Реферат: Системы автоматизированного проектирования

Содержание

1.Перечислите основные направления дальнейшего развития САПР

2.Опишите устройства ввода-вывода информации ЭВМ

3.Опишите состав лингвистического обеспечения САПР. Подробно остановитесь надиалоговых языках

Списокиспользуемой литературы


1. Перечислите основные направления дальнейшего развитияСАПР

Система автоматизированного проектирования (САПР, ванглоязычном написании CAD System — Computer Aided Design System) — этосистема, реализующая проектирование, при котором все проектные решения или ихчасть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ.

В настоящий момент существует несколько классификационныхподгрупп, из них три основных: машиностроительные САПР (MCAD — MechanicalComputer Aided Design), архитектурно-строительные САПР (CAD/AEC — Architectural, Engineering, and Construction), САПР печатных плат (ECAD — Electronic CAD/EDA — Electronic Design Automation). Наиболее развитым среди нихявляется рынок MCAD, по сравнению с которым секторы ECAD и CAD/AEC довольностатичны и развиваются слабо. Рассмотрим процесс развития автоматизированногопроектирования в машиностроении.

Современный рынок машиностроения предъявляет все болеежесткие требования к срокам и стоимости проектных работ. Проведениеконструкторских работ, нацеленных на создание качественной, конкурентоспособнойпродукции, связано с подготовкой точных математических моделей узлов иагрегатов, а также с выполнением огромного объема математических расчетов,необходимых для инженерного анализа конструкций. Основной путь повышенияконкурентоспособности предприятия связан с резким сокращением сроков созданиямоделей и ускорением расчетов математических параметров на всех этапахразработки продукции. Таким образом, применение высокопроизводительных системавтоматизированного проектирования, технологической подготовки производства иинженерного анализа (CAE/CAD/CAM-систем) стало ключевым элементом бизнеса предприятия,работающего на современном рынке машиностроения.

САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрическогомоделирования (собственно CAD — Computer Aided Design) решают задачи, в которыхосновной процедурой проектирования является создание геометрической модели,поскольку любые предметы описываются в первую очередь геометрическимипараметрами.

САПР системы технологической подготовки производства (CAM- Сomputer Aided Manufacturing) осуществляют проектирование технологическихпроцессов, синтеза программ для оборудования с ЧПУ, моделирование механическойобработки и т.п. в соответствии с созданной геометрической моделью.

САПР системы инженерного анализа (CAE — Computer AidedEngineering) позволяют анализировать, моделировать или оптимизировать механические,температурные, магнитные и иные физические характеристики разрабатываемыхмоделей, проводить симуляцию различных условий и нагрузок на детали.

Как правило, эти пакеты работают, используя метод конечныхэлементов, когда общая модель изделия делится на множество геометрическихпримитивов, например тетраэдров. Основными модулями программ анализа являютсяпрепроцессор, решатель и постпроцессор.

Исходные данные для препроцессора — геометрическая модельобъекта — чаще всего получают из подсистемы конструирования (CAD). Основнаяфункция препроцессора — представление исследуемой среды (детали) в сеточномвиде, т.е. в виде множества конечных элементов.

Решатель — программа, которая преобразует модели отдельныхконечных элементов в общую систему алгебраических уравнений и рассчитывает этусистему одним из методов разреженных матриц.

Постпроцессор служит для визуализации результатов решенияв удобной для пользователя форме. В машиностроительных САПР это форма — графическая. Конструктор может анализировать поля напряжений, температур,потенциалов и т.п. в виде цветных изображений, где цвет отдельных участковхарактеризует значения анализируемых параметров.

Наконец, системы управления инженерными данными (PDM — Product Data Management) обеспечивают хранение и управлениепроектно-конструкторской документацией разрабатываемых изделий, ведениеизменений в документации, сохранение истории этих изменений и т. п.

На первом этапе развития возможности систем в значительноймере определялись характеристиками имевшихся в то время недостаточно развитыхаппаратных средств ЭВМ. Для работы с системами САПР использовались графическиетерминалы, подключаемые к мэйнфреймам. Процесс конструирования механическихизделий заключается в определении геометрии будущего изделия, поэтому историяCAD-систем практически началась с создания первой графической станции. Такаястанция Sketchpad, появившаяся в 1963 г, использовала дисплей и световое перо.Ее создатель И. Сазерленд в дальнейшем работал в агентстве ARPA и возглавлялдепартамент анализа и обработки информации, а позже стал профессоромГарвардского университета.

Развитие компьютерной графики сдерживалось не толькоаппаратными возможностями вычислительных машин, но и характеристикамипрограммного обеспечения, которое должно было стать универсальным по отношениюк использовавшимся аппаратным средствам представления графической информации. С70-х годов прошлого века разрабатывался стандарт графических программ. Стандартна базисную графическую систему включал в себя функциональное описание испецификации графических функций для различных языков программирования.

В 1977 г. ACM представила документ Core, который описывалтребования к аппаратно-независимым программным средствам. В 1982 г. появилась система Graphical Kernel System (GKS), принятая в качестве стандарта в 1985 г, а уже в 1987 г. был разработан вариант GKS-3D с ориентацией на 3D-графику.

