第6章機(jī)械CADCAM應(yīng)用軟件開發(fā)

第六章機(jī)械CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)

6.1軟件工程基礎(chǔ)

6.2機(jī)械CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)原則和步驟

6.3機(jī)械CAD應(yīng)用軟件二次開發(fā)技術(shù)6.1軟件工程基礎(chǔ)提出背景：是為解決20世紀(jì)60年代所出現(xiàn)的軟件開發(fā)過程不容易控制、開發(fā)工作量估算困難、軟件質(zhì)量低、項(xiàng)目失敗率高等“軟件危機(jī)”問題而提出的一種軟件產(chǎn)品開發(fā)的工程方法。軟件工程定義：是指開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)和修改軟件的系統(tǒng)方法，即制定和采用合理的工程原則，以最低的成本、最短的時(shí)間、最好的質(zhì)量開發(fā)出滿足用戶需求的軟件。核心思想：把軟件看作是一個(gè)工程來處理，把需求計(jì)劃、可行性研究、工程審核、質(zhì)量監(jiān)督等工程化的概念引入到軟件產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程，以期達(dá)到工程項(xiàng)目的三個(gè)基本要素－精度、經(jīng)費(fèi)和質(zhì)量－綜合優(yōu)化。軟件生存周期：可行性研究與計(jì)劃階段需求分析階段設(shè)計(jì)階段軟件編制測試階段運(yùn)行與維護(hù)階段測試10%設(shè)計(jì)15%需求分析5%

維護(hù)

