CAD系统的组成学习教案

1、第二章第二章 CADCAD系统系统(xtng)(xtng)的组的组成成第1页/共78页第一页，共79页。本 章 要 点2 CAD系统系统(xtng)的组成的组成第2页/共78页第二页，共79页。2.1 CAD系统系统(xtng)的组成的组成第3页/共78页第三页，共79页。2.1.1 CAD系统系统(xtng)的组成的组成第4页/共78页第四页，共79页。大中型机系统大中型机系统(xtng)(xtng)（Mainframe-based Mainframe-based systemsystem）小型机系统小型机系统(xtng)(xtng)（Minicomputer-based Minicompu

2、ter-based systemsystem）工程工作站系统工程工作站系统(xtng)(Workstation-based (xtng)(Workstation-based system)system)微型机系统微型机系统(xtng)(Microcomputer-based (xtng)(Microcomputer-based system) system) 计算机类型计算机类型(lixng)2.1.2 CAD系统系统(xtng)中的计算机类型中的计算机类型第5页/共78页第五页，共79页。1.1.主机终端主机终端(zhn(zhn dun) dun)形式形式以大、中型机为主机，集中配备某些公用

3、的外部设备以大、中型机为主机，集中配备某些公用的外部设备 主机功能强主机功能强 当终端用户过多时，会使系统过载，响应速度变慢当终端用户过多时，会使系统过载，响应速度变慢一旦主机发生故障，整个一旦主机发生故障，整个(zhngg)(zhngg)系统就不能工作系统就不能工作价格昂贵价格昂贵 2.1.3 CAD系统的配置系统的配置(pizh)形式形式第6页/共78页第六页，共79页。2.2.分布式台式计算机形式分布式台式计算机形式(xngsh)(xngsh)工作站系统设计思想：一个工程师使用一台计算工作站系统设计思想：一个工程师使用一台计算机；而且还能使用所有的计算机。前半句话意味机；而且还能使用所有

4、的计算机。前半句话意味着放弃了多用户分时系统的结构，后半句话意味着放弃了多用户分时系统的结构，后半句话意味着采用网络着采用网络(wnglu)(wnglu)技术（集群）。技术（集群）。系统的单用户性质，保证了优良的时间响应，提系统的单用户性质，保证了优良的时间响应，提高了用户的工作效率。高了用户的工作效率。 工作站本身具有强大的分布式计算功能，能够支工作站本身具有强大的分布式计算功能，能够支持复杂的持复杂的CADCAD作业，能支持多任务进程。作业，能支持多任务进程。2.1.3 CAD系统系统(xtng)的配置形式的配置形式第7页/共78页第七页，共79页。分布式工程分布式工程(gngchng)工

5、作工作站系统站系统2.1.3 CAD系统系统(xtng)的配置形式的配置形式第8页/共78页第八页，共79页。分布式台式计算机形式分布式台式计算机形式(xngsh)2.1.3 CAD系统的配置系统的配置(pizh)形式形式第9页/共78页第九页，共79页。2.1.3 CAD系统的配置系统的配置(pizh)形式形式第10页/共78页第十页，共79页。3.3.客户客户(k h)/(k h)/服务器形式服务器形式2.1.3 CAD系统的配置系统的配置(pizh)形式形式第11页/共78页第十一页，共79页。4.4.浏览器浏览器/ /服务器形式服务器形式(xngsh)(xngsh)2.1.3 CAD系

6、统的配置系统的配置(pizh)形式形式第12页/共78页第十二页，共79页。按工作方法及功能按工作方法及功能(gngnng)划划分分检索型检索型CAD系统系统(xtng)自动型自动型CAD系统系统(xtng)交互型交互型CAD系统系统(xtng)智能型智能型CAD系统系统(xtng)2.1.4 CAD系统系统(xtng)的分类的分类第13页/共78页第十三页，共79页。1 1、检索型、检索型CADCAD系统系统 检索型检索型CADCAD系统主要用于产品结构及其零部件系统主要用于产品结构及其零部件已实现标准化、系列化及模块化的产品，它们的零已实现标准化、系列化及模块化的产品，它们的零部件图及装配

7、图已转化为程序存储于计算机中，在部件图及装配图已转化为程序存储于计算机中，在设计过程中，根据给出参数设计过程中，根据给出参数(cnsh)(cnsh)的具体数值的具体数值按要求检索出所需要的零部件图，在计算机上装配按要求检索出所需要的零部件图，在计算机上装配成产品图，并对产品性能进行校核，满足要求后，成产品图，并对产品性能进行校核，满足要求后，输出所需的各种技术文件及图纸。输出所需的各种技术文件及图纸。2.1.4 CAD系统系统(xtng)的分类的分类第14页/共78页第十四页，共79页。2 2、自动型、自动型CADCAD系统系统 自动型自动型CAD/CAMCAD/CAM系统能根据产品性能规格要