Параллельно с развитием CAD-систем бурное развитиеполучили CAM-системы автоматизации технологической подготовки производства. В 1961 г. был создан язык программирования APT (Automatic Programming Tools), впоследствии этот языкстал основой многих других языков программирования применительно к оборудованиюс числовым программным управлением. Параллельно с работами, проводившимися вСША, в СССР Г.К. Горанский создал первые программы для расчетов режимоврезания.

Разработанный к 1950 г. метод конечных элементов послужил толчком к развитию систем инженерного анализа CAE. В 1963 г. был предложен способ применения метода конечных элементов для анализа прочности конструкциипутем минимизации потенциальной энергии.

В 1965 г. NASA для поддержки проектов, связанных скосмическими исследованиями, поставила задачу разработки конечно-элементногопрограммного пакета. К 1970 г. такой пакет под названием NASTRAN (NAsaSTRuctural ANalysis) был создан и введен в эксплуатацию. Стоимость разработки,длившейся 5 лет, составила $4 млн. Среди компаний, участвовавших в разработке,была MSC (MacNeal-Schwendler Corporation), которая с 1973 г. начала самостоятельно развивать пакет MSC.NASTRAN, впоследствии ставший мировым лидером всвоем классе продуктов. С 1999 г. компания MSC называется MSC.SoftwareCorporation. В 1976 г. был разработан программный комплекс анализаударно-контактных взаимодействий деформируемых структур DYNA-3D (позднееназванный LS-DYNA).

Мировым лидером среди программ анализа на макроуровнесчитается комплекс Adams (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),разработанный и совершенствуемый компанией Mechanical Dynamics Inc. (MDI).Компания создана в 1977 г. Основное назначение комплекса Adams — кинематическийи динамический анализ механических систем с автоматическим формированием ирешением уравнений движения.

Широкое внедрение систем САПР в то время сдерживалосьвысокой стоимостью программных продуктов и «железа». Так, в начале80-х годов прошлого века стоимость одной лицензии CAD-системы доходила до$100000 и требовала использования дорогостоящей аппаратной платформы.

Следующий этап развития ознаменовался началомиспользования графических рабочих станций под управлением ОС Unix. В середине80-х годов компании Sun Microsystems и Intergraph предложили рабочие играфические станции с архитектурой SPARC. Фирма DEC разработалаавтоматизированные рабочие места на компьютерах VAX, появились персональныекомпьютеры на основе процессоров i8086 и i80286. Эти разработки позволилиснизить стоимость CAD-лицензии до $20000 и создали условия более широкогоприменения для CAD/CAM/CAE-систем.

В этот период математический аппарат плоскогогеометрического моделирования был хорошо «доведен», способствуяразвитию плоских CAD-систем и обеспечивая точность геометрии до 0,001 мм в метровых диапазонах при использовании 16-битной математики. Появление 32-разрядныхпроцессоров полностью обеспечило потребности плоских CAD-систем для решениязадач любого масштаба.

Развитие CAD-систем следовало двум подходам к плоскомумоделированию, которые получили название твердотельный и чертежный. Чертежныйподход оперирует такими основными инструментами как отрезки, дуги, полилинии икривые. Операциями моделирования на их основе являются продление, обрезка исоединение. В твердотельном подходе основными инструментами являются замкнутыеконтуры, а остальные элементы играют вспомогательную роль. Главными операциямимоделирования являются булевы объединение, дополнение, пересечение.

В 80-е годы прошлого века характеристики использовавшегосядля САПР вычислительного оборудования значительно различались. Аппаратнойплатформой CAD/CAM-систем верхнего уровня были дорогие высокопроизводительныерабочие станции с ОС Unix. Такая техника позволяла выполнять сложные операциикак твердотельного, так и поверхностного объемного моделирования применительнок деталям и сборочным узлам из многих деталей. Идеология систем объемногомоделирования базируется на объемной мастер-модели; при этом определяетсягеометрия поверхности не по проекциям отдельных сечений, а интегрально — длявсей спроектированной поверхности. Используя модель, можно получить информациюо координатах любой точки на поверхности, а также сформировать плоскиеизображения: виды, сечения и разрезы. Геометрическая модель позволяет легкополучить такие локальные характеристики как нормали, кривизны и интегральныехарактеристики — массу, объем, площадь поверхности, момент инерции.

Системы объемного моделирования также базируются на двухподходах к построению поверхностей модели: поверхностном и твердотельном. Прииспользовании поверхностного моделирования конструктор определяет изделиесемейством поверхностей. При твердотельном способе конструктор представляетизделие семейством геометрических примитивов, таких как куб, шар, цилиндр,пирамида, тор. В отличие от чертежа модель является однозначным представлениемгеометрии и количественного состава объекта. Если в сборочном чертеже болтпредставляется несколькими видами, то в объемной сборке — одним объектом,моделью болта.

Поверхностное моделирование получило большеераспространение в инструментальном производстве, а твердотельное — вмашиностроении. Современные системы, как правило, содержат и тот, и другойинструментарий и позволяют работать как с телами, так и с отдельнымиповерхностями, используя булевы и поверхностные процедуры.