67%運(yùn)行3%軟件開發(fā)各階段成本

計(jì)劃需求分析設(shè)計(jì)編碼測試運(yùn)行維護(hù)軟件開發(fā)模型1.瀑布模型各項(xiàng)軟件工程活動(dòng)如同瀑布流水，逐級下落，自上而下、相互銜接的固定次序。瀑布式軟件開發(fā)模型缺陷：無法解決軟件需求不明確的問題；嚴(yán)格按照軟件開發(fā)階段順序進(jìn)行，缺乏靈活性；用戶必須等到軟件開發(fā)后期才能看到軟件的全貌；每個(gè)開發(fā)階段需要嚴(yán)格審查和確認(rèn)，后一階段工作只有等到前一階段審察結(jié)束后才能進(jìn)行，致使開發(fā)工作常常被不必要地耽擱。2.原型模型根據(jù)已知需求，快速開發(fā)所需軟件的原型，然后對軟件原型進(jìn)行評估和測試，進(jìn)行修改和細(xì)化，直至完善為止。需求收集構(gòu)造原型用戶測試運(yùn)行原型意見反饋原型修改補(bǔ)充完善原型式軟件開發(fā)模型特點(diǎn)：可以處理模糊需求，開發(fā)者與用戶充分交流；原型模型系統(tǒng)可作為培訓(xùn)環(huán)境，有利于用戶培訓(xùn)和開發(fā)同步；易于維護(hù)，對用戶更為友好；總的開發(fā)費(fèi)用低，開發(fā)時(shí)間縮短。缺陷：易將次要部分當(dāng)作主要框架，做出不切斷的原型；容易忽略用戶環(huán)境與原型環(huán)境的差異；容易放松對軟件的開發(fā)管理；常常用盡快實(shí)現(xiàn)的需要而忽略一些基本點(diǎn)等。3.螺旋模型是瀑布模型與原型模型的有機(jī)結(jié)合，其開發(fā)過程經(jīng)一次次迭代完成，每迭代一次，軟件開發(fā)前進(jìn)一個(gè)層次，直到得到用戶滿意。風(fēng)險(xiǎn)分析工程實(shí)施測試分析布用戶評估用戶交流計(jì)劃制定螺旋模型螺旋模型一般被分為3-6個(gè)任務(wù)區(qū)域：用戶交流：建立開發(fā)者與用戶交流，不斷了解用戶確切需要；計(jì)劃制定：確定軟件目標(biāo)，選定實(shí)施方案，分析開發(fā)限制條件，定義資源和開發(fā)進(jìn)度；風(fēng)險(xiǎn)分析：分析所選方案，考慮如何識別風(fēng)險(xiǎn)和消除風(fēng)險(xiǎn)；工程實(shí)施：進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編制軟件程序；測試與分析：測試原型系統(tǒng)，分析系統(tǒng)性能指標(biāo)；用戶評估：評價(jià)開發(fā)工作，提出修正建議。CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)原則：高素質(zhì)的軟件開發(fā)人才，既掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，又懂得產(chǎn)品設(shè)計(jì)，熟悉了解用戶的具體需求；所開發(fā)的軟件應(yīng)方便用戶使用，無需對用戶做過多的培訓(xùn)；應(yīng)盡量使用戶少記各種操作規(guī)則、專門術(shù)語和符號；采用靈活的信息提示；可以容忍的響應(yīng)時(shí)間；良好的出錯(cuò)處理。應(yīng)按照軟件工程方法組織CAD/CAM應(yīng)用軟件的開發(fā)。6.2機(jī)械CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)原則和步驟CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)要求明確對硬件性能指標(biāo)要求，包括主機(jī)速度、存儲容量、輸入/輸出設(shè)備等；明確所需的系統(tǒng)軟件和軟件工具,包括操作系統(tǒng)、編程語言、圖形標(biāo)準(zhǔn)等；嚴(yán)格按軟件工程的規(guī)范執(zhí)行；制定軟件質(zhì)量保證計(jì)劃，以確保所開發(fā)軟件可靠、正確和實(shí)用；軟件文檔的編制應(yīng)符合文檔資料的完整、正確、規(guī)范的要求，并力求通俗易懂，避免含糊混淆術(shù)語的使用。CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)步驟可行性研究①可行性論證報(bào)告；②初步項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃；③合同書；④軟件質(zhì)量保證計(jì)劃。需求分析①軟件需求說明書；②數(shù)據(jù)要求說明書；③修改后項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃；④測試計(jì)劃；⑤初步用戶手冊；⑥軟件配置管理計(jì)劃。總體設(shè)計(jì)①總體設(shè)計(jì)說明書；②數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書。詳細(xì)設(shè)計(jì)①細(xì)化總體設(shè)計(jì)說明書；②對各個(gè)程序模塊進(jìn)行過程描述；③確定各個(gè)模塊間的接口信息；④編寫模塊開發(fā)卷宗；⑤評審。軟件編制①模塊開發(fā)卷宗；②初步操作手冊。軟件測試①可運(yùn)行系統(tǒng)源程序清單；②測試分析報(bào)告；③用戶手冊和操作手冊；④項(xiàng)目開發(fā)總結(jié)報(bào)告。運(yùn)行和維護(hù)①運(yùn)行日志；②軟件問題報(bào)告；③軟件修改報(bào)告。CAD/CAM應(yīng)用軟件的總體設(shè)計(jì)主要任務(wù)：進(jìn)行系統(tǒng)功能分析，建立系統(tǒng)功能模型，提出系統(tǒng)主要技術(shù)方案。通過功能分析和功能模塊的劃分，把一個(gè)抽象的、復(fù)雜的問題分解為若干具體的、功能相對于單一、結(jié)構(gòu)簡單的功能子模塊，從而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，便于系統(tǒng)的開發(fā)。例如P156圖6-5減速器CAD系統(tǒng)的功能模型。為了使軟件系統(tǒng)各模塊之間具有高的內(nèi)聚度和低的耦合度，在進(jìn)行功能模塊劃分時(shí)應(yīng)遵循如下原則：保持各模塊相對獨(dú)立原則；“模塊內(nèi)聯(lián)系大、模塊間聯(lián)系小”原則；層次性模塊化結(jié)構(gòu)CAD/CAM應(yīng)用軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)其目的為：對總體設(shè)計(jì)階段的模塊功能要求提出具體、明確的解決實(shí)現(xiàn)方法。主要包括如下各方面：建立數(shù)學(xué)模型和具體算法；工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、資料的處理；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)輸入/輸出過程中的人機(jī)交互方式設(shè)計(jì)。6.3CAD應(yīng)用軟件二次開發(fā)技術(shù)CAD應(yīng)用軟件二次開發(fā)環(huán)境與工具利用計(jì)算機(jī)高級語言開發(fā)，如VC、VB等；以商用CAD/CAM系統(tǒng)作為基礎(chǔ)平臺，利用其開發(fā)工具進(jìn)行CAD應(yīng)用軟件的二次開發(fā)。構(gòu)造面向CAD開發(fā)的CASE（ComputerAidedSoftwareEngineering,計(jì)算機(jī)輔助軟件工程）環(huán)境。AutoCAD二次開發(fā)工具：AutoCAD具有開放的體系結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的ACIS圖形造型內(nèi)核，是應(yīng)用最廣泛的交互式輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，提供了豐富的開發(fā)環(huán)境。1、

AutoLISP/VisualLISPAutoLISP：具有直觀、方便、程序文件小、通用性強(qiáng)、易掌握特點(diǎn)，但運(yùn)行速度慢、保密性差等不足。VisualLISP：可視化開發(fā)工具，克服了AutoLISP不足。裝載運(yùn)行步驟：

