第二章CADCAM系统的支撑环境(2)

第二章CAD/CAM系统的支撑环境⒈CAD/CAM系统的组成及功能⒉CAD/CAM系统的硬件⒊CAD/CAM系统的软件4.工程数据库5.计算机网络和协同工作环境CAD/CAM系统应具有的功能：⒈交互图形输入及输出功能；⒉产品建模功能；(CAD/CAM系统的核心)⒊工程分析及仿真功能；4.处理数控加工信息的功能；5.信息管理功能。⒈CAD\CAM系统的组成及功能CAD/CAM系统的组成：⒈硬件（系统的基础）⒉软件：系统软件、支撑软件、应用软件（系统的核心）⒊人：人机交互⒈CAD\CAM系统的组成及功能对硬件的要求：1.强大的图形处理和人机交互功能；2.相当大的外存储容量；3.良好的通信联网功能。⒉CAD\CAM系统的硬件计算机主机输入设备输出设备存储器网络互联设备生产装备⒉CAD\CAM系统的硬件计算机主机计算机系统组成硬件软件硬件+软件=计算机系统计算机硬件组成硬件系统主机外部设备中央处理器内存储器控制器运算器外存储器输入设备输出设备计算机硬件组成存储器内存外存输入设备输出设备运算器控制器ＣＰＵ总线对主机的要求：处理速度快；内存容量大。评价主机处理能力的指标：速度；字长。提高处理速度的措施：多处理器并行运算；配置协处理器协助处理器；采用精简指令集。计算机分类大中型计算机：一个主机连接多个终端（昂贵）。小型机：性价比优于大中型机，被工作站代替。工程工作站：采用多CPU并行处理，是理想的平台微型计算机：性价比极高，性能已接近工作站。在CAD/CAM系统中已占主流。存储器的分类内存储器RAM（随机存取存储器）ROM（只读存储器）Cache（高速缓冲存储器）磁鼓机磁盘机磁带机硬盘(C：、D：...)软盘(A:、B:）光盘固态盘(U盘,SRAM)磁带存储器外存储器存储器存储器内部存储器访问速度快暂时性价高存储器是计算机的记忆装置。外部存储器访问速度慢永久性价低输入设备输入设备是用来接受操作者输入的原始数据或程序，并将它们转变为计算机能识别的形式存放到内存中。常用的输入设备有：键盘、鼠标、数字化仪、图像扫描仪、数码相机、其它输入设备（触摸屏、声音输入、数据手套）输入设备鼠标是在图形用户界面下实现指针定位的最常见输入设备，常用的鼠标器有机械式和光电式两种。鼠标常用操作1：左键单击/双击2：右键单击/双击3：转动滚轮输出设备输出设备用于将计算机处理的结果以人们或其它机器所能接受的形式输出。常见的输出设备有:显示器打印机绘图仪等。输出设备图形显示器：用于文字、图形等各种信息的显示打印机：针式打印机激光打印机喷墨打印机自动绘图机：笔式绘图机（平板式和滚筒式）喷墨绘图机（平板式和滚筒式）网络互联设备1.网络适配器（网卡）2.传输介质：有线传输介质：双绞线同轴电缆光缆无线传输介质：无线电波红外线3.调制解调器：利用电话线拨号上网的接口设备或中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关系统软件支撑软件应用软件⒊CAD\CAM系统的软件系统软件操作系统：CPU管理、内存管理、输入输u出管理、文件管理。（DOS、UNIX、Linux等）窗口系统：MS－Windows，X－Windows网络管理系统用于计算机的软、硬件管理，操作和输入/输出，是计算机的公共性底层管理软件。支撑软件单一功能型系统：只提供某些典型功能（二维绘图、三维造型设计、工程分析计算、数据库系统）综合集成型系统：提供设计、分析、造型、数控编程、加工控制等多种功能。运行在系统软件之上，有专门的软件公司开发。是完成CAD/CAM的工作平台——图形支撑、数据库、三维造型、分析优化（I-DEAS、PR-E、UG）。单一功能型支撑软件交互式绘图软件：完成二维工程图样的生成。（AutoCAD、PICAD、开目CAD、高华CAD、华正等）三维设计CAD系统：MDT、Solidworks、Solidedge等。数控编程系统：MasterCAM、SurfCAM、Caxa制造工程师等。