Система автоматизованого проектування

- методи перетворень зображень /повороти, перспектива та ін./;

- моделювання відображення світла від об'єктів з метою покращання їх реалістичності;

- адаптація методів для специфічного застосування;

- використовування відеотехніки мікширування, врізка зображень, запис на відеодисках.

Окрім цього були проведені дослідження деяких спеціальних питань:

- перетворення та сприйняття кольорових просторів;

- класифікація та порівняння алгоритмів усунення невидимих ліній, а також елементарних алгоритмів синтеза зображень;

- розпаралелення алгоритмів в відповідності з заданими критеріями.

Правила, якими необхідно керуватись при розробці програмних засобів графіки.

1. Простота. Програми і засоби машинної графіки повинні бути простими в користуванні.

2. Несуперечливість. З точки зору користувача програми пакету повинні функціонувати узгоджено.

3.Повнота. В наборі графічних функцій не повинно бути суттєвих прогалин.

4. Стійкість. Система графіки повинна бути стійкою для незначних помилок оператора.

5. Продуктивність. Програмні засоби повинні забезпечувати максимально можливу продуктивність в рамках обмежень, що накладають апаратні засоби. Програми графіки повинні бути ефективними, а час реакції повинен бути малим.

6. Економічність. Програми графіки не повинні бути великими та дорогими.

Структура програмного забезпечення графічних систем.

В процесі роботи користувача з графічною системою проводяться різні дії, які можна поділити на три категорії:

1. Взаємодія з графічним терміналом з метою отримання та зміни зображення на екрані.

2. Конструювання моделі деякого фізичного об'єкта з зображення на екрані. Подібні моделі називають прикладними моделями.

3. Введення сконструйованої моделі в оперативну пам'ять ЕОМ або в допоміжний запам'ятовуючий пристрій.

Програмні засоби машинної графіки можна розділити на три модулі

1. Пакет програм машинної графіки

2. Прикладна програма.

3. Прикладна база данних.

загрузкою та пошуком даних в прикладній базі даних. Прикладна програма запускається користувачем з допомогою пакету програм машинної графіки.

20. Функції пакета програм машинної графіки

Пакети програм для машинної графіки повинні реалізовувати цілий ряд функцій, які можна об'єднати в функціональні групи. Кожна така група реалізує наступні взаємодії між користувачем та системою:

формування елементів графічного зображення;

перетворення;

управління відображенням та організація вікон;

сегментація зображень.

Формування елементів графічного зображення.

Графічним елементом в машинній графіці являється базисний фрагмент зображення, такий як крапка, лінійний відрізок, коло та ін. Набір елементів в системі може включати літерно-цифрові знаки та спеціальні символи. Користувач може побудувати прикладну модель з набору елементів, / які існують в системі.

Перетворення.

Перетворення використовують для зміни зображення на екрані дисплея і для переміщення об'єктів бази даних. Перетворення застосовують до графічних елементів, для того щоб допомогти користувачу побудувати прикладну модель. Ці перетворення включають збільшення або зменшення розмірів зображення внаслідок масштабування, його перенесення або обертання.

Управління відображенням та організація вікон.

Ця групa функцій дає можливість розглядати зображення під необхідним кутом і при необхідному збільшенні. В дійсності тут використовують різні перетворення прикладної моделі. Інколи такі функції називають кадруванням, оскільки графічний екран при цьому відіграє роль вікна, через яке ведеться, спостереження за графічною моделлю.

Ще один аспект управління відображенням - це усунення невидимих ліній Усунення невидимих ліній - це процедура, за допомогою якої в зображенні виділяють видимі та невидимі лінії (або частини ліній) являються видимі, для того щоб вони були усунуті і зображення отримало більш наглядний вираз. В інших системах пакет машинної графіки суттєво складніший і в наших системах пакет машинної графіки суттєво складніший і сама програма визначає які лінії необхідно-усунути.

Сегментація зображення.

Функції сегментації зображення дають можливість користувачу вибірково знищувати, замінювати або якось інакше модифікувати зображення або його частину. Термін "сегмент" відноситься до конкретної частини зображення, яка підлягає модифікації. Сегментом може бути як окремий елемент, так і логічно зв'язана група елементів яка може модифікуватись як одне ціле.

Ввід даних користувачем.

Ввід даних проводиться з допомогою операторних пристроїв вводу. До таких пристроїв можна віднести: клавіатуру, сканер, світлове перо, електронний планшет з пером та ряд інших. Функції вводу повинні програмуватись так, що максимально забезпечити ефект який досягається застосуванням діалогових можливостей інтерактивної машинної графіки. При проектуванні програмного забезпечення необхідно найти компроміс між бажанням мати достатнє число функцій, що перекривають всі ситуації вводу даних і небезпекою завалити користувача такою кількістю команд, що їх неможливо буде запам'ятати.