Принято делить CAD/CAM-системы по их функциональнымхарактеристикам на три уровня (верхний, средний и нижний). В 80-е годы прошлоговека такое деление основывалось на значительном различии характеристикиспользовавшегося для САПР вычислительного оборудования. CAD-системы нижнегоуровня предназначались только для автоматизации чертежных работ, выполнявшихсяна низкопроизводительных рабочих станциях и персональных компьютерах.

К 1982 г. твердотельное моделирование начали применять всвоих продуктах компании IBM, Computervision, Prime, но методы получениямоделей тел сложной формы не были развиты, отсутствовал аппарат поверхностногомоделирования. В 1983 г. была разработана техника создания 3D-моделей с показомили удалением скрытых линий. В 1986 г. компания Autodesk выпустила свой первыйCAD-продукт Autocad — однопользовательскую версию на языке «C» споддержкой формата IGES. В области автоматизации проектирования унификацияосновных операций геометрического моделирования привела к созданиюуниверсальных геометрических ядер, предназначенных для применения в разныхСАПР. Распространение получили два геометрических ядра: Parasolid (продуктфирмы Unigraphics Solutions) и ACIS (компания-разработчик Spatial Technology).Ядро Parasolid было разработано в 1988 г. и в следующем году стало ядром твердотельного моделирования для CAD/CAM Unigraphics, а с 1996 г. — промышленным стандартом.

Необходимость обмена данными между различными системами наразличных этапах разработки продукции способствовала стандартизации описанийгеометрических моделей. Вначале появился стандарт IGES (Initial GraphicsExchange Specification). Фирма Autodesk в своих продуктах стала использоватьформат DXF (Autocad Data eXchange Format). Затем были разработаны язык Expressи прикладные протоколы AP203 и AP214 в группе стандартов ISO 10303 STEP(Standard for Exchange Product Model Data). В 1986 г. появился ряд новых стандартов. Среди них CGI (Computer Graphics Interface) и PHIGS P(Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System) — стандарт ANSI,принятый в качестве стандарта ISO в 1989 г. В 1993 г. компанией Silicon Graphics предложен стандарт OpenGL (SGI Graphical Language), широко используемый внастоящее время.

В упомянутых системах используются графические форматы дляобмена данными, представляющие собой описание изображения в функцияхвиртуального графического устройства (в терминах примитивов и атрибутов).Графический формат (метафайл) обеспечивает возможность запоминания графическойинформации, передачи ее между различными системами и интерпретации для выводана различные устройства. Такими форматами явились CGM — Computer Graphics Metafile, PostScript — Adobe Systems Language, GEM — GEM DrawFile Format и др.

Работы по стандартизации были направлены на расширениефункциональности графических языков и систем, включение в их состав средствописания не только данных чертежей и 3D-моделей, но и других свойств ихарактеристик изделий.

Примерами CAD/CAM-систем верхнего уровня являютсяUnigraphics (UGS, первый вариант разработан в 1975 г.), CATIA (компания Dassault Systemes, 1981 г.), Pro/Engineer (PTC, 1987 г.). К числу САПР верхнего уровня в 90-е годы относились также EUCLID3 (Matra Datavision),I-DEAS (SDRC), CADDS5 (Computervision), но их развитие было прекращено в связисо слиянием компаний. Еще раньше система CADDS5 была приобретена компанией PTC(Parametric Technology Corp.). Эта компания, штаб-квартира которой расположенав США, была основана в 1985 г. бывшим профессором Ленинградского университетаСеменом Гейзбергом.

Третий этап развития начинается развитиеммикропроцессоров, что привело к возможности использования CAD/CAM-системверхнего уровня на персональных ЭВМ. Это заметно снизило стоимость внедренияСАПР на предприятиях. Рабочие станции на платформе Windows — Intel не уступалиUnix-станциям по функциональности и многократно превосходят последние пообъемам продаж. Стоимость лицензии снизилась до нескольких тысяч долларов. В 1992 г. корпорация Intergraph, один из ведущих на тот момент производителей CAD-систем длямашиностроения, приняла решение о разработке нового программного продукта,целиком построенного на базе платформы Windows — Intel. В результате в конце 1995 г. появилась система геометрического моделирования Solid Edge. В 1993 г. в США была создана компания Solidworks Corporation и уже через два года она представила свойпервый пакет твердотельного параметрического моделирования Solidworks на базегеометрического ядра Parasolid. В 1998 г. к Unigraphics перешло все отделение Intergraph, занимавшееся САПР для машиностроения. В это же время Solid Edgeсменила геометрическое ядро ACIS на ядро Parasolid. В 1999 г. появилась шестая версия Solid Edge на русском языке. Временные затраты на разработкукрупнейших интегрированных CAD/CAM решений превысили 2000 человеко-лет.

Ряд CAD/CAM систем среднего и нижнего уровней былразработан в СССР и России. Наибольшее распространение среди них получилиКомпас (компания Аскон) и T-Flex CAD (Топ Системы) и некоторые другие.

Четвертый этап (начиная с конца 90-х годов)характеризуется интеграцией CAD/CAM/CAE-систем с системами управленияпроектными данными PDM и с другими средствами информационной поддержки изделий.

