TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN MỀM CAD HIỆN ĐẠI

1. Tổng quan về các phần mềm CAD hiện đại
2. Tổng quan về Autodesk Inventor
Tuy kế thừa nhiều chức năng và công nghệ quen thuộc của AutoCAD và MDT, AI
chứa nhiều phát triển mới về công nghệ. Để giúp bạn đọc có cái nhìn tổng quan về AI,
trớc khi đi vào các chức năng và kỹ thuật cụ thể, chúng tôi trình bày những điểm mới,
nổi trội trong công nghệ của nó.
Có thể tóm tắt các đặc điểm công nghệ chính của AI nh sau:
Thiết kế theo quy trình thuận1
Mọi đặc trng của công nghệ thiết kế theo tham số (Parametric Design) và hớng
đối tợng (Feature-Based Design) của các hệ CAD hiện đại đều đợc thể hiện trong AI,
cho phép quá trình thiết kế đi từ phác thảo (Sketch) đến tạo mô hình 3D của chi tiết
(Part), cụm lắp (Assembly),... rồi xuất ra bản vẽ (Drawing). Việc sửa đổi mô hình có
thể thực hiện ở bất cứ giai đoạn nào của quá trình thiết kế. Tuy nhiên, công nghệ của
AI đợc cải thiện so với các hệ CAD tham số và hớng đối tợng khác ở 4 điểm:
- Giảm thời gian thiết kế nhờ giảm và đơn giản hóa tối đa các thao tác trên cơ sở
tận dụng các giao diện của Windows.
- Tăng cờng khả năng hợp tác thiết kế.
- Tăng cờng việc chia sẻ và dùng lại dữ liệu thiết kế.
- Tạo môi trờng thiết kế 3D không chỉ riêng cho các nhà thiết kế chuyên nghiệp
mà cho mọi ngời.
Công nghệ lắp ráp thích nghi
Công nghệ thiết kế tham số truyền thống đòi hỏi ngời dùng xác định các quan hệ
ràng buộc giữa các kích thớc (hình *, a).
AI cung cấp một công cụ lắp ráp thích nghi (Adaptive Assembly)2, giải phóng ngời dùng khỏi những quan hệ đại số, tham số, kích thớc phức tạp. Ngời dùng chỉ việc
xác định tính chất mối ghép (hình *, b). AI tự xác định kích thớc và vị trí của chi tiết để
đảm bảo yêu cầu lắp ráp, không cần biết đến giá trị, trình tự xác định các kích thớc và
quan hệ giữa chúng.
(a)

(b)

Hình * Xác định quan hệ theo tham số (a) và thích nghi (b)
Cơ chế dữ liệu thích nghi
Theo cơ chế quản lý dữ liệu của các hệ thiết kế cơ khí khác, toàn bộ dữ liệu thiết
kế, gồm cả dữ liệu miêu tả chung (solid), dữ liệu đối tợng, dữ liệu đồ họa,... đợc nạp
1
2

Autodesk gọi đó là "Design the way you think", nghĩa là theo cách t duy của ngời thiết kế.
Đến nay, công nghệ này mới chỉ có ở AI.


một lúc vào bộ nhớ, bất kể ngời dùng có cần đến chúng hay không, khiến cho hệ thống
làm việc nặng nề, dễ gây lỗi.
AI dùng cơ sở dữ liệu (CSDL) phân đoạn, đợc thiết kế riêng để làm việc với các
sản phầm lắp ráp lớn. Mang tên cơ chế liệu thích nghi (Adaptive Data Engine), CSDL
này cho phép ngời dùng mở nhanh và làm việc dễ dàng với các cụm lắp ráp lớn, đồng
thời mở nhanh và tự động từng phần tùy theo yêu cầu của ngời dùng. CSDL thích nghi
chứa dữ liệu thuộc nhiều kiểu khác nhau vào cùng một file với các đọan (Segments)
riêng biệt. AI chỉ nạp các đoạn cần thiết cho công việc, sau đó lại nạp các đoạn khác
nếu cần. CSDL thích nghi của AI hoàn toàn liên kết với các đối tợng thiết kế, đảm bảo
các mô hình lắp ráp, chi tiết, bản vẽ, tài liệu thiết kế luôn luôn đợc cập nhật.
Phác thảo thích nghi
Nhiều khi ngời dùng muốn thử nghiệm kết cấu và sự làm việc của cụm lắp ngay
trong giai đoạn phác thảo, khi mà họ cha thể hoặc cha cần chính xác hóa hình dạng của
một vài chi tiết. Trong trờng hợp đó, phác thảo 2D đợc dùng để đại diện cho chi tiết 3D
hoàn chỉnh. Đáp ứng yêu cầu đó, AI cho phép tạo mô hình lắp ráp chứa cả các mô hình
3D hoàn chỉnh lẫn các phác thảo 2D (hình *) và áp dụng công nghệ thích nghi cho cả
hai. Sau khi đã thỏa mãn các yêu cầu thiết kế, ngời dùng mới tiếp tục chuyển các phác
thảo 2D thành mô hình 3D. Tiện ích này cho phép giảm đáng kể thời gian thiết kế.
Hình *: Cụm lắp chứa cả mô hình lẫn phác thảo cùng với cơ chế thích nghi