21. Каркасне та об'ємне моделювання

Раніше системи автоматизації проектування являли собою автоматизовані креслярскі дошки, призначені для роботи з двомірним зображенням. Оператори могли використовувати ці графічні системи для розробки лінійного креслення з подальшим виводом високоякісного зображення на папері.

Але у таких систем був один суттєвий недолік. Отримані креслення зображували трьохмірні об'єкти в лінійному просторі і тому для тих, хто хотів з ними розібратись необхідно, було самому відновлювати трьохмірний образ, об'єкту по його двомірному представленню.

Сучасні САПР мають можливість подавати об'єкт проектування в трьох вимірах. ЕОМ дає можливість відтворювати ортогональні проекції об'єкта, креслення в перспективі і зображення в збільшеному масштабі.

Каркасне моделювання.

В більшості сучасних графічних систем реалізується каркасне моделювання. При побудові каркасної моделі ребра об'єкта моделювання зображуються лініями. Для об'єктів, які мають криволінійні поверхні, можуть додаватись контурні лінії, що відповідають контурам об'єкту. Зображення об'єкту в данному випадку нагадує дротяний каркас, що й найшло відображення в назві цього типу моделей.

Каркасним моделям притаманний цілий ряд обмежень, які .особливо яскраво проявляються в випадку трьохмірних об'єктів, оскільки досить часто каркасні моделі повністю адекватні двомірному поданню.

Монолітні моделі.

Кроком вперед в порівнянні з каркасними моделями як по відношенню до реалістичності (з точки зору користувача), так і опису в ЕОМ являється метод конструювання монолітних (об'ємних) моделей. В цьому методі моделі подаються користувачу в вигляді об'єднаного тіла, де ризик помилитися при інтерпретації зображення зведений до нуля. Якщо зображення кольорове, то воно стає дуже реалістичним.

На сьогоднішній день розроблено два основні принципи об'ємного моделювання:

1. Каркасна об'ємна геометрія ( С-представлення ), яка також, називається методом конструювання з стандартних блоків.

Граничне-представлення ( В-представлення ).

С- представлення дозволяє користувачу будувати модель з об'ємних графічних примітивів, наприклад з прямокутних блоків, кубів, сфер та пірамід.

Для В-представлення необхідно, щоб користувач намалював на екрані електронно-променевої трубки з допомогою електронного планшета з пером або другого аналогічного пристрою контури або границі об'єкту проектування. Доведення моделі до необхідної форми проводиться з допомогою різних перетворень.

Кожна з наведених систем має свої недоліки та позитивні якості. Каркасна об'ємна геометрія чудово працює з об'єктами, що піддаються розбиттю на стандартні примітиви, а граничне представлення спрацьовує при необхідності представлення складних незвичайних форм об'єкта проектування.

Більшість існуючих на сьогоднішній час САПРів дають широкі можливості для розробки конструкторських креслень. До таких можливостей можна включити:

1. Автоматичне замальовування поверхонь при побудові каркасних моделей.

2. Нанесення текстових надписів на креслення. При цьому звичайно існує можливість зміни розміру та гарнітури шрифту.

3. Напівавтоматичне проставлення розмірів. Необхідні розміри можуть братись з бази даних, наприклад, різні типи допусків, англійська або міжнародна система розмірів, лінійні або кутові позначення .

4. Автоматичне, формуванню переліків деталей для складання.

22. Сучасні графічні пакети для інженерів машинобудівельників

В даний час в якості фактичного стандарта на програмне забезпечення для розробки конструкторських креслень на ПЕОМ затвердилась система AutoCAD.

Ця система підтримує процес креслення виробів на екрані ПЕОМ, вeдення графічної бази даних та вивід отриманих креслень на друкуючий пристрій або графопобудовувач.

При цьому забезпечується підвищена продуктивність праці при кресленні та значне покращання якості графіки. Настройка пакета AutoCAD на специфіку стандартів ЄСКД ще більше підвищує продуктивність праці. Введення в ПЕОМ параметричних програм /параметричні програми - програми, що дають можливість отримати зображення типового об'єкту, ввівши тільки початкові його параметри в режимі діалогу/, креслення типових елементів, може забезпечити подальше підвищення зручності роботи конструктора.

Автоматизоване робоче місце конструктора представляє собою доповнення до графічного пакету AutoCAD.

