第2講 CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

■：2.CAD系統(tǒng)簡介

2?2.1CAD系統(tǒng)的構(gòu)成與分類

：?2.2CAD系統(tǒng)的硬件

：?2.3CAD系統(tǒng)的軟件

：?2.4圖形接口與數(shù)據(jù)交換標準

Z?2.5CAD系統(tǒng)的設(shè)計與選擇

:?2.6主要CAD系統(tǒng)介紹

：CAD系統(tǒng)的分類

■?大型機系統(tǒng)(Mainfirame-basedsystem)

:

:?小型機系統(tǒng)(Minicomputer-basedsystem)

:?工程工作站系統(tǒng)(Workstation-basedsystem)

:?微型機系統(tǒng)(Microcomputer-basedsystem)

:大（中）型機系統(tǒng)

早早?

以大型機為主機，集中配備某些公用的外部設(shè)備

主機功能強

當終端用戶過多時，會使系統(tǒng)過載，響應速度變慢

一旦主機發(fā)生故障，整個系統(tǒng)就不能工作

價格昂貴

:小型機系統(tǒng)

二?與大型機系統(tǒng)在形式上非常類似，只不過用小型

?機或超小型機代替圖中的主機，用戶工作站數(shù)量

Z較少，一般在4-6個

z?在速度、精度、存儲、計算能力等方面完全滿足

■了復雜CAD/CAM的要求

Z?這種系統(tǒng)經(jīng)常與軟件配在一起銷售給用戶，這就

,是70-80年代盛極一時的Turnkeysystem

:■工程工作站系統(tǒng)

二?工作站系統(tǒng)設(shè)計遵循這樣一種思想：一個工程師使用

■一臺計算機；而且還能使用所有的計算機。前半句話

Z意味著放棄了多用戶分時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，后半句話意味

2著采用網(wǎng)絡技術(shù)（集群）

二?系統(tǒng)的單用戶性質(zhì)，保證了優(yōu)良的時間響應，提高了

:用戶的工作效率。

??工作站本身具有強大的分布式計算功能，能夠支持復

Z雜的CAD作業(yè)，能支持多任務進程

:微型機系統(tǒng)

??每臺微機只配一個圖形終端

z-以保證對操作命令的快速響應

2?發(fā)展非常迅速

?-在速度、精度、內(nèi)外存容量等方面已能滿足CAD應用的要求,

:且價格越來越便宜

Z-微機上的各種軟件，從圖形軟件、工程分析軟件及各種應用

■軟件，滿足了用戶的大部分要求

Z-現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)能將許多微機及公共外設(shè)連在一起，做到網(wǎng)內(nèi)

■資源共享

:-微機在速度及內(nèi)外存方面的限制，使某些大型工程分析，復

?雜三維造型等CAD作業(yè)在微機上運行還有一定的困難。

：CAD系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

??作用

:-信息交流

Z-資源共享

:?局域網(wǎng)(LAN：LocalAreaNetwork)

--星網(wǎng)

:-環(huán)網(wǎng)

Z-總線網(wǎng)

:星網(wǎng)

網(wǎng)的中心是一臺計算機，繪圖機

也稱服務器，一般采用大

中型機或超級小型機，周

圍是若干無外存的工作站,

也稱無盤結(jié)點

工作站工作站

星網(wǎng)的優(yōu)點是所有網(wǎng)上用

戶均能使用中心計算機上

的數(shù)據(jù)庫；缺點是一旦中

心計算機出故障，則整個

系統(tǒng)不能工作。

:環(huán)網(wǎng)

z?通用于工程工作站或微機

:連網(wǎng)

:?它的優(yōu)點是網(wǎng)內(nèi)用戶能共

X享任一結(jié)點上的數(shù)據(jù)庫或

一文件；此外，當某結(jié)點發(fā)

z生故障時，其余結(jié)點可照

一常工作。

CAD系統(tǒng)簡介

??2.1CAD系統(tǒng)的構(gòu)成與分類

??2.2CAD系統(tǒng)的硬件

??2.3CAD系統(tǒng)的軟件

??2.4CAD系統(tǒng)的設(shè)計與選擇

??2.5主要CAD系統(tǒng)介紹

：2.2CAD系統(tǒng)的硬件組成

口主機

口外存儲器

□鍵盤

口圖形輸入設(shè)備

口繪圖輸出設(shè)備

口圖形顯示設(shè)備

：2.2.1主機

Z-組成

-中央處理機(CPU：CentralProcessingUnit)

-主存儲器(也稱內(nèi)存)

