công nghệ cadcam và nguyên lý điều khiển trong công nghiệp phần 2 - nguyễn thế tranh

C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 1 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Chương 5

PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM TRONG CAD

5.1. PHẦN CỨNG TRONG CAD
5.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG.
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 h
ệ 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.
Ngày nay các phần cứng trong công nghệ thông tin rất phong phú và đa dạng được sử
dụng trong hệ CAD.

5.1.2 CẤU HÌNH PHẦ
N CỨNG CỦA MỘT HỆ CAD ĐIỂN HÌNH.
Một hệ CAD nói chung thường có các thiết bị phần cứng sau đây:

1. Một hoặc một số trạm thiết kế với một đầu cuối đồ hoạ và các thiết bị vào của
người thiết kế.
2. Một hoặc một số máy vẽ và các thiết bị ra khác.
3. Một máy tính.
4. Các bộ lư
u trữ ngoài (bộ nhớ ngoài).

Hệ CAD có loại độc lập trong đó chỉ có một máy tính cá nhân điều khiển, có loại nối
mạng cuc bộ với nhiều trạm thiết kế do một máy trung tâm điều khiển.

5.1.3. TRẠM THIẾT KẾ

Trạm thiết kế hay còn gọi là trạm công tác 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
Máy tính
Lưu trữ
ngoài
Máy vẽ và
các thiết bị
ra khác
Thiết bị
đầu cuối

đồ hoạ
Các
thiết bị
vào
Hình 5.1. Cấu hình phần cứng một hệ CAD điển hình
C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 2 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

với người thiết kế khi làm việc với một hệ CAD. Bao gồm một trạm thiết kế có PC, thiết bi
đầu cuối đồ họa (màn hình CRT), thiết bị vào(bàn phím, chuột).

* Chức năng của một trạm thiết kế đồ hoạ :
Một trạm thiết kế phải đảm trách được năm chức năng sau đây :
1. Giao diện với máy tính.
2. Tạo ra các bản v
ẽ ổn định cho người thiết kế.
3. Cung cấp các bản mô tả dưới dạng số của các bản vẽ trên.
4. Chuyển các lệnh máy tính thành các chức năng vận hành.
5. Tạo thuận lợi cho việc truyền thông giữa người thiết kế và hệ thống

Cách tốt nhất để thực hiện các chức năng trên là sử dụng hệ đồ hoạ tương tác. Một
trạm thiết kế dùng cho hệ đồ hoạ tương tác ắt phải có hai bộ phận hợp thành sau :
1. Môt thiết bị đầu cuối đồ hoạ
2. Các thiết bị vào của người thiết kế.

5.1.4.THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ĐỒ HỌA

1. Giới thiệu mở đầu :
Từ trước đến nay đã có nhiều cách tiếp cận kỹ thuật khác nhau được áp dụ
ng 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.

Hiện có 2 loại thiết bị đầu cuối đồ hoạ được sử dụng trong các trạm thiết kế như sau :
1. Thiết bị đầu cuố
i tối thiểu: màn hình CRT
2. Thiết bị đầu cuối đồ hoạ có vi xử lý riêng: Màn hình CRT có card điều khiển gắn
với bộ vi xử lý riêng.
Dù là thiết bị đầu cuối đồ họa loại nào thì việc tạo sinh hình ảnh và hiển thị hình ảnh
đó lên màn hình đều theo những nguyên tắc giống nhau.

2.Tạo hình ảnh trong đồ hoạ máy tính
Chúng ta sẽ xét tới hai kỹ thuật cơ bản để tạo ra các hình
ảnh, đó là kỹ thuật quét
mành (dòng) và kỹ thuật quét vectơ. Ngoài ra còn có kỹ thuật tạo hình ảnh màu.
1).Cấu tạo và nguyên lý làm việc của CRT
Các bộ phận chính của CRT gồm :
1. Cuộn đốt
2. Catôt
3. Lưới điều khiển
4. Anốt
5. Bộ phận hội tụ
6. Bộ phận lái tia

2).Quét dòng (hay quét mành)
1. Nguyên lý chung
2. Quét dòng không đan xen và quét dòng đan xen
•
Quét dòng không đan xen, ưu điểm, nhược điểm
• Quét dòng đan xen, ưu điểm, nhược điểm

3. Độ phân giải
C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 3 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

• Độ phân giải theo chiều cao
• Độ phân giải theo chiều rộng
4. Pixel: diện tích một chấm ảnh chiếm trên màn hình.
5. Hiệu ứng bậc thang
6. Ưu nhược điểm của quét dòng: Hình ảnh tạo ra tốt, chất lượng và giá thành luôn
được cải thiện. Tuy nhiên còn tồn tại hiệu ứng bậc thang. Nếu không thì độ phân
giải phải cao dẫn đến tốn bộ nhớ.
3).Quét vectơ
1.
Nguyên lý chung
2. Ưu nhược điểm của quét vectơ: Khắc phục được các nhược điểm của hệ quét
dòng nhưng có nhược điểm là hoạt hình kém hơn.
4). Hiển thị màu.
Với CRT màu hình ảnh sẽ có màu sắc. CRT màu có các đặc điểm:
- Mặt trong tấm kính màn hình có một lớp khám với các chấm nhỏ li ti gọi là triad
gồm bộ ba chấm tròn có màu khác nhau Red, Green và Blue.
- CRT màu tạo ra 3 chùm tia điện tử
ứng với 3 màu riêng biệt.
- CRT màu có một tấm phẳng có khoét lỗđặt gần màn hình nhằm ngăn một chùm
tia xâm phạm vào vùng cấm.
- Trong CRT màu có thang xám để điều khiển sự thay đổi cường độ của các chùm
tia.
3. Màn hình đồ họa trong CAD
Màn hình độ hoạ, đôi khi còn được gọi là thiết bị hiển thị video, là thiết bị quan trọng
nhất đối với mục đích đồ hoạ. Về nguyên t
ắc, nó là một màn hình TV, có thể hiển thị ký tự
và đồ hoạ với độ nét cao. Chỗ khác nhau là : màn hình TV sử dụng các tín hiệu “analog” do

video camera tạo ra, còn màn hình đồ hoạ sử dụng các tín hiệu số hoá (“digital”) do máy
tính tạo ra. Cốt lõi của một màn hình video là “ống phóng chùm tia âm cực”, hay còn được
gọi là CRT. Hiện nay CAD sử dụng các loại màn hình phổ biến như:
1. Màn hình quét vectơ (hay làm tươi chùm vẽ vectơ)
2. Màn hình quét dòng
3. Màn hình lưu ảnh trực tiếp
4. Các loại màn hình đặc biệt khác:
a) Màn hình tương tác
b) Màn hình tinh thể lỏng - LCD

5.1.5. BẢN MẠCH GHÉP NỐI ĐỒ HOẠ.
1. Sơ đồ khối của video card điển hình.
2. 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 có gắn vi xử lý riêng.
- các bản mạch ghép nối đồ ho
ạ hiện đại.