АРМ констуктора забезпечує:

- вибір меню і автоматизоване креслення форматів ЄСКД А1, А2, АЗ, А4 з низьким та високим штампами;

- автоматизоване креслення позначень: шорсткість оброблюваної поверхні, покриття швів зварних з'єднань та клеєних з'єднань, стандартних клепаних з'єднань;

- автоматизоване креслення позначень допусків: прямолінійності, площинності, циліндричності, паралельності, перпендикулярності, нахилу, співвісності, симетричності, радіального биття, торцьового биття, биття в заданому напрямку, форми профілю, форми поверхонь;

- автоматизоване креслення типових отворів: на кресленнях і отворів з фаскою, отворів з двома фасками, отворів з різьбою, отворів з конусом

- програми проставлення розмірів в відповідності з ЄСКД: горизонтальних лінійних розмірів, вертикальних лінійних розмірів, радіусів та діаметрів;

- повний набір програм для розміщення та редагування текста на полі креслення;

- автоматизоване креслення кріпильних деталей в широкій номенклатурі болтів, гвинтів, шайб і т.д.

Дана система автоматично дозволяє креслити не тільки стандартні але й оригінальні кріпильні деталі. Особливо в цьому плані корисна бібліотека параметризованого кріплення. В ній існують таблиці міцнісних характеристик кріпильних деталей. Для різних матеріалів в таблиці приведені: інформація про допустимі навантаження на розрив різьб, інформація про допустимі зусилля та моменти затягування різьб, інформація про допустимі навантаження на зріз стержнів.

Система призначена для застосовування в конструкторських підрозділах при автоматизованій розробці конструкторської документації з використанням графічного пакету

Пристрої вводу -виводу графічної інформації

Операторські пристрої вводу застосовуються в графічних робочих станціях для забезпечення зручностi і спілкування користувача з системою. Робочі графічні станції мають звичайно декілька типів пристроїв вводу даних, що дозволяє оператору вибирати різні завчасно запрограмовані функції вводу. Ці функції дають можливість формувати або змінювати зображення на екрані дисплея або вводити в систему символьну інформацію. В результаті на дисплеї створюється закінчене зображення деякої деталі, а в базі даних САПР появляється її повний геометричний опис.

Різні типи операторських пристроїв вводу, що застосовуються в САПР умовно можна розділити на три класи:

1. Пристрої управління курсором.

2. Цифрові перетворювачі.

3. Літерно-цифрові клавішні термінали. Пристрої двох перших класів застосовуються для організації графічної взаємодії користувача з системою, а клавішні термінали використовуються в якості пристроїв вводу команд та цифрових даних.

Існують два основних типи графічної взаємодії, що здійснюється курсором та за допомогою цифрового перетворення:

1. Формування та позиціонування нових елементів зображення на екрані дисплея.

2. Показ або інша ідентифікація місця на екрані, пов'язаного звичайно з висвітлюваним зображенням.

В ідеалі графічний пристрій вводу повинний бути придатним для використання обох вказаних функцій. Але такого важко досягнути з допомогою одного пристрою, і тому в більшості графічних станцій використовують декілька різнотипних пристроїв вводу.

Управління курсором.

ЕОМ здатна зчитувати дані про положення курсора, отже користувач управляючи положенням, курсору може вводити в базу даних САПР інформацію, що характеризує місце розташування конкретних графічних об'єктів або їх фрагментів. Типовим прикладом таких дій може бути установка користувачем курсора в початкове положення деякої лінії.

Існує цілий ряд пристроїв управляючих курсором:

Координатні маніпулятори.

Управляючі клавіші на клавіатурі термінала.

Рукоятка маніпулятора

Шаровий маніпулятор.

Світлове перо.

Електронний планшет з пером.

Перші з чотирьох перелічених пристроїв забезпечують управління курсором без будь якого безпосереднього фізичного контакта користувача з екраном. Останні два пристрої вимагають, щоб користувач керував курсором, дотикаючись екрана (або деякої іншої плоскої поверхні, пов'язаної з екраном) пристроєм типу авторучки.

Необхідно відмітити, що координатні маніпулятори, управляючі клавіші та шарові маніпулятори звичайно мають обмежене застосування - вони лише управляють курсором. Світлове перо та електронний планшет не тільки управляють курсором, але виконують інші функції вводу:

- Накреслення зображення на екрані;

- Відмітка місця на екрані або планшеті для зазначення необхідного малюнку;

- Вибір частини екрана для отримання збільшеного фрагменту зображення. Цифрові перетворювачі.

Цифрові перетворювачі слугують для отримання координат Х та У з креслення виконаного на папері. Електронний слідкуючий пристрій має ключ, з допомогою якого користувач може зафіксувати необхідні координати Х і У положення такого пристрою. Ці координати можна ввести в пам'ять ЕОМ або зберегти на зовнішньому носію. Цифрові перетворювачі можуть забезпечити точність порядку 0. 0025 мм.

Такі цифрові перетворювачі мало придатні для роботи по конструюванню трьохмірних об'єктів, оскільки робота іде в двох площинах. Вони застосовуються для перетворення в цифрову форму лінійного зображення. Користувач може ввести дані з ескізу або крупномасштабного креслення і відредагувати це креслення з необхідною точністю та деталізацією.

