книги / Основы САПР. CAD CAM CAE

Воnросы и задачи

33

Когда проект пресс-формы готов, производится расчет траектории движения ин­ струмента с ЧПУ для изготовления верхней и нижней пластин формы (рис. 1.12). После изготовления формы на станке с ЧПУ производится ее сборка и собствен­

но литье. На этом этапе также можно использовать моделирование для опреде­

ления правильных значений параметров процесса, таких как температура фор­

мы, температура пластика и давление впрыскивания.

Вопросы и задачи

1.Опишите различие между проектной и аналитической моделями.

2.Почему аналитическая модель отличается от проектной?

3.Какие аналитические операции выполняются в рамках процесса разработки?

4.Как используются средства CAD в процессе разработки?

5.Какой вариант использования средств CAD в процессе разработки считается

наиболее важным?

6.Перечислите наиболее важные типы средств CAD в соответствии с вашим от­ ветом на вопрос 5.

7.Как используются средства САМ в процессе производства?

8.Какой вариант использования средств САМ считается наиболее зрелым?

Объясните, почему.

9.Каких преимуществ следует ожидать от технологии группировки в результа­

те объединения родственных деталей в семейство?

10.Каково главное преимущества использования средств САЕ в процессе разра­

ботки?

Глава 2

Компоненты САПР

Для реализации компыотерно-ориентированного подхода к проектиро~анию и производству, описанному в главе 1, нужно специальное аппаратное и программ­

ное обеспечение. Ключевым аспектом является интерактивное управление фор­ мой, поэтому неудивительно, что аппаратное и программное обеспечение для

интерактивного манипулирования формами относится к числу основных ком­

понентов, составляющих системы CAD/CAM/CAE. Графические устройства и периферийные устройства ввода-вывода вместе с обычным вычислительным модулем составляют аппаратное обеспечение систем CAD/CAM/CAE (рис. 2.1).

Ключевыми программными ко:-.шонентами являются пакеты, манипулирующие

формами или анализирующие их под управлением Пользователя в двух или в

трех измерениях, одновременно обновляя базу данных. В последующих разделах

эти аппаратные и программные компоненты рассматриваются подробно.

Дисплейный процессор Дисплейное устройство

Устройство ввода Устройство вывода

Рис. 2.1. Компоненты систем CAD/CAM/CAE

2.1. Аппаратное обеспечение

Графическое устройство состоит 11з диенлейного процессора, устройства отобра­

жения,. или дисплейного ycтpoiicтua (называемого монитором), и одного илн нескольких устройств ввода. Дисплей (монитор) представляет собой экран, на

который выводится графическос изображение, однако вывод конкретного изо-

2.1. Аnnаратное обесnечение

39

ет электронные пучки на дисплей, воснроизводя на нем картинку, хранящуюся

в буфере. На внутренней поверхности электронно-лучевой трубки может быть столько точек люминофора, сколько точек оnисывается буфером кадра. Электрон­ ный пучок направляется на точки, соответствующие точкам растрового изобра­

жения. Время свечения люминофора в растровых устройствах так же коротко,

как и в векторных, поэтому необходимо регулярное обновление изображения. Единственное отличие - порядок движения электронного пучка при обновле­ нии. Пучок пробегает по экрану слева направо, переходя со строки на строку в направлении сверху вниз (рис. 2.7). Когда электронный пучок направляется на точку люминофора, соответствующую точке изображения, он включается, возбу­ ждая свечение люминофора. Время обновления остается постоянным независи­ мо от сложности воспроизводимого изображения. Время обновления определя­ ется, таким образом, временем сканирования всех строк развертки от верхней до нижней, и, как правило, составляет 1/30 с для обычных телевизоров или 1/60 с для качественных растровых графических устройств. Однако буфер кадра в рас-.

тровых устройствах требует гораздо больше памяти, чем дисплейный буфер

в векторных графических устройствах.