5.1.6. CÁC THIẾT BỊ NHẬP (INPUT)
Các thiết bị input được trang bị tại một trạm thiết kế là nhằm cung cấp cho người sử
dụng những phương tiện thuận lợi trong việc giao thông liên lạc với hệ thống.
Chủng loại thiết bị Input rất phong phú, ta có thể chia các thiết bị này thành 4 loại
chính sau:
1. Các thiết bị điều khiển con tró.
- Bả
ng trò chơi.
C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 4 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

- Cần điều khiển.

- Cầu vạch.
- Chuột.
- Các phím di chuyển con trỏ trên bàn phím.
- Bút quang.
- Bảng và bút điện tử.

2. Bàn đồ hoạ. Có thể được xem như một bàn vẽ điện tử.
3. Máy quét (Scanner). Máy quét là một thiết bị dùng để đọc bản vẽ hay chữ viết
trên giấy, số hoá chúng rồi đưa vào cho máy tính xử lý.

4. Bàn phím. Có nhiều loại:
- Bàn phím ký tự.
- Bàn phím chức năng chuyên dùng.

5.1.7. CÁC THIẾT BỊ XUẤT (OUPUT)
Bao gồm:
1. Màn hình.
2. Máy vẽ.
3. Máy copy màn hình.
4. Các thiết bị vi phim.
5. Máy in.

5.2. PHẦN MỀM VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỒ HOẠ MÁY TÍNH

5.2
.1.GIỚI THIỆU

Phần cứng của CAD chỉ có tác dụng và hoạt động với phần mềm kèm theo. Phần
mềm đó ở đây gồm hai loại :
• Phần mềm 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 đượ
c 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 điền 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.
• Phầ
n mềm ứng dụng (kể cả những chương trình bổ trợ để thực hiện những chức
năng đặc biệt có liên quan đến CAD/CAM):
Bao gồm những phần mềm phân tích thiết kế (chẳng hạn như phân tích phần tử hữu
hạn, mô phỏng động học cơ cấu ) và những phần mềm lập kế hoạch sản xuất - chế tạo
(chẳng hạn như lập kế hoạch gia công tự động, lập trình vật làm điều khiển số ). Những
phần mềm loaị thứ hai này sẽ được đề cập tới ở các chương sau, khi nghiên cứ về CAM.

Phần mềm đồ hoạ dùng cho một hệ thống đồ hoạ máy tính cụ thể có tính đặc thù rất
mạnh đối với phần cứng của hệ th
ống đó - có nghĩa là nó được viết ra chủ yếu là để chạy
trên phần cứng đó của hệ thống. Vì thế, phần mềm phải được viết sao cho phù hợp với kiểu
màn hình CRT và kiểu thiết bị vào được dùng trong hệ thống. Những chi tiết của phần mềm
để chạy trên CRT quét vectơ sẽ phải có những điểm khác so với khi viết cho CRT quét dòng
vì cấu tạo và nguyên tắc hoạt
động của hai loại màn hình này không hoàn toàn giống nhau.
Dẫu rằng những sự khác nhau như thế trong phần mềm nhiều khi người sử dụng không nhận
C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 5 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

ra, nhưng chúng lại rất quan trọng đối với người xây dựng một hệ thống đồ hoạ máy tính
tương tác.
Các nguyên tắc cơ bản cho việc thiết kế phần mềm đồ hoạ như sau :
1. Tính đơn giản : Phần mềm đồ hoạ phải dễ sử dụng.

2. Tính nhất quán : Goí phần mềm phải đem đến cho người sử dụng một phương
pháp vận hành nhất quán và có thể dự đoán được các thao tác tiếp theo.
3. Tính đồng bộ : Không bỏ sót một chức năng nào đáng kể trong bộ chức năng đồ
hoạ của phần mềm.
4. Tính bền vững : Chịu đựng được những sai phạm nhỏ trong vận hành của người
sử dụng.
5. Tính hiệu quả : Với những hạn chế của phần cứ
ng, phần mềm cần khai thác được
đến mức tối đa khả năng của nó.
6. Tính kinh tế : Phần mềm không quá lớn hoặc quá đắt tiền đến mức khách hàng
không chấp nhận được.

5.2.2. CẤU HÌNH PHẦN MỀM CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐỒ HOẠ TƯƠNG TÁC
(ICG)
Khi người sử dụng vận hành một hệ ICG, có rất nhiều hoạt động khác nhau xảy ra.
Có thể chia nhữ
ng hoạt động đó thành 3 loại :
1. Tương tác với thiết bị đầu cuối đồ hoạ để tạo ra và thay đổi những hình ảnh trên
màn hình.
2. Kiến tạo nên một mô hình mà về mặt vật lý có thể vượt ra ngoài hình ảnh chứa
trên màn hình. Đôi khi mô hình này còn được gọi là mô hình ứng dụng.
3. Nhập mô hình vào bộ nhớ trong (và cả bộ nhớ ngoài khi cần).
Khi làm việc với hệ thống đồ hoạ, người sử
dụng thực hiện những công việc theo
cách phối hợp chứ không phải theo cách hết loại công việc nọ đến công việc khia. Người sử
dụng kiến tạo nên một mô hình vật lý và nhập vào bộ nhớ bằng sự mô tả hình ảnh của mô
hình đó cho hệ thống biết theo cách tương tác mà không cần suy nghĩ động tác nào thuộc
vào loại nào trong ba loại kể trên. Sở dĩ phân ra như thế là để tương
ứng với cấu hình tổng
quát của một hệ phần mềm đồ hoạ dùng trong hệ ICG sẽ nói dưới đây.

Theo truyền thống, người ta xác định cấu hình tổng quát của một hệ phần mềm đồ
hoạ gồm có ba môdun sau :
1. Gói phần mềm đồ hoạ
2. Chương trình ứng dụng (mô hình ứng dụng)
3. Cơ sở dữ liệu đồ hoạ















CSDL
ứng dụng
chương trình
ứng dụng
Gói
phần mềm
đồ ho
ạ

Thiết bị

đầu cuối
đồ hoạ
Thiết bị
vào của
người sử
dụng
HỆ PHẦN MỀM ĐỒ HOẠ
TRẠM THIẾT KẾ
Hình 5.2. Cấu hình của một hệ phần mềm đồ hoạ
C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 6 GVC NGUYỄN THẾ TRANH


1/ Chương trình ứng dụng : Đây là môdun trung tâm của hệ đồ hoạ. Nó là cái mô tả
mô hình vật lý mà người sử dụng muốn thiết kế ra nên còn có tên là mô hình ứng dụng. Nó
điều khiển sự lưu trữ dữ liệu vào cơ sở dữ liệu ứng dụng và gọi dữ liệu ra từ cơ sở dữ liệu
ứng dụng. Nó được người sử dụng xây dựn nên thông qua gói phần mề
m đồ hoạ.
Chương trình ứng dụng được ngời sử dụng tạo ra để xây dựng mô hình của thực thể
vật lý mà hình ảnh của nó sẽ thấy được trên màn hình đồ hoạ. Mỗi thực thể vật lý được mô
tả bởi một chương trình ứng dụng và bao giờ cũng thuộc về những miền bài toán cụ thể.
Những miền bài toán trong thiết kế kỹ thuật bao g
ồm kiến trúc, xây dựng, cơ khí, điện, công
nghệp hoá chất Những miền bài toán không thuộc về thiết kế thì có thể là các bộ trình mô
phỏng bay, là hiển thị dữ liệu dưới dạng đồ hoạ, là phân tích toán học và thậm chí là mỹ
nghệ. Trong mỗi trường hợp, chương trình ứng dụng được xây dựng nên để xử lý hình ảnh
và các quy ước tương ứng với lĩnh vực đó.