：中央處理機(CPU)

??CPU包括控制器和運算器。在控制器和運算器中都

Z有寄存器作為暫時的信息寫入與取出的地方，存取

.速度均比從主存儲器中存取要快。

:主存儲器(內(nèi)存)

??主存儲器用來存放指令、數(shù)據(jù)及運

:算結(jié)果(也包括中間結(jié)果)

:?主存儲器一般包括：

:-隨機讀寫存儲器(RAM：Random

:AccessMemory)

一?存放各種輸入、輸出數(shù)據(jù)及中間結(jié)果

:?與外存儲器交換信息

??RAM中信息既可讀出，也可寫入

:-只讀存儲器(ROM：ReadOnlyMemory)

z?信息只能讀出，不可寫入，故信息是不變

■的，斷電后不會丟失

■-一般用來存放固定程序，如管理、監(jiān)控、

?匯編、診斷程序等

:主機的技術(shù)指標

-運算速度

?時鐘頻率（或稱主頻）單位：MHz（兆赫）

?MIPS〔106指令/s）每秒處理指令的平均數(shù)

—字長

?CPU每執(zhí)行一條指令可以從內(nèi)存提取和處理的數(shù)據(jù)位數(shù),

32位，64位

-內(nèi)存容量

?內(nèi)存越大，可容納和處理的程序和數(shù)據(jù)量就愈大。

：2.2.2外存儲設(shè)備

二?用來存放暫時不用或等待調(diào)用的程序、數(shù)據(jù)

