrábění;
- kontroluje kolizní stavy nástroje;
4. Příprava obrábění
- zásobníky nástrojů
- nastavení parametrů obrábění
- filozofie jednotlivých operací
při obrábění
- vysvětlí základní používané souřadné
systémy 3 D (kartézské, cylindrické, sférické,
angulární, scara);
- popíše základní mechanické části
robotického ramene školy a jejich
funkcionalitu;
- vysvětlí bezpečnost práce vztažené ke
kinematice robotického ramene;
- popíše princip pohybu jednotlivých částí a
způsob jejich ovládání;
- popíše pracovní nástroj (vřeteno) stroje a
jeho funkcionalitu.
5. Práce s robotickým
ramenem
- kinematika robotického ramene
- možnosti pohybu, jeho měření a
ovládání
- pohyby PTP, LIN, CIRC
- práce s programy
*
4
3
3
*43
- popíše konstrukci a funkcionalitu pevného a
otočného stolu;
- vysvětlí základní zásady pro upínání
polotovaru na stoly;
- osvědčí schopnost volby souřadného systému
pro navedení nástrojů;
- ověří schopnost pod dozorem simulovat
základní pohyby na zkušebním polotovaru;
- ověří schopnost pod dozorem najet do
výchozí polohy nástroje;
- prokáže schopnost ovládat chladící kapaliny
vnějšího a vnitřního chlazení;
- prokáže schopnost pod dozorem obrobit
hrubováním rozvinutelnou plochu;
- prokáže schopnost pod dozorem řídit
program při obrábění stopkovou frézou na
ploše;
- ověří použití tlačítka stop;
6. Praktická cvičení
- polohovací zařízení pracoviště
- simulace
- pomocné operace
- jednoduché obrábění
- provede výběr reliéfu ve formátu
- provede výběr skulptury dle vlastního
výběru;
- navrhne technologický postup pro hrubování;
- navrhne technologický postup pro obrábění;
- provede upnutí polotovaru a spuštění
programu;
- pod dozorem obrobí součást hrubováním a
první operací dokončování.
7. Provedení závěrečné práce
- provedení jednoduchého
obrábění reliéfu
- provedení díla z vlastní praxe
13
2,5
!
Schvaluji:
Ing. Josef Moravec
ředitel školy
!
!
*