-CADCAM系統(tǒng)的組成帶母板

會計學(xué)1——CADCAM系統(tǒng)的組成帶母板教學(xué)提示：CAD/CAM系統(tǒng)是以計算機硬件為基礎(chǔ)，系統(tǒng)軟件和支撐軟件為主體，應(yīng)用軟件為核心組成的面向工程設(shè)計問題的信息處理系統(tǒng)。從廣義上來講，CAD/CAM相關(guān)的硬件、軟件以及人都可以作為CAD/CAM系統(tǒng)的組成部分。CAD/CAM系統(tǒng)的組成主要討論其軟硬件組成、分類以及人在CAD/CAM系統(tǒng)中的地位和作用。主要內(nèi)容：CAD系統(tǒng)的硬件組成、CAD系統(tǒng)的軟件組成以及CAD系統(tǒng)的分類等。第1頁/共44頁2.1硬件組成2.2軟件組成2.3CAD系統(tǒng)的分類目錄返回第2頁/共44頁2.1.1計算機主機2.1.2外存儲器2.1.3輸入/輸出設(shè)備2.1硬件組成目錄返回第3頁/共44頁硬件是CAD/CAM系統(tǒng)運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。主要包括：計算機主機輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器生產(chǎn)設(shè)備以及計算機網(wǎng)絡(luò)等CAD系統(tǒng)的基本硬件構(gòu)成如圖2.1所示。第4頁/共44頁圖2.1CAD系統(tǒng)的基本硬件構(gòu)成第5頁/共44頁2.1.1計算機主機計算機主機主要由中央處理器和內(nèi)存儲器組成。1.中央處理器 運算器和控制器集成在一塊芯片上，合稱中央處理機(CentralProcessingUnit，CPU)。CPU的性能決定著計算機的數(shù)據(jù)處理能力、運算精度和速度。第6頁/共44頁 2.內(nèi)存儲器 內(nèi)存儲器，又稱主存儲器，用于存儲CPU當前正在處理的部分程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲信息的方式內(nèi)存儲器可以分為隨機存儲器(RandomAccesMemory，RAM)和只讀存儲器(ReadonlyMemory，ROM)。第7頁/共44頁 2.1.2外存儲器 外存儲器主要用來永久存儲，并在計算機運行過程中存放一些暫時不用的數(shù)據(jù)和程序等。通常來說，外存儲器的容量相對內(nèi)存儲器要大一些。外存儲器可以是磁帶、磁盤和光盤。第8頁/共44頁1.磁盤常用的磁盤有軟盤和硬盤等。軟盤：已經(jīng)基本淘汰。硬盤：普遍采用，大容量，隨機存儲。移動硬盤和U盤發(fā)展很快。2.光盤利用激光進行讀寫，大容量存儲，信息保存時間長，成本低廉。分為只讀型光盤和可擦寫型光盤兩種。DVD格式容量巨大，可能成為發(fā)展主流方向。第9頁/共44頁 2.1.3輸入/輸出設(shè)備 輸入設(shè)備泛指用于向計算機輸入信息的設(shè)備。輸出設(shè)備是用于將計算機中的信息展示給用戶的設(shè)備。結(jié)合CAD系統(tǒng)的特點，可把輸入/輸出設(shè)備分為圖形輸入設(shè)備、圖形輸出設(shè)備和圖形顯示設(shè)備。第10頁/共44頁1.圖形輸入設(shè)備 常見的輸入設(shè)備包括鼠標、鍵盤、數(shù)字化儀、圖形掃描儀等。1)鍵盤 鍵盤是最常用的輸入設(shè)備，計算機通過不斷的掃描鍵盤各節(jié)點的狀態(tài)來判斷按鍵的狀態(tài)并據(jù)此進行相應(yīng)處理。2)鼠標 鼠標是CAD作業(yè)中常用的圖形輸入設(shè)備之一，屬于一種定位輸入設(shè)備，可很方便的完成定位、拾取和選擇功能。第11頁/共44頁3)數(shù)字化儀 數(shù)字化儀因制作原理不同而有多種類型，目前常用的是電磁感應(yīng)式數(shù)字化儀。4)圖形掃描儀 圖形掃描儀是一種能將圖紙及文件快速輸入到計算機的高速輸入設(shè)備，根據(jù)光學(xué)原理來獲取被掃描圖紙各點的信息，之后將所獲得的信息進行處理，得到掃描的圖形。其主要性能指標是掃描幅面、掃描分辨率和掃描速度。第12頁/共44頁圖2.2圖形掃描輸入系統(tǒng)