:等信息。當使用這些信息時，由操作系統(tǒng)根

.據(jù)命令調(diào)入內(nèi)存。

:-外存儲器的特點是容量大但存取速度慢。

?常見種類有：

-磁帶機

-磁盤驅(qū)動器（軟盤、硬盤）

-光盤驅(qū)動器

:磁帶機

:?存儲介質(zhì)是磁帶，只能順序存取的設(shè)備

*?存取速度較慢，但成本低，存儲容量大

:?它是理想的系統(tǒng)的備份設(shè)備

作為備份，將系統(tǒng)其他存儲設(shè)備上的

信息拷貝在磁帶上，一旦系由于人為

或突然事故而破壞了其他存儲器上的

資料，則磁帶上的備份就可以重新裝

入，從而確保整個系統(tǒng)的正常運行，

以及數(shù)據(jù)資料的正確性

.匚.CN

:磁盤驅(qū)動器

:?磁盤驅(qū)動器是一種可隨機存取的存儲設(shè)備

:?其存儲介質(zhì)為磁性圓盤，兩種結(jié)構(gòu)形式

.?它是由一組同軸的金屬圓盤（表面涂覆一薄層磁性物

*質(zhì)）、讀寫頭和驅(qū)動器所組成的密封機構(gòu)。

z?它的旋轉(zhuǎn)速度很高，具有很高的數(shù)據(jù)讀寫速度

■-硬盤的容量很大。

z■_軟?募盤磁盤是由聚酯材料制成的薄圓片，其上涂覆一薄層

2磁性材料。

??兩種尺寸，舊尺寸是5英寸，新的3.5英寸。

:光盤驅(qū)動器

三?存儲介質(zhì)是光盤

z-采用激光技術(shù)進行海量存儲，單片雙面光盤存儲

2量達2GB,

X-光盤存取速度與硬盤相當

Z-只讀光盤，只讀光盤驅(qū)動器稱為CD-ROM

Z-可以反復讀寫的光盤

可移動存儲設(shè)備

?一、大容量磁盤/驅(qū)動器

?二、可擦寫光盤/驅(qū)動器

?三、活動硬盤

?四、閃存類存儲器

s大容量磁盤/驅(qū)動器

它與軟盤結(jié)構(gòu)基本相同，容量多在100MB以上。磁盤

驅(qū)動器的盤片都是專用的，它們不能在其它驅(qū)動器上

進行讀寫。

這類設(shè)備同計算機連接一般是通過SCSI接口。這就要

求用戶的計算機必須配備SCSI卡或主板集成SCSI控制

芯片。用戶的購買欲會因為不得不再花費一筆錢購買

SCSI設(shè)備而受到抑制。還有部分此類設(shè)備是采用USB

接口或并口連接，雖然一般的計算機都有這兩種接口,

但是傳輸速度要比SCSI低很多o

二、可擦寫光盤/驅(qū)動器

Z?可擦寫光盤一般指各種CD-R/CD-RW/MO,有固定的

.規(guī)格和容量。CD-R/CD-RW為600M/650M,M0容量

:從128M到2.6G不等，但一般常用640M的盤片。

:?光盤驅(qū)動器的容量、性能和所用盤片與其它移動存儲

?器有著本質(zhì)上的不同，一是工作原理，二是使用的存

z儲介質(zhì)，三是速度方面的要求，還遠遠不能與硬盤或

?移動式硬盤相比，充其量只能作為一種保存數(shù)據(jù)的工

,具而已。但由于當今CD-ROM已經(jīng)十分普及，因此，

Z光盤介質(zhì)有著其它產(chǎn)品無法比擬的傳播優(yōu)勢。

可擦寫光盤/驅(qū)動器

CD-R,簡單地講，是指可以一次寫入、多次讀取的光盤刻錄機。

其工作原理就是在空白的CD盤片上“燒制”出“數(shù)據(jù)孔”，這些“數(shù)

據(jù)孔”也就是記錄數(shù)據(jù)的反射點。因此，所有經(jīng)CD-R刻出的盤片

都可以在普通J最大優(yōu)勢。

CD-R的另一方

CD-RW是指可1盤刻錄機。和

CD-R相比,C功能，其它基

本相同，價錢

MO的全名為R磁學的一種可

重復擦寫存儲有3英寸和5英

寸兩種，容量并不能讀取CD-

ROM的盤片，）驅(qū)動器體積小,

防震性能好，簡便，而且讀

取速度超過了P-M/Mr>?^_LLLL、/、|_|［八PE、，IVIJI7介I/質(zhì)>A，'穩(wěn)I心定性|_L

極氤以及相對低廉的存儲費用優(yōu)勢2在價格方面，比較便宜

的3英寸640MMO驅(qū)動器只需約2500元，盤片價格為150元，屬

于消費者能承受的范圍內(nèi)。

三、活動硬盤

活動硬盤按不同的連接方式分為兩大類:

一類是機架內(nèi)置式活動硬盤，可內(nèi)置于機箱的5英寸機架上，運

轉(zhuǎn)電力由機箱電源提供。硬盤安放在一個可抽取的硬盤盒中,

可抽出并隨意移動。此類硬盤盒一般內(nèi)置普通硬盤，連接方式

也與普通硬4一□E"一一j、一一二傳輸速度在所

有移動存儲硬盤盒售價較為

低廉，一次的計算機上，也

木失為一神需要注意的是：

凱架內(nèi)置式在移動中抗震性

比較差，不O

另一類外，由外接DC電

源供電，通)OMb/s)火線接口

與計算機連本電腦硬盤，在

性能上比普每單位存儲空間

的成本也高I接口卡價格確實

不高。隨著、一，J硬盤將成為數(shù)據(jù)

移動存儲的主流。

四、閃存類存儲器

來右力比出的右A女人民*TEI工移動存儲器的磁介質(zhì)和光

介方占有Iomega的Clik!（PC

卡）放器），SONY公司的

Mei（存儲介質(zhì)為各種閃

存T

碼相機的存儲介質(zhì)，隨著

:不僅在數(shù)碼相機里可以使

自CF插槽的設(shè)備中也可以

F微型硬盤，在小小的一

亨優(yōu)點。閃存芯片是非易

?一上維持的，所消耗的能源

主要是用隹讀寫數(shù)據(jù)的。閃存類田—3篝片

是一種名稱箕實的“固態(tài)存儲人尸非

之間產(chǎn)生的碰撞，所以不怕；以抵

抗高達2000Gs的沖擊，因此而使

資料受到損壞。閃存類存儲」洛昂

貴。容量不大，無法用于大____

:鍵盤

?字符鍵用來輸入數(shù)據(jù)和程序

■功能鍵用來輸入一個命令或執(zhí)行一個程序

■控制鍵用來對屏幕和程序進行特殊處理

2.2.3圖形輸入設(shè)備

;三種類型

Z-定位設(shè)備

??操作方式是控制屏幕上的光標并確定它的位置

:?定位設(shè)備除了定位功能外，還兼有拾取目標、

?選擇對象、跟蹤錄入、及徒手畫草圖等

??具體的物理設(shè)備有圖形輸入板及其觸筆、光筆、

■鼠標器、操縱桿(Joystick)及踉蹤球

::-數(shù)字化儀

?能將放在上面的圖形用游標器指點摘取大量的

點，進行數(shù)字化后存儲起來

-圖象輸入設(shè)備

?如攝象機、錄象機、掃描儀(Scanner)等，圖形

經(jīng)圖象數(shù)字化及圖象處理后輸出

:光筆(LightPen)