2/ Gói phầ
n mềm đồ hoạ:
Đây là công cụ trợ giúp giữa người sử dụng và thiết bị đầu cuối đồ họa. Nó có nhiệm

vụ quản lý sự tương tác đồ hoạ giữa người sự dụng và hệ thống. Đồng thời nó cũng hoạt
đông với tư cách là giao diện giữa người sử dụng với chương trình ứng dụng. Gói phần
mềm đồ họa bao g
ồm:
• Các chương trình con (thường trình) Output.
• Các chương trình con (thường trình) Input nhận lệnh và dữ liệu do người sử dụng
đưa vào rồi tiếp tục đưa chúng tới chương trình ứng dụng. Các chương trình
Output điều khiển màn hình (hoặc thiết bị ra khác) và chuyển đổi các mô hình
ứng dụng thành những hình ảnh hai chiều hoặc ba chiều.

3/ Cơ sở dữ liệu ứng dụng : Đây là môdun thứ ba trong cấ
u hình của hệ phần mềm
đồ hoạ, trong đó chứa những định nghĩa về toán học, về số và về logic của các mô hình ứng
dụng như các mạch điện, các chi tiết máy, các bộ phận ôtô v.v Nó còn chứa những thông
tin dưới dạng ký tự như bảng liệt kê vật liệu, thuộc tính hình học, khối lượng Nội dung
của cơ sở dữ liệu có thể sẵn sàng hiể
n thị lên màn hình CRT hoặc vẽ ra trên giấy.

5.2.3. CÁC CHỨC NĂNG CỦA MỘT GÓI PHẦN MỀM ĐỒ HOẠ

Để đáp ứng đầy đủ vai trò của nó trong cấu hình hệ phần mềm nói trên, gói phần
mềm đồ hoạ phải thực hiện rất nhiều chức năng khác nhau. Những chức năng này có thể
gộp thành từng nhóm, mỗi nhóm thực hiện một kiểu tương tác nhất địn giữ
a người sử dụng
và hệ thống (ICG). Có thể nêu lên một số nhóm thông dụng như sau:
• Tạo sinh các yếu tố hình học:
• Các phép chuyển đổi (quay, dịch chuyển )
• Điều khiển hiển thị (lên màn hình, lên giấy vẽ ) và các chức năng cửa sổ.
• Các chức năng phân đoạn
• Các chức năng Input

1/ Tạo sinh các yếu tố đồ hoạ
Trong đồ họa, thuật ngữ “Entity” dùng để chỉ một yếu tố đồ họa hai chiều như điểm,
đoạn thẳng, đường tròn, v.v Bên cạnh đó còn phải kể đến bộ chữ cái, bộ chữ số cùng các
ký hiệu đặc biệt khác, tạo nên bộ yếu tố đồ họa có trong hệ thống. Thường có một bộ phận
phần cứng đặc biệt (một chip được cấ
y thêm vào card màn hình) nhằm tăng tốc độ của quá
C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 7 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

trình tạo sinh các yếu tố đồ họa và cho phép người sử dụng kiến tạo ra mô hình ứng dụng từ
những yếu tố không thuộc vào các yếu tố có sẵn trong hệ thống.
Thuật ngữ “Primitive” (nguyên thể) thường được dùng để chỉ một yếu tố đồ hoạ ba
chiều như hình cầu, hình trụ hay lập phương. Trong mô hình khung dây ba chiều và mô hình
đặc, các nguyên thể được sử dụng với tư cách là nh
ững khối cơ sở để xây dựng nên một mô
hình ba chiều về đối tượng cụ thể mà người ta sử dụng đang quan tâm.
2/ Các phép chuyển đổi:
Các phép chuyển đổi được dùng để thay đổi hình ảnh trên màn hình và để định vị lại
các yếu tố trong cơ sở dữ liệu. Đó là công cụ giúp cho người sử dụng xây dựn mô hình ứng
dụng theo ý muốn. Các phép chuyển đổi nói ở đây bao g
ồm phép dịch chuyển (tái định vị),
phép quay, phép tỷ lệ (phóng to hoặc thu nhỏ)

3/ Điều khiển hiển thị và các chức năng cửa sổ
Nhóm chức năng này giúp người sử dụng quan sát hình ảnh từ một góc độ mong
muốn và với môt tỷ lệ yêu cầu. Để làm được như vậy, các phép chuyển đổi đã được vận
dụng để hiển thị mô hình ứng dụng theo cách mà ngườ
i sử dụng mong muốn. Công việc này
đôi khi được gọi là phép “Window” vì màn hình đồ họa được quan niệm như một khung cửa
sổ qua đó người sử dụng nhìn vào mô hình. Chú ý rằng cửa sổ có thể đặt bất cứ đâu để nhìn

vào đối tượng đang xét.

Bên cạnh đó, khử bỏ nét khuất cũng thuộc nhóm chức năng này. Trong đa số hệ đồ
họa, hình ảnh được tạo nên b
ởi những đường nét thể hiện một đối tượng cụ thể. Khử bỏ nét
khuất là một thủ tục mà nhờ đó hình ảnh được chia ra thành những nét thấy được và không
thấy được (hay những nét khuất). Ở một số hệ đồ hoạ, người thiết kế phải chỉ ra nét nào
(hay phần nào của nét) không thấy được để khử bỏ khiến cho hình vẻ dễ hiểu h
ơn. Ở một số
hệ khác, gói phần mềm đủ mạnh để tự động khử bỏ nét khuất.

4/ Chức năng phân đoạn : Các chức năng thuộc nhóm này cho phép người sử dụng
thay thế, xoá có lựa chọn hoặc sửa chữa những phần hình ảnh mong muốn. Thuật ngữ
“đoạn” dùng để chỉ một phần cụ thể của bản vẽ
cần chọn ra để sửa chữa. Phép phân đoạn là
phép chia một đối tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản hơn có thể quản lý được.
Mỗi bộ phận như thế được gọi là một đoạn. Đoạn có thể là một phần tử đơn như đoạn thẳng,
đường tròn, hoặc cũng có thể là một nhóm phần tử
đơn nhưng về mặt logic thì vẫn được
xem như một phần tử đơn mà ta có thể thao tác trên đó.
Màn hình DVST không phù hợp với các chức năng phân đoạn vì muốn xoá hoặc sửa
chữa chỉ một phần nhờ hình ảnh trên màn hình vẫn phải xoá toàn cảnh rồi vẽ lại. Màn hình
quét dòng thích hơp một cách lý tưởng với các chức năng phân đoạn vì nó luôn được làm
“tươi” bằng cách quét 30 lần hay trên 30 lần trong một giây (trong khi DVST không th
ể làm
tươi nhanh được). Từ một tệp hiển thị, hình ảnh được tái sinh qua mỗi chu kỳ quét. Tập hiển
thị này được lưu trữ trong một bộ phận cứng nằm trong CRT quét dòng (RAM của card màn
hình). Một đoạn có thể dễ dàng xác định như là một phần của tệp hiển thị bằng cách đặt cho
nó môt tên. Nội dung của phần đó của tệp nhờ vậy sẽ đượ
c xoá hoặc được thay thế tuỳ theo

yêu cầu.