掃描時，獲得的掃描結(jié)果為點陣各點的明暗信息，隨后經(jīng)過矢量化處理，輸出矢量圖，之后進行系列后續(xù)處理，得到CAD系統(tǒng)可使用的圖形格式，如圖2.2所示。第13頁/共44頁5)數(shù)碼相機 用光電轉(zhuǎn)換器件(主要有CCD和CMOS)來感光、濾光并將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。直接可得到圖形文件。6）其它 此外，語音輸入是目前正在研究的圖形方法，該方法利用人的自然語言通過輸入圖形特性參數(shù)及其屬性參數(shù)實現(xiàn)圖形輸入，將是效率很高的一種圖形輸入方法。第14頁/共44頁2.圖形輸出設(shè)備 為方便交流以及生產(chǎn)中的使用，CAD設(shè)計的結(jié)果經(jīng)常需要反映在圖紙上，用于這一用途的輸出設(shè)備統(tǒng)稱為硬拷貝機，主要包括打印機和繪圖儀。 1)打印機 打印機是計算機系統(tǒng)最常用的輸出設(shè)備。點陣打印機噴墨打印機激光打印機等第15頁/共44頁 2)繪圖儀 根據(jù)在圖紙上形成圖形的原理不同，繪圖儀分為噴墨、激光、靜電和筆式繪圖儀。在CAD中最常用的是筆式繪圖儀和噴墨繪圖儀。與打印機相比，繪圖儀可以有選擇的繪制圖形，使用更加靈活，輸出的圖幅也較大。第16頁/共44頁 3.圖形顯示設(shè)備 1)顯示器 標準陰極射線管(CRT)、液晶顯示(LCD)、激光顯示、等離子顯示等。 2)圖形顯示卡 起著CPU與顯示器之間的接口、處理圖形數(shù)據(jù)、加速圖形顯示等作用。第17頁/共44頁 4.生產(chǎn)設(shè)備 最早的CAM主要指的是數(shù)控(NC)加工，相應(yīng)的設(shè)備主要包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機等。隨著CAM技術(shù)的發(fā)展，CAM的定義也不斷拓寬，相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備也不斷增多。 5.計算機網(wǎng)絡(luò)硬件 其硬件設(shè)備主要包括網(wǎng)卡、傳輸媒體、服務(wù)器、計算機終端和網(wǎng)間連接器等。第18頁/共44頁2.2.1系統(tǒng)軟件2.2.2支撐軟件2.2.3應(yīng)用軟件2.2軟件組成目錄返回第19頁/共44頁

軟件一般指計算機運行所需的各種程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)的文檔。CAD/CAM系統(tǒng)的軟件根據(jù)其功能可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件等三個層次。圖2.3表示了這些軟件間的層次關(guān)系。圖2.3CAD系統(tǒng)的軟件組成第20頁/共44頁2.2.1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件指使用、管理、控制計算機運行的操作系統(tǒng)及語言處理程序等的集合，是用戶與計算機硬件的連接紐帶。是支撐軟件和應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，主要包括操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)。1.操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，主要功能是處理機管理、存貯管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。工作站：UNIX、WindowsNT/2000/XP等微機上主要采用Windows系列操作系統(tǒng)。第21頁/共44頁 2.編譯系統(tǒng) 將用匯編語言、高級語言編寫的程序翻譯成計算機能夠直接執(zhí)行的機器指令。有了編譯系統(tǒng)，用戶就可以用接近人類自然語言和數(shù)學(xué)語言的方式編寫程序，而翻譯成機器指令的工作則由編譯系統(tǒng)完成。 目前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的高級語言，如FORTRAN、PASCAL、VisualC++、VisualBasic等均有各自的編譯系統(tǒng)。第22頁/共44頁 2.2.2支撐軟件 在系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上開發(fā)出來的、滿足CAD用戶某些需要的通用軟件或工具軟件。支撐軟件所提供的功能可分為以下幾種： 1.