?■檢測屏幕上圖形的光強，從而使計算機就可知道光

Z筆所指的位置。

??定位、拾取和跟蹤

?鼠標器(Mouse)

：?60年代后期才出現(xiàn)，目前應用十分普遍

：?兩種類型

X-機械式鼠標器

??底部裝有一對軸線相互垂直的金屬滾輪，當在桌面上移

?幼鼠標糖時，滾蛤?qū)⑥D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)花成X、y方向的數(shù)值被記錄

?下來,并相應地移動屏幕上的光標

Z-光學鼠標器

??底部有一光源，當鼠標在專用的鼠標板上移動時，采用

?光束調(diào)制及光學編碼技術(shù)，測出鼠標移動量，隨之驅(qū)動

:屏幕光標作相應移動

二?鼠標按鍵可用程序定義，使它們在按下時實

Z現(xiàn)不同的操作功能。

：數(shù)字化儀(Digitizer)

：圖形輸入板(DigitizingTablet)

數(shù)字化儀臺面大，常見尺寸為圖形輸入板較小，尺寸為

900X1200及1200X1300(mm),280X28(^j900X900(mm),分

分辨率和精度分別可達0.025和辨率也低，一般為0.13mm。

0.076(mm)；定位工具是帶有十定位工具是細長的觸筆

字叉絲的游標器。

：數(shù)字化儀(Digitizer)

?二者的工作原理相同

?操作時觸筆或游標叉絲對準某一點，并按下按鈕，這

時靠某種藕合原理，如電磁耦合產(chǎn)生信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)

換為(x,y)坐標，送給計算機

：數(shù)字化儀(Digitizer)

：圖形輸入板(DigitizingTablet)

,?數(shù)字化儀時常用來摘取放在它上面的工程圖上的大量點，經(jīng)

■數(shù)字化后存儲起來，以此作為圖形輸入的一種手段。

■?圖形輸入板則更多地用于交互設(shè)計，使用時大多數(shù)劃出一個

臺板圖形區(qū)，其余部分放置菜單，稱為菜單區(qū)。臺板圖形區(qū)

與顯示屏之間存在一種映射關(guān)系.屏幕光標將隨觸筆或游標

■的移動而移動，如移出了臺板圖形區(qū)范圍，屏幕光標將隨之

:圖形掃描儀

■

Z?將圖像通過光電掃描生成點陣信息存儲到計算機內(nèi)。

??在CAD作業(yè)中，可以將圖紙掃描到計算機內(nèi)形成點陣

Z文件，再經(jīng)專門的矢量化識別程序自動生成矢量文件,

■,從而交由大多數(shù)CAD繪圖系統(tǒng)進行處理。

X?這種技術(shù)大大縮短了已有圖紙的輸入時間，其缺點是

z矢量識別的正確率不是很理想，但仍是建立大型圖庫

■的有效方法。

其他圖形輸入設(shè)備

?逆向工程

z?三坐標測量儀

:?激光掃描儀

X2.2.4繪圖輸出設(shè)備

:-CAD系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果在大部分情況下仍然要

:畫在紙上，以便在生產(chǎn)中使用及交流。

:?這類輸出設(shè)備統(tǒng)稱為硬拷貝機，常見的有:

Z-打印機

二-繪圖機

三打印機

??打印機既能打印字符型文件，又能打印

?圖形，是最廉價的輸出設(shè)備。

:?可分撞擊式與非撞擊式兩種。

X-前者用得最多的是點陣打印機，打印頭分別有9,

.24,32針等幾種，由計算機控制每個針頭的搏擊,

X通過色帶印在紙上。

--非撞擊式打印機可采用噴墨技術(shù)、激光技術(shù)、靜

Z電復印技術(shù)等，這類打印機速度快，無噪聲，但

?目前價格較貴。

:自動繪圖機

??滾筒式

??平臺式

*?平面電機型

:?其他新型繪圖機，如靜電繪圖機、噴墨

?繪圖機、縮微膠片繪圖機等

:滾筒式

y向步進電機

筆架

滾筒

紙

x向步進電機

鋼絲繩

:?x,y向驅(qū)動部分：圖中1和5兩臺步進電機分別使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)（產(chǎn)生x