5/ Các chức năng Input của người sử dụng: Đây là nhóm cực kỳ quan trọng trong
gói phần mềm đồ hoạ vì chúng cho phép người sử dụng đưa lệnh và dữ liệu vào cho hệ
thống. Những công việc này được thực hiện nhờ các thiết bị Input. Các chức năng Input tất
nhiên phải được viết sao cho phù hợp với các thiết bị vào cụ
thể có trong hệ thống, đồng
thời phải dễ nhơ, dễ làm quen và tiện lợi cho người sử dụng.
C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 8 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Các chức năng Input cần được viết sao cho có thể khai thác đến mức tối đa lợi thế
tương tác của hệ ICG. Một bản thiết kế phần mềm tốt vừa có đủ mọi chức năng đáp ứng mọi
tình huống vào dữ liệu, lại vừa không có quá nhiều lệnh khiến người sử dụng ngập chìm
trong đó. Tuy nhiên điều này rất khó đạt được đố
i với những gói phần mềm lớn và phức tạp.
Một trong những hướng giải quyết chủ yếu là đơn giản hoá sự giao diện người - máy đến
mức một người sử dụng không hiểu biết nhiều về máy tính cũng có thể khai thác phần mềm
một cách hiệu quả cho mục đích chuyên môn của mình. Các phần mềm đồ họa chạy trong
DOS gần đây và đặc biệt là ch
ạy trong Windows là những ví dụ thành công theo hướng ấy.

5.2.4. XÂY DỰNG HÌNH HỌC

1. Sử dụng các yếu tố đồ hoạ
Hệ thống đồ hoạ xây dựng các mô hình phức tạp từ những yếu tố đồ hoạ đơn giản.
Các yếu tố này được người sử dụng gọi ra, sắp xếp cái này bên cạnh cái kia, thực hiện một
số sửa chữa thích hợp để tạo ra mô hình. Có m
ột số vấn đề cần quan tâm trong quá trình xây
dựng như sau :

a. Xác định kích thước, vị trí và phương chiều của yếu tố vừa mới được gọi ra trước
khi thêm nó vào mô hình. Sự xác định này làm nhằm tạo ra cho yếu tố đó có tỉ lệ, kích
thước và hình dạng thích hợp. Để làm việc này, người sử ụng cần đến các phép chuyển đổi
(quay, dịch chuyển )

b. Các yếu tố đồ hoạ
có thể cộng hoặc trừ với nhau theo cách tốt nhất để đưa vào mô
hình. Như vậy, một mô hình có thể tạo ra từ những yếu tố dương cùng các yếu tố âm.

c. Tạo khối : Khi xây dựng mô hình có thể gộp nhiều yếu tố đồ họa thành từng đơn vị
gọi là khối hay block. Khối có thể được gọi ra để xử lý và xen vào bất kỳ nơi nào trên mô
hình. Chẳng hạn mô hình bulông được t
ạo ra từ nhiều nét vẽ, đến lượt mô hình bulông này
lại được định nghĩa là một khối và đặt cho một tên và cất vào bộ nhớ dưới tên đã đặt rồi gọi
từ bộ nhớ ra qua tên gọi ấy để xen vào những nơi cần thiết trong bản vẽ lắp ghép đang hiển
thị trên màn hình.

2. Xác định các yếu tố đồ họa.
Có nhiều cách để gọi một yế
u tố đồ hoạ cụ thể từ cơ sở dữ liệu ra để đặt nó vào vị trí
mong muốn trong mô hình. Các yếu tố đồ hoạ thông qua tương tác với hệ ICG, được lưu trữ
trong cơ sở dữ liệu dưới dạng toán học và được tham chiếu tới một hệ toạ độ ba chiều.
Chẳng hạn một điểm được xác định một cách đơn giả
n bởi ba toạ độ x, y, z của điểm đó,
hoặc một đa giác được xác định bởi một bộ gồm các đỉnh liên tiếp của đa giác ấy, hay một
đường tròn được xác định bởi tâm và bán kính của nó, chẳng hạn về mặt toán học, một
đường tròn trong mặt phẳng xOy có thể xác định bởi phương trình :

(x - m)
2

+ (y - n)
2
= r
2

Trong đó r là bán kính, (m,n) là toạ độ của tâm vòng tròn trong mặt phẳng xOy.

Trong mỗi trường hợp, định nghĩa toán học có thể chuyển đổi thành những điểm,
những đường và những mặt tương ứng để lưu trong cơ sở dữ liệu và để hiển thị lên màn
hình CRT

C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 9 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Các phương pháp xác định các yếu tố đồ hoạ trong hệ ICG

Yếu tố đồ hoạ Phương pháp xác định trong hệ ICG




Điểm

1. Trỏ vào vị trí mong muốn trên màn hình bằng cách điều
khiển con trỏ.
2. Nhập vào các toạ độ thông qua bàn phím.
3. Nhập vào offset (khoảng cách về x, y, z) so với một điểm
đã có trước đó.
4. Giao điểm của hai đường.
5. Định vị các điểm tại những khoảng cách cố định dọc theo
một yếu tố đồ ho

ạ đã cho.




Đường thẳng
1. Sử dụng hai điểm cho trước.
2. Sử dụng một điểm và một góc cho trước so với phương
nằm ngang.
3. Sử dụng một điểm rồi từ điểm đó kẻ đường thẳng góc hay
tiếp tuyến với một đường cong cho trước.
4. Sử dụng một điểm và tại đ
iểm đó kẻ đường song song hay
thẳng góc với một đường thẳng cho trước.
5. Kẻ đường tiếp tuyến với hai đường cong cho trước.
6. Kẻ đường tiếp tuyến với một đường cong cho trước đồng
thời song song hay thẳng góc với một đường thẳng cho
trước.

Cung tròn và
đường tròn

1. Xác định tâm và bán kính.
2. Xác định tâm và một điểm nằm trên cung hay đường tròn.
3. Vẽ qua 3 điểm không thẳng hàng cho trước
4. Vẽ đường cong tiếp tuyến với 2 đường thẳng cho trước.
5. Xác định bán kính và vẽ đường cong tiếp tuyến với 2
đường thẳng hay 2 đường cong cho trước.
Conics
(Ellipse,

Parabol,
Hyperbol)
1. Xác định 5 điểm nằm trên đường cong.
2. Xác định 3 điểm và một điều kiện tiếp tuyến.
Đường cong Các Spline toán học được sử dụng để tra vừa một đường cong
thông qua dữ liệu cho trước. Các kỹ thuật tạo đường cong khác
được sử dụng trong đồ hoạ máy tính bao gồm phương pháp đường
cong Bezier và B-spline. Kết quả cho đường cong không chứa tất
cả các điểm của dữ liệu. Trong các trường hợp này, các điểm dữ
liệu thì được đưa vào hệ thống đồ hoạ còn các kỹ thu
ật đường
cong tra vừa sẽ được chọn để xác định đường cong.
Mặt cong
Các phương pháp tạo đường cong ở trên cũng có thể dùng để xác
định định nghĩa toán học của một mặt cong.


