第二章 CAD系统的硬件和软件.ppt

1、第二章 CAD系统的硬件和软件,2.1 CAD系统的硬件 2.2 CAD系统的软件 2.3 CAD系统的设计与选择,2.1 CAD系统的硬件,主机及外围设备 图形输入设备 图形输出设备 图形显示设备,2.1.1 主机及外围设备,主机:中央处理机（CPU）和主存储器（内存） 外存储器 :磁带机、光盘、优盘、移动硬盘 输入输出设备 :键盘、打印机（针式打印机、激光打印机、喷墨打印机）,1976年-Apple I,1978年-Apple II,各种规格的磁带,惠普磁带机 3200GB、83000 元、80MB/s,1DB=1024NB =1048576YB =1073741824ZB =109951

2、1627776EB =1125899906842624PB =1152921504606846976TB =1180591620717411303424GB =1208925819614629174706176MB =1237940039285380274899124224KB =1267650600228229401496703205376B,百事灵 64G闪存盘 （2007.3 ）,Kingston DataTraveler 310 256G优盘 （2010.7）,下：希捷桌面硬盘 BlackArmor NAS 440 -12TB （2010.9.29）,上：希捷移动硬盘 FreeAgen

3、t GoFlex Desk 3TB （2010.6.30）,富士通针式打印机,爱普生专业型通用单据打印机,惠普 激光打印机P1505 首页输出速度最快, 6.5秒 2008年,爱普生 喷墨打印机C110 Bi-ink打印技术, 25p/m 2008年,Memjet喷墨打印机（2011.1.6于美国CES大展推出） 打印速度最快的喷墨打印机：60页/分钟 线性喷墨打印技术：采用微电机系统（MEMS）技术，最小部件几个微米，11个微芯片（长度20mm）6400个打印头=70400个喷墨头（16001600分辨率=256万个墨滴/英寸打印幅面） 墨盒成本超低 与联想合作,2.1.2 图形输入设备,定

4、位设备：控制屏幕上的光标并确定光标的位置，包括鼠标、光笔、操纵杆、跟踪球 数字化仪：将图形拾取后进行数字化存储 图像输入设备：摄像机、录像机、扫描仪 、激光扫描设备,光电鼠标工作原理,雷蛇曼巴眼镜蛇游戏鼠标 （Razer Mamba，2009.02） 分辨率5600DPI,富士通一款具有跟踪球的mini键盘“FKB7412”,光笔,光笔是用来检测屏幕上图形的光强，将相应的光信号转换放大成脉冲信号，计算机就可以知道光笔所在的位置。,右图：光笔外形 左图：超市内的蓝牙无线条码阅读器，有效传输距离70米,刷卡式条码识别器,将视景头盔用于直升机飞行员，信息以图形或直觉的方式提供，以“看穿的方式”投影，

5、保证飞行员能看到背景场景,国际视景公司(VSI)：飞机头盔显示器 (HMD),数据手套可以通过内置的传感器感受操作者手指的弯曲状态，进而识别人手的抓取姿势，实现如虚拟装配等需要识别手指姿势的仿真。,清华大学虚拟现实与人机界面技术实验室：运用数据手套和位置跟踪器实现虚拟零件装配,英国影子机器人公司Shadow Robot Company 数据手套,阿 凡 达 中 的 机 甲 战 士,Immersion公司：触觉工作站上所运行的数字化座椅,宽屏驾驶仿真系统 清华大学和美国密苏里大学合作研制； 由三个通道构成，每个通道都由一台网络同步的工作站和一台高流明的投影仪组成； 三个工作站分别实现后视镜和侧视

6、镜的功能； 驾驶舱由一辆福特小卡车改装而成，内部装有传感器，用以采集方向盘，油门等信号； 仿真系统的软件可以收集驾驶员操作信息，包括油门、刹车、离合器、档位、信号灯等。,图形扫描仪（二维接触式）,数字化仪（二维接触式）,数字化仪，全称图形数字化仪，由电磁感应板、游标和相应的电子电路组成，是一种将平面上点的位置数字化并将坐标数据显示或送给计算机的一种外部设备。当使用者在电磁感应板上移动游标到指定位置，并将十字叉的交点对准数字化的点位时，按动按钮，数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的位置坐标值排列成有序的一组信息，然后通过接口（多用串行接口）传送到主计算机。它广泛应用于数字制图、CAD等行业。,

7、图形数字化仪,智能数字化仪（手写板）,用于建立精确细致的三维电脑模型，由三段碳纤维臂构成，臂与臂之间由球形连接器相连，内置高精度位置和方向传感器，以感知探头所处位置。(美国Immersion 公司),威力手数字化仪（三维接触式）,“威力手”在模具行业得到了广泛的应用，可在任何形状、尺寸和材料的物体采集数据，只要沿着物体的轮廓进行描绘，在几分钟内就可建立复杂的三维数据集。,三维数据点的采集；自由曲线的生成； 自由曲面的生成； 白车身的生成。,通过威力手利用任何一种三维软件都可通过点、线、多边形、多义线以及其他标准几何实体来创建复杂的三维模型。,威力手在三维影视动画中得到了广泛的应用,模型原样；