8、求系统能根据产品性能规格要求在输入基本参数后，不需人工干预，计算机能根在输入基本参数后，不需人工干预，计算机能根据规定的程序，自动完成设计工作，输出产品设据规定的程序，自动完成设计工作，输出产品设计全部图纸及技术文件，仅适用于设计理论成熟；计全部图纸及技术文件，仅适用于设计理论成熟；计算公式确定；设计步骤及判别标准清楚；资料计算公式确定；设计步骤及判别标准清楚；资料数据数据(shj)(shj)完备的产品。完备的产品。2.1.4 CAD系统系统(xtng)的分类的分类第15页/共78页第十五页，共79页。3 3、交互型、交互型CADCAD系统系统 在机械产品设计过程中，方案的决策及结构布置在机械

9、产品设计过程中，方案的决策及结构布置要完全要完全(wnqun)(wnqun)实现自动化设计是非常困难的，有实现自动化设计是非常困难的，有时也是不可行的，设计过程中往往需要设计人员的随时也是不可行的，设计过程中往往需要设计人员的随时参与，由此产生了交互型时参与，由此产生了交互型CADCAD系统。它充分发挥了人系统。它充分发挥了人与计算机二者的长处，即：计算机的高速运算能力和与计算机二者的长处，即：计算机的高速运算能力和严格的逻辑判断及大量信息的存储能力和设计人员长严格的逻辑判断及大量信息的存储能力和设计人员长期积累的智慧和丰富的经验。交互型期积累的智慧和丰富的经验。交互型CADCAD系统在产品设

10、系统在产品设计工作中具有较实用的价值，并且在实现上相对也容计工作中具有较实用的价值，并且在实现上相对也容易一些。易一些。2.1.4 CAD系统系统(xtng)的分类的分类第16页/共78页第十六页，共79页。4 4、智能型、智能型CADCAD系统系统 将人工智能技术、专家系统技术与普通将人工智能技术、专家系统技术与普通CADCAD系统系统结合起来，便产生了智能型结合起来，便产生了智能型CADCAD系统。它主要由知识系统。它主要由知识库、推理机、实时系统、知识获取系统以及人机接口库、推理机、实时系统、知识获取系统以及人机接口等组成。智能型等组成。智能型CADCAD系统可以对产品设计的全过程进系统

11、可以对产品设计的全过程进行行(jnxng)(jnxng)支持。支持。2.1.4 CAD系统系统(xtng)的分类的分类第17页/共78页第十七页，共79页。按使用按使用(shyng)(shyng)用途划分用途划分机械机械CAD系统系统建筑建筑CAD系统系统电器电器(dinq)CAD系统系统服装服装CAD系统系统2.1.4 CAD系统系统(xtng)的分类的分类第18页/共78页第十八页，共79页。（1）主机）主机（2）存储设备）存储设备（3）输入）输入(shr)设备设备（4）输出设备）输出设备（5）网络设备）网络设备（6）生产设备）生产设备2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第19页

12、/共78页第十九页，共79页。主机主机(zhj)中央中央(zhngyng)(zhngyng)处理机处理机(CPU(CPU：Central Central Processing Unit)Processing Unit)主存储器主存储器( (也称内存也称内存) )2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第20页/共78页第二十页，共79页。中央中央(zhngyng)(zhngyng)处理机处理机(CPU)(CPU)n CPUCPU包括控制器和运算器。在控制器和运算器中都有包括控制器和运算器。在控制器和运算器中都有寄存器作为暂时寄存器作为暂时(znsh)(znsh)的信息写入与取出的地的信息

13、写入与取出的地方，存取速度均比从主存储器中存取要快。方，存取速度均比从主存储器中存取要快。 2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第21页/共78页第二十一页，共79页。主存储器（内存主存储器（内存(ni (ni cn)cn)）主存储器用来主存储器用来(yn(yn li) li)存放指令、数据及运存放指令、数据及运算结果算结果主存储器一般包括：主存储器一般包括：随机读写存储器随机读写存储器(RAM(RAM：Random Access Memory)Random Access Memory)存放各种输入、输出数据及中间结果存放各种输入、输出数据及中间结果与外存储器交换信息与外存储器交换信

14、息RAMRAM中信息既可读出，也可写入中信息既可读出，也可写入只读存储器只读存储器(ROM(ROM：Read Only Memory)Read Only Memory)信息只能读出，不可写入，故信息是不变的，断信息只能读出，不可写入，故信息是不变的，断电后不会丢失电后不会丢失一般用来一般用来(yn(yn li) li)存放固定程序，如管理、存放固定程序，如管理、监控、汇编、诊断程序等监控、汇编、诊断程序等2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第22页/共78页第二十二页，共79页。主机主机(zhj)的性能指的性能指标标速度速度(sd)(sd)（1 1）时钟频率（主频）时钟频率（主频）

15、计算机通过一个电子钟高速发出有规律的脉冲，单位为计算机通过一个电子钟高速发出有规律的脉冲，单位为MHz(MHz(兆赫兆赫) ) （2 2）MIPSMIPS106106指令指令s s 每秒处理指令的平均数每秒处理指令的平均数 （3 3）存取周期）存取周期 向内存中读写数据的时间，单位微秒向内存中读写数据的时间，单位微秒字长字长CPUCPU每执行一条指令可以从内存提取和处理的数据位数每执行一条指令可以从内存提取和处理的数据位数, , 3232位，位，6464位位2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第23页/共78页第二十三页，共79页。外存储设备外存储设备用来存放暂时不用或等待用来存放暂