~-:s::~~~~~:~~~~~~~~~~~

_____...:~~-.......-----------

------------"'t:---------

------------4--~....,:-------

__________............-----""""':~-

Рис. 2.7. Развертка растрового изображения

Растровое изображение в буфере кадра может содержать сведения о цвете, если

каждой точке (пикселу) будет соответствовать не один бит, а несколько. Рас­ смотрим пример с тремя битами на каждый пиксел. Буфер кадра может быть

представлен тремя nлоскостями (рис. 2.8), каждая из которых содержит по одно­

му биту для каждого пнксела. Говорят, что в таком случае буфер кадра содержит 3-битовые плосt<асти. В случае трехбитового представления цвета первый разряд

может использоваться для включення или выключения красного, второй - зеле­

ного, а третийсинего цвета. Так получается восемь цветов (табл. 2.1), которые могут быть одновременно uыuедены на экран графического устройства. ЦАПы, показанные на рис. 2.8, - это цифрааналоговые преобразователи, выдающие ана­

логовый сигнал, управляющий электронной пушкоii определенного цвета на ос­ нован.ии значенш':'1 битов соответствующей nлоскости. Цена на микросхемы па­

мяти падает, поэтому на рынке в настоящее время доминируют графические устройства с 24-битовымн плоскостя~ш (по восемь битов на каждый из основ­ ных цветов). В таких ycтpoiicтuax каждый цвет может иметь 256 градаций (28), а всего возможно одновремсцно отобразить 16 777 216 (22~) цветов. Хранение

конкретного цвета в буфере кадра иллюстрирует рис. 2.9. ЦАПы на рис. 2.9 ре­

шают ту же задачу, что и на рис. 2.8, но работают с 8 разрядами в~есто одного.

40	Глава 2. Компоненты САПР

3/

......

""'

		Электронные
Регистры		nушки
ЦАП
		Синяя
ЦАП
		Зеленая
ЦАП		Красная t"

Буфер кадра

			Растр ЭЛТ
	Рис. 2.8. Пример 3-битовых плоскостей
Таблица 2.1. Набор цветов для 3-битовых плоскостей
	Красный	Зеленый	Синий
Черный	о	о	о
Красный	1	о	о
Зеленый	о	1	о
Синий	о	о	1
Желтый	1	1	о
Голубой	о	1	1
Малиновый	1	о	1
Белый	1	1	1

~гисг:тр';'""ы___..."....,-:-:-:::-~

о 1 о о 1 о 1 1 В-разрядный ЦАПj

Синий 75

~

1 011 о 1 1 1 о

В-разрядный ЦАПI

Зеленый 175

:::-----,

-

г-----1

+@~~~~С~и~н~яя=~~~~~~~~

!)1000101

В-разрядный ЦАП

еленая

Красный 10

-_A:::t:.н-t"lf

1

Краснаяr

Электронные

...

Буфер кадра

пушки

Растр ЭЛТ

Рис. 2.9. Задание цвета 24-битовыми плоскостями

2.1. Аппаратное обеспечение

41

Точка монитора, соответствующая точке буфера кадра, будет светиться опреде­ ленным цветом, как в обычном цветном телевизоре. Формирование цвета проис­ ходит следующим образом. Внутренняя поверхность трубки монитора покрыта

люминофором трех разных типов. Люминофор первого типа светится красным, второго - синим, а третьего - зеленым. Точки люминофора расположены в вер­

шинах равносторонних треугольников (рис. 2.10). Каждый треугольник соответ­ ствует одной точке в буфере кадров. Энергия электронного пучка, падающего на

люминофор из пушки соответствующего цвета, пропорциональна аналоговому

сигналу от ЦАП (см. рис. 2.8 и 2.9). Следовательно, интенсивность излучения

определенного цвета также пропорциональна сигналу от ЦАП. Точки разных

цветов расположены в вершинах треугольника, но для человека они сливаются

воедино и образуют цвет, задаваемый значением, хранящимся в буфере кадра.

Электронный пучок может попадать и на люминофор другого цвета. Например, пушка, предназначенная для красного люминофора, может попасть пучком на зеленый люминофор. Для предотвращения этого эффекта перед слоем люмино­

фора помещается теневая маска (shadow mask) (рис. 2.11). Теневая маска гаран­ тирует, что .электронные пучки попадают только на люминофор соответствую­

щего цвета.

Рис. 2.1 О. Распределение точек люминофора

Люминофор на стеклянном экране ЭЛТ

Теневая маска

Зеленый пучок

Синий пучок- - - - -

··-··-··-··-··-··-··

Красный пуч~~ . _ . _ . - ·- ·

Рис. 2.11. Теневая маска