Цифрові перетворювачі можуть використовуватись для редагування виконаного від руки ескізу нової конструкції з ціллю отримання кінцевого креслення.

Графопобудовувачі та інші пристрої виводу.

В рамках САПР використовуються різні типи вихідних пристроїв:

Графопобудовувачі;

Друкуючі пристрої;

Лазерні пристрої;

Вихідні мікрофільмуючі пристрої.

Точність та якість креслення, виконаного графопобудовувачем значно вища якості та точності зображення на дисплеї. Високоточні графопобудовувачі забезпечують отримання креслення майже з тією ж точністю, яка є в цифровому описі в базі даних САПР.

На сьогодні застосовують два типи графопобудовувачів: барабанні та планшетні.

Барабанні графопобудовувачі .

Барабанний графопобудовувач складається з круглого барабана, який встановлюється, як правило, горизонтально, та повзунка, який може пересуватись вздовж направляючої, змонтованої паралельно осі барабана. Папір щільно прилягає до барабана, а пристрій для креслення закріплюється до повзунка.

Взаємне переміщення пера і паперу досягається з допомогою координації обертання барабана з рухом повзунка. Графопобудовувачі барабанного типу мають високу швидкість креслення і можуть забезпечити виконання креслення необмеженої довжини. Ширина його проте обмежена довжиною барабана.

Планшетні графопобдовувачі.

Планшетний графопобудовувач має плоску поверхню для креслення, до якої прилягає папір. З двох боків столу розташовані паралельні направляючі. Вздовж направляючих пересувається міст, що забезпечує рух по координаті Х. До мосту закріплена ще одна направляюча, вздовж якої рухається пишуча головка. Переміщення пишучої головки відносно мосту забезпечує рух по координатній осі У.

Пишуча головка оснащена пером або олівцем, які можуть підійматись або опускатись забезпечуючи необхідний контакт з папером.

Багато графопобудовувачів забезпечуються декількома перами з чорнилами різних кольорів, що дозволяє отримувати кольорові креслення.

Лазерний друкуючий пристрій.

В лазерних друкуючих пристроях використовується електрографічний принцип створення зображення.

Серцем лазерного пристрою являється фотопроводячий циліндр, який ще називають друкуючим барабаном. З допомогою барабану проводиться перенос зображення на папір. Він являє собою металічний циліндр покритий тонким шаром токопроводячого напівпровідника. Поверхні цього покриття можна придати позитивний або негативний заряд який зберігається на поверхні, але тільки до тих пір, поки барабан не освітлений. Якщо яку-небудь частину барабана проекспонувати, то покриття придає провідність і заряд стече з освітленої ділянки, утворивши незаряджену зону.

Наступною важливою частиною є лазер та прицезійна оптико-механічна система, що переміщує промінь.

Малогабаритний лазер генерує тонкий світловий промінь, що відображується від дзеркал. Щоб отримати зображення, лазер включається і виключаться управляючим мікропроцесором. Дзеркало розвертає промінь в сторону барабану. Все це створює на поверхні барабану скрите зображення, в якому ті участки які повинні бути чорними мають один заряд, а білі - протилежний.

Далі барабан проходить біля валка, подаючого зі спеціального контейнера фарбуючий порошок - тонер. Частинки тонера, заряджені позитивним зарядом, прилипають тільки до нейтральних ділянок, відштовхуючись від позитивно заряджених.

Наступним є перенос тонера на папір. Папір витягується з поданого лотка і з допомогою системи валів пересувається до друкуючого барану. Перед самим барабаном паперу надається статичний заряд. Потім папір прижимається до поверхні барабана. Заряди різної полярності викликають перенос тонера з поверхні барабана на поверхню паперу.

Тонер складається з речовини, що легко плавиться. При нагріванні до 200-220 градусів порошок розплавляється і з'єднується з поверхнею паперу.

23. Автоматизована розробка виробничих процесів

В зв'язку з наявністю проблем, характерних для ручного способу розробки виробничих процесів, в останні роки проводяться спроби розробити машинні програми, які б на основі даних про характеристики конкретної деталі автоматично або автоматизовано генерували необхідну послідовність технологічних операцій.

Автоматизована система проектування відкриває перспективи для зменшення рутинної канцелярської роботи інженера - технолога. В той же час вона забезпечує можливість розробки таких технологічних маршрутів, які раціональні та оптимальні.

На сьогоднішній час розроблюється два альтернативні підходи до автоматизації розробки виробничих процесів:

1. Автоматизовані системи пошукового типу ( інколи називають - варіантні системи).

2. Генеруючі автоматизовані системи.

