Chuong 5 ctdl va tcdh

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

Môn học: CAD/CAM
FME

FME

5.1.1. Các khái niệm:
a) Cơ sở dữ liệu (Database):
Là một hệ thống các thông tin (dữ liệu) có cấu trúc được
lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ thứ cấp (băng từ, đĩa
từ…) nhằm thoả mãn yêu cầu khai thác thông tin đồng
thời của nhiều người sử dụng hay nhiều chương trình
ứng dụng với nhiều mục đích khác nhau.

Chương 5:
CẤU TRÚC DỮ LIỆU
VÀ TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
CBGD: Nguyễn Văn Thành
E-mail:

3

1

3

CHƯƠNG 5: CẤU TRÚC DỮ LIỆU
VÀ TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1.1. Các khái niệm:
b) Cấu trúc dữ liệu:
Là một tập các dữ liệu (database) có mối quan hệ với nhau
theo một quy luật nhất định.
 Theo quan điểm CAD/CAM cấu trúc dữ liệu là một sơ đồ
logic hay tuần tự các bước lưu trữ các dữ liệu.
 Chức năng chính của cấu trúc dữ liệu là cho phép xử lý dữ
liệu trên màn hình như zoom, pan, giao tiếp với người
dùng, đặc biệt là những chức năng chỉnh lý như trim, fillet,
stretch, đánh giá các tính chất như diện tích, khối lượng,
thể tích,…, đảm bảo những thơng tin phụ cho sản xuất. 4

FME

FME

Nội dung:
5.1. Cấu trúc dữ liệu
5.2. Tiêu chuẩn đồ họa

2

2

4


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

FME

5.1.2. Đặc điểm dữ liệu CAD/CAM:

c) Hệ thống quản lý dữ liệu
(DBMS-DataBase Management System):

•
•
•
•
•
•
•
•
•

 Là phần mềm cho phép truy xuất để sử dụng và biến đổi
dữ liệu trong database.
 DBMS tạo ra một lớp giữa cơ sở dữ liệu vật lý và người
sử dụng.
user

CPU

DBMS
Database disk

Dữ liệu tổ chức
Số nhận dạng

Số của bản vẽ
Chuẩn thiết kế
Tình trạng hiện tại
Tên người thiết kế
Ngày thiết kế
Tỉ lệ
Kiểu hình chiếu
Tên cơng ty

•
•
•
•
•
•
•

Dữ liệu cơng nghệ
Hình học
Kích thước
Dung sai
Độ nhám bề mặt
Vật liệu
Trình tự cơng nghệ
Trình tự kiểm tra

5

5

7

7

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

FME

5.1.3. Lưu trữ và truy xuất dữ liệu:

5.1.2. Đặc điểm dữ liệu CAD/CAM:

 Dạng tuần tự: năng suất thấp.
 Ngẫu nhiên: năng suất cao.
 Do đó các file chứa dữ liệu đồ hoạ được lưu dưới dạng
truy xuất ngẫu nhiên và tất cả các file liên kết với nhau
bằng mũi tên.
 Bản ghi chính có tên là "Head record", từ đây các mũi
tên chỉa đến tất cả các dữ liệu khác theo một trật tự chặt
chẽ.

 Sản phẩm thiết kế có thể rất lớn với hàng triệu chi tiết
và các cụm lắp phụ thuộc lẫn nhau.
 Thiết kế có thể thay đổi theo thời gian.
 Mỗi chi tiết có thể thay đổi.
 Hàng trăm người có thể làm việc trong cùng một thiết
kế.

 Do đó phải hỗ trợ làm việc tập thể.
 Có hai loại dữ liệu là tổ chức và công nghệ.
6

6

FME

8

8


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

FME

5.1.4. Mục đích của cơ sở dữ liệu - Database:

5.1.4. Ưu điểm của cơ sở dữ liệu - Database:

 Mục đích của database là thu thập và lưu trữ dữ liệu trong bộ
nhớ trung tâm để dễ truy xuất và xử lý.
 Ưu điểm của việc quản lý tập trung dữ liệu là:
- Hạn chế sự trùng lặp.
- Tăng cường tiêu chuẩn.
- Bảo mật.

- Duy trì tính thống nhất.
- Loại trừ mâu thuẫn.

