Bước thiết kế trong máy tính doc

Computer Aided Design and
Computer Aided Manufacturing
Chapter 3
CAD Systems
CAD Systems
A CAD system consists of three major parts:

Hardware: computer and input/output
devices.

Operating system software.

Application software: CAD package.
Ï
1. Giao tiếp với CPU
2. Tạo hình ảnh đồ họa rõ ràng trên
màn hình cho người dùng.
3. Đảm bảo mô tả hình ảnh ở dạng số
4. Truyền lệnh cho máy tính hoạt động
5. Cho phép giao tiếp dễ dàng giữa
người và hệ thống
CÁC NHIỆM VỤ CỦA CAD
SYSTEM
Application
software
Graphics
utility
Devices
drivers
Input-output
devices

User
interface
Database
(CAD
model)
Basic structure of a CAD system


The application software is at the top level and is
used to manipulate the CAD model database.

The graphics utility system performs the coordinate
transformation, windowing, and display control.

Devices drivers are used to translate the data into and
out of the specific format used by each device , they
also control the devices.

The operating system is run in background to
coordinate the entire operations.

User interface links the human and the system.
CAD hardware

•
There are two major types of hardware used in
a CAD:

Computer .


Input/output devices.
Keyboard
Keypad
Digitizer
Trackball
Joystick
Tablet
Mouse
Printer
Plotter
Disk
Tape
Computer output
microfilm
CRT display
with light pen
Computer
Input Output
I/O devices of a CAD system
2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ (GRAPHIC DISPLAY)

Là màn hình sử dụng rộng rãi nhất

Là một chai thuỷ tinh chân không

Có phần tử nung nóng

Các điện tử bò lôi cuốn vào xi lanh hội tụ
Anode


Có các tấm phản xạ nằm ngang và thẳng
đứng

Chùm tia đập lên màng phốt pho ở trươc
ống
2.2. 1. CRT
Sô ñoà oáng phoùng tia Cathode (CRT)
2.2. 1. CRT
Sô ñoà oáng phoùng tia Cathode (CRT)
2.2. 1. CRT
Một cathode đã được nung nóng phóng ra một
chùm electron với tốc độ cao lên màn hình thủy
tinh được tráng một lớp phosphor. Các điện tử nạp
năng lượng cho lớp phosphor, làm cho nó phát sáng
tại điểm bò kích thích. Bằng cách hội tụ chùm điện
tử, thay đổi mật độ và điều khiển điểm tiếp xúc trên
màng phosphor nhờ hệ thống phản xạ (deflector),
chùm điện tử có thể dùng để tạo ra hình ảnh.
2.2. 1. CRT
Có hai kỹ thuật tạo hình ảnh: Vector (vạch nét) & Raster (quét mành)
The graphics display can be divided into two
types based on the scan technology used to
control the electron beam when generating
graphics on the screen:
1. Random scan: the screen is not scanned in
particular order.
2. Raster scan: the screen is scanned from left to
right, top to bottom, all the times to generate
graphics.


Màn hình đầu tiên thuộc loại này là Osciloscope

Dùng trong cả máy tính số và tương tự

Kết quả tính toán dùng để dẫn trục hoành và
trục tung (X-Y)

Cường độ có thể được kiểm soát

Phần lớn dùng vẽ đường thẳng

Được gọi là vector, callgraphic hay stroker
display

Hình ảnh được tái tạo liên tục, trừ loại ống lưu
ảnh trực tiếp DVST
Kỹ thuật vector: dùng dòng điện tử hoạt động như một bút chì (pencil)
để tạo ra hình ảnh đường thẳng trên màn hình CRT. Hình ảnh được
xây dựng từ những đoạn thẳng nối tiếp nhau. Một đoạn thẳng được vẽ
trên màn hình bằng cách hướng cho chùm điện tử di chuyển từ một
điểm này tới một điểm kia. Mỗi điểm được xác đònh bởi tọa độ X,Y
2.2. 1. CRT
Kỹ thuật quét mành (raster scan):
Trong kỹ thuật quét mành,

Màn hình được chia ra thành những
phần tử nhỏ gọi là ma trận điểm
(pixel).


Số pixel điển hình từ 256 x 256 đến
1024 x 1024 và cao h n . ơ

Mỗi pixel trên màn hình là một đốm
sáng với độ sáng khác nhau.

Màn hình màu cho những pixel màu
tương tự như độ sáng.