激活VisualLISP文本編輯器窗口,進(jìn)行程序編輯；點(diǎn)擊Run工具條按鈕，提示“程序已經(jīng)被裝載”信息；在控制臺提示處輸入帶有括號的AutoLISP程序名，便開始運(yùn)行該程序。通過菜單File→Exit或窗口關(guān)閉按鈕退出。編輯器跟蹤窗控制臺狀態(tài)行菜單區(qū)工具欄

VisualLISP工作界面ADS(AdvancedDevelopmentSystem)

是自AutoCADR11版所提供的一種C語言開發(fā)工具，提供了一套應(yīng)用程序接口API，可使用豐富的C語言函數(shù)庫，能夠完成一些AutoLISP無法完成的任務(wù)，運(yùn)行速度明顯提高。

ADS實(shí)質(zhì)是AutoLISP一種C語言版本，需要通過AutoLISP與AutoCAD通訊來運(yùn)行自身應(yīng)用程序,不能脫離AutoLISP環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行。

ObjectARX(AutoCADRuntimeeXtension)

是自AutoCADR13版所提供的面向?qū)ο骎C++語言開發(fā)工具，是第三代用戶開發(fā)工具。

ARX采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，直接訪問AutoCAD數(shù)據(jù)庫，獨(dú)立進(jìn)行應(yīng)用軟件開發(fā)，是對AutoCAD的實(shí)時(shí)擴(kuò)展。

ARX應(yīng)用程序?qū)嵸|(zhì)為Windows動(dòng)態(tài)連接庫(DLL)，可共享AutoCAD進(jìn)程和內(nèi)存空間，可以與AutoCAD直接通信，允許直接訪問AutoCAD圖形庫。

ARX所需環(huán)境包括：支持ARX和AutoCAD平臺的操作系統(tǒng)、VC＋＋語言編譯系統(tǒng)、ObjectARX所提供的開發(fā)軟件包SDK等。

VBA（VisualBasicforApplicationprogrammingenvironment）提供VB語言開發(fā)ADS應(yīng)用程序的接口VBA，豐富了AutoCAD二次開發(fā)手段。這些接口文件成為AutoCAD的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)安裝組建。AutoLISP編程技術(shù)AutoLISP是一種由一對對圓括號構(gòu)造的表處理結(jié)構(gòu)，可多層嵌套，采用“前綴表示法”。通用格式為：

(函數(shù)名參數(shù))例如：數(shù)學(xué)表達(dá)式：X=(A+B)*CAutoLISP賦值函數(shù):(setqX(*(+AB)C))表元素可為整數(shù)、實(shí)數(shù)、字符串、表、圖元名、符號和變量等多種數(shù)據(jù)類型。常用AutoLISP函數(shù)有：計(jì)算函數(shù)、關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算函數(shù)、字符處理函數(shù)、命令函數(shù)、表處理函數(shù)、條件循環(huán)函數(shù)、文件處理函數(shù)、輸入/輸出函數(shù)、自定義函數(shù)等。

類型函數(shù)功能計(jì)算函數(shù)(+<數(shù)1><數(shù)2>…)返回所有數(shù)的和(-<數(shù)1><數(shù)2>…)返回<數(shù)1>與后面所有數(shù)的差(*<數(shù)1><數(shù)2>…)返回所有數(shù)的乘積(/<數(shù)1><數(shù)2>)返回<數(shù)1>除以<數(shù)2>的商(minusp<數(shù)>)檢查<數(shù)>是否為負(fù)數(shù)，若為負(fù)數(shù)，返回T，否則返回nil(zerop<數(shù)>)檢查<數(shù)>是否為零，若為零，返回T，否則返回nil(1+<數(shù)>)返回<數(shù)>加1后的值，注意1與＋之間不能有空格(1-<數(shù)>)返回<數(shù)>減1后的值，注意1與－之間不能有空格(abs<數(shù)>)返回<數(shù)>的絕對值(sin<角度>)返回<角度>的正弦值，<角度>單位為弧度(cos<角度>)返回<角度>的余弦值，<角度>單位為弧度(atan<數(shù)1><數(shù)2>)若無<數(shù)2>，返回<數(shù)1>的反正切，單位為弧度；若有<數(shù)2>，返回<數(shù)1>/<數(shù)2>的反正切；若<數(shù)2>為零，返回例：已知一板長L，寬為B，若在其上截取直徑為B的圓形板料，畫出排料圖。（defunc:div()(setqp0(getpoint“BasePoint\n”))(setqL(getreal“L=”))(setqB(getreal“B=”))(setqR(*B0.5))(setqp1(polar(polarp00L)1.5708B))(command“rectangle”p0p1)(setqnum(fix(/LB))a0)(setqp2(polar(polarp01.5708R)0R));(while(<anum)(setqp2(polarp