10.2 Состав программного обеспечения

Для реализации проектно-конструкторских работ в САПР помимо ПО СГО необходимы программные средства геометрического моделирования, которые вместе с ПО СГО образуют программное геометрическое обеспечение САПР (ПГО САПР).

Программные средства геометрического моделирования, как и прикладные программы проектирования, создаются на основе математического обеспечения, реализующего решение конкретных инженерных задач, включая геометрические задачи. Основными компонентами ПГО САПР в машиностроении являются:

1) математические модели геометрических объектов: аналитические, алгебро-логические, кусочно-аналитические, каркасные, кинематические, рецепторные и др.;

2) ППП формирования канонических моделей типовых деталей и узлов конструкций, трансляторы с языков проектирования;

3) ППП решения наиболее распространенных геометрических задач: анализа взаимного расположения объектов, вычисления геометрических характеристик, вычисления расстояний между объектами, построения оболочек, распознавания объектов и др.;

4) ППП построения чертежа: синтеза чертежа объекта, описанного стандартными элементами; синтеза чертежа по типовым изображениям (создание библиотек программ типовых изображений); синтеза чертежа по каноническим моделям пространственных объектов (построения сечений, проекций, пространственных размеров, выбора масштаба и компоновки чертежа);

5) средства чтения чертежа: автоматический и полуавтоматический ввод плоского изображения объекта, синтез пространственного образа объекта по его проекциям;

6) системы программирования с геометрической ориентацией: системы автоматизации геометрического моделирования (пакеты графических программ); программное обеспечение для обмена графической информацией с устройствами отображения (графические языки и пакеты, составляющие ПО СГО); программное обеспечение графического диалога и др.

Таким образом, одной из основных частей ПГО САПР является программное графическое обеспечение, которое подразделяется на базисное, функциональное и прикладное.

Базисное ПО строится из подпрограмм общего назначения, является универсальным и позволяет получать чертежи из набора элементарных геометрических объектов, обеспечивая независимость прикладных программ от различных графических устройств.

Примером стандартного базового графического средства является базовая графическая корневая система (ГКС), удовлетворяющая международному стандарту IS 7942. Она определяет набор стандартных функций, обеспечивающих решение задач обработки графической информации как в двумерном (система ГКС-2Д), так и в трехмерном (система ГКС-3Д) пространстве, независимых от проблемной ориентации САПР. Структура графической системы, включающей ГКС, показана на рис. 10.2. В соответствии с приведенной структурой ГКС обеспечивает интерфейсы между прикладной программой, графическими устройствами и пользователем, реализуя сложную интерактивную графическую систему. В качестве средства обмена графическими данными и их хранения выступает графический метафайл ГКС, позволяющий создавать библиотеки графических элементов, каталоги чертежей.

Функциональное ПО представляет более широкий набор графических подпрограмм, обеспечивающих вычерчивание элементов чертежей, описанных геометрическими моделями. В настоящее время в системах геометрического моделирования используются три подхода: моделирование твердого тела, моделирование скульптурных поверхностей и моделирование каркасных объектов. В системах моделирования твердого тела применяются модели трех видов: структурные, кусочно-аналитические и алгебрологические. При моделировании скульптурных поверхностей распространены методы аппроксимации Безье, Кунса и плазовые методы. Каркасная модель отображения объектов может быть представлена точечным, линейным дискретным или сетчатым каркасами.

Прикладное ПО обычно ориентировано на определенные разновидности деталей и узлов конструкций и классы инженерных задач и представляет собой проблемно-ориентированные системы автоматического формирования графических изображений (например, топологии печатных плат, ИС и т.п.).

Важное место в ПГО САПР занимают системы графического диалога (СГД). СГД могут быть процедурно- или проблемно-ориентированные.

Если система рассчитывается на программиста, разрабатывающего различные методики проектирования (моделирование, оптимизация, компоновка и т.п.) и формирующего алгоритмы решения задачи, то для этой цели применяются процедурно-ориентированные диалоговые языки, использующие диалоговую версию одного из языков программирования или специальных алгоритмических языков. Основной режим работы системы - отладка проблемных программ и пробные расчеты. Система должна предусматривать возможность компиляции программы после ее отладки для получения эффективной объектной программы.

Процедурно-ориентированные СГД являются универсальными. Проблемно-ориентированные СГД рассчитаны на пользователя-непрограммиста. В них заранее запрограммированы алгоритмы решения задач, образующие набор отлаженных функциональных программных блоков. Как правило, такие системы не универсальны и предназначены для решения задач определенного класса, в процессе которого диалоговая система позволяет провести анализ многих вариантов проектного решения за короткое время.

Приведенное разделение СГД достаточно условно, поскольку процедурно-ориентированные системы могут использоваться для создания проблемно-ориентированных систем и по мере накопления отлаженных программ становятся доступны пользователю-непрограммисту.