16、时不用或等待(dngdi)(dngdi)调用的程序、数据等信息。调用的程序、数据等信息。当使用这些信息时，由操作系统根据命令调入内存。当使用这些信息时，由操作系统根据命令调入内存。外存储器的特点是容量大但存取速度慢。外存储器的特点是容量大但存取速度慢。常见种类有：常见种类有：磁带机磁带机 磁盘驱动器（软盘、硬盘）磁盘驱动器（软盘、硬盘） 光盘驱动器光盘驱动器 2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第24页/共78页第二十四页，共79页。磁带机磁带机存储介质是磁带，只能存储介质是磁带，只能(zh (zh nnnn) )顺序存取的设备，存顺序存取的设备，存取速度较慢，但成本低，存取速度较慢

17、，但成本低，存储容量大，它是理想的系统储容量大，它是理想的系统的备份设备。的备份设备。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第25页/共78页第二十五页，共79页。磁盘驱动器磁盘驱动器磁盘驱动器是一种可随机存取的存储设备磁盘驱动器是一种可随机存取的存储设备其存储介质为磁性圆盘，两种结构形式其存储介质为磁性圆盘，两种结构形式硬盘硬盘它是由一组同轴的金属圆盘它是由一组同轴的金属圆盘( (表面涂覆一薄层磁性物质表面涂覆一薄层磁性物质) )、读、读写头和驱动器所组成的密封机构。写头和驱动器所组成的密封机构。它的旋转速度很高，具有很高的数据读写速度它的旋转速度很高，具有很高的数据读写速度硬盘的容

18、量很大。硬盘的容量很大。软盘软盘(run pn)(run pn)软磁盘是由聚酯材料制成的薄圆片，其上软磁盘是由聚酯材料制成的薄圆片，其上涂覆一薄层磁性材料。涂覆一薄层磁性材料。两种尺寸，旧尺寸是两种尺寸，旧尺寸是5 5英寸，新的英寸。英寸，新的英寸。 2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第26页/共78页第二十六页，共79页。光盘光盘( (unun pn)pn)驱动器驱动器存储介质是光盘存储介质是光盘采用激光技术采用激光技术(jsh)(jsh)进行海量存储，单片双面光盘进行海量存储，单片双面光盘存储量达存储量达2GB2GB，只读光盘，只读光盘驱动器称为只读光盘，只读光盘驱动器称为CD

19、-ROM CD-ROM 可以反复读写的光盘可以反复读写的光盘 2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第27页/共78页第二十七页，共79页。可移动可移动(ydng)存储设备存储设备闪存类存储器闪存类存储器 闪存类存储器的存储介质有别于上述移动存储器闪存类存储器的存储介质有别于上述移动存储器的磁介质和光介质，为半导体电介质。的磁介质和光介质，为半导体电介质。 闪存类存储器具有体积小、可靠性高等优点。闪闪存类存储器具有体积小、可靠性高等优点。闪存芯片是非易失性存储器，即存储数据是不需要电压存芯片是非易失性存储器，即存储数据是不需要电压维持的，所消耗的能源主要是用在读写数据的。是一维持的，所

20、消耗的能源主要是用在读写数据的。是一种种 “ “固态存储介质固态存储介质”，不存在磁头与盘片之间产生，不存在磁头与盘片之间产生(chnshng)(chnshng)的碰撞，所以不怕磕碰。的碰撞，所以不怕磕碰。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第28页/共78页第二十八页，共79页。输入输入(shr)设备设备键盘键盘(jin(jinpn)pn)字符键用来输入字符键用来输入(shr)(shr)数据和程序数据和程序功能键用来输入功能键用来输入(shr)(shr)一个命令或执行一个命令或执行一个程序一个程序控制键用来对屏幕和程序进行特殊处理控制键用来对屏幕和程序进行特殊处理2.2 CAD系统

21、的硬件系统的硬件第29页/共78页第二十九页，共79页。机械式鼠标器机械式鼠标器底部装有一对轴线相互垂直的金属滚轮，当在桌面上移动底部装有一对轴线相互垂直的金属滚轮，当在桌面上移动鼠标器时，滚轮的转动鼠标器时，滚轮的转动(zhun dng)(zhun dng)转化成转化成x x、y y方向的方向的数值被记录下来数值被记录下来, ,并相应地移动屏幕上的光标并相应地移动屏幕上的光标 光学鼠标器光学鼠标器底部有一光源，当鼠标在专用的鼠标板上移动时，采用光底部有一光源，当鼠标在专用的鼠标板上移动时，采用光束调制及光学编码技术，测出鼠标移动量，随之驱动屏幕束调制及光学编码技术，测出鼠标移动量，随之驱动屏