Khi hoạt động, chùm điện tử tạo hình
ảnh bằng cách quét ngang từ trái qua
phải trên màn hình và nạp năng lượng
cho các pixel trên đường quét. Khi quét
xong, chùm điện tử chuyển xuống dòng
tiếp theo và tạo ra những dòng có
khoảng cách cố đònh
2.2. 1. CRT
Hai phương pháp dựng ảnh trên được dùng trong phần lớn các màn
hình của CAD ngày nay. Các màn hình khác nhau bởi:
- lớp phosphor phủ màn hình
- mật độ pixel
- bộ nhớ hình ảnh.
Chúng ta sẽ xem xét ba loại màn hình có lẽ quan trọng nhất trong
các hệ thống CAD thương mại. Ba loại này là:
1. Loại nạp lại chùm tia trực tiếp (directed-beam refresh) hay còn
gọi là Vector Scan Display
2. Loại ống lưu ảnh trực tiếp (direct-view storage tube)
3. Loại quét mành (Raster scan hay Digital TV)
2.2. 1. CRT

Directed-Beam Refresh:
Dùng trong phương pháp vector để tạo ảnh trên
màn hình. Thuật ngữ quét lại (refresh) nghóa là
màn hình phải được tái tạo nhiều lần mà ảnh
không bò rung. Các nguyên tử phosphor trên bề
mặt màn hình chỉ có khả năng giữ độ sáng trong
một thời gian ngắn. Để ảnh tiếp tục tồn tại trên
màn hình, ống ảnh phải nạp lại bằng cách tạo ra
chùm tia trực tiếp để vẽ lại ảnh.
2.2. 1. CRT
Refresh Display
Những màn hình có độ phân giải cao khó tránh được ảnh bò rung
động. Tuy nhiên, hệ thống nạp lại chùm tia trực tiếp có một số ưu
điểm. Do ảnh liên tục được nạp lại nên:
• việc xóa và thay đổi ảnh trên màn hình rất dễ dàng,
• có thể tạo hình ảnh chuyển động trên màn hình.
Hệ thống directed - beam refresh là cũ nhất trong công nghệ đồ
họa hiện đại. Những tên khác đôi khi cũng được dùng để phân biệt
hệ thống này là vector refresh và stroke writing refresh. Trước kia
giá những ống loại này rất đắt, nhưng nay thì tương đối rẻ do sự
không ngừng sụt gía của mạch solid – state trong bộ nhớ và có thể
cạnh tranh được với những loại khác.
Màn hình kiểu ống lưu ảnh trực tiếp DVST (Direct-view
storage tube).
Màn hình DVST cũng dùng kỹ thuật vạch nét (Stroke writing)
để tạo ảnh trên màn hình CRT. Thuật ngữ “Storage Tube” liên
quan đến khả năng của màn hình lưu ảnh chiếu lên đó, tránh
được sự cần thiết phải vẽ lại (Rewrite) hình ảnh liên tục. Sở dó
được như vậy là nhờ sử dụng dòng điện tử bắn trực tiếp lên
màng phosphor, giữ cho các phần tử phosphor phát sáng một

khi được nạp năng lượng. Hình ảnh thu được trên màn hình
không bò rung. Các đường thẳng có thể sẵn sàng được thêm
vào ảnh mà không cần phải quan tâm đến độ nhặt pixel hay
tốc độ nạp lại (refresh). Tuy nhiên, nhược điểm của màn hình
DVST là các đường riêng rẽ không thể chọn để xóa khỏi ảnh.
2.2. 1. CRT
DVST display
Các điện tử
tự do bò thu
hút, đi qua
lưới và đạp
lên màng
phốt pho
2.2. 1. CRT
Direct View Storage Tube
Trước kia màn hình DVST là rẻ nhất và có thể cho hiện nhiều dữ
liệu dạng đồ họa hoặc dạng text. Nhờ vậy, các màn hình loại này
được sản xuất nhiều hơn cả so với bất kỳ một loại màn hình nào.
Nhược điểm cơ bản của màn hình CRT lưu ảnh là không thể chọn
các phần tử của hình ảnh để xóa. Nếu người dùng muốn thay đổi
hình ảnh, thì những thay đổi này chỉ thực sự xảy ra sau khi tái tạo
lại toàn bộ ảnh (regenerated). Một nhược điểm khác nữa là không
có khả năng tạo mầu, không thể dùng bút quang (light pen) để
nhập dữ liệu và không thể tạo hoạt ảnh.
2.2. 1. CRT