.向運動）和筆架移動（產(chǎn)生y向運動），使筆在紙上畫出各種圖形。

??Z向驅(qū)動部分。用電磁鐵控制抬筆與落筆。

X?送紙部分。使紙與滾筒一起移動。

??人工調(diào)整操作部分。調(diào)整繪圖位置，使圖形畫在合適位置上。

:平臺

?滾筒式繪圖機結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，價格較低，所繪圖紙可

長達數(shù)十米，但速度低，精度較差，廣泛用在機械與土建等行

業(yè)中。

?平臺式特點是臺面大，可達2X6m,精度高，速度快，適用于造

船、汽車、飛機及大規(guī)模集成電路的圖形輸出；缺點是結(jié)構(gòu)復

雜,占地面積大，價格貴。

:平面電機型

:-滾筒式及平臺式繪圖機的共同特點是將計算機送來

Z的圖形信息變成執(zhí)行電機的脈沖信號，執(zhí)行電機通過

?一套機械傳動裝置驅(qū)動畫筆移動。因此它們的繪圖速

:度和精度都受到機械傳動系統(tǒng)的影響，一般繪圖速度

?在3—30m/min之間，而且隨機械磨損的增加繪圖精

z度降低。

Z?1968年發(fā)明了直線電機，于是出現(xiàn)了平面電機型繪

?圖機，省掉了機械傳動系統(tǒng)，直接由平面電機控制繪

Z圖頭移動，速度快，精度高，繪圖速度可達60-90m/

?mino

:自動繪圖機的主要技術(shù)指標

:?繪圖速度

.-一般為12-48m/min

Z?步距（分辨率）

--一般為0.01-0.1mm/步，步距越小，圖形精度越高

:?繪圖精度

,-靜態(tài)精度。畫筆單方向移動時.實際移動距離與按脈沖計算的位移

?差

?-重復精度。畫筆從出發(fā)點移動一定距離后，再回到出發(fā)點，出發(fā)點

一與實際終點之間的偏差

:-零位精度。畫筆從零位移動到允許的最大距離后，再返回零位時，

■零位與實際終點間的偏差

z?功能

■-有繪圖幅面的大?。ˋO、A1和A3等）

--畫筆數(shù)量；

--其它輔助功能（如插補功能、曲線擬合功能等）

：2.2.5圖形顯不設(shè)備

?陰極射線管(CRT：CathodeRayTube)

占統(tǒng)治地位的顯示器件

液晶顯示

等離子體顯示

其他顯示器

-激光顯示

-光二極管顯示

：CRT顯示器工作原理

CRT的結(jié)構(gòu)，由裝在一個玻璃殼內(nèi)的電子槍、偏

轉(zhuǎn)系統(tǒng)及熒光屏組成

：CRT顯示器工作原理

.?電子槍產(chǎn)生沿著管軸方向（Z抽）的電子束，能控制電子束強度

一?電子槍發(fā)射出的電子分散在各個方向，聚焦系統(tǒng)將它們集中，

?使電子束在熒光屏上聚焦成一個細小的圓點

Z?為使光點在熒光屏上移動，必須采用偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)使電子束偏轉(zhuǎn)，

■產(chǎn)生產(chǎn)生X及Y方向的偏轉(zhuǎn)

z?位于管壁內(nèi)側(cè)的熒光層受高速電子束的轟擊而發(fā)生光點，在電

?子束停止轟擊后，人們觀察到的是待續(xù)發(fā)出的磷光，稱為余輝

,（余輝時間非常短暫，一般在0.5-1ms之間）

由上可見，我們可以在計算機與CRT間安排一個顯示控制

環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)接受來自計算機的圖形信息，然后將其轉(zhuǎn)換成偏

轉(zhuǎn)系統(tǒng)所需的控制信號以及電子槍的控制信號，控制電子束的

偏轉(zhuǎn)及明暗強度，產(chǎn)生圖形及字符。

:分辨率

：?電子束產(chǎn)生的光點直徑通常為0.25-0.5mm，若取屏

一幕的有效面積為30X30cm2,則可在屏幕上構(gòu)成了

Z1024X1024個網(wǎng)格，也稱為柵格，其單位約等于

?0.3mm。

:?同樣大小的屏幕，如光點直徑小，則網(wǎng)格數(shù)就可增

z多，稱分辨率高（分辨率是指兩個光點之間的最小

,距離，是指分辨能力大小的物理量）。

Z?分辨率越高圖形線條越平滑，圖形越清晰。目前微

?機顯示器的光點有約0.26及0.32mm等，分辨率可達

Z1024X768

:光柵顯示器的工作原理

z?將顯示屏按水平及垂直方式劃分成矩陣，將劃分成的單元稱為

Z象素，每個象素有自己的屏地址，假如屏的分辨率為NXM,則

■意味著有N列及M行的象素

??把要顯示的圖形也按此方式離散成象素，每個象素有一定的值，

?該值代表該點的明暗度或顏色，此過程稱為圖形的光柵化。

z?光柵化后的象素是與屏幕一一對應的，通過圖象顯示系統(tǒng)，由

.顯示處理器逐行取出象素信息匚再由偏轉(zhuǎn)及顏色系統(tǒng)將信息進

■行D/A轉(zhuǎn)換，在CRT屏幕上顯示出來。

?特點

-這種顯示原理與原始圖形的復雜程度無關(guān)

