Введение в системы автоматизированного проектирования

 

CAD CAM CAE системы

• CAD-системы (сomputer-aided design — компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации
• CAM-системы (computer-aided manufacturing — компьютерная поддержка производства) предназначены для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков
• САЕ-системы — (computer-aided engineering — поддержка инженерных расчетов)

 
 

Основные  задачи, решаемые CAD – CAM – CAE системами  при проектировании ЭВС:

 

• Проектирование  печатных плат.
• Оформление конструкторской документации.
• Моделирование работы аналоговых и цифровых, а также смешанных аналого-цифровых устройств. В отношении моделирования работы устройств используется термин simulation (симулирование).
• Синтез цифровых устройств на ПЛИС и моделирование их работы.
• Анализ электромагнитной совместимости.
• Тепловое моделирование.
• Проектирование топологии БИС.
• Схемотехническое и электромагнитное моделирование СВЧ устройств.
• Поведенческое моделирование на уровне структурных схем.
• Подготовка файлов для станков с ЧПУ и фотоплоттеров.

 

   До    представників   САПР   можна   віднести :

            1. AutoCAD;

            2. ArchiCAD;

            3.  КОМПАС 

            4. MathCAD;

            5. OrCAD;

            6. P-CAD.

Метою    курсу    лабораторних    робіт    з    курсу  " САПР    автоматизованих    систем "   є 

практичне    освоєння    студентами    нової    технології    архітектурно - будівельного 

проектування ,   реалізованої   в    середовищі    універсальної    графічної   системи AUTOCAD   та 

освоєння   студентами   принципів   комп ’ ютерного   моделювання   в   системі  3dsMAX.

  Програма  AUTOCAD   є    не   лише    прикладною   системою   автоматизації    креслярсько -

графічних    робіт ,   але    і    потужним    засобом    моделювання    складних    каркасних ,

полігональних  ( поверхневих )   і    об ' ємних  ( твердотілих )   конструкцій ,   зокрема    в    області 

будівництва   і   архітектури .

  3ds Max   містить    автоматизовані    засоби    для    створення    різноманітних    за    формою    і 

складнощі    тривимірних    комп ' ютерних    моделей    реальних    або     фантастичних    об ' єктів 

навколишнього    світу   з   використанням   різноманітної   техніки   і   механізмів ,  що    включають :

•   полігональне    моделювання ,   в    яке    входять  Editable mesh ( редагована    поверхня )   і

Editable poly ( редагований    полігон ) —   найпоширеніший    метод    моделювання ,   що 

використовується   для  створення   складних   моделей   і   моделей   для   ігор ;

•   моделювання    на    основі   неоднорідних   раціональних  B- сплайнів  (NURBS) —   в 3ds

max  цей   метод   моделювання   не   дуже   добре   реалізований ,  і   досить - таки   незручний ;

•   моделювання    на   основі    порцій    поверхонь   Безье  (Editable patch) —   підходить    для

моделювання   тіл    обертання ;

•   моделювання    з    використанням    вбудованих    бібліотек    стандартних    параметричних 

об ' єктів  ( примітивів )  і   модифікаторів .

Методи   моделювання   можуть   поєднуватися   один   з   одним .

Моделювання    на    основі    стандартних    об ' єктів ,   як    правило ,   є    основним    методом .

Моделювання   служить   відправною   точкою   для   створення   об ' єктів   складної   структури ,  що 

пов ' язано   з   використанням   примітивів    у    поєднанні   один   з   одним   як   елементарних   часток 

складених   об ' єктів .

 
 

_____________________________________________________________________________________

Основні особливості побудови САПР:

1. САПР - людино-машина система. Всі створені або створювані з допомогою КОМП'ЮТЕР системи е автоматизованими. Людина повинна вирішувати в САПР, по-перше, всі задачі, формалізація яких не досягнута, по-друге, задачі вирішення яких людиною проходить на евристичному рівні.
2. САПР - ієрархічна система. Вона реалізує комплексний підхід до автоматизації всіх рівнів проектування. Ієрархічний підхід відноситься не тільки до програмного забезпечення, але й до технічних засобів САПР, що розділяються, на центральний обчислювальний комплекс і автоматизовані робочі місця проектувальників.
3. САПР - сукупність інформаційно узгоджених систем. Інформаційна узгодженість означає, що всі або більшість послідовних задач проектування обслуговуються інформаційно узгодженими програмами. Дві програми є інформаційно узгодженими, якщо всі дані, що описують об'єкт в обох програмах, входять в числові масиви, що не потребують змін при переході від однієї програми до іншої.
4. САПР - відкрита система і система, що розвивається САПР повинна бути системою відкритою, тобто мати здатність включати в себе нові методи і засоби.

