Bài giản gia công cơ khí bằng cad cam cnc phần 2

2. PHẦN CỨNG CAD/CAM/CNC
• Nội dung
• 2.1. Cấu hình chung của hệ thống
CAD/CAM
• 2.2. Màn hình đồ hoạ
• 2.3. Các thiết bò nhập
• 2.4. Các thiết bò xuất
• 2.5. Các phần tử của máy tính


2.1. CẤU TRÚC CƠ SƠ CỦA MỘT HỆ THỐNG
CAD/CAM ĐỘC LẬP


2.1. CẤU TRÚC CƠ SƠ CỦA MỘT HỆ THỐNG
CAD/CAM ĐỘC LẬP
Thiết bò xuất

CPU
Thiết bò nhập

Bộ nhớ


Ï
CÁC NHIỆM VỤ CỦA TRẠM THIẾT KE:Á
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


2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
Cấu trúc phần cứng của đồ họa máy tính


2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ

 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. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
2.2.1. Tạo hình ảnh trong đồ họa máy tính
Màng phosphor cảm sáng

Lưới điều khiểnHệ thống tiêu cự

Chùm electron
Màn hình CRT

Cathode

Hệ thống phản xạ

Sơ đồ ống phóng tia Cathode (CRT)


2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ

Sơ đồ ống phóng tia Cathode (CRT)


2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
2.2.1. Tạo hình ảnh trong đồ họa máy tính
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. MÀN HÌNH
ĐỒ HOẠ
Có hai kỹ thuật tạo
hình ảnh:

 Vector (vạch nét)
 Raster (quét mành)

2.3. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
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
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 raster
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 hơn .
 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. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
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 tra 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. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
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.


2.3. MAỉN HèNH ẹO HOAẽ
Maứn hỡnh kieồu Direct beam refresh


2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
Màn hình kiểu Direct beam refresh
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.


2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
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.


2.3. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
DVST display

Các điện tử
tự do bò thu
hút, đi qua
lưới và đạp
lên màng
phốt pho


2.2. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
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.


2.3. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
Màn hình kiểu quét mành


2.3. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
Màn hình kiểu quét mành
Màn hình kiểu quét mành hoạt động nhờ tạo ra chùm điện tử quét
trên màn hình theo đường zigzag, như ta đã trình bầy trong phần
trước. Hoạt động của nó cũng giống như một TV thương mại. Cái
khác là ở chỗ TV thì dùng tín hiệu tương tự sinh ra bởi đầu quay
video để tạo nên hình ảnh trên màn hình CRT, còn màn hình kiểu
quét mành thì lại dùng tín hiệu số của máy tính. Do vậy mà màn
hình kiểu quét mành còn được được gọi là TV digital.


2.3. MAØN HÌNH ÑOÀ HOAÏ
Raster Display


2.3. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
Màn hình kiểu quét mành
Màn hình kiểu quét mành được dùng hạn chế vì giá thành cao của bộ nhớ máy
tính. Vì màn hình được chia ra thành những pixel, mỗi pixel có 2 trạng thái 1
và 0, nếu ta có 256 dòng và mỗi dòng có 256 đòa chỉ pixel, ta sẽ cần có 65.000
bit bộ nhớ. Mỗi bit nhớ có 2 trạng thái on/off ứng với pixel trên màn hình. Bộ
nhớ này được gọi là bộ nhớ đệm chính (Frame buffer hoặc refresh buffer). Chất
lượng ảnh có thể được tạo ra bằng 2 cách: tăng mật độ pixel hoặc tăng độ xám

(hoặc màu). Việc tăng mật độ pixel có nghiã là tăng số dòng phân giải và tăng
số điểm trên mỗi dòng. Một màn hình có độ phân giải 1024X1024 cần hơn một
triệu bit lưu trữ trong bộ nhớ đệm chính. Việc tăng độ xám được thực hiện bằng
cách tăng mức độ sáng tối của mỗi pixel. Việc này đòi hỏi phải tăng số bits cho
mỗi pixel để lưu mức xám màu. 2 bit cần cho 4 mức xám, 3 bit cần cho 8 mức
xám, 4 bit cần cho 16 mức xám, v.v. Để đạt được mức xám màu liên tục, cần 5
hoặc 6 bit cho mỗi pixel. Đối với màn hình màu, phải cần gấp 3 lần số pixel để
biểu diễn cường độ khác nhau của ba màu cơ bản: đỏ, xanh da trời, xanh cây.


2.3. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ
Màn hình kiểu quét mành
Màn hình đồ họa có độ phân giải cao, cần một bộ nhớ rất lớn. Trước đây, giá
thành của một bộ nhớ loại này rất đắt, đến mức người ít tiền khó có thể mua
được màn hình có chất lượng ảnh tốt. Loại màn hình có độ phân giải thấp không
có khả năng cho màu sắc mòn màng và không thể thực hiện động ảnh. Nhưng
bây giờ thì việc sản xuất TV digital cho gía thành có thể cạnh tranh được với
các loại màn hình khác. Ưu điểm của màn hình kiểu quét mành là dễ sử dụng,
gía thành thấp, có màu sắc, có khả năng tạo động ảnh (hoạt cảnh).
Những đặc điểm trên cộng với sự cải thiện liên tục trong công nghệ sản xuất
màn hình kiểu quét mành đã làm cho nó trở thành một lónh vực phát triển nhanh
trên thò trường màn hình đồ họa.


2.3. MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ

So sánh các loại màn hình