-由于電子束轟擊熒光層產(chǎn)生亮點的時間十分短暫，所以要想保持圖

形不閃爍，就必須以30-60次/s的頻率刷新圖像

等離子體顯示屏（PLASMA

DISPLAYPANEL）

PDP由數(shù)十萬個充有NE（氮卜HE（氫）,XE（管）,AR（瀛）等惰性氣體

并帶有熒光涂層的放電單元組成.在給這些放電單元注入高壓后,

熒光涂層被激勵發(fā)光,產(chǎn)生紅遭，藍（R,G,B）三色光.通過控制RGB

的混合比例,可以產(chǎn)生多種顏看。

由于這些放電單元可以制作在非常薄的兩塊玻璃板內(nèi)，因此等離

子體顯示屏具有非常薄的優(yōu)點,是制作大屏幕顯示屏的理想材料。

由于PDP本身能夠發(fā)光，其圖像顯示效果能夠達到甚至超過傳統(tǒng)的

顯象管顯示,這是其它顯示屏（如液晶顯示，投影顯示,背投影顯示等

所無法比擬的。

放電真空紫外線

(R.G.B)

:象素的灰度和顏色

z?光柵化后的象素值存放在幀緩存中，每個單元地

,址與屏幕上的象素地址是一一對應的，但單元的

2位數(shù)可不同

--當只存一位時，則代表該象素亮或不亮，圖形只有黑白

?效果，

:-如有8位（如圖中所示，也稱位面1到位面8）,則每個象素

.值的變化有256種，就可用來表示不同灰度或顏色，圖形

?就有灰度和彩色

Z-常用的是4位或8位，16位，24位,32位，可以表示十分豐

■富的色彩等級

■：2.CAD系統(tǒng)簡介

?2.1CAD系統(tǒng)的構(gòu)成與分類

?2.2CAD系統(tǒng)的硬件

?2.3CAD系統(tǒng)的軟件

?2.4圖形接口與數(shù)據(jù)交換標準

?2.5CAD系統(tǒng)的設(shè)計與選擇

?2.6主要CAD系統(tǒng)介紹

：2.3CAD系統(tǒng)的軟件組成

?CAD軟件系統(tǒng)的發(fā)展

X-CAD系統(tǒng)作為計算機應用系統(tǒng)的一個重要分支，

?經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：

Z?集中式系統(tǒng)：一臺主機控制多臺終端（早期模式,

:80年代中期，微機沒普及）；

:?分離式系統(tǒng)：一臺主機一套系統(tǒng)，毫無關(guān)系，工

Z作站與微機的發(fā)展；

Z?分布式系統(tǒng)：網(wǎng)絡時代的產(chǎn)物，C/S或B/S結(jié)構(gòu)，

■支持異地、異構(gòu)（采用工作站和微機網(wǎng)絡系統(tǒng)）

：2.3CAD系統(tǒng)的軟件組成

2.3.1系統(tǒng)組成

?系統(tǒng)軟件

?支撐軟件

?應用軟件

CAD組成層次架構(gòu)

航空

機械建筑交通輕工船舶汽車模具外形廣告影視

骯天

CADCADCADCADCAD應用層

CADCADCADCADCADCADCAD

支撐層

基礎(chǔ)層

計其機硬件及系統(tǒng)軟件

:2.3.2系統(tǒng)軟件

:?概念

Z-提供CAD運行環(huán)境的通用軟件或工具軟件

三?分類

*-操作系統(tǒng),

.Windows>Unix>Linux>Dos、Os等

:-數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）

,SQLserver>ORACLE>SYBASE、ACCESS

:-網(wǎng)絡服務軟件

z服務器操作系統(tǒng)、文件服務器軟件、通信軟件等

?-基礎(chǔ)算法、界面支撐類庫

-VC++,VB的基礎(chǔ)算法、圖形界面類庫

：2.3.3支撐軟件

X?概念

Z-在系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)的滿足CAD用戶一些共同需要的

Z通用軟件或工具軟件

：?分類

X-計算機分析軟件

.?常用數(shù)學方法庫及其可視化

■?有限元分析

—?優(yōu)化設(shè)計

Z-集成化CAD/CAM/CAE軟件

.?AutoCAD、SolidWorks>UG、ProE、CATIA

Z-數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

Z-圖形核心系統(tǒng)(GKS,Parasolid,ACIS)