 Bảo mật:
Việc truy xuất dữ liệu phải được kiểm tra và kiểm soát bằng mã
đăng ký sử dụng các vùng khác nhau của database
 Duy trì tính thống nhất:
• Tính thống nhất đảm bảo tính chính xác của dữ liệu
• Thiếu tính thống nhất có thể dẫn đến việc nhập dữ liệu không
phù hợp.

9

9

11

11

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

FME

5.1.4. Ưu điểm của cơ sở dữ liệu - Database:

5.1.5. Cơ sở dữ liệu CAD/CAM - CAD/CAM Database:

 Hạn chế trùng lặp:
• Rất quan trọng trong việc tích hợp CAD/CAM
• Dữ liệu phải đủ phong phú để hỗ trợ thiết kế và chế tạo sản
phẩm.
• Hạn chế những mâu thuẫn hay không phù hợp khi truy xuất
cho các ứng dụng khác nhau.
 Tăng cường tiêu chuẩn:
• Việc kiểm soát tập trung tăng cường được tiêu chuẩn cấu trúc
dữ liệu.
• Các tiêu chuẩn cần cho việc trao đổi dữ liệu giữa các hệ
thống.

 CAD/CAM database phải có khả năng lưu dữ liệu ảnh, dữ liệu
chữ và số.
 Những mô hình database thơng dụng là:
• Hierarchical database = cơ sở dữ liệu thứ bậc
• Network database = cơ sở dữ liệu mạng
• Relational database = cơ sở dữ liệu quan hệ
• Object-oriented database = cơ sở dữ liệu hướng đối tượng

10

10

12

12


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

FME

5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
a) Cơ sở dữ liệu thứ bậc - Hierarchical database:

5.1.6. Quá trình phát triển của cơ sở dữ liệu:

13

13

15

15

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

FME

5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
a) Cơ sở dữ liệu thứ bậc - Hierarchical database:

5.1.7. Các mô hình cơ sở dữ liệu:

a) Cơ sở dữ liệu thứ bậc - Hierarchical database:

Hierarchical database (1950-1975):
• Dữ liệu có cấu trúc cây.
• Đỉnh của cây thường gọi là root = gốc, có thứ bậc cao nhất
trong số các cấp bậc.
Là một giải pháp đặc biệt cần ngay cho các ứng dụng thực tế.
Già cỗi nhất trong các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu là IMS của
IBM dùng để tổ chức và lưu trữ thông tin cho dự án nghiên cứu
việc hạ cánh của phi thuyền Apollo, ra đời năm 1968.

 Ưu điểm: Xử lý dữ liệu hiệu quả, cấu trúc quen thuộc cho việc
lập trình, đảm bảo dự đốn cơng việc vì biết trước tất cả đường
dẫn.
 Nhược điểm:
• Khơng mềm dẻo.
• Mạng như rừng (tập hợp các cây - Trees).
• Các kết nối là từ cha đến con: kiểu quan hệ một tới nhiều
(One to many), không có kiểu kết nối từ con đến cha.
14

14

16

16


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:

a) Cơ sở dữ liệu thứ bậc - Hierarchical database:

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

FME

5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
b) Cơ sở dữ liệu kiểu mạng - Network database:

Thí dụ: Một ơ tơ có một khung và trên khung có 4 bánh xe giống
nhau nhưng đặt ở 4 vị trí khác nhau là một biểu hiện cấu trúc có
thứ bậc.

 Network database (1960-1990). Điển hình là hệ thống
CODASYL.
 Cho phép mơ hình hố nhiều đối tượng tương tự trực tiếp
hơn so với kiểu thứ bậc.
 Dữ liệu là tập hợp các bản ghi.
 Quan hệ giữa các dữ liệu được thể hiện bằng những kết nối
(link).
• Giống như cấu trúc nhị phân
• Phạm vi kết nối tuỳ thuộc vào mối quan hệ Many - to
many, many - to - one, hay one - to - one.
17

17

19

19

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
a) Cơ sở dữ liệu thứ bậc - Hierarchical database:

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
b) Cơ sở dữ liệu kiểu mạng - Sơ đồ cấu trúc dữ liệu:

18

18

FME

20

20


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
b) Cơ sở dữ liệu kiểu mạng - Sơ đồ cấu trúc dữ liệu:

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
FME

5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
c) Mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ:

FME

 Lịch sử của mơ hình quan hệ
• Mơ hình đầu tiên do E. F. Codd đề nghị năm 1970, dựa trên
khái niệm tốn học quan hệ.
• Hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ đầu tiên , hệ thống R, là do IBM
thực hiện.
• Ứng dụng thương mại xuất hiện vào cuối những năm 1970 và
đầu những năm 1980.
• Ngày nay mơ hình quan hệ là nền tảng cho phần lớn các hệ
thống quản lý cơ sở dữ liệu thương mại.
21