圖形軟件 基本圖形軟件是根據(jù)各種圖形標準和規(guī)范實現(xiàn)的軟件包，大多是供各種應(yīng)用程序調(diào)用的圖形程序庫或函數(shù)庫。如CGI、GKS、PHIGS、OpenGL等。這類圖形資源軟件通常與設(shè)備無關(guān)。第23頁/共44頁 2.幾何建模軟件 通常，幾何造型軟件包括實體造型、曲面造型以及近年來得到迅速發(fā)展的特征造型、參數(shù)化造型、裝配造型等。例如I-DEAS、Pro/ENGINEER、Unigraphics(簡稱UG)等軟件都提供了很完善的幾何建模功能。 3.工程分析和計算軟件 滿足實際生產(chǎn)各種工程分析和計算的需要。這些功能不可能也不必要在CAD應(yīng)用軟件中全部實現(xiàn)，而是以這些工程分析和計算軟件作為支撐。第24頁/共44頁 主要包括： 1)常用數(shù)學(xué)方法庫 用于解決各類數(shù)學(xué)問題，如提供解微分方程、線性方程組、數(shù)值積分、有限差分、曲線(面)擬合等的計算機程序。 2)有限元分析軟件 常見的有限元分析軟件有SAP、SKA、NASTRAN、ANSYS等。 3)優(yōu)化方法軟件 4)模擬仿真軟件 如機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件ADAMS。第25頁/共44頁 4.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem，DBMS)是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立的操縱和管理數(shù)據(jù)庫的軟件。用戶需通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫，因而它是用戶和數(shù)據(jù)庫之間的接口。目前廣泛應(yīng)用的商用數(shù)據(jù)庫管理如INGRES、PB、ORACLE、SYBASE、FOXPRO等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 CAD/CAM涉及大量的圖形信息，需要工程數(shù)據(jù)庫的支持，但這類軟件尚不夠成熟。第26頁/共44頁 5.網(wǎng)絡(luò)工程軟件 網(wǎng)絡(luò)工程軟件包括服務(wù)器操作系統(tǒng)、文件服務(wù)器軟件、通信軟件等。應(yīng)用這些軟件可進行網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)管理、存儲管理、任務(wù)調(diào)度、用戶間通信、軟硬件共享等工作。 6.NC編程軟件 供CAD/CAM系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換和輸出NC加工指令之用。 另外，有些CAD軟件中已經(jīng)集成了CAE，其功能涵蓋了設(shè)計、建模、工程分析等方面的功能，例如UG軟件。第27頁/共44頁 2.2.3應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶為解決實際應(yīng)用問題而自行開發(fā)或委托開發(fā)的程序系統(tǒng)。它是在系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上，或用高級語言編程，或基于某種支撐軟件，針對特定的問題設(shè)計研制，既可為一個用戶使用，也可為多個用戶使用的軟件。 當前，幾乎所有的CAD系統(tǒng)軟件都提供相應(yīng)的二次開發(fā)工具。如：AutoCAD內(nèi)置的VisualLisp開發(fā)語言，支持面向?qū)ο笤O(shè)計的Activex接口；UG的應(yīng)用程序開發(fā)工具UG/OpenAPI等。第28頁/共44頁2.3.1按硬件組成分類2.3.2按工作方式分類2.3.3按功能分類2.3CAD系統(tǒng)的分類目錄返回第29頁/共44頁 CAD系統(tǒng)通常按系統(tǒng)的硬件組成、工作方式和功能的不同進行分類。 2.3.1按硬件組成分類 CAD系統(tǒng)按其硬件組成和計算機技術(shù)的發(fā)展歷程，可分為主機系統(tǒng)、小型機系統(tǒng)、工作站系統(tǒng)、微機系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的微機－工作站系統(tǒng)等5種。 1.主機系統(tǒng) 主機系統(tǒng)又稱大型主機系統(tǒng)，這類系統(tǒng)以一臺大(中)型計算機為中心，采用分時操作系統(tǒng)集中支持幾十個、甚至上百個CAD終端運行。第30頁/共44頁

