CAD-Thiết Kế bằng máy tính - phần 1 potx

3/31/2010
31
Đặc điểm của model 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 không 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 ngôn ngữ, tính phù hợp và dư thừa
hàng
cột
bảng
Bậc
Tổng = hàng x cột
Eno = employee number
Ename = employee name
Pno = project number
Các phép toán đại số dùng trong dữ liệu quan hệ
Nhược điểm của database
quan hệ
• Không mô tả được thế giới thực
• 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 diển 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.

• Không có kiểu dữ liệu mới được thêm vào sau khi
bảng đã hình thành
• Số phép toán hạn chế, không 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.
Model cơ sở dữ liệu
định hướng đối tượng
(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, xoá, sửa chữa đối tượng thành viên.
– Model định hướng đối tượng phải trọn vẹn và thống
nhất tốt để truy xuất cho các ứng dụng
3/31/2010
32
Lịch sử phát triển Ưu điểm của ODBMS
• Khả năng mô hình hoá phong phú
• Có tính mở rộng
• Loại trừ được sự không phù hợp
• Ngôn ngữ tham vấn đễ hiểu hơn
• Hỗ trợ sự di chuyển dài hơi
• Dễ ứng dụng cho các cơ sở dữ liệu nâng cao
• Tính thực thi tốt hơn
• Rất thích ứng với các ứng dụng CAD/CAM
Nhược điểm của ODBMS
• Thiếu model dữ liệu vạn năng

• Thiếu kinh nghiệm
• Thiếu tiêu chuẩn
• Phức tạp
So sánh model định hướng đối tượng và model
quan hệ
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 bở 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 ngôn ngữ lập
trình cấp cao như Java và C++, nên có khả năng tính toán hoàn thiện hơn
So sánh thị
trường của các
dạng cơ sở dữ
liệu
Relational Database
Object-Oriented Database
Pre & Post relational Database
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
Tóm lược
• Cấu trúc dữ liệu tập hợp các dữ liệu được sắp xếp
theo một quy luất nhất định.
• Là phần mềm cho phép truy xuất để sử dụng và biến
đổi dữ liệu trong bộ nhớ database
• Có 4 dạng cơ sở dữ liệu thông dụng là

– Cơ sở dữ liệu thứ bậc
– Cơ sở dữ liệu mạng
– Cơ sở dữ liệu quan hệ
– Cơ sở dữ liệu định 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.
3/31/2010
33
TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA
SỰ CẦN THIẾT PHẢI CÓ TIÊU CHUẨN ĐỒ HOẠ
• 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
Yêu cầu đối với các tiêu chuẩn đồ hoạ
• .Dễ lưu động (portable): Có thể dùng cho nhiều loại màn
hình (thí dụ viết cho màn hình DVST nhưng có thể dùng
được với loại quét mành dẽ dàng).
• .Dữ liệu hình ảnh phải dễ lưu động. Việc mô tả và lưu trữ
hình ảnh phải không 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.
Để phát triển các tiêu chuẩn đồ họa đã có
những hoạt động sau
• .Ủy bản 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 (worshop) 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.
Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình.
• 1.Tiêu chuẩn Siggraph CORE
:
• Do 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 thò góc đồ họa
• Tùy theo phần cứng và ngôn ngữ
• Lúc đầu dùng để phát triển đồ họa 2D và 3D sau đó có
thêm phần thao tác raster (digital).
2.Tiêu chuẩn GKS (Graphic Kernel System)
• Đặc điểm của GKS: (Do DIN phát triển và công nhận là

chuẩn mực đồ họa của ANSI và ISO).
• .Device independente. Không phụ thuộc thiết bò: Tiêu
chuẩn không yêu cầu thiết bò xuất nhập có gì đặc biệt.
• .Text/ Annotation: Toàn 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 đònh.
3/31/2010
34
• GKS đề nghò 2 chương trình để xác đònh hình
ảnh do người dùng dựng nên:
• Các chương trình vẽ hình học cơ sở (primitives),
• Các chương trình tạo đặc tính (attribute)
2.Tiêu chuẩn GKS
(Graphic Kernel System)
Các chức năng hình học cơ sở
 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 đònh
các đối tượng tiêu chuẩn như vòng tròn, ellips,
Các chức năng tạo đặc tính
• Xác đònh sự thể hiện màu hoặc dạng đường của hình
ảnh.
• Lớp hiện tại của GKS là một GKS - 3D có thể đảm

bảo một số chức năng khác.
• Mặc dù sự phát triển của GKS bò ảnh hưởng bởi hệ
thống CORE, hai hệ thống này có những điểm khác
nhau. Hệ thống CORE có một số vấn đề liên quan
đến việc di chuyển chương trình. Trên quan điểm
công nghệ, hệ thống CORE bò lu mờ bởi sự phát triển
của GKS.
3. Tiêu chuẩn PHIGS
• (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 soát động (dynamic) tính chất của vật
thể nguyên thủy ở dạng được phân đoạn (Segment).
• Tiêu chuẩn PHIGS xác đònh một tập hợp các khái
niệm logic độc lập đối với thiết bò. Các nhà lập trình
ứng dụng có thể sử dụng các khái niệm này theo các
nguyên tắc của PHIGS. .
4. GM solid:
– Do General Motors đề nghò để dùng máy tính trong
việc thiết kế, phân tích và chế tạo các thành phần của ô
tô và dụng cụ. Các phương trình cơ bản gồm block,
xilanh, cane và quadratic surfacs. Phụ thuộc vào đặc
điểm của GKS.
5. CGM - Computer Graphis Metafile:
Có nguồn gốc từ VDM (Virtual device metafile): xác đònh
các chức năng cần thiết để mô tả hình ảnh. Những mô tả
này có thể lưu trữ và truyền từ thiết bò đồ họa này đến thiết
bò khác. VDM bây giờ được gọi là CGM (computer graphics
metafile).