24. Автоматизовані системи розробки виробничих процесів пошукового типу

Автоматизовані системи пошукового типу основані на ідеології класифікації та кодування деталей. В рамках такого підходу деталі, що виробляються на підприємстві, групуються по класах, які різняться за своїми виробничо - технологічними характеристиками. Для кожного класу деталей встановлюється типовий план виробничого процесу. Цей план заноситься в пам'ять ЕОМ і використовується при появі нових деталей того ж класу. Створення машинних файлів та організація ефективного пошуку планів, що відповідають новим деталям, потребує розробки системи класифікації та кодування деталі. Для деяких нових деталей може виникнути необхідність редагування одного з вже існуючих планів виробничого процесу. Так відбувається, коли технологічні вимоги до нової деталі незначно відрізняються від типових. Технологічний маршрут, що рекомендує машина, може і для нової деталі лишитись стандартним, але конкретні операції, що виконуються на кожному верстаті, можуть бути іншими. Повний план виробничого процесу повинен фіксувати як окремі технологічні операції, так і послідовність верстатів, через які повинна пройти деталь, що виготовляється. Із-за змін, що вносяться в план виробничого процесу, який зберігається в ЕОМ, такі системи інколи називають варіантними системами.

Користувач починає з того, що вводить з терміналу кодовий номер деталі. Після цього програма автоматизованої розробки виробничих процесів приступає до пошуку в файлі класів деталей, для того, щоб визначити, чи існує в файлі введений код. Якщо всередині файла існує тотожний кодовий номер, то з існуючих машинних файлів дістаються типові схеми маршрутизації та послідовність конкретних операцій для видачі користувачу. Типовий план ведення процесу аналізується користувачем для того, щоб можна було внести в нього необхідні зміни, привівши план в відповідність з проектом нової деталі. Після такого редагування програма формує машинний код типового вигляду. Якщо в машинному файлі не вдалось знайти кодового номеру, який точно співпадає з кодовим номером нової деталі, то користувач може організувати пошук в файлі технологічних маршрутів і в файлі послідовності операцій для виявлення подібних деталей, плани виробництва якій могли б бути використані для визначення схеми виготовлення нової деталі. Будучи один раз встановленим, план виробничого процесу для деталі з новим кодовим номером стає типовим для майбутніх деталей тієї ж класифікаційної групи.

25. Генеруючі автоматизовані системи розробки виробничих процесів

В генеруючих системах розробки виробничих процесів ЕОМ використовується для автоматизованого синтезу конкретного виробничого процесу на основі ескізу деталі. В цьому випадку необхідним являється набір алгоритмів, які забезпечують поступову добудову кінцевого процесу виготовлення деталі на основі послідовності технічних та логічних рішень. Вхідна інформація повинна включати повний опис деталі, що обробляється. Для цього може знадобитись використовування її кодового номеру, щоб мати можливість розшукати всю необхідну інформацію про деталь, але при цьому зовсім не мається на увазі використовування існуючого типового плану. Замість цього генеруюча система синтезує варіант оптимальної послідовності ведення процесу і цей ескізний варіант грунтується на аналізі геометрії деталі, її матеріалі та інших факторах, які можуть впливати на виробниче рішення.

В ідеальному випадку генеруючий пакет програм розробки виробничих процесів повинен забезпечити синтез оптимального процесу для будь - яких деталей, що проектуються. Але в дійсності системи генеруючого типу по своєму застосуванню далеко не універсальні.

26. Переваги автоматизованої розробки виробничих процесів

Автоматизована розробка виробничих процесів, незалежно реалізується вона в формі пошукової системи або генеруючої системи, має ряд переваг порівняно з розробкою вручну.

1. Підвищення раціональності прийняття рішень.

При автоматизованїй підготовці технологічних маршрутів їх вибір більш узгоджений, логічно обумовлений, ближчий до оптимального, ніж при розробці вручну. Плани виробничих процесів будуть при цьому більш узгодженими, так як всі проектанти використовують одні і ті ж програмні засоби,

2. Підвищення продуктивності праці проектантів.

При автоматизованому проектуванні робиться менше помилок, проектувальник отримує оперативний доступ до всієї інформації в базі даних, що стосується виробу, який він проектує. Застосування автоматизованого проектування може привести до зростання продуктивності праці на 600 %.

3. Скорочення затрат праці на підготовку виробництва.

Внаслідок скорочення часу розробки маршрутно-технологічної карти для нової деталі скорочується час виробничого циклу.

4. Підвищується чіткість заповнення технічної документації.

Машинний документ виглядає акуратнішим та простіше читається.

5. Можливості включення інших прикладних програм.

Систему розробки виробничих процесів можна спроектувати з врахуванням взаємодії з іншими пакетами прикладних програм з метою автоматизації різних трудомістких операцій по забезпеченню виробництва.

27. Типова структура програмно-інформаційного та лінгвістичного забезпечення САПР

Реалізація основних вимог до САПР пов'язана з формуванням її типової структури, що виконується на рівні засобів лінгвістичного, інформаційного та програмного забезпечення. (рис. 18).

І. Засоби лінгвістики.