На этом этапе многие предприятия уже прошли первый этапавтоматизации. В основу процессов проектирования и производства была положенагеометрическая модель изделия, которая применялась на всех этапах подготовкипроизводства. При такой форме организации производства начинают эффективнофункционировать сквозные процессы, опирающиеся на геометрию модели. В первуюочередь это подготовка производства с помощью CAM-систем. Сложность геометриисовременных изделий неуклонно возрастает, и изготовление их без геометрическоймодели практически невозможно. Максимальная эффективность от внедрения САПРдостигается тогда, когда система включает в себя не только конструкторское, нои технологическое проектирование.

Сложность управления проектными данными, необходимостьподдержания их полноты, достоверности и целостности, необходимость управленияпараллельной разработкой привели в 80-е годы к созданию системам управленияпроектными данными PDM (Product Data Management).

В начале 80-х годов компания CDC разработала первуюPDM-систему под названием EDL. В 90-х годах активно разрабатывались продуктыPDM для САПР в машиностроении. Одной из первых развитых PDM-систем являласьсистема Optegra компании Computervision. В этот же период компания UnigraphicsSolutions (UGS) совместно с Kodak разработала PDM-систему iMAN. В 1998 г. компания PTC вышла на рынок PDM-систем, купив компанию Computervision и ееInternet-ориентированную PDM-технологию Windchill. В последние годы происходилобыстрое развитие PDM-систем: появились ENOVIA и Smarteam от Dassault Systemes,Teamcenter от UGS и другие.

Среди российских систем PDM наиболее известными являютсяЛоцман:PLM компании Аскон, PDM STEP Suite, разработанная под НПО«Прикладная логистика», Party Plus компании Лоция-Софт и т.д.

Итак, термин САПР (система автоматизации проектирования)подразумевает комплексный подход к разработке изделия и включает совокупностьсистем CAD/CAM/CAE. Развитие систем геометрического моделирования, анализа ирасчета характеристик изделия сопровождается интеграцией в рамках предприятия.Мировой рынок обособленных CAD/CAM решений уже насыщен, системы близки пофункциональности, и темпы роста этого сегмента рынка минимальны. По этойпричине происходит усиление интеграции систем CAD/CAM/CAE с системами PDM,которые позволяют хранить и управлять проектно-конструкторской документацией наразрабатываемые изделия, вносить в документацию изменения, поддерживатьхранение истории этих изменений. Распространение функций PDM-систем на всеэтапы жизненного цикла продукции превращает их в системы PLM (Product LifecycleManagement). Развитие систем PLM обеспечивает максимальную интеграцию процессовпроектирования, производства, модернизации и сопровождения продукциипредприятия и по сути имеет много общего с концепцией интегрированной поддержкижизненного цикла изделия.

2. Опишите устройства ввода-вывода информации ЭВМ

К основным устройствам ввода информации в персональныйкомпьютер относятся следующие устройства: клавиатура, мышь, шар (track-ball),сканер, графический планшет (digitizer) и т. д.

Рассмотрим подробнее назначение и принципиальноеустройство каждого из них.

Клавиатура.

Является одним из первым и наиболее необходимым нанастоящий момент устройством для ввода буквенно-символьной информации в ПК.

По расположению клавиш настольные клавиатуры делятся надва основных типа, функционально ничуть не уступающие друг другу:

Функциональные клавиши располагаются в двух вертикальныхрядах, отдельных групп клавиш управления курсором нет. Всего в такой клавиатуре84 клавиши. Некоторые считают этот стандарт устаревшим.

Усовершенствованная (расширенная), имеет 101 или 102клавиши. Клавиатурой такого типа снабжаются сегодня почти все настольныеперсональные компьютеры. Количество функциональных клавиш в усовершенствованнойклавиатуре не 10, а 12. Логично выделены группы клавиш для работы с текстами иуправления курсором, продублированы некоторые специальные клавиши, позволяющиеболее эргономично работать обеими руками.

Другое дело портативный компьютер, в котором клавиатураобычно является встроенной частью конструкции. Клавиатуры портативных компьютеровв той или иной степени похожи на оба типа клавиатур настольных компьютеров,хотя из-за недостатка места в самих компактных моделях компьютеров типаsubnotebook и palmtop конструкторы вынуждены идти на сокращения количества иразмеров клавиш.

Расположение буквенных клавиш на компьютерных клавиатурахстандартно. Сегодня повсеместно применяется стандарт QWERTY – по первым шестилатинским буквенным клавишам верхнего ряда. Ему соответствует отечественныйстандарт ЙЦУКЕН расположения клавиш кириллицы, практически аналогичныйрасположению клавиш на пишущей машинке.

Стандартизация в размере и расположении клавиш нужна длятого, чтобы пользователь на любой клавиатуре мог без переучивания работать«слепым методом». Слепой десятипальцевый метод работы является наиболеепродуктивным, профессиональным и эффективным. Увы, клавиатура из-за низкойпроизводительности пользователя оказывается сегодня самым «узким местом»быстродействующей вычислительной системы.