6.VDI - Virtual Device Interface :
– VDI được thiết kế để giao diện máy in với GKS hay
PHICS. Nó không 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).
ִđược công nhận là tiêu chuẩn Mỹ Y4.26M vào
tháng 9-1981. Nó có khả năng chuyển đổi dữ
liệu của model giữa các hệ thống CAD/CAM.
7. IGES
(initial graphics exchange
specification)
3/31/2010
35
8. NAPLPS (North American
presentation-level protocol syntax)
• được công nhận là tiêu chuẩn CANADA và ANSYS
năm 1983. Nó mô 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.
TIÊU CHUẨN CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU
• Rất nhiều khi cần phải chuyển các bản vẽ được vẽ trong
một hệ thống này sang một hệ thống khác. Thí dụ: từ
CADKEY sang AutoCAD hay từ AutoCAD sang ANSYS,
v.v… Việc này yêu cầu phải viết các chương trình biên dòch
giữa các phần mềm với nhau. Thí dụ nếu có 5 hệ thống thì
cần phải có 10 trình biên dòch.
• Để giải quyết vấn đề hóc búa này cần phải tạo ra các
neutral files (các file trung hòa). Các hồ sơ này có dạng

chuẩn và vì thế các hệ thống CAD có thể có các chương
trình tiền xử lý (Preprosessors) để chuyển các bản vẽ của
mình sang neutral file và có các chương trình hậu xử lý
(Postprocessors) để chuyển các neutral file sang bản vẽ của
mình (hình 6.20).
• Biên dòch dữ liệu trực tiếp
Hê thống A
Hê thống D
Hê thống C
Hê thống B
Hê thống E
• 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 đònh dạng dựa vào
hình dạng sản phẩm)
• .Product data based format (tiêu chuẩn đònh dạng dựa
trên dữ liệu sản phẩm)
ESP
BOING
CIIN
GE NEUTRAL
DATABASE
USAF
ICAM
IGES 1.0
ANSY Y14.26M
IGES 2.0

PDES
ESPRIT
PDDI
ISO
STEP
IGES 3.0
IGES 4.0
IGES 5.0
IGES 6.0
CAM-1
XBF-2
DIN TAP,
VDAFS
SET
Shape-Based
Format
Product Data-
Based Format
ISO
Standard
1979
1982
1986
1988
1996
Shape based format
• Các file chuyển đổi là các file trung hòa
được đònh dạng dựa trên hình dạng sản
phẩm. Chúng có thể dùng chung cho bất cứ
phần mềm nào. Thuộc loại này có

– IGES
– DXF
3/31/2010
36
Tiêu chuẩn IGES
(Initial Graphics Exchange Specification)
• 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 Boing.
– 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.
• IGES cho phép chuyển dữ liệu từ 1 hệ thống CAD này sang 1 hệ thống
CAD khác
CAD
system
1
Preprocessor
IGES
files
Postprocessor
CAD
system
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 tròn, v.v. đến phức tạp như kích thước,
mặt cong,…
Tiêu chuẩn IGES
(Initial Graphics Exchange Specification)
Các đối tượng trong IGES được chia
làm 3 loại.
• a/ Hình học: Đường, đường cong, mặt v.v. xác đònh một đối
tượng.
• b/ Ghi chú: (Annotation): Dimention, notes, title block.
• c/ 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, cell, 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 nhò 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 đònh vò các bộ phận.
1. Phần mở đầu: Chứa thông 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 vò, giá trò toạ độ lớn nhất,…
3. Phần thư mục chứa các đối tượng: Là danh sách của tất cả các đối tượng
được xác đònh trong IGES file cùng với các đặc tính gắn liền với đối
tượng như màu sắc, kiểu đường, chiều dày nét vẽ, v.v.
4. Phần dữ liệu các tham số: chứa các đặc tính của đối tượng như giá trò 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.
Một file IGES gồm có 5 phần
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 giới hạn trong tương lai.
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
công cụ lưu dữ liệu ở dạng chuyển đổi.
3/31/2010
37
Product data-based format (Đònh dạng
file trung hoà dựa trên dữ liệu sản phẩm)
• Kinh nghiệm đạt được từ các tiêu chuẩn dựa
trên việc chuyển đổi dữ liệu shape và không
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 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.
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 công nghiệp, tiêu chuẩn
PDES mã hóa các thông tin ở dạng mà máy tính có
thể biên dòch trực tiếp được.

Các tiêu chuẩn đồ họa khác.
• SET- (Standard d’Exchange et de Transfert)
• PDDI- ( Product Data Definition Interface)
• VDA/FS ( Verband der Deutschen Automobil
Industrie – Flachen – Schnittsteile)
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
qúa lớn và không 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.
Tiêu chuẩn PDDI (Product Data
Definition Interface):
• Phát triển bởi US Air Force dùng để xác
đònh và trình bày giao diện hoàn thiện giữa
thiết kế và chế tạo. Công ty Mcdonnell là
khách hàng đầu tiên vào năm 1982.
3/31/2010
38
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 không 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
công nhận như là một tiêu chuẩn đồ họa của
DIN.
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 bò đo
– Dữ liệu hình học và thông tin gia công được
dùng để tạo chương trình NC và chương trình
kiểm tra trên máy CMM.
Tóm lược
• 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, khơng
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 gữa 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 q trình hình

thành và phát triển của các hệ thống CAD/CAM và sử dụng tốt hơn
phần mềm CAD/CAM.