CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ CAD/CAM-CNC-CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CAD KỸ THUẬT potx

CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG CAD KỸ THUẬT
2.1. Một số khái niệm và định nghĩa

CAD được định nghĩa là “ Sử dụng hệ thống máy tính
cùng với phần mềm thích hợp để trợ giúp việc thiết
lập, sửa đổi, phân tích hoặc tối ưu hoá một đồ án
thiết kế".

CAD (Computer aided drawing /design): Thiết kế (vẽ)
với sự trợ giúp của máy tính.

Lịch sử phát triển:

Sự phát triển của CAD gắn liền với sự ra đời của
máy tính vào năm 1950. Lúc đầu CAD chỉ có một
chức năng tính toán, về sau nó mới thực hiện đồ hoạ.



Trước đó việc chọn phương án thiết kế chỉ hoàn
toàn dựa vào kinh nghiệm chủ quan của người thiết
kế, khối lượng tính toán lớn nên không tính hết
được các phương án khác nhau khi thực hiện bằng
tay.

Khi thiết kế thực hiện trên CAD là một thiết kế tổng
thể cả hệ thống kĩ thuật, việc thiết kế dựa trên
nguyên tắc phân chia bài toán thành nhiều lớp bài

toán nhỏ hơn sau đó kết quả phải qua một bước
tổng hợp lại.

Từ những năm 1980 Cad đã thực hiện hoàn chỉnh
việc thiết kế kể cả việc tính toán lựa chọn phương
án, lấy dữ liệu từ các cơ sở dữ liệu mô phỏng tĩnh
và động của đối tượng, tối ưu hoá thiết kế…



Hiện nay quá trình thiết kế được liên hệ trực tiếp với
quá trình gia công (công nghệ CAD- CAM) hình
thành một đường dây gia công tự động hoàn chỉnh
khép kín có tính linh hoạt cao, đây là thành tựu cao
nhất hiện nay.

Vị trí của Cad trong dây chuyền sản xuất tích hợp
được mô tả như sau:



Hệ thống CAD nói tới ở đây bao gồm bản thân hệ
thống và con người sử dụng hệ thống đó, để đạt được
hiệu quả tối đa cần đáp ứng được một số yêu cầu sau
đây với từng đối tượng nói tới ở trên.

Yêu cầu của hệ thống CAD

Yêu cầu với người sử dụng:


Nắm được phương pháp mô tả quá trình thiết kế bằng
công cụ toán học, cụ thể đó là các kiến thức về toán,
cơ học, sức bền, nguyên lí chi tiết máy, đây là yêu cầu
cực kì quan trọng vì nếu không bài toán thực tế không
thể mô tả được trên máy tính, ở đây đối tượng thiết kế
được mô tả thông qua mô hình toán học của nó để
tiện khảo sát, mô phỏng, tối ưu…



Phải biết xây dựng thuật toán thiết kế, biết sử
dụng các phương pháp tính gần đúng, phương
pháp lặp, phương pháp khai triển…

Phải nắm được các nguyên lí hoạt động, cấu
hình cơ bản của hệ thống máy tính, phải nắm
được hệ thống các chương trình phần mềm ứng
dụng trong lĩnh vực hoạt động của mình (dos,
window, autocad…) đây là yêu cầu cơ bản
không thể không có vì công cụ chính của người
thiết kế là máy tính và các phần mềm trợ giúp.



cần phải dễ hiểu và dễ sử dụng, do đối tượng sử dụng
CAD là những nhà kĩ thuật không chuyên về lập trình
cũng như các thủ thuật lập trình mà một loại ngôn ngữ
bậc cao nào đó thường phải mất khá nhiều thời gian
tìm hiểu mới mới có thể sử dụng thành thạo, yêu cầu
này được đặt ra với cả phần cứng và phần mềm.


Các hệ thống phần cứng phần mềm nói tới ở trên phải
có tính vạn năng, có khả năng giải được nhiều loại bài
toán khác nhau, hay phải hoàn chỉnh được các công
đoạn khác nhau của một loại bài toán.