Phân tích động học cơ cấu
Phân tích động học của cơ cấu là yêu cầu quan trọng của quá trình thiết kế. Một
số hệ CAD hiện đại có chức năng phân tích và mô phỏng chuyển động của cơ cấu, nhng gặp khó khăn khi mô tả quan hệ hình học giữa các chi tiết trong khi chuyển động.
Nhờ công nghệ thích nghi, AI loại trừ đợc quan hệ tham số khi giải quyết vấn đề động
học cơ cấu (hình *).
Hình *: Chức năng phân tích động học của AI
Chức năng mô hình hóa hình học mạnh
AI cung cấp công cụ mô hình hóa mạnh, cho phép tạo các chi tiết phức tạp. Quá
trình mô hình hóa đợc bắt đầu từ phác thảo, một đối tợng hình học có hình dạng và
kích thớc xác định, gồm các phần tử đơn lẻ: đoạn thẳng, cung tròn, đa tuyến với các
ràng buộc hình học giữa chúng. Mỗi phần tử của phác thảo có thể đợc kéo trong khi
vẫn duy trì quan hệ hình học với các phần tử khác.


AI cho phép tạo các Feature1 từ phác thảo một các dễ dàng, dù đó là các Feature
thông thờng, nh Extrude, Revolve, Loft, Sweep hay các Feature phức tạp, nh Blend,
Chamfer, Hole, Sheel, Coil. Các Feature có thể đợc tạo trên các chi tiết độc lập hay
trong một cụm lắp. Mọi Feature đều hoàn toàn đợc tham số hóa và có thể đợc tạo lập,
sửa đổi trong môi trờng thiết kế thích nghi.
Sử dụng nhiều lần đối tợng thiết kế
Các hệ CAD khác dựa vào ngôn ngữ kịch bản (Script), Macro hoặc "UserDefined Feature" để giải tạo điều kiện cho nguòi dùng đề sử dụng lại các bộ phận của
bản thiết kế. Tuy nhiên, các kỹ thuật dựa vào lập trình kiểu trên không dễ sử dụng đối
với những ngời dùng CAD không chuyên.
AI giải quyết vấn đề trên bằng công cụ gọi là Design Element. Đó là một hay một
số Feature đợc lu vào file riêng (file .ide), có thể đợc sử dụng lại trong bản thiết kế
khác. Một Design Element, sau khi đợc tạo ra và lu vào Catalog, có thể gắn vào một
chi tiết bằng cách kéo nó từ Windows Explorer và thả vào Part File hoặc dùng Insert
Design Element Tool (hình *). Với Design Element, ngời dùng có thể sửa đổi và dùng
lại nhiều lần các Feature mà không cần lập trình. Việc tạo ra một Design Element cũng
dễ dàng, nhờ giao diện kiểu Wizard.