--數(shù)據(jù)交換接口

：■2.3.4應用軟件

Z?在系統(tǒng)軟件、支撐軟件的基礎(chǔ)上，針對某一專門領(lǐng)域

2的需要而研制的軟件

：■通常由用戶結(jié)合當前設(shè)計工作自行開發(fā)，也稱為“二

Z次開發(fā)”

:?與支撐軟件比較：

Z-應用軟件主要是為某一特定產(chǎn)品開發(fā)出來的軟件，而支撐軟

?件是一些通用性的軟件

Z-應用軟件通常利用已有的支撐軟件的技術(shù)及二次開發(fā)功能，

.而不是從頭開始

:-支撐軟件一般市場上買的到，而應用軟件需要用戶開發(fā)

Z-應用軟件逐步商品化成通用軟件后，也可以稱為支撐軟件

2.CAD系統(tǒng)簡介

?2.1CAD系統(tǒng)的構(gòu)成與分類

?2.2CAD系統(tǒng)的硬件

?2.3CAD系統(tǒng)的軟件

?2.4圖形核心與數(shù)據(jù)交換標準

?2.5CAD系統(tǒng)的設(shè)計與選擇

?2.6主要CAD系統(tǒng)介紹

:圖形核心系統(tǒng)

:?向高級語言提供相應的接口程序（函數(shù)庫），以

z實現(xiàn)圖形向設(shè)備的輸出

:?依賴于所用的操作系統(tǒng)的圖形接口

Z-BorlandC++的DOS版提供BGI接口

--Windows的GUI提供與設(shè)備無關(guān)的繪圖函數(shù)

:-UNIX操作系統(tǒng)由具有統(tǒng)一接口的Xlib庫

:?統(tǒng)一不同硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)平臺下的接口

:-GKS、GKS-3D、PHIGS、GL/OpenGL

,-Parasolid

-ACIS

:數(shù)據(jù)交換標準

Z?為了滿足不同CAx應用系統(tǒng)之間對工程產(chǎn)品數(shù)

：據(jù)模型的交換、共享需要，制訂了圖形（產(chǎn)品）

]信息交換標準

?DXF:DataExchangeFormat

?IGES:InitialGraphicsExchangeSpecification

?STEP:StandardfbrtheExchangeofProductmodelData

泮GES

Z?在不同的CAD/CAM系統(tǒng)之間進行交換數(shù)據(jù)

X?過去常采用的方法是把一個系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件翻

Z譯成另一個CAD/CAM系統(tǒng)能識別的數(shù)據(jù)文件

--多個CAD/CAM系統(tǒng)就需要多個翻譯器

Z?基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范IGES

?-如數(shù)據(jù)要從系統(tǒng)A傳遞到系統(tǒng)B,必須由系統(tǒng)A中的IGES

?前處理器把這些傳送的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為IGES格式，再由

2系統(tǒng)B中的IGES后處理器把其從IGES格式轉(zhuǎn)換為該系統(tǒng)

:內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式，反之亦然

,-IGES1982年成為ANSI標準，目前雖然不是ISO標準，實

?際上已是工業(yè)標準

斗GES特點

z?數(shù)據(jù)格式相對簡單

z?不能精確地完整轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，其原因是在不同的

-CAD/CAM系統(tǒng)之間許多概念不一樣，使得某些定

?義數(shù)據(jù)或信息會丟失

z?在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的過程中可能會產(chǎn)生錯誤，且很難確定,

■常要人工去處理IGES文件

:-產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量太大

：STEP

Z?國際標準化組織ISO制定產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換標準STEP

:?克服IGES存在的問題，擴大轉(zhuǎn)換CAD/CAM系統(tǒng)中幾

■何、拓撲數(shù)據(jù)的范圍

Z?產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型覆蓋產(chǎn)品整個生命周期，全面定義了產(chǎn)

z品所以得數(shù)據(jù)單元，包括設(shè)計、分析、制造、測試、

.檢驗零部件或機構(gòu)所需的幾何、拓撲、公差、關(guān)系、

:屬性和性能等數(shù)據(jù)