Yêu cầu với hệ thống CAD



Hệ thống phải được cập nhật với tiến bộ về
công nghệ máy tính đảm bảo vận hành được
trong khoảng thời gian nhất định không bị lạc
hậu.

Phải cạnh tranh được với quá trình thiết kế
bằng tay cả về tốc độ thực hiện và chất lượng
của bản thiết kế.



Mô hình hoá bằng máy tính, và sử dụng các
máy tính tương tự nghiên cứu các hệ thống cơ
học, biến đổi các phần tử cơ học thành các
phần tử điện tương đương.

Tính toán tự động hoá và thiết kế tự động hoá
chỉ ở mức độ tính toán thiết kế yêu cầu số liệu
đầu vào, máy tính xử lí và cho số liệu đầu ra.


Mức độ tự động hoá của qúa trình thiết kế:

Thử bằng máy tính thử mô phỏng trên máy tính
các yêu cầu làm việc, dùng máy tính thực hiện
các yêu cầu về thử nghiệm độ bền và động lực
học.



Tự động hoá thiết kế kết cấu máy hoặc hệ
thống, thiết kế theo kiểu hội thoại giữa người và
máy tính, từng bước được người thiết kế đưa
dữ liệu vào máy tính xử lí đưa ra số liệu làm
đầu vào cho bước sau.

Tối ưu hoá quá trình thiết kế: từ các thông số
của bài toán chọn ra bộ thông số tối ưu.

Tự động hoá qúa trình thiết kế, từng phần trong
thiết kế tổng thể được tự động.

Quá trình thiết kế tự động: trong đó người thiết
kế không phải tham gia vào quá trình tính toán
và hình thành số liệu, tự động hoá hoàn toàn.



Đảm bảo về kĩ thuật như hệ thống máy móc
thiết bị phần cứng , máy tính màn hình, chuột,
máy in


Đảm bảo về ngôn ngữ máy tính và ngôn ngữ tự
nhiên. Đảm bảo này giúp cho con người và máy
tính có thể giao diện được với nhau.

Đảm bảo về các hàm toán học, phải có sẵn
một số hàm toán học đã được định nghĩa sẵn
trong đó.

Các đảm bảo của hệ thống CAD:



Đảm bảo về chương trình máy tính, phải có
sẵn các chương trình máy tính đựơc lập sẵn để
thực hiện các tính toán thiết kế.

Đảm bảo về thông tin

Đảm bảo về quản lí vận hành và bảo mật các
phương thức thiết kế.



Đối tượng thiết kế phải có khả năng mô hình
hoá chuyển mô hình thực sang hệ thống mô
hình toán học

Có khả năng tổng hợp được thông số kết quả
gắn liền với năng lực của hệ thống máy tính, xử

lí dữ liệu của bài toán.

Tìm kiếm xử lí thông tin đưa kết quả tính toán
được ra điều khiển máy công tác.

Các yêu cầu với đối tượng thiết kế:

Đối tượng thiết kế phải tuân thủ các tiêu chuẩn
của nghành hoặc của nhà nước



Các bộ phận phần cứng dùng cho một hệ CAD rất
đa dạng về kích thước, cấu hình và về mức độ hiện
đại, tuỳ theo nhiệm vụ của từng đơn vị mà chọn hệ
CAD cho phù hợp.Ta biết rằng nền tảng của một hệ
CAD hiện đại là đồ hoạ máy tính tương tác (ICG) cho
phép người thiết kế có ngay những ứng xử của hệ
thống về dữ liệu đầu vào để có được những tác động
thích hợp vì giữa người thiết kế và hệ thống có một
mối liên lạc trực tiếp theo cách người sử dụng vào
lệnh cho hệ thống và đáp ứng lại những câu hỏi mà
hệ thống đưa ra.
2.2.1. Giới thiệu chung
2.2. Phần cứng của CAD



Ngày nay các phần cứng trong công nghệ
thông tin rất phong phú và đa dạng được sử

dụng trong hệ CAD.
2.2.2. Cấu hình của một hệ thống CAD điển hình

Một hoặc một số trạm thiết kế với một đầu cuối
đồ hoạ và các thiết bị vào của người thiết kế.

