1.4.Основные характеристики сапр

Объект проектирования САПР – качественная характеристика, класс технических системе, проектирование которых поддерживает САПР. Объектом проектирования может как конструкция, так и процесс (технологический).

Степень универсальности САПР – показатель разнообразия объектов проектирования, для которых предназначена данная система. Эта характеристика дополняет предыдущую – объект проектирования.

Как показывает практика, даже в рамках достаточно узкого класса найдется объект, не укладывающийся полностью в алгоритмы системы. Чтобы прикрыться от неизбежной в такой ситуации критики, целесообразно заранее сделать соответствующую оговорку. То есть, заявив, что система поддерживает проектирование некоего класса объектов, уточнить долю (процент) успешных решений. Неудачи могут быть обусловлены отклонением от типовых исходных данных, какими-то особыми требованиями к объекту и др., так сказать, житейскими факторами.

Уровень автоматизации САПР. Как отмечалось выше, автоматизация имеет место, если по одной команде выполняются несколько действий без дополнительного вмешательства оператора. Из такой трактовки следует, что уровень автоматизации какой-либо проектной процедуры можно оценивать исходя из количества выполняемых ею действий.

Полнота охвата процесса проектирования – количество стадий проектирования поддерживаемых системой. В общем случае, проектирование технического объекта или системы – сложный многоэтапный итерационный процесс. Он включает решение множества задач – инженерных, организационных, экономических и др. В такой комплексной постановке проектирование организуется на базе, так называемых CALS-технологий. В данном контексте можно ограничится приведенными выше стадиями (Рисунок 1 .1).

Предложенный набор характеристик не совсем соответствует классике САПР. Во-первых, он не полон. В литературе можно найти такие признаки как масштабность, целевое назначение, виды решаемых задач и т.д. Во-вторых, трактовка некоторых характеристик отличается от традиционной. Например, «полнота охвата процесса проектирования». Предложенные для него значения (синтез, анализ) раньше считались отдельными разновидностями САПР, но в настоящее время некоторые системы поддерживают все эти задачи (например, Pro Engineer, Unigraphics, да и Solid Works). Однако классификация и систематизация САПР в данном случае, пожалуй, не самый важный вопрос. Предложенные характеристики позволяют представить предметную область в комплексе, но, вместе с тем, компактно в виде диаграммы (Рисунок 1 .3).

Следует отметить также взаимосвязанность характеристик. Системы геометрического моделирования универсальны, поддерживают решение широкого спектра задач. Однако уровень автоматизации невысок. Попытки повысить его, как правило, ориентированы на отдельные этапы и узкие классы объектов.

Рисунок 1.3

2.Системы геометрического моделирования

2.1.Назначение, структура, основные модули модули

Система геометрического моделирования в рамках данного курса понимается программный комплекс, обеспечивающий формирование описания геометрии объекта (ввод и редактирование) и отображение этого описания на дисплее.

В настоящее время системы геометрического моделирования – основные средства автоматизации конструкторского проектирования.

Возможность получения адекватного наглядного представления объектов проектирования, а также объектов, непосредственно взаимодействующих с проектируемыми, является важнейшим фактором успеха конструкторского проектирования. Конструкции традиционно описываются геометрическими моделями. До недавнего времени самыми распространенными были двумерные (плоские) модели в виде чертежей. Развитие вычислительной техники, средств человеко-машинного взаимодействия, устройств вывода информации (графические дисплеи) и др. факторы обеспечили возможность работы с моделями трехмерными (объемными). Современные системы геометрического моделирования предоставляют эффективные средства описания деталей неограниченной сложности, объединения их в сборки посредством ассоциативных связей, покрывая, тем самым, практически все потребности, связанные с описанием конструкций.

Системы геометрического моделирования следует использовать как базовые средства для разработки и функционирования специализированных конструкторских программ.

Когда уровень средств человеко-машинного взаимодействия был низким, компьютерное конструирование было автоматизированным и даже автоматическим. Первые интерактивные графические системы (AutoCAD, например) использовались для визуализации, корректировки и документирования решений, полученных автоматически. В настоящее время интерактивные системы – это, как отмечено выше, основной инструмент, причем не только автоматизации, но и конструирования как такового. С другой стороны, они предоставляют интерфейс разработки приложений, позволяющий запрограммировать проектные процедуры.

С позиции разработчика САПР целесообразным представляется разделение системы геометрического моделирования на графическое ядро и функциональные модули.

Среди функциональных модулей можно выделить группу основных, обеспечивающих базовое функционирование системы.

Модуль эскиза (Sketcher) – поддерживает создание и модифицирование плоских контуров. Плоские контуры – это основа для создания объемных примитивов, из которых далее формируются сложные тела деталей. Эскизы также необходимы для нисходящего проектирования сборок (метод «сверху – вниз»). Проектирование тонколистовых деталей, модели поверхностей и др.

Модуль формирования моделей деталей (Detal) – поддерживает создание объемных примитивов, выполнение над ними теоретико-множественные операции и др. Объемные примитивы создаются выдавливанием (Extrusion) плоского контура на заданное расстояние, вращением на заданный угол и т.п. Теоретико-множественные операции ‑ объединение, вычитание, пересечение. Комбинированием объемных примитивов создаются геометрические модели деталей

Модуль сборки (ASSEMBLY) – поддерживает операции формирования сборочных моделей. Выполняет такие операции, как вставка в модель внешнего определения детали или сборки, позиционирование элементов сборки, установление между ними сопряжений и т.п.

Модуль документирования (DRAW) – поддерживает формирование двумерных чертежей по трехмерным моделям. Современные технологии проектирования основаны на том, что первичной является объемная модель объекта проектирования. Однако основной документ – это двумерный чертеж. При наличии объемной модели последний может быть сформирован посредством проецирования вдоль заданного направления ребер за исключением невидимых.

Можно также выделить группу модулей, которые хотя и не являются базовыми, но значительно повышают возможности систем и поэтому присутствуют в базовых комплектациях. Это, во-первых, модули работы с поверхностями ‑ Surface. Поддерживают создание математических моделей кривых и поверхностей высоких порядков, при помощи которых создаются формы, гораздо более сложные, чем комбинации объемных примитивов. Модули для работы с листовым металлом – SHEETMETAL ‑ позволяют создавать тонкостенные геометрические модели, строить их “развертки”.

Следует отметить также, что в современных системах геометрического моделирования имеются средства для создания фотореалистичных изображений и анимационных роликов.