22、幕光标作相应移动光标作相应移动 鼠标鼠标2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第30页/共78页第三十页，共79页。三种主要类型三种主要类型定位设备定位设备操作方式是控制屏幕上的光标并确定它的位置操作方式是控制屏幕上的光标并确定它的位置定位设备除了定位功能外，还兼有拾取目标、选定位设备除了定位功能外，还兼有拾取目标、选择对象、跟踪录入、及徒手画草图等择对象、跟踪录入、及徒手画草图等具体的物理设备有图形输入板及其触笔、光笔、具体的物理设备有图形输入板及其触笔、光笔、鼠标器、操纵杆鼠标器、操纵杆(Joystick)(Joystick)及跟踪球及跟踪球数字化仪数字化仪能将放在上面的图形用游标

23、器指点能将放在上面的图形用游标器指点(zhdin)(zhdin)摘摘取大量的点，进行数字化后存储起来取大量的点，进行数字化后存储起来图象输入设备图象输入设备如摄象机、录象机、扫描仪如摄象机、录象机、扫描仪(Scanner)(Scanner)等，图形经等，图形经图象数字化及图象处理后输出图象数字化及图象处理后输出2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第31页/共78页第三十一页，共79页。光笔光笔( (unun b)(Light Pen) b)(Light Pen) n 检测屏幕上图形的光强，从而使计算机就可知道光笔检测屏幕上图形的光强，从而使计算机就可知道光笔所指的位置。所指的位置。

24、n 定位定位(dngwi)(dngwi)、拾取和跟踪、拾取和跟踪 2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第32页/共78页第三十二页，共79页。数字化仪数字化仪(Digitizer) (Digitizer) 图形图形(txng)(txng)输入板输入板(Digitizing Tablet)(Digitizing Tablet)数字化仪台面大，常见尺寸为数字化仪台面大，常见尺寸为90090012001200及及l200l200l300(mm)l300(mm)，分，分辨率和精度分别可达和辨率和精度分别可达和0.076(mm)0.076(mm)；定位工具定位工具(gngj)(gngj)是带有

25、十字叉是带有十字叉丝的游标器。丝的游标器。图形输入板较小，尺寸为图形输入板较小，尺寸为280280280280到到900900900(mm)900(mm)，分，分辨率也低，一般为。定位工具辨率也低，一般为。定位工具(gngj)(gngj)是细长的触笔是细长的触笔2.2 CAD系统的硬件系统的硬件第33页/共78页第三十三页，共79页。二者的工作原理相同二者的工作原理相同 操作时触笔或游标叉丝对准某一点，并按下按钮，这时靠某操作时触笔或游标叉丝对准某一点，并按下按钮，这时靠某种藕合原理，如电磁耦合产生信号种藕合原理，如电磁耦合产生信号(xnho)(xnho)，经，经A AD D转换转换为为(x,

26、y)(x,y)坐标，送给计算机坐标，送给计算机 数字化仪数字化仪(Digitizer) (Digitizer) 图形图形(txng)(txng)输入板输入板(Digitizing Tablet)(Digitizing Tablet)2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第34页/共78页第三十四页，共79页。 数字化仪时常用来摘取放在它上面的工程图上的大量数字化仪时常用来摘取放在它上面的工程图上的大量(dling)(dling)点，经数字化后存储起来，以此作为图形输入的一种手段。点，经数字化后存储起来，以此作为图形输入的一种手段。 图形输入板则更多地用于交互设计，使用时大多数划出一个台

27、板图图形输入板则更多地用于交互设计，使用时大多数划出一个台板图形区，其余部分放置菜单，称为菜单区。台板图形区与显示屏之间存在形区，其余部分放置菜单，称为菜单区。台板图形区与显示屏之间存在一种映射关系屏幕光标将随触笔或游标的移动而移动，如移出了台板一种映射关系屏幕光标将随触笔或游标的移动而移动，如移出了台板图形区范围，屏幕光标将随之消失。图形区范围，屏幕光标将随之消失。 数字化仪数字化仪(Digitizer) (Digitizer) 图形图形(txng)(txng)输入板输入板(Digitizing Tablet)(Digitizing Tablet)2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬

28、件第35页/共78页第三十五页，共79页。图形图形(txng)(txng)扫描仪扫描仪 将图像通过光电扫描生成点阵信息存储到计算机内。将图像通过光电扫描生成点阵信息存储到计算机内。在在CADCAD作业中，可以将图纸扫描到计算机内形成点阵文件，再经作业中，可以将图纸扫描到计算机内形成点阵文件，再经专门的矢量化识别程序自动生成矢量文件专门的矢量化识别程序自动生成矢量文件, ,从而交由大多数从而交由大多数CADCAD绘图系统进行处理。绘图系统进行处理。 这种技术大大缩短了已有图纸的输入时间，其缺点是矢量这种技术大大缩短了已有图纸的输入时间，其缺点是矢量识别的正确率不是很理想，但仍是建立大型识别的正确