8、三维扫描过程：使用三维扫描仪，可以简单、快速的完成样板的扫描过程，将数字化浮雕数据输入到计算机中。这些数据可以通过数据库系统保存起来。 建立三维模型：根据实物对加工对象进行几何造型。对于一般的加工对象，在前面数据扫描的基础上，对加工模型进行几何建模和编辑。建模过程包括杂点删除、数据裁减、数据对齐、建立模型、模型后处理。编辑过程包括模型的复制、排列、高度拉伸、比例变换等。,物体扫描（三维非接触）,原件,扫描后点云数据,浮雕模型,雕刻机,扫描时，把激光扫描测头夹到主轴上，象上刀具一样简单 雕刻时，取下激光头雕刻，切换扫描和雕刻只要用一个开关 可实现任意大幅面地扫描：扫描面积与机床行程一样大。,实用

9、：民用雕刻,实用：便捷式非接触扫描,真实物体的三维信息的输入,Replica of David in Australia,The Digital Michelangelo Project,Professor, jointly appointed inComputer Science andElectrical Engineering of Stanford,pre-production phase,pre-production phase,Marc Levoy小组的工作现场,Marc Levoy小组的工作现场,大卫头 480 individually aimed scans 7,000 col

10、or images 32 gigabytes 1,080 man-hours of scanning 22 people 2 billion polygons,2.1.3 图形输出设备,打印机 自动绘图仪,EPSON Stylus PRO 9800 绘图仪 幅宽：1118mm（44英寸）,佳能大幅面打印机： 60英寸和44英寸幅面 2007年底，4 - 6万,Epson Stylus Pro 11880C 64英寸,HP Scitex XL1500 打印幅面：5m,2.1.4 图形显示设备,阴极射线管（CRT）显示器 液晶（LCD）显示器 等离子体（PDP）显示器 有机发光二极管（OLED）显

11、示器,阴极射线管显示器工作原理 Cathode Ray Tube,CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等优点，因此被广泛的应用在工程以及医疗等领域。,液晶显示器工作原理 （Liquid Crystal Display）,导通状态,阻断状态,Mira无线液晶显示器 （触摸屏）,适于拼接的液晶显示器,夏普二维液晶技术 （2006.5）,2004年底韩国三星的102英寸等离子体平面显示器（Plasma Display Panel），显示屏的整个尺寸约为2.2米1.3米,等离子体显示器优点：薄、不失真、色彩丰富、图象稳定 缺点：贵、耗电、象

12、素大,全球最大等离子显示器 松下150英寸 （2009）,OLED：Organic Light-Emitting Diode，即有机发光二极管显示器，无需背光灯，是有机半导体材料和发光材料在电流驱动下而达到发光并实现显示的技术。OLED相比LCD有许多优势：超轻、超薄（厚度可低于1mm）、亮度高、可视角度大（可达170度）、由像素本身发光而不需要背光源，功耗低、响应速度快（约为LCD速度的1000倍）、清晰度高、发热量低、抗震性能优异、制造成本低、可弯曲。它被业界公认为是最具发展前景的下一代显示技术。,美国陆军研制可佩戴的柔性OLED显示器,三星 可折叠式OLED,诺基亚N85 2.6英寸OL

13、ED,三星公司OLED电子身份证（2009.06） 分辨率320240、2英寸OLED显示屏 显示身份证持卡人360度的头部照片 RFDI（射频识别）读卡模块,索尼OLED电视 厚3mm 27寸和11寸 （ 2007 ）,超薄的侧面,11英寸 0.3毫米,3.5英寸0.2毫米,索尼 OLED显示器 （2008年上半年）,三星4英寸 0.05毫米OLED显示器 （2008年下半年）,索尼概念笔记本 采用超薄柔性OLED 最薄处仅0.2毫米 2009年底 处于概念阶段,三星计划将在2011或2012年投建第八代 OLED测试生产线，以生产55英寸的大尺寸OLED电视。,2.2 CAD系统的软件,2.2.1 系统软件,离心机三相分离装置PRO/E,2.2.2 支持软件,基本图形资源软件：大多是供应用程序调用的图形子程序包或函数库 二、三维绘图软件：例如AUTOCAD、PRO/E、UG 几何造型软件：实体造型系统、曲面造型系统、参数化造型系统 工程分析及计算软件：计算方法库、优化方法库、有限元分析、机构分析、系统动态分析软件、注塑模具分析软件 文档制作软件,吉利跑车PRO/E,UG画足球,UG画飞机,2.2.3 应用软件,应用软件是用户为了解决某一个特定的问题而自行开发的程序，通常是对某个支撑软件的二次开发。,C