Основні принципи автоматизованого проектування

Можливості  проектування складних об'єктів обумовлені використанням ряду принципів, основними з яких є декомпозиція та ієрархічність описів об'єктів, принципи системної єдності, сумісності, типізації і розвитку.

Ієрархічні  рівні окису проектованих об'єктів

      Описи технічних об'єктів повинні бути узгоджені за складністю з можливостями сприйняття людиною і можливостями оперування описами у процесі їх перетворення існуючими засобами проектування. Проте виконати цю вимогу в рамках єдиного опису, не розділяючи його на складові частини, можна лише для простих виробів. Як правило, стає необхідним структурування описів і відповідний розділ уявлень про проектовані об'єкти на ієрархічні рівні і аспекти. Це дозволяє розподілити роботи по проектуванню складних об'єктів між підрозділами проектної організації, що сприяє підвищенню ефективності та продуктивності пращ проектувальників.

      Розділ  описів за ступенем деталізації відображуваних властивостей і характеристик об'єкта лежить з основі блочно-ієрархічного підходу до проектування і приводить до появи ієрархічних рівнів (рівнів абстрагування) в представленнях про проектований об'єкт.

      На  кожному ієрархічному рівні використовуються свої поняття і системи елементів. На верхньому рівні складний об'єкт, що належить спроектувати, розглядається  як система взаємозв'язаних і взаємодіючих, елементів. Кожен з елементів в опису верхнього рівня також представляє собою досить складний об'єкт, який в свою чергу розглядається як система елементів на нижчому рівні. Подібне розділення відбувається до тих пір, поки на деякому рівні отримують елементи, описи яких не підлягають подальшому діленню. Такі елементи по підношенню до вихідного об'єкта називають базовими елементами.

      Таким чином, принцип ієрархічності означає структурування представлень про об'єкти проектування за ступенем детальності опису, а принцип декомпозиції (блочності) розбиття представлень кожного рівня на рад складових частин (блоків) з можливостями окремого проектування об'єктів на кожному рівні. Принцип систематичної єдності забезпечує цілісність системи проектування окремих елементів і всього об'єкта проектування в цілому (ієрархічність проектування).

      Принцип сумісності забезпечує сумісне функціонування складових частин САПР і зберігає: відкриту систему в цілому.

      Принцип типізації орієнтує на пріоритетне створення і використання типових і уніфікованих елементів САПР. Типізації підлягають елементи, що мають перспективу багаторазового застосування

      Принцип розвитку забезпечує доповнення і оновлення САПР, а також взаємодію і розширення взаємозв'язку з автоматизованими системами різного рівня і функціонування, щодо призначення.

Проектування - інформаційний процес, в якому здійснюються перетворення вхідної інформації про об’єкт, що проектується, у вихідну інформацію у вигляді проектної документації, виконаної в заданій формі, яка включає проектні рішення і результати проектування

 
 

      Програмне забезпечення являє собою набір  програм, написаних так, щоб зробити їх зручними для користувача, який працює з системою машинної графіки. Цей набір включає програш для формування зображення на екрані дисплея, для маніпулювання зображенням, для виконання різного роду взаємодій між користувачем та системою. Крім програм графіки можуть бути включені додаткові програми, які реалізують деякі додаткові функції САПР. До їх числа можна віднести програми аналізу конструкцій (наприклад, методом кінцевих елементів та моделювання) і програми планування виробництва (наприклад, програма автоматизованого планування виробництва та програмного управління).

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 стінкою 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 комп'ютера або в допоміжний запам'ятовуючий пристрій.

Програмні засоби машинної графіки можна розділити  натри модулі:

1. Пакет програм машинної графіки
2. Прикладна програма.
3. Прикладна база даних.

 
 
 

ФУНКЦІЇ ПАКЕТА ПРОГРАМ МАШИННОЇ ГРАФІКИ

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

• формування елементів графічного зображення;
• перетворення; управління відображенням та організація вікон;
• сегментація зображень.