:?針對不同的領(lǐng)域制定了相應的應用協(xié)議，覆蓋的領(lǐng)域

Z包括二維工程圖、一般機械設(shè)計和工藝、造船、建筑、

.汽車制造

■：2.CAD系統(tǒng)簡介

CAD系統(tǒng)的構(gòu)成與分類

?2.2CAD系統(tǒng)的硬件

?2.3CAD系統(tǒng)的軟件

?2.4圖形接口與數(shù)據(jù)交換標準

?2.5CAD系統(tǒng)的設(shè)計與選擇

?2.6主要CAD系統(tǒng)介紹

：2.5CAD系統(tǒng)設(shè)計與選型原則

：CAD系統(tǒng)的設(shè)計原則

-明確系統(tǒng)的需求

?設(shè)計哪類產(chǎn)品，解決問題的深度

?要達到的具體目標，存在的關(guān)鍵技術(shù)

-確定近期目標與長遠目標

?近期目標根據(jù)人力、資金、現(xiàn)有技術(shù)水平

■長遠目標考慮到將來的發(fā)展

-確定系統(tǒng)的集成水平

?數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)交換、各種接口等

：選擇CAD系統(tǒng)的準則

Z?硬件系統(tǒng)要有良好的開放性且符合工業(yè)標準

:?軟件系統(tǒng)要滿足以下三點要求

--用標準操作系統(tǒng)

:-良好的用戶界面

?-齊全的技術(shù)文檔，優(yōu)良的可讀性

Z?功能足夠（零件、曲面、裝配、繪圖、接口、

:專業(yè)功能等）

:?良好的二次開發(fā)接口

可靠性高，維護簡單，性能價格比優(yōu)良

:?良好的售后服務、持續(xù)的支持能力

■：2.CAD系統(tǒng)簡介

?2.1CAD系統(tǒng)的構(gòu)成與分類

?2.2CAD系統(tǒng)的硬件

?2.3CAD系統(tǒng)的軟件

?2.4圖形接口與數(shù)據(jù)交換標準

?2.5CAD系統(tǒng)的設(shè)計與選擇

?2.6主要CAD系統(tǒng)介紹

：2.6常用CAD軟件簡介

ZSolidwork

:?最早基于Windows原創(chuàng)的三維設(shè)計軟件產(chǎn)品

??友好的界面，易學易用、價格便宜、性價比高

??完全自動捕捉設(shè)計意圖和引導設(shè)計修改

??裝配設(shè)計中可以直接參照已有的零件生成新的零件,

?支持“自頂而下”方法還是“自底而上”的方法進行裝

「?配設(shè)計

Z?全面的零件實體建模功能，二維和三維全關(guān)聯(lián)

??標注和細節(jié)繪制工具，能快捷地工程圖紙

Z?具有全相關(guān)的鍍金設(shè)計能力

??提供完整的、免費的開發(fā)工具CPI),用戶可以用微

■軟的VisualBasic>VisualC++或其它支持OLE的編

Z程語言建立自己的應用方案

,一?豐富的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口

XPro/E

??Pro/Engineer是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是

：新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的

?實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基

■于特征的功能去生成模型

:?建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，工程中的資料全部來自

?一個庫，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以

:前后反應在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上

：?Pro/E發(fā)展了三維線框設(shè)計的思想，首先建立基準面，在

二基準面上勾畫二維草圖，用掃成法將二維輪廓引伸成三

:維形體。依次更換參考面，用顯式操作生成形體，盡量

?避免面面求交、裁剪的集合運算。

隨時記錄特征元素的生成操作過程，當修改標注尺寸值

■后，用尺寸驅(qū)動方法修改相應二維輪廓，重新運行零件

?設(shè)計過程的全部操作命令，由此實現(xiàn)參數(shù)化特征建模，

z使曲面、實體、參數(shù)化特征設(shè)計融為一體，可以任意構(gòu)

Z造復雜零件和裝配件，而且修改設(shè)計方便。

.CATIA

:?達索飛機公司67年用B6zier曲面建立飛機外形數(shù)學模型，70

?年展開幻影數(shù)字化設(shè)計。74年擴大CAD規(guī)模，從美國引進

:洛克希德飛機公司CADAM系統(tǒng)，75年100萬美元引進

.CADAM源程序。

77年開發(fā)三維交互CAD軟件，78年投入使用CATIA。同時

?建立主數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一管ADAM二維結(jié)構(gòu)圖和CATIA三維模

?型文件。81年IBM公司開始負責經(jīng)銷CATIA系統(tǒng)，并組建

::達索系統(tǒng)公司。

90年IBM用