Засоби лінгвістики САПР визначають типовий склад мов, необхідних для її функціонування і взаємодії з користувачем. Лінгвістичне забезпечення включає три групи мов експлуатації САПР:

1. Мови користувача, призначені для його взаємодій з системою і необхідні для опису об'єкта проектування, базових елементів і управляючих директив.

Опис об'єкта проектування виконується на рівні базових елементів і чисельних значень параметрів цих елементів. Базові елементи, залежно від цільового призначення САПР, описують конструкцію елемента, алгоритм його функціонування, операції технологічного процесу обробки елемента, форми документації, що випускається САПР і т.п.

Директиви управління формують технологічний процес проектування (послідовність операцій при проектуванні конкретного об'єкта). Вони можуть визначати нa6ір параметрів для конкретної операції .

2. Мови внутрішнього представлення даних (МВПД)- призначені для опису інформаційної моделі об'єкта в оперативній базі даних (робочий масив - рис. 18). МВПД задають формати внутрішнього представлення даних та забезпечують оперативну інформаційну взаємодію між проектними процедурами (програмними модулями).

3. Мова машинного архіву - призначена для збереження графічної та текстової інформації (МГТІ) по спроектованому об'єкту. Ця мова забезпечує єдину форму збереження документації в архіві, що необхідно для випуску її на різних технічних засобах.

Крім вищеперелічених мов, що пов'язані з експлуатацією САПР, в розвинутих системах створюються також спеціальні інструментальні мови, для задач формування прикладного програмного забезпечення. Інструментальні мови орієнтовані на предметні області і являються, як правило, макророзширенням стандартних алгоритмічних мов.

II. Засоби інформаційного забезпечення.

Типовими структурними одиницями інформаційного забезпечення САПР являються три групи сховищ інформації, що утворюють базу даних САПР.

Першим постійним сховищем даних являється бібліотека базових елементів різного рівня, в яку входять:

- опис моделей елементів різного цільового призначення та рівнів інтеграції;

- опис форматів документів;

- опис технологічних даних;

- різна нормативно-довідкова інформація;

Другим є тимчасове (в межах часу проектування об'єкта) сховище - робочий масив, призначений для збереження описаної структури (елементів та зв'язків) об'єкта проектування на різних етапах його створення. Форма і склад опису відповідає умовам роботи з модулями проектування. По своєму складу робочий масив є ІНФОРМАЦІЙНОЮ МОДЕЛЛЮ ОБ'ЄКТА.

Інформаційна модель об'єкта (ІМ) проектування є ядром процесу автоматизованого проектування конкретного об'єкта. По змісту ІМ представляє собою структуру об'єкта, необхідну для формування математичних моделей, які використовуються в проектних модулях САПР. Інформаційна модель створюється в результаті трансляції вхідного опису об'єкта. В процесі виконання проектних операцій ІМ слугує засобом інформаційної взаємодії між окремими модулями САПР. При виконанні проектних операцій ІМ неперервно оновлюється та модифікується. На кінцевому етапі проектування ІМ являє собою закінчений опис об'єкта проектування в формах мови внутрішнього представлення і слугує для формування документації.

Третім є тимчасове (або довгострокове, на час розробки проекта) сховище документації по об'єкту проектування. Оскільки в САПР можуть відбуватись одночасно роботи по декількох об'єктах, дане сховище повинно зберігати документацію до моменту випуску її у відповідній формі. Подальшим сховищем по спроектованих об'єктах є автоматизована архівна служба, що виконує всі функції для архівації та довгострокового збереження документів. До таких функцій відносяться введення змін, формування документів, врахування розсилок та ін. Оскільки архівна служба вимагає комплексного ведення об'єкта, в ній повинна зосереджуватись вся документація по ньому. Тому такий архів повинен мати засоби інформаційної взаємодії як з САПР, так і з конструкторськими розділами.

IІI. Засоби програмного забезпечення.

Програмний комплекс типової САПР включає наступні програмні компоненти:

Трансляція вхідного завдання.

Формування структури інформаційних моделей.

Управління базами даних САПР (СУБД САПР).

Управління обчислювальним процесом "Монітор САПР".

Інтерфейс бази даних.

Модулі проектування.

Формування документів.

Ведення архіву САПР.

Пост процесори випуску документації.

Програми трансляції здійснюють граматичний розбір та інтерпретацію завдання на виконання проектних робіт в САПР. Завдання включає опис проекту проектування, опис базових елементів та директиви управління.

Програми формування структури інформаційних моделей розкривають відтрансльований опис об'єкту проектування з використанням бібліотеки базових елементів в повний набір даних - робочий масив.

Програми управління базою даних САПР здійснюють наповнення та ведення бібліотеки базових елементів в режимах інтерактивної взаємодії з користувачем САПР, забезпечують оперативний автоматичний обмін даними бібліотеки базових елементів з робочим масивом по запитах програм формування інформаційних моделей.