2.小型機系統(tǒng)

小型機系統(tǒng)又稱小型機成套系統(tǒng)，出現(xiàn)于20世紀70年代后期。它以32位超級小型機為主機，通常帶有幾個到幾十個終端。小型機配有專用的硬件和軟件，是由從事CAD技術(shù)開發(fā)的公司專門為用戶配置的計算機配套系統(tǒng)。 小型機系統(tǒng)具有很強的針對性，適于中等規(guī)模企業(yè)的應(yīng)用要求，但小型機系統(tǒng)針對性過強，應(yīng)用范圍受到限制，用戶難于進一步開發(fā)。目前，此類系統(tǒng)大多已被淘汰。第31頁/共44頁 3.工作站系統(tǒng) 工作站包括工程工作站和圖形工作站，是為滿足用戶在工程和圖形圖像處理上的專業(yè)需求和克服原有大型計算機、小型計算機由于其系統(tǒng)龐大，不能適應(yīng)工程和圖形處理中靈活多變的缺點而研制的專用計算機。工作站具有強大的科學(xué)計算、豐富的圖形處理、靈活的窗口及網(wǎng)絡(luò)管理功能，通過網(wǎng)絡(luò)可以共享系統(tǒng)資源。第32頁/共44頁 4.微機系統(tǒng) 隨著微機運算和圖形處理性能的迅速提高，許多過去只能在工作站上運行的著名的高端CAD/CAM軟件，如CATIA、Unigraphics、Pro/ENGINEER、I-DEAS等，目前均已移植到微機上，微機CAD系統(tǒng)目前主要用于運行中、低端的CAD支撐軟件和應(yīng)用軟件。 5.基于網(wǎng)絡(luò)的微機－工作站系統(tǒng)第33頁/共44頁 2.3.2按工作方式分類 CAD系統(tǒng)按其工作方式可分為檢索型、自動型、交互型和智能型CAD系統(tǒng)4大類。 1.檢索型 預(yù)先將已定型的產(chǎn)品資料(圖樣、技術(shù)文件等)存入計算機，并設(shè)計檢索程序。系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的設(shè)計參數(shù)，選擇標準產(chǎn)品圖樣及有關(guān)數(shù)據(jù)，并調(diào)用系統(tǒng)中的標準程序庫及圖形庫，計算相應(yīng)的參數(shù)及繪制圖形。 適用于產(chǎn)品定型之后標準化、系列化的設(shè)計。不適于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。第34頁/共44頁 2.自動型 自動型系統(tǒng)是設(shè)計者預(yù)先將待解決的問題建立數(shù)學(xué)模型，找到目標函數(shù)，將其求解過程編制程序形成的系統(tǒng)。系統(tǒng)運行時，根據(jù)輸入的參數(shù)自動進行數(shù)學(xué)模型求解，不需人工介入。適用于事先能夠用數(shù)學(xué)模型描述的一類設(shè)計問題。其工作流程圖如圖2.4所示。第35頁/共44頁圖2.4自動型CAD系統(tǒng)工作流程圖第36頁/共44頁 3.交互型 交互型系統(tǒng)是利用輸入、輸出設(shè)備，通過人機對話的方式工作的。 圖2.5為交互式CAD系統(tǒng)的工作流程圖。由于產(chǎn)品的設(shè)計是一個設(shè)計、分析、計算、顯示、修改，不斷反復(fù)的過程，計算機不能代替人的全部思維活動， 將人的創(chuàng)造性與計算機特性充分結(jié)合的系統(tǒng)，是現(xiàn)代CAD應(yīng)用系統(tǒng)的主要類型，適合于新產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)工作。第37頁/共44頁圖2.5交互型CAD系統(tǒng)工作流程圖第38頁/共44頁 4.智能型 將人工智能技術(shù)應(yīng)用于CAD系統(tǒng)，就可以形成智能型CAD系統(tǒng)，用計算機來實現(xiàn)上述問題的求解。 人工智能就是讓計算機擁有人類的智能，在遇到問題時能像人類一樣進行思考和解決問題。 就某一領(lǐng)域來講，實現(xiàn)人工智能目的主要是要讓計算機通過利用計算機中存儲的該領(lǐng)域知識，按照一定的方式進行推理，這一類系統(tǒng)我們稱之為專家系統(tǒng)。第39頁/共44頁 圖2.6為智能型CAD系統(tǒng)工作的流程圖。它主要由知識庫、推理機、實時系統(tǒng)、知