Устройство. Клавиатура представляет собой совокупностьдатчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определеннуюэлектрическую цепь, со стандартным разъемом (PS/2, USB) и интерфейсом дляподключения к системной плате компьютера. Длительное время выпускалиськлавиатуры с механическими датчиками. Современные клавиатуры – мембранноготипа. Переключатель представляет собой набор мембран: активная – верхняя,пассивная – нижняя, разделяющая.

Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположеныэлектронные платы дешифрации сигнала. Обмен данными между клавиатурой исистемной платой осуществляется 11-битовыми блоками (8 разрядов плюс служебнаяинформация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля). Клавиатура содержитвнутренний контроллер, позволяющий производить самотестирование в моментподключения (одновременная индикация светодиодов «NumLock», «CapsLock»,«ScrollLock»), управляющий индикаторами и обеспечивающий связь с системнойплатой ПК посредством последовательного интерфейса.

Принцип работы. Принцип работы клавиатуры заключается всканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого изпереключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размером 1байт. На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняетспециальная микросхема – контроллер клавиатуры.

Внутренний микропроцессор клавиатуры обрабатываетспециальный сигнал, поступающий к нему после нажатия любой клавиши и,преобразуя его, последовательно передает центральному процессору сканируемыйкод. Каждое нажатие клавиши формирует два кода: один по нажатию, другой – поосвобождению клавиши.

Компьютер получает эти коды через специальный портввода-вывода. Когда сигналы кода достигают центрального блока, контроллерклавиатуры объявляет микропроцессору, что коды доступны, чтобы он могобработать прерывания. Когда это случается, центральный блок обрабатываетполученные сигналы и определяет какие клавиши нажаты и в какой комбинации.Программы, реализующие данную функцию, являются частью BIOS. Компьютерзапоминает состояние нажатых клавиш путем изменения специальных областейпамяти.

Клавиатура в своей собственной специальной памятизапоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры можетхраниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить напрерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация изпамяти клавиатуры исчезает.

Кроме нажатия клавиатура отмечает также и отпусканиекаждой клавиши, посылая процессору свой сигнал прерывания с соответствующимкодом. Таким образом, компьютер «знает», держат клавишу или она уже отпущена.Это свойство используется при переходе на другой регистр. Кроме того, есликлавиша нажата дольше определенного времени, обычно около половины секунды, токлавиатура генерирует повторные коды нажатия этой клавиши.

Ввод символов с клавиатуры осуществляется только в тойточке экрана, где располагается курсор.

Манипуляторы.

Хотя клавиатура еще вовсе не утратила значения для общенияпользователя с компьютером, другое устройство ручного ввода информации – мышка– становится все более весомой и важной. Можно с уверенностью утверждать, чтона современном компьютере работать без мышки стало почти невозможно: вы тут жеувязните в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программ,работающих с окнами, меню, иконками и диалоговыми боксами (если только вы не асклавиатурных сокращений).

Управлять курсором или маркером на экране с помощью однойклавиатуры бывает чудовищно нелепо, когда для этого есть специальныеустройства-указатели: «мышка» или трекбол, которые «по-умному» принято называтькоординатными манипуляторами, – это самые распространенные сегодня устройствадля дистанционного управления графическими изображениями на экране. В принципе,мышка и трекбол похожи на джойстик, известный всякому, кто увлекаетсякомпьютерными играми. Набирать какие-либо команды не нужно, достаточно приработе в программе указать мышкой нужную операцию меню или иконку в окне наэкране, а затем щелкнуть кнопкой. Вот и все, что требуется, а остальное сделаетпрограмма.

Мышки бывают с двумя и тремя кнопками. Вообще-топрактически для всех случаев жизни на мышке достаточно двух кнопок. Делом вкусаявляется также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор здесь огромный. Над этимстарательно работают дизайнеры множества фирм, так что выбрать тут есть изчего.

Трекбол мало чем отличается от мышки. В сущности – это таже самая мышка, но перевернутая «вверх ногами», точнее – перевернутая вверхшаром. Если мышку надо возить по столу и, катая шарик, управлять перемещениеммаркера на экране, то в трекболе надо просто крутить пальцами или ладонью самшарик в разные стороны.

В портативных компьютерах трекбол нередко встраиваетсяпрямо рядом с клавиатурой либо пристегивается с боку или спереди клавиатурыкомпьютера. Впрочем, и для настольных компьютеров выпускаются клавиатуры с«встроенным трекболом». А в самых портативных компьютерах вместо мышки итрекбола теперь используют крошечный пойнтер – небольшой цветной штырек,торчащий среди клавиш на клавиатуре, который, словно джойстик, можно нажимать вразные стороны.

А самый последний писк мышиной моды в портативныхкомпьютерах – в место пойнтера используется клавиша с буквой J. Это клавиша –«J-пойнтер» – как раз и служит таким джойстиком, воспринимающим нажатия вразные стороны, а окружающие клавишу J другие буквенные клавиши выполняют ролькнопок отсутствующей мышки или трекбола.

Мышки вообще, как правило, более удобны, чем трекболы, нотрекболы требуют меньше свободного места на рабочем столе. И если стол завалендокументами, книгами, чертежами, найти свободное место для мышки порой оказываетсянепросто

Помимо традиционных мышек, подключенных к компьютерутоненьким кабелем, выпускаются беспроводные мышки, передающих информацию спомощью инфракрасных или радиолучей.