Feature là các đối tợng hình học cơ bản, cấu thành hoặc giúp cấu thành chi tiết (Part). Phần
lớn các Feature đợc hình thành từ Sketch, gọi là Sketch Feature. Một số khác đợc tạo trực tiếp trên các
solid, đợc gọi là Placed Feature. Loại thứ ba chỉ hỗ trợ cho thiết kế, gọi là Work Feature. Chi tiết về
chúng xin đọc trong chơng *.
1


Hình *: Tool bar và Wizard để chèn Design Element vào bản thiết kế mới
Môi trờng thiết kế theo nhóm1
Design Tracking của AI là một công cụ đơn giản cho phép nhóm thiết kế cùng
làm việc với một cụm lắp. Tại mỗi thời điểm, từng thành viên có thể biết đợc file nào
đang đợc mở và ai đang sử dụng nó. Vì mỗi thành viên trớc khi sửa đổi thiết kế đều
biết file có đang đợc dùng hay không nên có thể tránh ghi đè lên dữ liệu của ngời khác.
Design Tracking cũng cho phép ngời dùng gán thuộc tính và thông tin cho mỗi bản
thiết kế, sau đó dùng thông tin đó để tìm kiếm tài liệu, duyệt thông tin trong Title
Block hoặc tạo báo cáo chi tiết cho bản thiết kế. Design Tracking còn mở rộng cho cả
các thành viên không dùng AI mà vẫn có thể sửa đổi các thuộc tính hoặc theo rõi quá
trình thiết kế.
Engineer's Notebook (hình *) là công cụ mới có của AI. Đó là các trang ghi đợc
nhúng vào mô hình, cho phép các thành viên ghi lại và trao đổi với nhau các ghi chú
ngắn hoặc cả đối tợng thiết kế, nhúng hoặc liên kết với mô hình bằng công cụ OLE của
Windows. Các trang ghi đợc đánh dấu trong mô hình bằng biểu tợng, dễ dàng hiện lên
theo yêu cầu của ngời dùng.

Hình *: Engineer's Notebook cuả AI

1

Nguyên văn là Collaboration (hợp tác).

Công cụ đồ họa tiên tiến
AI sử dụng bộ máy đồ họa trên nền OpenGL, giảm thiểu sự xuất thông tin thừa ra
màn hình, không vẽ ra các bộ phận khuất, khiến cho việc hiển thị nhanh chóng mà vẫn
đảm bảo tính trung thực.
Hệ thống xuất tài liệu thiết kế và vẽ (Documentation and Drawing) của AI là một
công cụ mạnh, cho phép chuyển dữ liệu thiết kế từ mô hình 3D sang bản vẽ 2D theo
các tiêu chuẩn ANSI, DIN, ISO, JIS. AI cũng cho phép ngời dùng tạo tiêu chuẩn riêng.
Công cụ ghi kích thớc và chú giải trong bản vẽ mềm dẻo, dễ sử dụng, đòi hỏi ít lệnh và
ít thao tác. Các hình chiếu đợc xem trớc đồng thời với tính toán (Calculated in the
background), tránh cho ngời dùng phải chờ đợi lâu.
Tơng thích với AutoCAD và MDT
Là các phần mềm của cùng một hãng, AI, AutoCAD và MDT hoàn toàn tơng
thích với nhau về dữ liệu. AI đọc và tạo ra các đối tợng hình học 2D của AutoCAD một
cách trực tiếp. Vì vây, ngời dùng AI có thể dễ dàng trao đổi thiết kế với ngời dùng bản
vẽ dới dạng DWG của AutoCAD, ngôn ngữ chung của hầu hết các phần mềm thiết kế.
AI cũng có thể dịch một cách trung thực các mô hình của MDT khi đọc chúng. Vì AI
là một OLE Client and Server, nó có khả năng tuyệt vời về nhúng và kiên kết hai chiều
với các mô hình của MDT. Ngời dùng có thể làm việc trong môi trờng hỗn hợp giữa
AutoCAD, MDT và AI. Dữ liệu đợc tạo từ phần mềm này có thể đợc dùng trong hai
phần mềm kia.
Hệ thống hỗ trợ thiết kế
Môi trờng phát triển ứng dụng
Kết luận
AI đợc thiết kế để đáp ứng nhu cầu thiết kế và sản xuất cơ khí trong thiên niên kỷ
mới: đổi mới sản phẩm, thúc đẩy nền kinh tế tri thức, hợp tác kinh doanh, hội nhập
quốc tế và thiết kế các sản phẩm lớn.