21

23

23

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
c) Mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ:

FME

Nhược điểm của cơ sở dữ liệu thứ bậc và mạng:
 Cần các chương trình phức tạp cho một cơng việc đơn giản.
 Tính độc lập của dữ liệu là rất thấp (nghĩa là chương trình ứng
dụng bị ảnh hưởng lớn bởi sự thay đổi cách biểu diễn dữ liệu
bên trong).
 Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ giúp vượt qua được
những vấn đề trên.

 Đặc điểm của mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ:
• Dữ liệu được lưu trong các bảng có mối quan hệ với nhau, gọi
là bảng quan hệ
• Dữ liệu có tính độc lập cao, nghĩa là chương trình ứng dụng
khơng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi cách biểu diễn dữ liệu bên
trong.
• Các quan hệ có thể được truy xuất tuần tự hay ngẫu nhiên
• Đảm bảo các kỹ thuật giải quyết các vấn đề liên quan đến ngơn
ngữ, tính phù hợp,…
22

22

FME

24

24


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU

5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
c) Mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ:
Ví dụ:

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
c) Mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ:

FME

Các phép toán đại số dùng trong dữ liệu quan hệ:

25

25

27

27

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
c) Mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ:
Ví dụ:

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
c) Mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ:

FME

FME

Nhược điểm của cơ sở dữ liệu quan hệ:

 Các bảng có cấu trúc quá tải về ngôn ngữ: do một kiểu cấu trúc
dùng để mô tả đủ loại thông tin (các phần tử, các mối quan hệ, các
đặc thù), một bảng không thể đủ để diễn tả dữ liệu và các quan hệ
 Được thiết kế cho dữ liệu đồng nhất: cho rằng tất cả các dữ liệu có
cùng cấu trúc.
 Khơng có kiểu dữ liệu mới được thêm vào sau khi bảng đã hình
thành
 Số phép tốn hạn chế, khơng thể thêm sau khi dựng bảng
 Những cấu trúc dữ liệu phức tạp của ứng dụng không phù hợp với
dạng dữ liệu của hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ.
28

26

26

FME

28


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
d) Mơ hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng (ODBMS):

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
d) Mơ hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng (ODBMS):

FME

Ưu nhược điểm của ODBMS:

 Object-oriented database
• Dữ liệu được lưu và truy xuất dưới dạng các đối tượng
thiết kế.
• Các đối tượng thiết kế là cơ sở đảm bảo tính thống
nhất để chèn, xố, sửa chữa đối tượng thành viên.
• Mơ hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng phải có tính
trọn vẹn và thống nhất tốt để truy xuất cho các ứng
dụng.

Ưu điểm
Nhược điểm
Khả năng mô hình hố phong phú.  Thiếu mơ hình dữ liệu vạn năng
Có tính mở rộng.
 Thiếu tiêu chuẩn
Loại trừ được sự không phù hợp.  Phức tạp
Ngôn ngữ tham vấn dễ hiểu hơn.
Dễ ứng dụng cho các cơ sở dữ liệu
nâng cao.
 Tính thực thi tốt hơn.







29

29

31

31

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
d) Mơ hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng (ODBMS):

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:

FME

FME

So sánh mơ hình hướng đối tượng và mơ hình quan hệ:

Lịch sử phát triển:

30

30

FME

 Class giống như Relation nhưng
có thêm tính kế thừa.
 Object Instance giống như
Tuple (hàng) nhưng có thể mang
bất kỳ cấu trúc dữ liệu nào hỗ trợ
bởi ngôn ngữ định hướng đối
tượng như Java, C++.
 Attribute giống như Column nhưng có thể mang bất kỳ dạng dữ liệu
nào như Java hay C++, kể cả việc tham chiếu tới các đối tượng khác.
 Method thì khác nhiều so với Procedure vì được viết bằng ngơn ngữ lập
trình cấp cao như Java và C++, nên có khả năng tính tốn hoàn thiện hơn.
32

32


5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
5.1.7. Các mơ hình cơ sở dữ liệu:
So sánh thị trường của các dạng
cơ sở dữ liệu:
 Thị trường của cơ sở dữ liệu
quan hệ là thống trị.
 Trong tương lai cơ sở dữ liệu
định hướng đối tượng sẽ phát
triển.