Сканер.

Вводить изображение в компьютер можно разными способами,например используя видеокамеру или цифровую фотокамеру. Еще одним устройствомввода графической информации в компьютер является оптическое сканирующееустройство, которое обычно называют сканером. Сканер позволяет оптическим путемвводить черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги.Отсканировав рисунок и сохранив его в виде файла на диске, можно затем вставитьего изображение в любое место в документе с помощью программы текстовогопроцессора или специальной издательской программы электронной верстки, можнообработать это изображение в программе графического редактора или отослатьизображение через факс-модем на телефакс, находящейся на другом конце света.

Сканер – это глаза компьютера. Первоначально онисоздавались именно для ввода графических образов, рисунков, фотоснимков,чертежей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящеевремя они все шире используются в довольно сложных интеллектуальных системахOCD (Optical Character Recognition), то есть оптического распознания символов.Эти «умные» системы позволяют вводить в компьютер и читать текст.

Сперва текст вводится в компьютер с бумаги как графическоеизображение, затем компьютерная программа обрабатывает это изображение посложным алгоритмам и превращает в обычный текстовый файл, состоящий из символовASCII. А это значит, что текст книги или газетной статьи можно быстро вводить вкомпьютер, вовсе не пользуясь клавиатурой.

Сканеры бывают различных конструкций.

Программное обеспечение устройств ввода информации.

Каждое устройство, будь то простая мышь или сложныйвысокочувствительный сканер требует набор определенных команд, посредствомкоторых компьютер распознает устройство и получает инструкцию по егоприменению. Такой набор команд в быту именуют драйверами устройства.

В настоящее время возможности подключаемых устройствнастолько возросли, что ограничиваться только драйверами значит ограничить ихиспользование простым пользователем. Поэтому производители устройствдополнительно снабжают свое детище подробной инструкцией пользователя в видеграфической (часто мультимедийной) оболочки, которая доступно вводит его в курсдела и исключает неграмотное использование и именуется программнымобеспечением.

Так большинство сканеров имеют программное обеспечение,позволяющее их использование в отсутствие профессиональных и дорогостоящихпрограмм по распознаванию текста или обработке графических материалов.

Простая и неказистая мышь с помощью дополнительногопрограммного обеспечения превращается в колоссальное орудие управления компьютеромили программами, поддерживающими так называемый «язык жестов».

Принтеры можно классифицировать по их качеству, скорости,технологии, предназначению, весу, выводимому цвету и многим другимнеисчисляемым признакам. При классификации принтеров одним из самых важныхявляется вопрос: касается ли механизм бумаги при нанесении на нее изображения.Принтеры делятся на ударные и безударные. Контактный принтер бьет бумагу.Бесконтактные принтеры прижимают бумагу и давят ее и даже бьют ее электрическимтоком, но никогда не ударяют по ней резко. Отличие между этими технологиямиопределяет качество, надежность и даже уровень шума работающего устройства.

Контактные принтеры имеют много общего с пишущимимашинками. Они наносят изображения на бумагу при помощи ударов молоточков побумаге через красящую ленту. Контактные принтеры имеют свои достоинства:

они могут использовать для печати любые вещества, имеющиесвойства чернил;

работать с любой бумагой;

легко получить нужное число копий, используя копировальнуюбумагу.

При работе контактные принтеры порождают шумы при ударемолоточка по красящей ленте и бумаге. Эти звуки превосходят по тональностидиапазон нормального разговора.

Бесконтактные принтеры используют другую технологию.Наиболее широкое распространение получили следующие виды принтеров: струйные,термические и лазерные.

Струйные принтеры – это электронные устройства, которыеразбрызгивают чернила наподобие миниатюрных реактивных двигателей, оставляющихцветной след, состоящий из крошечных чернильных точек. Чернила поступают изэквивалентно крошечных отверстий.

Термические переводные принтеры (иногда называютсятермовосковыми принтерами), используют специальные широкие резиновые валики,покрытые слоем воскового чернила. Тепло, поступающее от головки принтера, плавитвоск и проявляет его отпечаток на бумаге, где он, охлаждаясь, фиксируется.Такие принтеры на сегодняшний день обеспечивают самые сочные, полноцветные ичеткие изображения.

Лазерные принтеры выросли из электростатическойкопировальной технологии, формируя изображение на экране с помощью крошечноголазерного луча. Выход полупроводникового лазера модулируется изображением,которое необходимо напечатать. Лазерный луч фокусируется на специальныйоптический светочувствительный барабан. Вращающееся зеркало заставляет лучбыстро сканировать барабан. Слой краски реагирует на лазерный луч, преобразуяпоступающий свет в электрический заряд. Барабан затем покрывается специальнымпигментом, который электростатически фиксируется в засвеченных областях, а сдругих затем удаляется. Бумага подается на барабан, и при помощи тепла частицыпигмента припаиваются к бумаге. После удаления бумаги с барабана и с лазерногопринтера на ней остается изображение, сформированное частицами пигмента.