29、率不是很理想，但仍是建立大型(dxng)(dxng)图库的图库的有效方法。有效方法。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第36页/共78页第三十六页，共79页。其他其他(qt)图形输入设图形输入设备备三维扫描仪三维扫描仪是用来侦测并分是用来侦测并分析析(fnx)(fnx)现现实世界中物体或实世界中物体或环境的形状与外环境的形状与外观数据。搜集到观数据。搜集到的数据常被用来的数据常被用来进行三维重建计进行三维重建计算，在虚拟世界算，在虚拟世界中创建实际物体中创建实际物体的数字模型。的数字模型。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第37页/共78页第三十七页，共79页。三坐标三

30、坐标(zubio)测测量仪量仪是指在一个六面体的空间范围是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何内，能够表现几何(j h)形状、形状、长度及圆周分度等测量能力的长度及圆周分度等测量能力的仪器。仪器。其他图形输入其他图形输入(shr)设设备备2.2 CAD系统的硬件系统的硬件第38页/共78页第三十八页，共79页。数据数据(shj)手套手套设有弯曲传感器，把人手姿态设有弯曲传感器，把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触而且能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。使操作者信息反馈给操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加以更加直接，更加自然，更

31、加有效的方式与虚拟世界进行交有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸互，大大增强了互动性和沉浸感。并为操作者提供了一种感。并为操作者提供了一种(y zhn)通用、直接的人机通用、直接的人机交互方式。交互方式。其他其他(qt)图形输入设备图形输入设备2.2 CAD系统的硬件系统的硬件第39页/共78页第三十九页，共79页。位置位置(wi zhi)传感传感器器语音输入设备语音输入设备。其他图形其他图形(txng)输入设输入设备备2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第40页/共78页第四十页，共79页。输出设备输出设备(sh ch sh bi)CADCAD系统设计的结果在大部分

32、情况下仍然要画在纸系统设计的结果在大部分情况下仍然要画在纸上，以便在生产中使用及交流。上，以便在生产中使用及交流。这类输出设备统称这类输出设备统称(tngchng)(tngchng)为硬拷贝机，常为硬拷贝机，常见的有见的有: :打印机打印机绘图机绘图机2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第41页/共78页第四十一页，共79页。打印机打印机打印机既能打印字符打印机既能打印字符(z f)(z f)型文件，又能打印型文件，又能打印图形，是最廉价的输出设备。图形，是最廉价的输出设备。可分撞击式与非撞击式两种。可分撞击式与非撞击式两种。前者用得最多的是点阵打印机，打印头分别有前者用得最多的是点

33、阵打印机，打印头分别有9 9，2424，3232针等几种，由计算机控制每个针头的搏击，针等几种，由计算机控制每个针头的搏击，通过色带印在纸上。通过色带印在纸上。非撞击式打印机可采用喷墨技术、激光技术、静非撞击式打印机可采用喷墨技术、激光技术、静电复印技术等，这类打印机速度快，无噪声。电复印技术等，这类打印机速度快，无噪声。 2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第42页/共78页第四十二页，共79页。三维打印机三维打印机三维立体打印机，也称三维打印机（三维立体打印机，也称三维打印机（3D 3D PrinterPrinter，简称，简称3DP3DP）是快速成型）是快速成型（Rapid P

34、rototyping,RPRapid Prototyping,RP）的一种工艺，）的一种工艺，采用采用(ciyng)(ciyng)层层堆积的方式分层层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。成三维实体。2

35、.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第43页/共78页第四十三页，共79页。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第44页/共78页第四十四页，共79页。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第45页/共78页第四十五页，共79页。自动绘图机自动绘图机滚筒式滚筒式平台式平台式 平面电机型平面电机型 其他新型其他新型(xnxng)(xnxng)绘图机，如静电绘图机、喷绘图机，如静电绘图机、喷墨绘图机、缩微胶片绘图机等墨绘图机、缩微胶片绘图机等2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第46页/共78页第四十六页，共79页。滚筒式滚筒式 x,yx,y向驱动部分：图中向驱

36、动部分：图中1 1和和5 5两台步进电机分别使滚筒旋转两台步进电机分别使滚筒旋转( (产生产生x x向运动向运动) )和笔架移动和笔架移动(ydng)(ydng)(产生产生y y向运动向运动) )，使笔在纸上画出各种图形。，使笔在纸上画出各种图形。Z Z向驱动部分。用电磁铁控制抬笔与落笔。向驱动部分。用电磁铁控制抬笔与落笔。送纸部分。使纸与滚筒一起移动送纸部分。使纸与滚筒一起移动(ydng)(ydng)。人工调整操作部分。调整绘图位置，使图形画在合适位置上。人工调整操作部分。调整绘图位置，使图形画在合适位置上。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第47页/共78页第四十七页，共79页

37、。平台式平台式 滚筒式绘图机结构滚筒式绘图机结构(jigu)(jigu)简单，占地面积小，价格较低，所绘图纸可长达简单，占地面积小，价格较低，所绘图纸可长达数十米，但速度低，精度较差，广泛用在机械与土建等行业中。数十米，但速度低，精度较差，广泛用在机械与土建等行业中。 平台式特点是台面大，可达平台式特点是台面大，可达2 26m6m，精度高，速度快，适用于造船、汽车、飞，精度高，速度快，适用于造船、汽车、飞机及大规模集成电路的图形输出；缺点是结构机及大规模集成电路的图形输出；缺点是结构(jigu)(jigu)复杂，占地面积大，价格复杂，占地面积大，价格贵。贵。 2.2 CAD系统系统(xtng)