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.1. Giới thiệu:

 Vào những năm đầu của đồ họa máy tính (1963-1974),
phần mềm đồ họa được thiết kế phải phụ thuộc vào phần
cứng được sử dụng. Việc này gây khó khăn cho cả người
dùng lẫn người bán.
 Do đó cần thiết phải có các chuẩn đồ họa.

FME

FME

ObjectOriented
Database

Pre & Post
relational
Database

Relational
Database
33

33

35

35

5.1. CẤU TRÚC DỮ LIỆU
Tóm lược:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.2. Yêu cầu đối với các tiêu chuẩn đồ họa:

FME

 Cấu trúc dữ liệu là tập hợp các dữ liệu được sắp xếp theo một quy luật nhất
định.
 Cơ sở dữ liệu (database) là một hệ thống các thơng tin có cấu trúc được lưu
trữ trên các thiết bị lưu trữ thứ cấp.
 DBMS là phần mềm cho phép truy xuất để sử dụng và biến đổi dữ liệu trong
database.
 Có 4 dạng cơ sở dữ liệu thơng dụng là:
• Cơ sở dữ liệu thứ bậc
• Cơ sở dữ liệu mạng
• Cơ sở dữ liệu quan hệ
• Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng
 Các hệ thống CAD/CAM hiện tại chủ yếu sử dụng hệ thống quản lý cơ
sở dữ liệu quan hệ.
 Hiểu được nguyên tắc của việc tổ chức quản lý dữ liệu trong các phần mềm
CAD/CAM sẽ giúp người dùng sử dụng phần mềm CAD/CAM tốt hơn.

 Dễ lưu động (portable): Có thể dùng cho nhiều loại màn hình (thí dụ
viết cho màn hình kiểu ống lưu ảnh trực tiếp - DVST (Direct-view
storage tube) nhưng có thể dùng được với loại quét mành - Raster).
 Việc mơ tả và lưu trữ hình ảnh phải khơng phụ thuộc màn hình.
 Văn bản phải dễ lưu động: văn bản (text) phải không phụ thuộc phần
cứng.
 Cơ sở dữ liệu của đối tượng phải dễ chuyển đổi. Người dùng hệ thống
CAD/CAM phải truyền được dữ liệu từ hệ thống CAD/CAM này sang
một hệ thống CAD/CAM khác khi cần thiết.

 Với những nhu cầu trên, từ 1974, đã có những cố gắng trong việc tìm
kiếm và xây dựng những tiêu chuẩn đồ hoạ.

34

34

FME

36

36


5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.3. Một số hoạt động để phát triển các tiêu chuẩn đồ
họa:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
b) Tiêu chuẩn GKS (Graphic Kernel System):

FME

 Ủy ban kế hoạch phát triển đồ họa (GSPC) Graphic Standards Planning
Comitee được thành lập năm 1974 bởi ACM – SIGGRAPH.
 Ủy ban phát triển tiêu chuẩn đồ họa được thành lập 1975 bởi DIN.
 IFIP đã tổ chức một hội thảo (workshop) về Methodology in Computer
Graphics năm 1976.
 Tiêu chuẩn CAD của Graphic Kernel System (GKS) được công bố năm

1982.
 Kết quả của những cố gắng trên đã dẫn đến việc ra đời của các tiêu
chuẩn đồ họa khác nhau.

 Đặc điểm của GKS: (Do DIN - Deutsches Institut fur Normung - phát
triển và công nhận là chuẩn mực đồ họa của ANSI- American National
Standards Institute và ISO – International Organization for Standardization):
• Device independente: Không phụ thuộc thiết bị: Tiêu chuẩn không yêu
cầu thiết bị xuất nhập có gì đặc biệt.
• Text/ Annotation: Tồn bộ text/annotation là viết bằng ngôn ngữ tự nhiên
như tiếng Anh.
• Display management: Các chức năng quản lý màn hình, điều khiển chuột
và các yếu tố khác hoàn toàn được đảm bảo.
• Graphics Function: Các chức năng đồ họa 2D và 3D được xác định.