3. Edit hình học.
Một hệ CAD nào cũng có khả năng Edit để tu sửa và điều chỉnh trong mô hình hình
học như chèn, sao chép, dịch chuyển, quay v.v đối với các yếu tố đồ hoạ tạo nên mô hình
đó.

C5 CAD-CAM>PC-PM CAD 10 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Một số khả năng Edit thông dụng trong một hệ CAD:
Move, Copy, Rotate, Mirror, Delete, Remove, Trim (cắt bỏ phần đoạn thẳng vượt
ra ngoài một điểm cho trước), Block, Scale.

5.2.5. CÁC PHÉP CHUYỂN ĐỔI.
1. Phép dịch chuyển.

2. Phép quay.
3. Phép tỷ lệ.
4. Phép dối xứng.

5.2.6. TỔ CHỨC VÀ NỘI DUNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỒ HOẠ.
Cơ sở dữ liệu là một trong 3 mô
đun tạo nên cấu hình của một hệ phần mềm đồ hoạ.
Hầu như mọi chức năng của một hệ CAD là phụ thuộc vào cơ sở dữ liệu của nó.

1. Nội dung cơ sở dữ liệu.
Bao gồm các mô hình, chương trình ứng dụng, các bản thiết kế, các bản vẽ, các bản
lắp cùng các thông tin thuộc dạng ký tự như liệt kê vật liệu và các v
ăn bản. Ngoài ra nó còn
chứa nhiều thông tin của gói phần mềm đồ hoạ như các lệnh hệ thống, các Menu chức năng
và các chương trình Ouput của máy vẽ. Cơ sở dữ liệu nằm trên RAM và tại bộ nhớ ngoài.

2. Tố chức của cơ sở dữ liệu.
Nói chung một mô hình/chương trình ứng dụng được cấu trúc nên từ những thành
phần sau đây:
1. Các yếu tố đồ ho
ạ như điểm, đoạn thẳng.
2. Hình dạng hình học của các bộ phận hợp thành của mô hình và sự bài trí của
chúng trong không gian.
3. Topology hay cấu trúc liên kết của mô hình.
4. Dữ liệu riêng của mô hình như các thuộc tính vật liệu.
5. Các chương trình phân tích kỹ thuật riêng của mô hình.

5.2.7. MÔ HÌNH KHUNG DÂY VÀ MÔ HÌNH ĐẶC.

1. Tầm quan trọng của đồ hoạ 3 chiều.

Các hệ CAD hiện đại đều có khả n
ăng 3 chiều (3D). Đây là khả năng rất mạnh vì nó
cho phép người thiết kế xây dựng mô hình đầy đủ 3 chiều của một vật thể chứ không phải là
chỉ mô tả 2 chiều. Nó có thể cho phép tạo ra các hình chiếu trực giao, bản vẽ phối cảnh và
đặc tả cận cảnh các chi tiết thuộc vật thể.
2. Mô hình khung dây.
3. Mô hình đặc.

C6 CAD-CAM> ProEWF 1 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Chương 6



PHẦN MỀM Pro/ENGINEER














CHỨC NĂNG CƠ BẢN

- Các mặt phẳng toạ độ cho
trước.
- Thực hiện tạo các hệ toạ độ
cấu trúc và lắp ráp
CHỨC NĂNG PHÁT
THẢO
- revolve, extrude, blend,
sweep
CHI TIẾT
- gồm nhiếu kết cấu
- đối xứng, quan hệ
PHẦN LẮP RÁP
- gồm nhiếu chi tiết
- tạo các chi tiết trong
phần lắp ráp
- nghiên cứu sự giao nhau
- lập thư viên
TẠO MỘT BẢN VẼ
- của chi tiết, lắp ráp, có
kích thước
- lập danh mục tự động
- mặt cắt, mặt cắt chi tiết …


Tham số hoá
Ý tưởng
C6 CAD-CAM> ProEWF 2 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Parametric Technology Corporation




6.1. CHỨC NĂNG PHẦN MỀM Pro/ENGINEER.

• Đây là một trong số các bộ phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp và
nổi tiếng trên thế giới.
• Có cấu trúc lệnh đơn giản.
• Phương thức giao tiếp rõ ràng và dễ sử dụng.



* Pro/ENGINEER có cả phiên
bản UNIX lẫn Windows (NT,
95, 98). Hiện nay,
Pro/ENGINEER đã giới thiệu
một giao diện mới.
* Các verson Pro/E 2000i1,
Pro/E 2000i2 chạy trên Win 98,
các verson Pro/E 2001, Pro/E
Wildfire chạy trên Win XP với
card mạng.
Bộ phần mềm Pro/ENGINEER
bao gồm có 5 môđun (chế độ)
chương trình ứng dụng chính:

a. Sketch : Vẽ phát thảo.
b. Part : Tạo mẫu thiết kế,

c. Assembly: Lắp ráp tạo mô hình.
d. Manufacturing : Chế tạo
e. Drawing : Tạo hình chiếu và
bản vẽ kỹ thuật,

C6 CAD-CAM> ProEWF 3 GVC NGUYỄN THẾ TRANH


6.2. TẠO MÔ HÌNH THEO THAM SỐ.
Tạo mô hình theo tham số là một cách lập bản vẽ thiết kế có sự trợ giúp
của máy vi tính mà Pro/E sử dụng. Các lệnh trong 2D CAD được chuyển sang
Pro/E như:
LINE, CIRCLE, ARC, DELETE, OFFSET, TRIM, MIRROR, COPY,
ARRAY.
Trên cơ sở đó, Pro/E có khả năng thực hiện các công việc:
1. Tạo mô hình dựa trên chi tiết (không gian dương hay âm) .
2. Vẽ phác hoạ (vẽ mặt cắt không cần đúng kích thước).
3. Tạo mô hình bằng s
ự cưỡng bức (vuông góc, song song, tiếp xúc,
trùng khớp, thẳng đứng, nằm ngang).
4. Mối quan hệ giữa các chiều được thiết lập qua các công thức toán
học.
5. Sự tham chiếu giữa các chi tiết (mối quan hệ phả hệ).

Model TREE với các chức năng: xác định lại một chi tiết, xoá một chi
tiết, sắp xếp lại trình tự các chi tiết, dựa vào các chi tiết và xoá các chi tiết.

Các chi tiết chuẩ
n trong Pro/E:
Mặt phẳng chuẩn:

Trục chuẩn:
Đường cong chuẩn:
Điểm chuẩn:
Hệ toạ độ:

Mục đích của việc thiết kế: Khả năng đưa mục đích của việc thiết kế vào
một mô hình là một tính năng độc đáo của Pro/E.
Các chương trình tạo mô hình theo tham số có nhiều công cụ khác nhau để
kết hợp các mục
đích thiết kế, như:
- Sơ đồ định kích cỡ.
- Các hình thức cưỡng bức chi tiết.
- Các hình thức cưỡng bức khối lắp ráp.
- Các tham chiếu.