38、的硬件的硬件第48页/共78页第四十八页，共79页。自动绘图机的主要自动绘图机的主要(zhyo)(zhyo)技术指标技术指标 绘图速度绘图速度一般为一般为l2-48ml2-48mminmin步距（分辨率）步距（分辨率）一般为步，步距越小，图形精度越高一般为步，步距越小，图形精度越高绘图精度绘图精度静态精度。画笔静态精度。画笔(hu b)(hu b)单方向移动时实际移动距离与按脉冲计单方向移动时实际移动距离与按脉冲计算的位移差算的位移差重复精度。画笔重复精度。画笔(hu b)(hu b)从出发点移动一定距离后，再回到出发点，从出发点移动一定距离后，再回到出发点，出发点与实际终点之间的偏差出发点与

39、实际终点之间的偏差零位精度。画笔零位精度。画笔(hu b)(hu b)从零位移动到允许的最大距离后，再返回从零位移动到允许的最大距离后，再返回零位时，零位与实际终点间的偏差零位时，零位与实际终点间的偏差 功能功能有绘图幅面的大小有绘图幅面的大小(A0(A0、A1A1和和A3A3等等) )画笔画笔(hu b)(hu b)数量；数量；其它辅助功能其它辅助功能( (如插补功能、曲线拟合功能等如插补功能、曲线拟合功能等) )2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第49页/共78页第四十九页，共79页。图形显示图形显示(xinsh)(xinsh)设设备备 阴极射线管阴极射线管(CRT(CRT：C

40、athode Ray Tube)Cathode Ray Tube)液晶显示液晶显示(xinsh)(xinsh)等离子体显示等离子体显示(xinsh)(xinsh)其他显示其他显示(xinsh)(xinsh)器器激光显示激光显示(xinsh)(xinsh)光二极管显示光二极管显示(xinsh)(xinsh)2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第50页/共78页第五十页，共79页。CRTCRT显示器工作显示器工作(gngzu)(gngzu)原理原理CRTCRT的结构，由装在一个玻璃壳内的电子枪、偏转的结构，由装在一个玻璃壳内的电子枪、偏转(pinzhun)(pinzhun)系统及荧光屏组

41、成系统及荧光屏组成 2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第51页/共78页第五十一页，共79页。分辨率分辨率电子束产生的光点直径通常为电子束产生的光点直径通常为0.25-0.5mm ,0.25-0.5mm ,若取屏幕的有若取屏幕的有效面积为效面积为303030cm230cm2，则可在屏幕上构成了，则可在屏幕上构成了1024102410241024个网个网格格, ,也称为栅格，其单位约等于。也称为栅格，其单位约等于。 同样大小的屏幕，如光点直径小，则网格数就可增多，称同样大小的屏幕，如光点直径小，则网格数就可增多，称分辨分辨(fnbin)(fnbin)率高（分辨率高（分辨(fnbin)

42、(fnbin)率是指两个光点率是指两个光点之间的最小距离，是指分辨之间的最小距离，是指分辨(fnbin)(fnbin)能力大小的物理能力大小的物理量）。量）。分辨分辨(fnbin)(fnbin)率越高图形线条越平滑，图形越清晰。目率越高图形线条越平滑，图形越清晰。目前微机显示器的光点有约及等，分辨前微机显示器的光点有约及等，分辨(fnbin)(fnbin)率可达率可达10241024768768。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第52页/共78页第五十二页，共79页。显示器性能显示器性能(xngnng)的指标的指标分辨率：沿水平和垂直方向单位长度上所能识别的分辨率：沿水平和垂直方

43、向单位长度上所能识别的最大光点（象素）数。对于相同尺寸的屏幕，点数最大光点（象素）数。对于相同尺寸的屏幕，点数越多，距离越小，分辨率越高，显示的图形越精细。越多，距离越小，分辨率越高，显示的图形越精细。显示速度：同显示器在输出图形时采用的分辨率以显示速度：同显示器在输出图形时采用的分辨率以及计算机本身处理及计算机本身处理(chl)(chl)图形的速度有关，从图形的速度有关，从人机工程学的角度来看，通常应满足人眼观察图形人机工程学的角度来看，通常应满足人眼观察图形时不出现闪烁为基本要求，图形屏幕的刷新速度应时不出现闪烁为基本要求，图形屏幕的刷新速度应该不低于该不低于3030帧帧/ /秒。秒。 2