37

39

37

39

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
a) Tiêu chuẩn SIGGraph Core:

38

FME

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
b) Tiêu chuẩn GKS (Graphic Kernel System):

FME

FME

 (Special Interest Group on Graphics (SIGGraph) of the Association
for Computing Machinary ( ACM)).
 Đưa ra năm 1977 và được sửa lại năm 1979, đảm bảo một hệ thống
lệnh chuẩn hóa:
• Điều khiển cấu trúc.
• Hiển thị gốc đồ họa .
• Tùy theo phần cứng và ngơn ngữ.
• Lúc đầu dùng để phát triển đồ họa 2D và 3D sau đó có thêm
phần thao tác raster (digital).

 GKS đề nghị 2 chương trình để xác định hình ảnh do người dùng
dựng nên:
• Các chương trình vẽ hình học cơ sở (primitives),
• Các chương trình tạo đặc tính (attribute).

38

40

40

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
b) Tiêu chuẩn GKS (Graphic Kernel System):
Các chức năng hình học cơ sở:






5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
c) Tiêu chuẩn PHIGS:

FME

Polyline: Để vẽ các đoạn thẳng nối tiếp nhau.
Polymarker: Để vẽ một tập các dấu hiệu hoặc hình thể.
Fill Area: Để vẽ Polygon và miền bao kín.
Text: Để tạo các chữ.
GDP ( Generized Drawing Primitives): Để xác định các đối tượng
tiêu chuẩn như vòng tròn, ellipse, ...

(Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics Standard) (Tiêu
chuẩn đồ họa tương tác có thứ bậc của người lập trình).
 Gồm các chức năng đồ họa 3D và di chuyển:
 Nó có thể kiểm sốt động (dynamic) tính chất của vật thể nguyên
thủy ở dạng được phân đoạn (Segment).
 Tiêu chuẩn PHIGS xác định một tập hợp các khái niệm logic độc

lập đối với thiết bị. Các nhà lập trình ứng dụng có thể sử dụng các
khái niệm này theo các nguyên tắc của PHIGS. .

41

43

41

43

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
b) Tiêu chuẩn GKS (Graphic Kernel System):
Các chức năng tạo đặc tính:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
d) Tiêu chuẩn GM solid :

FME

FME

Do General Motors đề nghị để dùng máy tính trong việc thiết kế, phân
tích và chế tạo các thành phần của ơ tơ và dụng cụ. Các phương trình
cơ bản gồm block, cylinder, ... Phụ thuộc vào đặc điểm của GKS.

 Xác định sự thể hiện màu hoặc dạng đường của hình ảnh.
 Mặc dù sự phát triển của GKS bị ảnh hưởng bởi hệ thống CORE,

hai hệ thống này có những điểm khác nhau và do hệ thống CORE
còn tồn tại nhiều nhược điểm nên dựa trên quan điểm công nghệ,
hệ thống CORE bị lu mờ bởi sự phát triển của GKS.

e) Tiêu chuẩn CGM - Computer Graphis Metafile:
 Có nguồn gốc từ VDM (Virtual device metafile): xác định các
chức năng cần thiết để mơ tả hình ảnh. Những mơ tả này có thể lưu
trữ và truyền từ thiết bị đồ họa này đến thiết bị khác. VDM bây giờ
được gọi là CGM (Computer Graphics Metafile).

42

42

FME

44

44


5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
f) Tiêu chuẩn VDI - Virtual Device Interface:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
a) Giới thiệu:

FME

 N hiề
u khicầ
n phả
ichuyể
n cá
c bả
n vẽđượ
c vẽtrong m ộ
thệthố
ng
nà
y sang m ộ
t hệthố
ng khá
c.Thídụ
: từCA D K EY sang A utoCA D
hay từA utoCA D sang A N SY S,v.v…
 V iệ
c nà
y yê
u cầ
u phả
iviế
tcá
c chương trình biê
n dịch giữ
a cá
c phầ
n

m ề
m vớ
i nhau.Thídụnế
u có5 hệthố
ng thìcầ
n phả
i có10 trình
biê
n dịch.
 Đ ểgiả
iquyế
tvấ
n đềhó
c bú
a nà
y cầ
n phả
itạ
o ra cá
c neutralfiles
(cá
c file trung hò
a).Cá
c file nà
y códạ
ng chuẩ
n vàvìthếcá
c hệ
thố
ng CA D cóthểcócá

c chương trình tiề
n xửlý(Preprosessors)để
chuyể
n cá
c bả
n vẽcủ
a m ình sang neutralfile vàcócá
c chương trình
hậ
u xửlý(Postprocessors) đểchuyể
n cá
c neutralfile sang bả
n vẽ
củ
a m ình.
47