6.3. MÀN HÌNH LÀM VIỆC CỦA Pro/ENGINEER WILDFIRE.

6.3.1 Thanh Menu.
Trong chế độ Part trong Pro/ENINEER, các tuỳ chọn trên thanh Menu
gồm:
1. Menu File. 6. Menu Info:
2. Menu Edit. 7. Menu Applications:
3. Menu View. 8. Menu Utilities:
4. Menu Insert. 9. Menu Window:
5. Menu Analysis: 10. Menu Help.
C6 CAD-CAM> ProEWF 4 GVC NGUYỄN THẾ TRANH



6.3.2 Thanh công cụ.

1. Nhóm quản lý file: New, Open, Save, Save A Copy, Print.
2. Nhóm hiển thị khung xem: Repaint, Zoom in, Zoom Out, Refit, Orient,
Saved Views.
3. Nhóm hiển thị mô hình: nhằm thay đổi cách hiển thị các đối tượng trong
Pro/ENGINEER: Wireframe (theo khung dây), Hidden Line (có nét ẩn), No
Hidden (không có nét ẩn), Shade (tạo bóng đổ), Model Tree.
4. Nhóm hiển thị các chi tiết chuẩn: điều chỉnh cách hiển thị các chi tiết chuẩn:
Datum Planes (tắt mở hiển thị các mặt phẳng chuẩn),
Datum Axes (tắt mở
hiển thị các trục chuẩn), Point Symbold (tắt mở hiển thị các điểm chuẩn),
Coordinate Systems (tắt mở hiển thị các hệ toạ độ).
5. Nhóm Context - Sensitive Help: dùng để hiển thị thông tin trợ giúp về các
menu riêng lẽ hay các tuỳ chọn trong hộp thoại.

6.4 CÁC CHỨC NĂNG THÔNG THƯỜNG.
6.4.1 Quản lý file.
Lệnh mở và lưu file trong Pro/ENGINEER có một số điể
m khác biệt quan
trọng giữa tính năng quản lý file trong trình ứng dụng của Windows:
• Tên file trong Pro/E đòi hỏi chặt chẽ hơn.
• Việc lưu một đối tượng trong Pro/E sẽ tạo ra một phiên bản mới.
• Pro/E không cho phép một đối tượng được lưu với một tên file đã được
đặt trước đó, tức là không lưu trên một file hiện có.
C6 CAD-CAM> ProEWF 5 GVC NGUYỄN THẾ TRANH


1. Tên file.
Bảng 5.1; các tên file mở rộng với các chế độ trong Pro/E
CHẾ ĐỘ PHẦN MỞ RỘNG
Sketch *.sec*

Part *.prt*
Assembly *.asm*
Manufacturing *.mfg*
Drawing *.drw*
Format *.frm*

Bảng 5.2: Các tên file không có hiệu lực và có hiệu lực
Tên file không có
hiệu lực
Sự cố Tên file có
hiệu lực
Part one
Có khoảng trống trong tên file
part_one
Part@ 11
Có ký tự không phải chữ hay số
part_11
Part[1_10]
Trong tên file có sử dụng dấu ngoặc
part_1_10

2. Bộ nhớ.
3. Thư mục hiện hành.
4. Mở một đối tượng: dùng hộp thoại File Open:
bước 1: Chọn FILE>>OPEN để hiển thị hộp thoại File Open.
bước 2: Chọn thư mục có chứa đối tượng như minh hoạ
bước 3: Chọn đối tượng cần mở.
bước 4: Chọn Open trong hộp thoại.
5. Tạo một đối tượng mới.
bước 1: Chọn FILE>>NEW

để hiển thị hộp thoại New.
bước 2: Chọn một loạt kiểu chế độ và kiểu phụ của Pro/E.
bước 3: Nhập vào một tên file.
bước 4: Chọn OK từ hộp thoại.

6.4.2 Lưu một đối tượng.
Có nhiều tuỳ chọn có thể được dùng để lưu các đối tượng:
1. Save ; 2. Lưu một bản sao; 3. Backup; 4. Rename; 5. Delete
6. Erase; 7. Kích hoạt một đối tượng.

5.4.3 Xem các mô hình.
Có nhiều cách để xem một đối tượng hoặc thay đổi kiểu hiển thị một mô hình.








7. Xem động,
8. Dynamic Zoom
9. Dynamic Rotate
10. Dynamic Pan
11. Wireframe Display
12. Hidden Display
13. No Hidden Display
1. Shaded Display
2. Định hướng hình chiếu
3. Angle

4. Dynamic Orientation
5. Orientation By Reference
6. Đặt tên và lưu các hình
chiếu.
C6 CAD-CAM> ProEWF 6 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

6.4.4 Thiết lập một mô hình.

1. Các đơn vị.
Pro/E có 4 loại đơn vị chính: Độ dài, khối lượng, thời gian và nhiệt độ.
• Thiết lập một hệ thống đơn vị: Từ hộp thoại Unit Manager ta truy cập
các hệ thống đơn vị: KMS, CGS, mmNS, FPS, IPS, Pro/E default.
• Tạo một hệ thống đơn vị:

2. Chất liệu.
• Ấn định một chấ
t liệu:
- Bước 1: Chọn SET UP>>MATERIALS>>DEFINE
- Bước 2: Nhập vào một tên chất liệu.
- Bước 3: Nhập vào các tham số có liên quan đến chất liệu.
• Lưu một chất liệu vào đĩa:
Các chất liệu được tạo cho một thành phần không được tự động lưu vào
đĩa. Để lưu đặc tính của mọt chất liệu để các thành phần khác có thể sử dụng thì
chất li
ệu đó phải được lưu ở một vị trí lâu dài.
- Bước 1: Chọn SET UP>>MATERIALS>>WRITE
- Bước 2: Chọn đặc tính của một chất liệu cần lưu vào đĩa.
- Bước 3: Nhập vào một tên cho file lưu chất liệu đó.

• Gán các chất liệu:

- Bước 1: Chọn SET UP >> MATERIALS >> ASSIGN
- Bước 2: Chọn FROM PART hay FROM FILE làm nguồn gán chất liệu.

3. Xác lập dung sai kích thước.
Dung sai là khoảng dao
động cho phép về hình dáng và kích thước của một
chi tiết. Theo mặc định Pro/E hiển thị các dung sai ở dạng giá trị tiêu chuẩn. Có 4
dạng hiển thị dung sai:
Nominal; Limits; Plusminus; Plusminussym.
• Tiêu chuẩn dung sai ANSI: được xác lập trước tiên dựa trên các giá trị
được tìm thấy trong file cấu hình.
• Tiêu chuẩn dung sai ISO:

6.5. TẠO MỘT BẢN PHÁC THẢO (Chế độ Sketch).

Phác thảo là một kỹ năng cơ bản của Pro/E. Các chi tiết hình học như
Protrusion hay Cut yêu c
ầu sử dụng một bản phác thảo để xác định mặt cắt của
các chi tiết.