Програма "Монітор САПР".забезпечує управління послідовністю виконання проектних робіт відповідно до управляючих директив. При наявності спеціалізованого монітора він може виконувати стандартний набір операцій, що визначаються маршрутною картою.

Програмні інтерфейси бази даних забезпечують переклад текстів інформаційних моделей, представлених в робочому масиві на мові ВПД у форму, необхідну для програм, які виконують проектні процедури та обернене перетворення результатів проектування у формат мови ВПД робочого масиву.

Проектні модулі проектування є прикладним програмним забезпеченням, що визначає проблемну орієнтацію конкретної САПР. Кожен модуль є системним компонентом програмного забезпечення САПР і виконує певну закінчену проектну процедуру або групу процедур. Модулі інформаційно взаємодіють з системою через робочий масив з використанням засобів програмного інтерфейсу.

Програми формування документації забезпечують перетворення, розміщення, перекодування тексту, символьної інформації в геометричну з дотриманням нормативних вимог, прийнятих в конструкторській документації.

Програми ведення архіву документації по спроектованому об'єкту забезпечують збереження, пошук та видачу документації, сформованої в САПР по групі об'єктів, що знаходяться в процесі проектування.

Постпроцесори випуску документації призначені для перетворення графічної та символьної інформації з стандартної архівної форми в форму, необхідну для виконання. Постпроцесори поділяються на три основні класи:

постпроцесори випуску текстової документації на друкуючих пристроях;

постпроцесори формування графічної документації на графопобудовувачах;

постпроцесори формування технологічної документації для автоматизованого виробництва.

28. Класифікація програмного забезпечення САПР

автоматизований програмний графіка

Загальну сукупність програмних засобів САПР необхідно розглядати в двох основних січеннях:

за функціональним призначенням;

за місцем програмних засобів в організаційній структурі (по організаційній ознаці).

За функціональним призначенням програми поділяються на:

програми управління обчислювальним процесом;

прикладне програмне забезпечення.

За організаційною ознакою програми діляться на:

базове програмне забезпечення; .

системні модулі.

Програми управління обчислювальним процесом забезпечують організацію даних, інформаційний обмін та формують обчислювальний процес. Програми управління в сучасних САПР можуть формуватись на основі засобів універсальних СУБД, які забезпечують необхідні форми інтерфейсу, ведення баз даних.

Прикладні програми забезпечують виконання проектних задач конкретної САПР, формують та випускають документацію по об'єкту проектування. До прикладних можуть бути віднесені також програми постпроцесування.

Базове програмне забезпечення (БПЗ) є ядром програмного комплексу САПР. Головним змістом БПЗ є програми управління.

Системні модулі представляють собою функціонально завершені програмні комплекси, які взаємозв'язані з інформаційною моделлю та управлінням. Всі вони орієнтовані на виконання певного кола проектних задач.

Проектні процедури САПР

Проектні процедури є основою прикладного програмного забезпечення. Їх склад і зміст визначають проблемний рівень "інтелекту" САПР. Проектна процедура або група проектних процедур, що виконують певну задачу автоматизованого проектування, оформлюються в вигляді програмного модуля.

Проектні процедури САПР можна розбити на два основні класи: процедури математичного моделювання та процедури синтезу проектних рішень. 1. Процедури математичного моделювання. В САПР модель є апаратом аналізу. На моделі відбувається перевірка правильності рішення, що пропонується людиною або спеціальною програмою пошуку. З цією метою модель повинна забезпечувати зв'язок між проектними рішеннями та критеріальними показниками якості рішення, що приймається. На таких моделях можна проводити пошуковий експеримент.

В процесі формування математичної моделі беруть участь програми трансляції формалізованого завдання, формування структури об'єкта (інформаційної моделі) та модулі проектування.

2. Процедури синтезу проектних рішень. Процедури синтезу - це активні програмні засоби - апарат пошуку технічних рішень, які використовують при необхідності математичну модель для аналізу рішень, що приймаються. Процедури синтезу проектних рішень можна розбити на ряд підкласів, з яких можна виділити два основних. До першого відносяться програми автоматичного пошуку рішень, до другого - програми розрахунку технічних параметрів. Програми автоматичного пошуку рішень базуються на організації ітераційних циклів у математичних моделях. Вони здійснюють модифікацію моделей та проводять оцінки критеріальних показників на їх відповідність вимогам. Процес пошуку зупиняється при досягненні критеріальними показниками певного рівня.

Математична модель з програмою пошуку утворює циклічну (ітераційнy) процедуру пошуку технічних рішень, які задовольняють умови проектування.