工程分析软件：NASTRAN、ANSYS数据库系统：Oracle综合集成软件组成CAD部分：几何造型参数化特征造型模块工程图绘制模块装配模块（三维）CAE部分：有限元分析模块机构运动仿真分析模块优化设计模块CAM部分：数控加工编程模块数控加工后置处理模块切削加工检验模块用户开发工具：如AutoLISP、GRIP接口等综合集成型支撑软件I-DEAS—美国SDRC公司UGNX—美国EDS公司Pro/E—美国PTCCATIA—法国达索飞机公司支撑软件CAD/CAM系统支撑软件的组成：1.图形支撑软件：AutoCad，开目CAD2.三维造型软件：几何建模；特征建模物性计算真实感图形显示干涉检验二维图及二维剖面图生成3.分析软件及优化设计软件：有限元分析软件机械运动分析软件动力学分析软件优化设计软件4.工程数据库管理软件应用软件模具设计软件组合机床设计软件电器设计软件机械零件设计软件汽车车身设计软件组合夹具设计软件运行在支撑软件之上，是针对用户具体要求开发的专业性软件。CAD/CAM的数据：产品的物理特性材料性能数学模型零件规格几何形体描述测试数据各种设计标准和规范特点：数据量大，种类多结构复杂4.工程数据库数据管理技术数据表现形式：数值文字信息几何图形信息如何管理这些数据，直接影响CAD/CAM系统的应用水平和工作效率。数据管理技术CAD/CAM数据管理模式：文件管理系统数据库管理系统工程数据库管理模式目前流行模式文件管理系统20世纪50年代后期至60年代中期，计算机采用文件系统进行数据管理，即把数据组织成文件，以数据文件的形式进行数据存取。文件管理系统一般由操作系统提供。文件管理系统特点：按统一的规则和方法来组织和存取数据。数据文件的建立、查询、存取由应用程序实现。可顺序存取、随机存取和动态存取。优点：实现方便、使用效率高、简单、灵活。缺点：1）数据的冗余度大；（数据不能共享）2）缺乏数据的独立性，（用户程序和数据结构相互依赖，修改数据结构就得修改应用程序）；3）没有集中的数据管理，难以保证数据的完整性和安全性。相互独立的文件的记录内部是有结构的，但记录之间没有联系。数据库、数据结构——数据库的产生文件管理方式只适用于简单的工程应用。为解决文件系统存在的问题，20世纪60年代末，在文件管理系统的基础上，出现了数据库技术。数据库管理系统数据库管理系统（DBMS,DataBaseManagementSystem）：对数据库及系统资源统一管理和控制的软件。数据库技术数据库（DataBase）数据库管理系统数据库管理系统的作用作用：程序与数据库之间的接口，提供对数据库定义、建立、检索、编辑修改。对数据的安全性、完整性、保密性进行统一管理和控制。应用程序1数据库管理系统应用程序2应用程序n…数据库数据库系统的特点数据库的物理存储独立于应用程序；编制应用程序可以不考虑数据的存储管理和访问效率；数据共享性好，冗余度低；避免数据之间的不相容性与不一致性。（数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据不再面向某个应用而是面向整个系统，因此数据可以被多个用户、多个应用共享使用。）数据具有安全性、完整性。常用的数据库数据模型⑴层次型：树状结构（一对多）⑵网状型：网络结构（多对多）⑶关系型：线性结构(一一对应)（4）面向对象模型数据库的数据模型层次模型——树型结构（一对多）它是最早的一种数据模型，按树型结构层次来组织数据。其特点是：（1）有且仅有一个节点无双亲，该节点称为根结点。（2）其它结点有且仅有一个双亲节点。根结点在最上层，又称为父节点，其它结点称为子节点，没有子节点的节点称为叶节点。数据库的数据模型层次模型—树型结构（一对多）机器部件1部件2部件n零件11零件12零件1p零件n1零件nq………数据库的数据模型网状型：网络结构（多对多）在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型：⑴允许一个以上的结点无双亲；⑵一个结点可以有多余一个的双亲。