Хотя этот механизм очень сложен, лазер можно точносфокусировать, что позволяет обеспечить высокое качество; а операциюсканирования выполнить очень быстро, что дает большую производительностьустройству.

Матричные принтеры являются альтернативой принтерам сжестко заданной формой символов. Исходным элементом, из которого формируетсяизображение символов на бумаге, служит тот же элемент, используемый и приформировании изображения на экране. Из некоторого множества точек можносоставить любой символ, который нужно напечатать. Чтобы обеспечить алгоритмпечати (и его разработку), принтеры, формирующие символы из точек, обычноразмещают их в матрицы. Так как символы формируются из точек матрицы,правомерно называть их точечно-матричными принтерами. Они используют печатныеголовки, которые ходят вперед и назад по всей ширине бумаги. Некоторое числотонких печатных иголок действуют, как молоточки, нанося чернила с красящейленты на бумагу.

Печатающая игла в обычном положении находится в стороне открасящей ленты и бумаги. Ее движение вперед происходит под воздействием силыпостоянного магнита. Магнит обмотан витком провода, образуя электромагнит.Полярность электромагнита противоположна постоянному магниту. Их полянейтрализуют друг друга. Поле постоянного магнита образует составляющую,удерживающую иглу в нормальном положении. Подача энергии в электромагнитприводит к тому, что игла направляется к красящей ленте и оставляет отпечатокна бумаге. После этого электромагнит обесточивается, и постоянный магнитвозвращает иглу в позицию ожидания, готовя ее к следующему акту. Этот принципреализуется с одной целью – удерживать иголки в позиции ожидания при отсутствиипитания на принтере.

Печатающая головка матричного принтера образуетсянекоторым числом печатающих игл. Большинство первых принтеров персональныхкомпьютеров, а также много нынешних принтеров работают с девятью иглами,образующими вертикальный столбик. Для обеспечения высокого качестваиспользуется большее число игл в современных контактных матричных принтерах,обычно от 18 до 24. Они обычно располагаются параллельными рядами свертикальной регулировкой. Но некоторые устройства используют другуюконфигурацию игл.

Чтобы напечатать строку символов, принтерная головкадвижется горизонтально по бумаге и каждая игла ударяет в строго заданнойпозиции для получения нужного символа. Удар иглы происходит в заданное время,когда она будет занимать точно заданное положение в матрице. Игла выстреливаетна ленту – головка принтера никогда не останавливается до тех пор, пока она недостигнет границы бумаги.

Время необходимое для возможности последующегоиспользования каждой печатающей иглы, является физическим ограничением того,как быстропечатающая головка может передвигаться по бумаге. Головка не можетперемещаться к следующей точечной позиции, прежде чем все ее иголки не придут всостояние готовности. Для увеличения производительности некоторые контактныематричные принтеры печатают в двух направлениях: один ряд – слева направо, аследующий – справа налево. Такой режим функционирования устраняет потерю времени,затрачиваемого на возврат каретки с левой границы бумаги к исходному столбцу.Такой принтер должен иметь достаточно памяти для полного хранения строкитекста, чтобы прочесть его в обратном порядке.

Символы, формируемые матричными принтерами, часто смотрятсядовольно грубыми по сравнению с изображением, получаемым по технологии с жесткозаданной формой символов. Качество символов, получаемое матричным принтером,главным образом определяется числом точек в матрице. Чем больше плотностьматрицы (больше число точек в данной площади), тем лучше смотрится символ.

Программное обеспечение устройств вывода информации.Развитие операционных систем значительно облегчило работу пользователя поиспользованию печатающих устройств. Наличие универсальных библиотек драйверовпринтеров существенно сократило процесс установки и настройки принтера приподключении его к компьютеру, так называемый метод Plug-and-Play (подключи ииспользуй). Но усложнение конструкции, расширение возможностей зачастую требуетналичия драйверов конкретного наименования устройства и это относится особеннок последним моделям принтеров. Использование стандартных драйверов приводит кпотере многих функций принтера, например двусторонняя печать, режим экономиитонера, выбор разрешающей способности принтера и др.

В настоящее время большинство принтеров использует дляподключения USB-порт, что позволяет осуществлять «горячее» подключение, т. е.без выключения и перезагрузки компьютера, что было немыслимо при использованииLTP-порта.

Однако применение драйверов не ограничивается толькоописанием возможностей принтера. Ведь чтобы принтер правильно вывел информациюна бумагу, он должен быть грамотен. Для этого ему загружают так называемый«язык управления». В данный момент популярны два языка: PCL и PostScript. Обаязыка призваны помочь принтеру правильно и красиво вывести информацию.

Основные характеристики:

тип печати;

интерфейс подключения;

максимальное разрешение;

максимальный формат печати;

тип материала для печати;

плотность материала;

время выхода первой страницы;

скорость печати;

ресурс принтера;

область печати;

подача бумаги;

потребляемая мощность;

уровень шума;

поддержка ОС.

3. Опишите состав лингвистического обеспечения САПР.Подробно остановитесь на диалоговых языках

Лингвистическое обеспечение – совокупность языков,используемых в процессе разработки и эксплуатации САПР.

Под «языком» понимается любое средство общения, любаясистема символов и знаков для представления и обмена информацией.