Програми розрахунку технічних параметрів базуються на розрахункових методах, реалізують обчислювальний алгоритм, який видає числове значення шуканих параметрів. Звичайно такий алгоритм відображає рішення системи рівнянь або аналітичну (або емпіричну) залежність, яка забезпечує розрахунок шуканих параметрів при заданих вхідних умовах. (Приклад: розрахунок параметрів кінематичного ланцюга з врахуванням вимог по зусиллях та розмірах).

Програмно - методичні комплекси САПР

Базове програмне забезпечення складає ядро, обов'язкову частину проблемно - орієнтованої САПР.

Воно в сукупності з стандартними базами даних ( бібліотека, архіви, робочі масиви) та лінгвістичним забезпеченням утворює базове інформаційно-програмне забезпечення САПР.

В базове програмне забезпечення входять програми :

трансляції і програмного забезпечення бази даних ;

управління базою даних ;

управління обчислювальним процесом (монітор) ;

формування структури інформаційної моделі ;

формування і випуск документації ;

ведення архіву .

В базове програмне забезпечення можуть включатись також системні програмні модулі, загальні для проблемно-орієнтовної САПР.

Програмне забезпечення систем часткового застосування утворюється підключенням до базового програмного забезпечення спеціальних програмних модулів проектування.

Мінімальний склад програмно-інформаційних засобів, що реалізує процес обчислення складає програмно - методичний комплекс (ПМК) САПР.

В склад ПМК входить базове програмне забезпечення з відповідним набором системних модулів, а також необхідні засоби лінгвістичного та інформаційного забезпечення. ПМК має єдину інформаційну модель об'єкта, з якою взаємодіють системні модулі даного ПМК.

Системний програмний модуль виконує закінчену проектну операцію або операцію формування документації, задачу постпроцесування та ін.

Група інформаційно-узгоджених програмно - методичних комплексів (ПМК), в якій кожній комплекс виконує певну проектну задачу над загальним об'єктом проектування, складає основу інтегрованої САПР. Наявність автоматичного інформаційного обміну між окремими ПМК інтегрованої САПР дозволяє здійснювати наскрізний обчислювальний процес.

Кожен ПМК інтегрованої САПР може мати своє базове інформаційне програмне забезпечення, інтеграція в такому випадку забезпечується їх інформаційною узгодженістю.

Режими виконання проектних операцій

Звичайно виділяють 3 основні методи обробки (виконання) задач на ЕОМ:

пакетна обробка;

віддалена пакетна обробка;

діалогова обробка.

Пакетна обробка стосовно задач САПР включає виконання закінченої проектної операції з видачею діагностичної інформації або проектної документації. В режимі пакетної обробки виконання задачі відбувається в порядку черги в загальному пакеті задач. Виконання задачі може здійснюватись з врахуванням пріоритету. Управління пакетом задач здійснюється централізовано з пульта оператора обчислювальної машини.

Віддалена пакетна обробка дозволяє користувачу вставляти задачу в загальну чергу з допомогою дистанційно віддаленого термінального пристрою. Всі останні атрибути пакетної обробки при цьому зберігається.

Діалоговий режим взаємодії включає покрокове виконання проектної процедури.

Розбита по часу сукупність ітераційних кроків складає сценарій діалогового процесу проектування.

Умовою виконання діалогу є оперативність, яка оцінюється часом реакції системи. Система працює в парі з людиною, тому час реакції повинен відповідати режиму проектувальника і не перевищувати, як правило, декількох десятків секунд.

В сучасних ЕОМ пакетна обробка і діалог здійснюється, як правило, в мультіпрограмному режимі роботи ЕОМ. На відмінність від однопрограмного (монопольного) режиму при мультіпрограмуванні в оперативній пам'яті ЕОМ одночасно знаходиться декілька задач. Мультіпрограмування особливо вигідно при діалогових методах обробки, оскільки при цьому значно скорочуються простої центрального процесора, які виникають під час обдумування людиною наступного кроку проектних робіт.

29. Експертні системи

Експертна система - це обчислювальна система, яка оперує знаннями спеціаліста в певній предметній області знань і здатна приймати рішення на рівні цих спеціалістів.

Вона повинна відповідати таким вимогам:

рішення, які приймаються з допомогою цієї системи, повинні відповідати рівню рішень експерта;

способи рішення, які приймає система, в будь-який момент повинні виводитись у формі, зрозумілій користувачу;

система повинна адаптуватись до користувача, змінюючи як формулювання запитань та задач, так і послідовність їх;

система повинна мати можливість накопичувати, зберігати, використовувати загальні та часткові схеми міркувань;

в процесі "життєдіяльності" система повинна мати властивість проводити ревізію даних та схем міркувань (властивість інтросекціі). Основними компонентами такої системі будемо вважати:

лінгвістичний процесор, який здійснює зв'язок компонент з користувачем на неалгоритмічній мові;

підсистему логічного виводу, яка забезпечує побудову схеми міркувань.

Структура узагальненої експертної системи

Размещено на Allbest.ru

...