6.5.1 Các điểm cơ bản về phác thảo.
Các phần phác thảo được kết hợp với các kích thước (DIMENSION), ràng
buộc (CONSTRAINT) và tham chiếu (REFERENCE) hình thành một mặt cắt.
Các phần kéo, đùn, phần cắt, trục và gờ là ví dụ về các chi tiết đòi hỏi một mặt
cắt phát thảo.
C6 CAD-CAM> ProEWF 7 GVC NGUYỄN THẾ TRANH


Mặt phẳng phát thảo có thể là một bề mặt của chi tiết hay mặt phẳng, hay
có thể là một mặt phẳng số liệu không hiện hữu trên một bộ phận nào, nó được

tạo ra nhờ tuỳ chọn Make Datum và không được xem là các chi tiết và không
hiển thị.
Thông tin mặt cắt: Menu Sketch cung cấp các tuỳ chọn để nhận được thông
tin về các thực thể trong môi trường phác thảo hiện hành:

Distance, Angle, Entity, Intersection point, Tangency point,
Curvature.

6.5.2 Constraint.
Một Constraint là một quan hệ được ấn định hiện hữu giữa 2 thực thể hình
học ( song song, thẳng góc, bằng nhau )
- Các Constraint với Intent Manager: Các Constraint được tạo trong khi
phác thảo.
- Các Constraint với Intent Manager được tắt: Không có tuỳ chọn nào
để người dùng áp dụng một constraint sau khi tạo lại một mặt cắt.
- Các tuỳ chọn Constraint: Intent Manager cho phép áp dụng động các
Constraint vào các thực thể được phác thảo thông qua các tuỳ ch
ọn:

Same points * , Horizontal H , Vertical V , Point on entity, Tangent T ,
Perpendicular, Parallel, Equal Radii R , Equal lengths L , Symetric, Line up
horizontal, Line up vertical, Collinear, Alignment.

6.5.3 Các tuỳ chọn hiển thị phác thảo.

Undo và Redo, Parallel sketch plane (Mặt phẳng phác thảo song song),
Dimension Display (Hiển thị kích thước), Constraint Display (Hiển thị
ràng buộc), Grid Display (Hiển thị lưới), Vertex Display (Hiển thị đỉnh).

6.5.4 Phác thảo với Intent Manager.

6.5.5 Phác thảo không sử dụng Intent Manager.

6.6. KÉO, CHỈNH SỬA VÀ ẤN ĐỊNH LẠI CÁC CHI TIẾT.

Khái niệm các chi tiết kéo đi cùng v
ới các điểm cơ bản về lập mô hình.
Trong Pro/E, tuỳ chọn Extrude thường được sử dụng giữa các lệnh Protrusion và
Cut. Lệnh Redefine cung cấp các kỹ thuật chỉnh sửa chi tiết và tạo số liệu.

6.6.1 Định nghĩa:

Chi tiết cơ sở: Chi tiết hình đầu tiên được tạo trong một bộ phận, là chi tiết
bố cho tất cả các chi tiết khác.

C6 CAD-CAM> ProEWF 8 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Chi tiết con.

Phần cắt: Một chi tiết khoảng trống âm.

Phần ấn định: Một tham số của bộ phận, như chiều sâu của lỗ.
Phần kéo: Một chi tiết khoản trống dương.

Chi tiết khoảng trống âm: Xoá chất liệu ra khỏi một mô hìnhn như các lỗ,
phần cắt, khe.

Chi tiết khoảng trống dương: Thêm chất liệu vào một mô hình như các
phần kéo, trục, gờ.

6.6.2. Lập mô hình dựa vào chi tiết.

Hình học là sự mô hình một chi tiết bằng hình ảnh được xác định bằng
phác thảo hay được ấn định sẵn. Các gói phần mềm thiết kế thường được xem là
các bộ lập mô hình dựa trên chi tiết. Một chi tiết là một thành phần con của một
bộ phận có các tham số, các tham chiếu và hình riêng của nó.

6.6.3 Quan hệ bố - con.

Các chi tiết
được tạo dựa vào những chi tiết khác theo một cách giống như
cây gia phả, đó là một cây lịch sử về các mối quan hệ giữa các chi tiết trong một
mô hình Pro/E giống như một mạng.

Mối quan hệ này có thể được thiết lập một cách trực tiếp (một chi tiết được
sử dụng để cấu tạo một chi tiết khác) hay gián tiếp (thông qua việc bổ sung một
phương trình số
bằng cách sử dụng tuỳ chọn Relations).


6.1
C6 CAD-CAM> ProEWF 9 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

6.6.4 Chi tiết thứ nhất.

Việc xác định chi tiết nào là chi tiết thứ nhất hay chi tiết cơ sở của một bộ
phận sẽ là một quyết định quan trọng và nó sẽ trở thành chi tiết bố trong bọ phận
đó. Có 3 chi tiết đầu tiên có thể có của một bộ phận:
1. Mặt phẳng số liệu: Theo mặc định các mặt phẳng số liệu mặc định đượ

c
đặt tên là DTM1, DTM2 và DTM3 dùng làm hệ tham chiếu.
2. Phần kéo: Lệnh Protrusion tạo một chi tiết hình học. Ví dụ về các phần
kéo bao gồm các chi tiết được kéo, được xoay và được quét.
3. Một chi tiết do người dùng ấn định: Chi tiết đã được lưu sẵn.

6.6.5 Các bước để tạo một bộ phận mới.

1. Thiết lập thư mục làm việc chính xác.
2. Tạo một đối tượng mới v
ới Template mặc định của Pro/E.
3. Thiết lập mô hình.
4. Chọn phương pháp tạo chi tiết: Protrusion là công cụ chính có sẵn đối
với bộ phận đặc.
5. Thiết lập mặt phẳng phác thảo
5. Phác thảo mặt cắt của chi tiết.
6. Hoàn chỉnh chi tiết.
7. Thực hiện các yêu cầu quản lý file.

6.6.6 Các phần kéo và phần cắt.

Các thủ tục để thực hiện mộ
t phần kéo (Protrusion) và cắt (Cut) hầu như
hoàn toàn giống nhau.

Extrude: Quét một mặt cắt phác thảo dọc theo một quĩ đạo thẳng.
Revolve: Quét một mặt cắt quanh một đường tâm.
Sweep: Kéo một mặt cắt dọc theo quỹ đạo nào đó do người dùng phác
thảo.
Blend: Nối 2 hay nhiều mặt cắt phác thảo, quỹ đạo có thể thẳng hay được

xoay.
Advanced: Gồm các tuỳ chọn: Variable Section Sweep, Swept Blend và
Helical Sweep.