层次模型中子女结点与双亲结点的联系是唯一的，而在网状模型中这种联系可以不唯一。因此，要为每个联系命名，并指出与该联系有关的双亲记录和子女记录。数据库的数据模型网状型：网络结构（多对多）课程1课程2学生1学生2学生3学生4学生n…数据库的数据模型关系型：线性结构(一一对应)关系模型是目前最重要的一种数据模型。关系数据库系统采用关系模型作为数据库的组织方式。关系模型与以往的模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。数据库的数据模型关系型：线性结构(一一对应)名称图号数量材料钳身021011HT150螺杆02302145钳体021031HT150钳口板02306145数据库的数据模型关系型：线性结构(一一对应)特点：数据结构简单，符合工程习惯，数据独立性高及数学基础严密等优点，是目前数据可应用的主流。如:Oracle,Sybase,Foxpro,ImformixAccess,MySQL(小型)工程数据库：能满足人们在工程活动中对数据处理要求的数据库。它可支持复杂的数据类型和工程数据动态定义和管理。工程数据库在CAD/CAM系统中，希望数据库技术能有效地管理工程中涉及的图像、图形、声音等更加自然的信息形式，上述数据库难以适应。工程数据库工程数据库系统与传统的数据库系统有很大差别，主要表现在支持复杂数据类型、复杂数据结构，具有丰富的语义关联、数据模式动态定义与修改、版本管理能力及完善的用户接口等。它不但要能够处理常规的表格数据、曲线数据等，还必须能够处理图形数据。工程数据的类型通用基础数据：国家标准、产品目录、技术资料。（一致性，相对稳定）设计产品数据：产品参数，分析数据，图形等数据。（动态性）工艺加工数据：加工参数、数控指令、检测监控数据。管理信息数据：生产活动各个环节的信息数据。工程数据的特点1）工程数据中静态（如一些标准、设计规范、材料数据等）和动态（如随设计过程变动而变化的设计对象中间设计结果数据）数据并存。2）数据类型的多样化，不但包括数字、文字，而且包含结构化图形数据。3）数据之间复杂的网状结构关系（如一个基本图形可用于多个复杂图形的定义，一个产品往往由许多零件组成）。4）大部分工程数据是试探性交互式设计过程中形成的。工程数据库－基本要求支持复杂工程数据的存储和管理。支持模式的动态修改和扩充支持工程事务处理和恢复支持多库操作和多版本管理工程数据库－基本要求支持同一对象的多种媒体信息表现形式和处理功能，以适应不同要求支持工程数据的长记录存取和文件兼容处理支持智能型的规则描述和查询处理具有良好的数据库系统环境和支持工具，以适应大容量、快速和分布式设计环境的要求CAD/CAM集成系统的数据管理方法基于文件记录的专用数据管理方法；应用程序与数据文件一一对应，针对性强，缺乏通用性和可扩展性。在商用数据库管理系统上建立软件接口；目前CAD/CAM系统大多采用此方法。采用工程数据库管理系统建立数据库的方法。采用面向对象技术完善工程数据库传统系统5.计算机网络和协同工作环境协同设计系统面对面会议CAD1CAPPCAMCAD2网络协同环境什么是计算机网络计算机网络是把多台具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，再配有相应的软件，以实现资源共享和相互通信的系统。从用户的角度看，计算机网络是一个透明的数据传输机构。其他外设打印机计算机网络的优点1.能实现信息快速传输处理；2.能实现计算机系统资源的共享；3.提高计算机可靠性，均衡负载协同工作、分布处理计算机网络分类计算机网络广域网WAN局域网LAN按网络覆盖范围划分广域网由局域网通过输入/输出通信控制设备和通信信道链接组成。因特网是目前遍布全球、规模最大的一个广域网。互连网广域网的基本概念广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。结点交换机执行将分组存储转发的功能。结点之间都是点到点连接，但为了提高网络的可靠性，通常一个交换机往往与