VDI được thiết kế để giao diện máy in với GKS hay PHICS. Nó
khơng thể giao diện được với những trạm thiết kế thông minh
hoặc môi trường nối mạng. VDI giờ được gọi là CGI (Computer
Graphics Interface).

g) Tiêu chuẩn IGES (Initial Graphics Exchange Specification):
Được công nhận là tiêu chuẩn Mỹ vào tháng 9-1981. Nó có khả
năng chuyển đổi dữ liệu của mơ hình giữa các hệ thống
CAD/CAM.
45

45

47

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
b) Biên dịch dữ liệu trực tiếp:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.4. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình:
h) Tiêu chuẩn NAPLPS (North American presentation-level
protocol syntax):
FME

FME

Hệ thống
B

Hệ thống
A

 Được công nhận là tiêu chuẩn CANADA và ANSYS năm 1983.
Nó mơ tả text và hình ảnh dưới dạng trình tự các byte trong bộ mã
ASCII.
 Việc hiểu biết các tiêu chuẩn này có thể được dùng để phát triển
những hệ thống CAD/CAM khác nhau.

Hệ thống
C
Hệ thống
D

46

46

FME

48

Hệ thống
E

48


5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c) Hai giai đoạn phát triển các tiêu chuẩn:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:

FME

FME

Tiêu chuẩn IGS (Initial Graphics exchange Specification):

Sự cần thiết trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm CAD dẫn đến

nhiều tổ chức và nhóm tiêu chuẩn hóa trên thế giới phải tạo ra các
tiêu chuẩn. Sự phát triển các tiêu chuẩn này có 2 giai đoạn:
• Shape based format (tiêu chuẩn định dạng dựa vào hình dạng
sản phẩm)
• Product data based format (tiêu chuẩn định dạng dựa trên dữ
liệu sản phẩm)

Quá trình phát triển của IGES
 Ủy ban IGES được thành lập 1979. Cơ sở đầu tiên của IGES là
CAD/CAM Integrated Information Network (CIIN) của hãng Boeing.
 V. 1.0 ra đời năm 1980. V.1.0 –Mechanical 2D và 3D drawings
 V.2.0 – 1983 – Sculpture surface.
 V.3.0 – 1986 – AEC, Piping, v.v.
 V.4.0 - 1988 – Constructive Solid Geometry
 V.5.0 – 1990 – Rationalisation of existing formats
 V.6.0 – 1991 – B – REP solids.

49

49

51

51

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:

c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:

FME

c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:

Tiêu chuẩn IGS (Initial Graphics exchange Specification):

Các file chuyển đổi là các file trung hịa được định dạng dựa trên
hình dạng sản phẩm. Chúng có thể dùng chung cho bất cứ phần
mềm nào. Thuộc loại này có:
• IGES
• DXF

IGES cho phép chuyển dữ liệu từ 1 hệ thống CAD này sang 1 hệ thống CAD
CAD system
khác: CAD
IGES
system 1

Preprocessor

files

Postprocessor

2

 Phần mềm chuyển đổi dữ liệu từ một hệ thống CAD sang IGES gọi là
Preprocessor,

 Còn phần mềm chuyển đổi dữ liệu từ IGES sang một hệ thống CAD khác
gọi là Postprocessor.
 Cũng như phần lớn các hệ thống CAD khác IGES dựa trên các khái niệm về
đối tượng từ đơn giản như điểm, đường, đường trịn,… đến phức tạp như
kích thước, mặt cong,…
52

50

50

FME

52


5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:

FME

Tiêu chuẩn IGS (Initial Graphics exchange Specification):
Các đối tượng trong IGES: được chia làm 3 loại.

Tiêu chuẩn IGS (Initial Graphics exchange Specification):

Một file IGES gồm có 5 phần:
(4) Phần dữ liệu các tham số: chứa các đặc tính của đối tượng như
giá trị các tọa độ, ghi chú, số lượng điểm dữ liệu của đường spline,…
Tham số đầu tiên là kiểu đối tượng, các tham số sau là dựa trên đối
tượng này. Mỗi đối tượng có mũi tên chỉ thư mục chứa nó, nằm trong
cột từ 66 đến 72.
(5) Phần kết: Ghi dấu chấm hết cho file và chứa tổng số bản ghi cho
mục đích kiểm tra dữ liệu.