Một hoặc một số máy vẽ và các thiết bị ra khác.

Một máy tính.

Các bộ lưu trữ ngoài (bộ nhớ ngoài).




2.2.3. Cấu hình của một hệ thống CAD điển hình

Chức năng của một trạm thiết kế đồ hoạ :

Trạm thiết kế hay cũn gọi là trạm cụng tỏc của
hệ CAD là một hệ thống giao diện với thế giới
bên ngoài. Đây là một yếu tố quan trọng tạo nên
tính hiệu quả và sự thuận tiện đối với người
thiết kế khi làm việc với một hệ CAD. Bao gồm
một trạm thiết kế của PC, thiết bi đầu cuối đồ
họa (màn hình CRT), thiết bị vào(bàn phím,
chuột).




Giao diện với máy tính.

Tạo ra các bản vẽ ổn định cho người thiết kế.

Cung cấp các bản mô tả dưới dạng số của các
bản vẽ trên.

Chuyển các lệnh máy tính thành các chức
năng vận hành.

Tạo thuận lợi cho việc truyền thông giữa người
thiết kế và hệ thống



Giới thiệu mở đầu.
Từ trước đến nay đã có nhiều cách tiếp cận kỹ
thuật khác nhau được áp dụng để nghiên cứu
cải tiến các thiết bị đầu cuối đồ hoạ, và trong
tương lai công nghệ vẫn không ngừng phát
triển vì các nhà sản xuất các hệ thống CAD
luôn luôn cố gắng nâng cao chất lượng và hạ
giá thành sản phẩm của họ.
2.2.4. Thiết bị đầu cuối đồ hoạ



Tạo hình ảnh trong đồ hoạ máy tính.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của CRT


Cuộn đốt

Catôt

Lưới điều khiển

Anốt

Bộ phận hội tụ

Bộ phận lái tia



Quét dòng (hay quét mành)

Quét véctơ

Hiển thị màn hình

Màn hình đồ hoạ trong CAD

Màn hình quét véctơ

Màn hình quét dòng

Màn hình lưu ảnh trực tiếp

Các loại màn hình đặc biệt khac


Sơ đồ khối của video card điển hình.

Một số bản mạch ghép nối đồ hoạ.

Card màn hình đồ hoạ đen-trắng.

Card màn hình đồ hoạ màu.

Card màn hình đồ hoạ cú gắn vi xử lý riêng.

Các bản mạch ghép nối đồ hoạ hiện đại.
2.2.5. Bản mạch ghép nối đồ hoạ



Bảng trò chơi

Cần điều khiển

Cầu vạch

Chuột

Các phím di chuyển con trỏ trên bàn phím

Các thiết bị điều khiển contrỏ
2.2.6. Các thiết bị nhập (INPUT)


Máy quét (Scanner)

Bàn phím

Bảng và nút điện tử

Màn hình đồ hoạ

Bút quang



Màn hình

Máy vẽ

Máy copy màn hình

Các thiết bị vi phim

Máy in
2.2.7. Các thiết bị xuất (OUPUT)



Phần mền đồ hoạ


Đây là một bộ chương trình được viết ra nhằm tạo
điều kiện cho người sử dụng vận hành hệ thống đồ
hoạ máy tính (hệ ICG). Bộ chương trình này thường
được sản xuất trọn gói nên còn có tên gọi gói phần
mềm đồ hoạ, bao gồm những chương trình để tạo ra
hình ảnh trên màn hình CRT, để điều khiển các hình
ảnh đó và để thực hiện các kiểu tương tác khác nhau
giữa ICG. AutoCAD là ví dụ điển hình về một bộ
chương trình như vậy. Còn hệ ICG là một hệ thống đồ
hoạ tương tác, ngoài phần mềm còn có phần cứng.
2.3.1. Giới thiệu
2.3. Phần mền và cơ sở dữ liệu CAD