C6 CAD-CAM> ProEWF 10 GVC NGUYỄN THẾ TRANH







H
ì
nh 6.2
C6 CAD-CAM> ProEWF 11 GVC NGUYỄN THẾ TRANH


Các tuỳ chọn chiều sâu:
Blind , Both Side Blind (2 phía), Thru Next , Thru All, Thru Until,
Pnt/Vtx (kéo một chi tiết sang một điểm hay đỉnh), UpTo Curve (kéo
một chi tiết đến một cạnh, trục hay đường cong được chọn), UpTo
Surface

6.7. CÁC CÔNG CỤ TẠO CHI TIẾT.
Pro/E cung cấp nhiều công cụ tạo chi tiết như các lỗ, các phần bo và các
mặt vát.

Hình 6.3
Hình 6.4

Hình 6.5
C6 CAD-CAM> ProEWF 12 GVC NGUYỄN THẾ TRANH


Chương này được bổ trợ thêm các buổi thực hành trên máy tính với nội
dung:

Sử dụng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire V2.0 phiên bản
Educationnal để rèn luyện các kỹ năng CAD và CAM trên máy tính.

1. Làm quen với giao diện và các qui định của ProE.
2. Vẽ , thiết kế các chi tiết đơn giản.
3. Vẽ, thiết kế các chi tiết phức tạp.
3. Xuất bản vẽ kỹ thuật.
4. Lắp ráp các chi tiết.


C7 CAD-CAM> CNC 1 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

CHƯƠNG 7

ĐIỀU KHIỂN SỐ
VÀ LẬP TRÌNH GIA CÔNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

7.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ
7.1.1. Khái niệm điều khiển số (NC).

Điều khiển số (Numerical Control - NC) là hoạt động điều khiển trực tiếp
một hệ thống bởi dữ liệu số.

Điều khiển số trong gia công cắt gọt là một hình thức tự động hoá bằng lập
trình, trong đó máy công cụ được đ
iều khiển bởi chương trình bao gồm các chỉ thị
được mã hoá dưới dạng ký tự chữ, số và các ký tự đặc biệt khác, trong đó chỉ thị điều
khiển được chuyển đổi thành hai dạng tín hiệu:

- Tín hiệu xung điện: điều khiển tốc độ các động cơ truyền động tạo nên
chuyển động tương đối giữa dao cắt và chi tiết gia công.
- Tín hi
ệu đóng / ngắt (ON/OFF): thực hiện chức năng chuyển mạch, đổi
chiều quay trục chính; điều khiển các thiết bị phụ trợ như bôi trơn làm nguội,
chọn và thay dao; và các chức năng khác như dừng máy, kẹp phôi, nhả phôi,

Theo phương thức truyền thông dữ liệu điều khiển, ta phân biệt 3 phương thức
điều khiển số:
1. Điều khiển s
ố trực tiếp (Direct Numerical Control - DNC)
Điều khiển trực tiếp máy công cụ điều khiển số (máy NC) từ bên ngoài bởi máy
tính thực hiện chức năng lập trình, truyền chương trình, điều khiển quá trình gia
công. Đây là những hệ điều khiển dạng mạch cố định (hard-wirred), trong đó tất
cả các chức năng như nội suy, đọc băng, đọc chỉ thị, định vị
được thực hiện bởi
các mạch điện tử.


Hình 7.1- Điều khiển số trực tiếp
C7 CAD-CAM> CNC 2 GVC NGUYỄN THẾ TRANH


2. Điều khiển số bằng máy tính (Computer Numerical Control - CNC)

Nhờ ứng dụng các thành tựu của công nghệ vi điện tử, vi xử lý trong thiết lập
trực tiếp máy tính trên hệ điều khiển máy (Machine Control Unit - MCU) để điều
khiển máy NC ngày nay hình thành nên phương thức điều khiển và thế hệ máy điều
khiển số bằng máy tính (máy CNC).
Do đó, CNC là hệ thống NC sử dụng máy tính thiết lậ
p trực tiếp trên hệ điều
khiển máy và được điều khiển bởi các chỉ thị lưu trữ trên bộ nhớ máy tính để
thực hiện một phần hoặc toàn bộ các chức năng điều khiển số.
Các hệ điều khiển CNC có khả năng thực hiện các chức năng điều khiển bởi
phần mềm (soft-wired), do đó làm đơn gi
ản mạch điều khiển CNC, giảm giá thành,
tăng độ tin cậy đồng thời có khả năng điều khiển linh hoạt và thông minh, có khả năng
hiệu chỉnh nhanh chóng và tiện ích, có khả năng lưu trữ dữ liệu gia công ngay trên
máy.
3. Điều khiển số phân phối (Distributive Numerical Control)
Nhờ khả năng thực hiện và lưu trữ đồng thời nhiều chương trính trên bộ nhớ
cho phép vậ
n hành máy CNC không phụ thuộc vào máy tính chủ nên có thể giải phóng
máy tính chủ để thực hiện nhiệm vụ khác của hệ thống.
Với sự phát triển của khoa học máy tính, kỹ thuật điều khiển logic khả lập trình
(Programmable Logic Control - PLC), kỹ thuật truyền thông, phương thức điều khiển
số phân phối ra đời trong đó mạng máy tính được sử dụng để phối hợp hoạt động của
nhiều máy CNC.
Ngoài chức năng truyền chương trình tới các máy CNC, phương thức này còn
có khả năng giám sát và điều khiểntoàn bộ hệ thống, như hiển thị thông tin về trạng
thái làm việc của hệ thống, xuất thông tin hay chỉ thị điều khiển, điều hành,


Hình 7.2- Điều khiển số phân phối
C7 CAD-CAM> CNC 3 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

7.1.2. Điều khiển số bằng máy tính (CNC).
1. Cấu trúc hệ thống CNC.
Hệ thống CNC bao gồm 6 thành phần chính:
- Chương trình gia công (Part program)
- Thiết bị đọc chương trình (Program input device)
- Hệ điều khiển máy (MCU)
- Hệ thống truyền động (Drive system)
- Máy công cụ (Machine tool)
- Hệ thống phản hồi (Feedback system)

Chương trình gia công bao gồm các chỉ thị được mã hoá để điều khiển quá trình
gia công chi tiết, hệ điều khiển chuyển đổi các chỉ thị này thành tín hiệu điện kích hoạt
các chức năng hoạt động của máy.
Hệ điều khiển máy thực hiện chức năng đọc và biên dịch mã lệnh và sau đó
xuất các tín hiệu điện tương ứng truyền tới bộ
khuếch đại servo để điều hành có cấu
servo (động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực) của hệ thống truyền động. Thiết bị phản
hồi như các cảm biến vị trí, chiều, tốc độ dịch chuyển và phản hồi các tín hiệu này về
hệ điều khiển máy. Hệ điều khiển máy so sánh các tín hiệu này với tín hiệu tham chiế
u
cho trước bởi các mã lệnh điều khiển và xuất các tín hiệu điều chỉnh (sai lệch) tới bộ
khuếch đại servo cho tới khi đạt đại lượng yêu cầu.
Hệ MCU gồm hai phần: hệ xử lý dữ liệu (Data Processing Unit - DPU) và mạch
điều khiển (Control Loop Unit - CLU)
• DPU thực hiện các chức năng:
- Đọc mã lệnh từ thiết bị nhập
- Xử lý mã lệnh hay giả
i mã.
- Truyền dữ liệu vị trí, tốc độ và các chức năng phụ trợ tới CLU.

Hình 7.3- Cấu trúc hệ thống CNC