 Hình học: Đường, đường cong, mặt v.v... xác định một đối tượng.
 Ghi chú: (Annotation): Dimention, notes, title block.
 Structure: Phương pháp mà hệ thống CAD dùng để phối hợp các đối
tượng khác nhau để mô tả vật thể một cách dễ dàng hơn (block, v.v…
trong CAD systems).
Tiêu chuẩn IGES chủ yếu là một bảng liệt kê cấu trúc và cú pháp của file
trung hoà dưới dạng mã nhị phân ASCII. Các bản ghi của IGES gồm có 80
cột trong đó 72 cột đầu chứa dữ liệu, 8 cột còn lại là số thứ tự của bản ghi
và được dùng để định vị các bộ phận.
53

53

55

55

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:

FME

Tiêu chuẩn IGS (Initial Graphics exchange Specification):
Một file IGES gồm có 5 phần:
(1) Phần mở đầu: Chứa thơng tin về đặc tính của hệ thống gốc
(2) Phần tổng quát: Gồm có 24 trường cần thiết cho việc chuyển đổi
file. Các trường này ghi các đặc tính của đối tượng cần chuyển đổi
như tên file, tên người gửi, trên người nhận, tỉ lệ, đơn vị, giá trị toạ độ
lớn nhất,…
(3) Phần chứa các đối tượng: Là danh sách của tất cả các đối tượng
được xác định trong IGES file cùng với các đặc tính gắn liền với đối
tượng như màu sắc, kiểu đường, chiều dày nét vẽ, v.v…

FME

Tiêu chuẩn IGS (Initial Graphics exchange Specification):
Nhược điểm của IGES:
 Phức tạp và cồng kềnh.
 Một file IGES lớn gấp 5 lần một file đồ họa tương đương.
 Một số đối tượng mà các ứng dụng CAD chuyển hay yêu cầu còn
chưa thể được tạo nên.
 Vì IGES được xem xét lại thường xuyên, nhiều nhược điểm có thể
được khắc phục trong tương lai.

54

54

FME

56

56


5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.1) Các tiêu chuẩn dựa vào hình dạng sản phẩm:
Tiêu chuẩn DXF (Data Exchange File):

 Là một dạng file trung hoà được hãng Autodesk phát triển để dùng
với phần mềm AutoCAD của họ.
 File này cho phép truyền dữ liệu giữa các sản phẩm của Autodesk
hoặc chuyển đổi dữ liệu giữa những hệ thống CAD khác hỗ trợ file
trung hoà này.
 Nó được dùng rộng rãi giữa các hệ thống CAD trên cơ sở máy tính
cá nhân làm cơng cụ lưu dữ liệu ở dạng chuyển đổi.
57

57

FME

 Tiêu chuẩn thứ nhất được phân tích là Product Data Definition
Interface (PDDI) của US AIR FORCE.
 Ủy ban kỹ thuật của ISO có tên là TCI 84 (Industrial Automation

Systems) đã đưa ra tiêu chuẩn STEP (Standard For Transfer and
Exchange of Product Model Data) vào năm 1984.
 Họ đã xem xét các tiêu chuẩn IGES, SET, PDDI, và VDAFS và gần
nhất là PDES và CAD-1. Ủy ban có tên là TCI 84/SC4. Nhiệm vụ của
họ là phát triển 3 tiêu chuẩn quốc tế:
• ISO 10303.
• PART - LIB (Product Data Representation and Exchange) – ISO - 13584
• Manufacturing management data. Khởi đầu năm 1991.
59

59

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.2) Các tiêu chuẩn dựa trên dữ liệu sản phẩm :

58

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.2) Các tiêu chuẩn dựa trên dữ liệu sản phẩm :

FME

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
c.2) Các tiêu chuẩn dựa trên dữ liệu sản phẩm :

FME

FME

Kinh nghiệm đạt được từ các tiêu chuẩn dựa trên việc
chuyển đổi dữ liệu shape cùng với sự cần thiết phải tự
động hóa các chức năng CAD/CAM dẫn đến việc phát
triển các tiêu chuẩn chuyển đổi dựa trên dữ liệu thiết
kế và chế tạo.

Tiêu chuẩn PDES (Product Data Exchange using STEP)
 Khởi đầu vào năm 1985.
 Tiêu chuẩn này được thiết kế để hỗ trợ bất kỳ một ứng dụng công
nghiệp nào (cơ khí, điện, thiết kế nhà máy, kiến trúc, kỹ thuật
(Engineering) và kết cấu v.v…).
 Bao hàm các chức năng thiết kế, phân tích, chế tạo, đảm bảo chất
lượng, thử và những hỗ trợ khác.
 Để hỗ trợ tự động hóa cơng nghiệp, tiêu chuẩn PDES mã hóa các
thơng tin ở dạng mà máy tính có thể biên dịch trực tiếp được.