Лингвистическое обеспечение образуется следующими языками:

-программирования;

-управления;

-проектирования.

Языки программирования необходимы для созданияпрограммного обеспечения при разработке САПР. В принципе языки программированияотносят и к программному обеспечению САПР. Здесь мы их подробно рассматривать небудем, информация о них приведена в специальной литературе. Напомним лишь, чток наиболее распространенным языкам программирования относятся Pascal, Fortran,Basic, Си (различных версий). В настоящее время на их базе разработаны иповсеместно используются среды программирования такие, как, соответственно,Delphi, Visual Fortran, Visual Basic, Visual Си (также различных версий).

Языки управления служат для управления ЭВМ, периферийнымиустройствами. Это операционная система Windows, драйверы принтеров и т.д. Этиязыки также относят и к программному обеспечению САПР. Они в требуемом в данномкурсе объеме были описаны ранее.

Языки проектирования ориентированы на пользователей –проектировщиков и предназначены для эксплуатации САПР, в том числе и САПРтехнологических процессов (САПР ТП). На них мы и остановимся более подробно.Эта группа языков делится на:

-входные;

-внутренние;

-выходные.

Входные языки являются средством взаимодействия конечногопользователя с САПР, например, в ходе подготовки и ввода исходных данных илиформирования проблемы.

Внутренние языки обычно скрыты от рядового пользователя ислужат для представления информации, передаваемой между различными подсистемамиСАПР и ЭВМ.

Выходные языки обеспечивают оформление результатовпроектирования в текстовом или графическом виде.

Такое деление языков проектирования можно назватьклассическим. В различных САПР ТП они могут применяться с различной степеньюразвернутости и в различном исполнении. В одних САПР ТП, реализующих, например,принцип синтеза технологических процессов, информация о детали дляавтоматического проектирования варианта ТП вводится единовременно. В другихподобных системах применяется диалоговое проектирование (диалоговый синтез) ТП,и в них информация о детали вводится постепенно по ходу проектированиятехнологического процесса.

Так или иначе место языков проектирования на различныхэтапах переработки информации в САПР ТП (один из вариантов) показано на рис. 1.

Языки проектирования, построенные на базе классификации

Эти языки применяются для укрупненного описания детали сцелью поиска в базе данных ее аналога и типового (группового) технологическогопроцесса. Эти языки разного исполнения, но построены, как правило, на базеизвестных классификаторов:

«Общесоюзного классификатора промышленной исельскохозяйственной продукции (ОКП)»;

«Технологического классификатора деталей машиностроения иприборостроения».

/>

Рис. 1

Процесс кодирования сведений о детали заключается в присвоениией цифрового кода по ОКП и дополнения его кодами основных технологическихпризнаков.

Языки для диалогового проектирования технологическихпроцессов

Исполнения таких языков разные. Это зависит от ихразработки конкретными авторами или группами разработчиков. Кратко рассмотримтакой язык, применяемый для диалогового проектирования технологическихпроцессов в рамках САПР ТП «ТехноПро» (автор – Лихачев Андрей Андреевич,распространяется АО «Топ системы»).

Сразу следует отметить, что данная САПР ТП построена наоснове СУБД Microsoft Access и поэтому многие сценарии работы естественнымобразом повторяют действия по работе с данной средой.

При проектировании технологического процесса в системе«ТехноПро» технолог общается с ЭВМ на языке, максимально приближенном к егопредметной области. Он оперирует со знакомыми ему понятиями: деталь, операция,переход, карта, эскиз и т.д. Сведения о детали можно вводить с клавиатуры илисчитывать с введенного заранее в системе T-FLEX электронного чертежа – см. рис.2.

/>

Рис. 2

Форма для ввода информации, представленная на рисункесодержит привычные для Access и для Windows кнопки, поля, закладки и др.элементы.

На рис. 3 и 4 показаны формы для заполнения содержанияопераций и переходов соответственно. Маршрут операций и переходов представленыв виде «дерева», что упрощает формирование технологического процесса. Порядокследования операций или переходов можно изменять нажатием кнопок со стрелкамивверх или вниз, при этом номера операций или переходов пересчитываютсяавтоматически.


/>

Рис. 3. Заполнение содержания операции в САПР ТП«ТехноПро»

/>

Рис. 4. Заполнение содержания перехода в САПР ТП«ТехноПро»


Список используемой литературы

1.        Азбелев П.П., Белоусова И.В., Ежов С.Н., Кревский И.Г., Уксусников Ю.Г.Информационное и лингвистическое обеспечение систем логического моделирования:Учеб.пособие /СПбЭТИ, — С.-Пб.,1992.

2.        Разработка трансляторов с языков САПР. Методические указания квыполнению лабораторных работ /Сост.: Кревский И.Г.; ПГТУ. — Пенза, 1993.

3.        Язык описания моделей микропроцессорных БИС ДИСП-Си. Методические указанияк выполнению курсовых проектов по курсам «Лингвистическое обеспечениеСАПР» и «Математическое моделирование в САПР» /Сост.: КревскийИ.Г.; ПГТУ. — Пенза, 1993.

еще рефераты
Еще работы по информатике, программированию