44、.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第53页/共78页第五十三页，共79页。象素的灰度和颜色象素的灰度和颜色(yns) 光栅化后的象素值存放在帧缓存中，每个单元地光栅化后的象素值存放在帧缓存中，每个单元地址与屏幕上的象素地址是一一对应的，但单元的位数址与屏幕上的象素地址是一一对应的，但单元的位数可不同可不同(b tn(b tn) )。当只存一位时，则代表该象素亮或不亮，图形只有黑当只存一位时，则代表该象素亮或不亮，图形只有黑白效果；白效果；如有如有8 8位，则每个象素值的变化有位，则每个象素值的变化有256256种，就可用来表种，就可用来表示不同示不同(b tn(b tn) )灰度或颜

45、色，图形就有灰度和彩色；灰度或颜色，图形就有灰度和彩色；常用的是常用的是4 4位或位或8 8位位,16,16位，位，2424位位,32,32位，可以表示十分位，可以表示十分丰富的色彩等级。丰富的色彩等级。2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第54页/共78页第五十四页，共79页。在机械在机械CADCADCAMCAM系统中，生产系统设备系统中，生产系统设备(shbi)(shbi)主要包括加工设备主要包括加工设备(shbi)(shbi)（如各类数控机床、（如各类数控机床、加工中心等）、物流搬运设备加工中心等）、物流搬运设备(shbi)(shbi)（如有轨（如有轨小车、无轨小车、机器人等）

46、、仓储设备小车、无轨小车、机器人等）、仓储设备(shbi)(shbi)（加立体仓库、刀库等）、辅助设备（加立体仓库、刀库等）、辅助设备(shbi)(shbi)（如对刀仪等）等。这些设备（如对刀仪等）等。这些设备(shbi)(shbi)与与CAD/CAMCAD/CAM系统中计算机的连接通常采系统中计算机的连接通常采用用RS232RS232通讯接口、通讯接口、DNCDNC接口或某些专用接口，主要接口或某些专用接口，主要用于计算机与设备用于计算机与设备(shbi)(shbi)间的通讯，如获取和间的通讯，如获取和接收设备接收设备(shbi)(shbi)的状态信息和其它数据信息，的状态信息和其它数据信息

47、，向设备向设备(shbi)(shbi)发送命令和控制程序（加数控加发送命令和控制程序（加数控加工程序、机器人控制程序）等。工程序、机器人控制程序）等。生产生产(shngchn)设备设备2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第55页/共78页第五十五页，共79页。1 1服务器服务器 2 2工作站工作站3 3电缆电缆(dinln)(dinln)4 4网卡网卡5 5集线器集线器HUBHUB6 6中继器中继器7 7网桥网桥 8 8路由器路由器 9 9网关网关 网络设备网络设备2.2 CAD系统系统(xtng)的硬件的硬件第56页/共78页第五十六页，共79页。lCADCAD系统作为系统作为(z

48、uwi)(zuwi)计算机应用系统的一个重要分计算机应用系统的一个重要分支，经历了三个发展阶段：支，经历了三个发展阶段： l集中式系统：一台主机控制多台终端（早期模式，集中式系统：一台主机控制多台终端（早期模式，8080年年代中期，微机没普及）；代中期，微机没普及）；l分离式系统：一台主机一套系统，毫无关系，工作站与分离式系统：一台主机一套系统，毫无关系，工作站与微机的发展；微机的发展；l分布式系统：网络时代的产物，分布式系统：网络时代的产物，C/SC/S或或B/SB/S结构，支持异结构，支持异地、异构（采用工作站和微机网络系统）地、异构（采用工作站和微机网络系统） 2.3 CAD系统系统(x

49、tng)的软件的软件CAD软件系统的发展软件系统的发展(fzhn)第57页/共78页第五十七页，共79页。系统软件系统软件(x tn run jin)支撑软件支撑软件应用软件应用软件2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件组成组成(z chn)第58页/共78页第五十八页，共79页。2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件CAD组成组成(z chn)层次架构层次架构第59页/共78页第五十九页，共79页。2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件第60页/共78页第六十页，共79页。概念概念提供提供CADCAD运行环境的通用软件运行环境的通用软件(run jin)(run ji

50、n)或工具或工具软件软件(run jin)(run jin)分类分类操作系统操作系统 Windows Windows、UnixUnix、LinuxLinux、DosDos、OsOs等等数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS） SQL serverSQL server、ORACLEORACLE、SYBASESYBASE、ACCESSACCESS网络服务软件网络服务软件(run jin)(run jin) 服务器操作系统、文件服务器软件服务器操作系统、文件服务器软件(run (run jin)jin)、通信软件、通信软件(run jin)(run jin)等等基础算法、界面支撑类库基础算

51、法、界面支撑类库 VC VC，VBVB的基础算法、图形界面类库的基础算法、图形界面类库2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件系统软件系统软件(x tn run jin)第61页/共78页第六十一页，共79页。概念概念在系统软件在系统软件(x tn(x tn run jin) run jin)的基础的基础上开发的满足上开发的满足CADCAD用户一些共同需要的通用软用户一些共同需要的通用软件或工具软件件或工具软件分类分类计算机分析软件计算机分析软件常用数学方法库及其可视化常用数学方法库及其可视化有限元分析有限元分析优化设计优化设计集成化集成化CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE软件