58

60

60


5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
d) Các tiêu chuẩn đồ họa khác:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA

5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
d) Các tiêu chuẩn đồ họa khác:

FME

FME

Tiêu chuẩn PDDI (Product Data Definition Interface):
 Phát triển bởi US Air Force dùng để xác định và trình bày giao diện
hồn thiện giữa thiết kế và chế tạo.
 Công ty Mcdonnell là khách hàng đầu tiên vào năm 1982.

 SET (Standard d’Exchange etde Transfert).
 PD D I (ProductD ata D efinition Interface).
 VD A/FS (V erband derD eutschen A utom obil
Industrie – Flachen – Schnittsteile).
 DMIS (Dimensional Measurement Interface Specification)
61

61

63

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
d) Các tiêu chuẩn đồ họa khác:

5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
d) Các tiêu chuẩn đồ họa khác:

FME

Tiêu chuẩn SET (Standard d’Exchange et de Transfert).
 Do Airospatiale ở Pháp đưa ra trên cơ sở IGES data Model nhưng ở
dạng gọn hơn nhiều. Vì IGES có kích thước file q lớn và khơng thể
chuyển dữ liệu CAD của họ thông qua IGES được, do đó họ đã phát
triển phần mềm của họ thành SET. Các dạng File của họ cho phép chia
sẻ data giữa các record (bản ghi) nên giảm đáng kể kích thước file so
với IGES.
 Lần đầu tiên SET được công bố vào năm 1983 và sau đó vào năm 1984
với nhiều cải tiến hơn. So với IGES 2.0, file của SET giảm đến 80 lần,
thời gian truy xuất nhanh hơn gấp 3 lần. SET được ứng dụng trong kỹ
thuật hàng không Châu Âu.
62

62

63

FME

Tiêu chuẩn VDA/FS ( Verband der Deutschen Automobil Industrie –
Flachen – Schnittsteile)
 Là dạng file cho phép chuyển đổi tự do dữ liệu bề mặt giữa các nhà
sản xuất ô tô Đức và các nhà cung cấp vì IGES được xem là khơng
thích ứng với nhu cầu của họ.
 Không giống như các tiêu chuẩn khác, VDA/FS chỉ dùng được
trong phạm vi nhỏ hẹp của CAD. Tuy nhiên nó vẫn rất hữu ích.
VDA/FS được cơng nhận như là một tiêu chuẩn đồ họa của DIN.

64

64


5.2. TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
5.2.5. Tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu:
d) Các tiêu chuẩn đồ họa khác:

FME

Tiêu chuẩn DMIS (Dimensional Measurement Interface Specification):
 Là một tiêu chuẩn mới về truyền thông do CAM-I thiết lập cho chế
tạo.
 Mục tiêu của DMIS là truyền thông hai chiều dữ liệu kiểm tra giữa
máy tính và thiết bị đo
 Dữ liệu hình học và thơng tin gia cơng được dùng để tạo chương
trình NC và chương trình kiểm tra trên máy CMM.

65

65

TĨM LƯỢC
FME

 Tiêu chuẩn hố trong đồ hoạ máy tính và chuyển đổi dữ liệu là một sự
cần thiết để dễ chuyển đổi dữ liệu đồ hoạ và văn bản, không phụ thuộc
phần cứng.
 Đã có nhiều cố gắng trên thế giới để tạo ra những tiêu chuẩn đồ hoạ như

GKS, GKS 3D, PHIGS, GM Solid, CGM, NAPLPS, STEP, PDES.
 Việc chuyển đổi dữ liệu giữa các phần mềm CAD/CAM đòi hỏi phải có
những tiêu chuẩn. Q trình phát triển của các phần mềm CAD/CAM
đã cho ra đời những tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu sau: IGES, STEP,
DXF, SET, PDDI, VDA/FS, DMIS.
 Nắm được ý nghĩa và bản chất của việc tiêu chuẩn hố trong đồ hoạ
máy tính, sẽ giúp cho người dùng hiểu được quá trình hình thành, phát
triển của các hệ thống CAD/CAM và sử dụng tốt hơn phần mềm
CAD/CAM.
--------66

66