52、软件 AutoCADAutoCAD、SolidWorksSolidWorks、UGUG、ProEProE、CATIACATIA数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS）图形核心系统（图形核心系统（GKS,Parasolid,ACISGKS,Parasolid,ACIS）数据交换接口数据交换接口 2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件支撑支撑(zh chng)软件软件第62页/共78页第六十二页，共79页。 在系统软件、支撑软件的基础上，针对某一专门在系统软件、支撑软件的基础上，针对某一专门(zhunmn)领域的领域的需要而研制的软件，通常由用户结合当前设计工作自行开发，也称为需

53、要而研制的软件，通常由用户结合当前设计工作自行开发，也称为“二次开发二次开发”。与支撑软件比较：与支撑软件比较：应用软件主要是为某一特定产品开发出来的软件，而支撑软件是一些通应用软件主要是为某一特定产品开发出来的软件，而支撑软件是一些通用性的软件；用性的软件；应用软件通常利用已有的支撑软件的技术及二次开发功能，而不是从头应用软件通常利用已有的支撑软件的技术及二次开发功能，而不是从头开始；开始；支撑软件一般市场上买的到，而应用软件需要用户开发支撑软件一般市场上买的到，而应用软件需要用户开发应用软件逐步商品化成通用软件后，也可以称为支撑软件。应用软件逐步商品化成通用软件后，也可以称为支撑软件。2.

54、3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件应用软件应用软件第63页/共78页第六十三页，共79页。主要主要(zhyo)(zhyo)商用商用CADCAD、CAECAE系统系统2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件AutoCAD由美国由美国AutoDesk公司支持公司支持Solidworks由美国由美国SolidWorks公司开发，现被公司开发，现被Dassault并购并购Pro/EPTCCATIA由法国由法国Dassault公司开发，公司开发，IBM公司统一销售公司统一销售UG NX由美国麦道由美国麦道(MD)公司开发，现将公司开发，现将 Ideas并购并购SNSYSMSCMSC NAS

55、TRANMSCADAMSMSC第64页/共78页第六十四页，共79页。Solidwork最早基于最早基于Windows原创的三维设计软件原创的三维设计软件产品；产品；友好的界面，易学易用、价格便宜、性友好的界面，易学易用、价格便宜、性价比高；价比高；完全自动捕捉设计意图和引导完全自动捕捉设计意图和引导(yndo)设计修改；设计修改；装配设计中可以直接参照已有的零件生装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件，支持成新的零件，支持“自顶而下自顶而下”方法或方法或“自底而上自底而上”的方法进行装配设计；的方法进行装配设计；全面的零件实体建模功能，二维和三维全面的零件实体建模功能，二维和三维全关联

56、；全关联；标注和细节绘制工具，能快捷地工程图标注和细节绘制工具，能快捷地工程图纸；纸；具有全相关的钣金设计能力；具有全相关的钣金设计能力；提供完整的、免费的开发工具提供完整的、免费的开发工具(API)，用户可以用微软的用户可以用微软的VB、VC或其它支持或其它支持OLE的编程语言建立自己的应用方案的编程语言建立自己的应用方案丰富的数据转换接口。丰富的数据转换接口。2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件常用常用(chn(chn yn yn)CAD)CAD软件简介软件简介第65页/共78页第六十五页，共79页。Pro/E美国参数技术（美国参数技术（PTC）公司，提出单一）公司，提出单一数据

57、库、参数化、基于特征、全相关的数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，能将设计至生产全过程集成到一概念，能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。工程。Pro/Engineer是一套由设计至生产的机是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，械自动化软件，是新一代产品造型系统，采用参数化设计的、基于特征的实体模采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有型化系统，工程设计人员采用具有(jyu)智能特性的基于特征的功能去生智能特性的基于

58、特征的功能去生成模型。成模型。建立在统一基层上的数据库上，工程中建立在统一基层上的数据库上，工程中的资料全部来自一个库，在整个设计过的资料全部来自一个库，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。应在整个设计过程的相关环节上。2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件第66页/共78页第六十六页，共79页。CATIA 法国达索（法国达索（Dassault System）公司，）公司，CATIA软件以其强大的曲面设计功能软件以其强大的曲面设计功能而在飞机、汽车、轮船等设计领域享而在飞机、汽车、轮船等设计领域享有很高的声誉，为

59、数字化企业建立一有很高的声誉，为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境，个针对产品整个开发过程的工作环境，在这个在这个(zh ge)环境中，可以对产品开环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。的使用和维护。 2.3 CAD系统系统(xtng)的软件的软件第67页/共78页第六

60、十七页，共79页。UGUG是是Unigraphics Solutions公司的主要产公司的主要产品；品；首次突破传统首次突破传统CAD/CAM模式，优越的参数模式，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合，被大多数面功能结合，被大多数CAD/CAM软件厂商软件厂商所采用；所采用；UG起源于美国麦道飞机公司，它是从二维起源于美国麦道飞机公司，它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件；展起来的软件；90年代初，美国通用汽车公司选中年代初，美国通用汽车公司选中UG作为作为全公司的全公司的CAD、