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1、第2章系统2022/10/7东莞理工学院机电系田君1第1页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君22.1组成与分类v基本组成基本组成所谓系统,是指为完成特定任务而由相关部件或要素组成的有机的整体。一个完整的CAD/CAM系统必须具备硬件系统硬件系统,软软件系统件系统。一个CAD/CAM系统是由计算机、外围设备及附加生产设备等硬件和控制这些硬件运行的指令、程序及文档即软件组成,通常包含若干功能模块。第2页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君3第3页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君4CAD/CAM系统的分类（一）系统的分类（一）v
2、按照系统是否具有人机对话功能可以分为交交互型互型和自动型自动型。按照CAD/CAM系统中采用的计算机类型,外围设备以及它们之间的联系方式可分为独独立式立式和分布式分布式第4页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君5按照所用计算机的不同又可划分为以下四种类型：独立式独立式CAD/CAM系统系统主机型工程工作站微机系统基于网络环境定 义 也称集中式，以一台大中型计算机为主机，支持多个终端运行。具有较强针对性的软硬件配套系统（交钥匙系统）。以个人计算机环境和分布式网络环境为前提的高性能计算机。以单台微机为主的用户系统。优 点 一个主机，多个终端共享一个CPU；共享资源，集中管理；
3、计算速度快。供应商按用户需要提供，无需用户进行新的开发；效率较高，具有良好的人机界面。提高用户的工作效率，具有分布式计算功能，能够支持复杂的CAD作业，支持多任务进程，PC机成本低。投资少见效快，支撑软件及应用软件十分丰富；具有良好的可扩充性。缺 点 主机故障，所有用户中断；用户增加，系统响应变慢。扩展能力差。速度慢，处理能力差。第5页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君6网络分布式网络分布式定义定义也称网络系统，利用计算机技术及通讯技术将分布于各处的计算机以网络形式连接起来。网络上各个结点可以是普通微机，也可以是SUN、HP、SGI工作站等。网络上结点分布形式可以是星型
4、分布、树型分布，也可以是环型分布、总线型分布。优点优点每个工作站有自己独立的系统，网络仅用于通信，在独立工作时，其工作性能不受其它工作站负荷的影响；容易扩展，系统配置和开发可分步进行，由小到大，逐步将网络扩展到整个工厂；在网络上增加新的硬件，网络上各工作站均可以共享；引进的商品化软件也可以共享；可使用户获得具有相当于大中型计算机的数据处理能力，投资小，受益大第6页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君7CAD/CAM系统的分类（二）系统的分类（二）v根据CAD系统是否具有人机对话功能可以分为交互型交互型和自动型自动型两类。v交互型系统交互型系统是指具有人机对话功能的系统，它
5、的作业过程要求人的直接参与，以人机对话的方式来进行工作，所以这种作业仍是以人为中心，适于设计目标难以用目标函数来定量描述的设计问题。第7页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君8交互型系统交互型系统第8页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君9自动型系统自动型系统v是指不具有人机对话或很少有人机对话功能的系统。在作业过程中无需人的参与或只要很少的人参与，计算机会根据用户编制的程序自动完成各设计步骤，直至获得最优解为止。所以这种以计算机为中心的系统，适合于设计目标能用明确的目标函数来定量描述的问题。第9页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电
6、系田君10自动型系统自动型系统第10页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君11网络结构（一）网络结构（一）v系统的网络时常采用局域网（LocalAreaNetwork，LAN）网上设备通过传输媒介(管线）相互传送信息。常见的有三种形式：星星网网，环网环网，总线网总线网。网络性能的好坏要看它的传输速度、它所支持的系统以及用什么网网络协议络协议。第11页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君12星网结构星网结构v网的中心是一台计算机，也称服务器，一般采用大中型机或超级小型机，周围是若干无外存的工作站，也称无盘结点第12页，此课件共54页哦2022/10/7
7、东莞理工学院机电系田君13环网环网v特点特点适用于工程工作站或微机连网。v优点优点v网内用户能共享任一结点上的数据库或文件。v当某结点发生故障时，其余结点可正常工作第13页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君14总线网总线网v特点特点v适用于将差别较大的设备连入网中。公共总线可长达2.5km，可接1024个设备，不够时，用中继器再接一条，形成分叉的树形结构。以太网(Ethernet）就是种有名的总线网，在以太网上可以连接各种不同类型的工程工作站，微机，外设及终端等第14页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君15网络结构（二）网络结构（二）v网络协议网
8、络协议v网络协议就是网上传输信息时所用的格式，必须采用的标准网络协议。最常用的就是TCP/IP协议，它能支持各种操作系统，如：UNIX、VMS及MS_DOS。在TCP/IP基础上制定的网络文件系统(NFS)协议可使网络内用户具有透明的文件共享功能，可使不同结构、不同系统的计算机共同工作。第15页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君162.2CAD/CAM系统的典型硬件v硬件是一切可以触摸到的物理设备。硬件系统是实现系统各项功能的物质基础，它由计算机，存储设备，显示设备，人机交互设备和输出设备等组成第16页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君17主机主
9、机,程序传输接口程序传输接口,交互显示设备交互显示设备v主主机机主机是控制和指挥整个系统执行运算及逻辑分析的装置，是系统的核心。主机由中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)和主存储器(也称内存)两部分组成，用于指挥、控制整个系统完成运算、分析工作。主机的类型及性能很大程度上决定了CAD/CAM系统的使用性能。功能较强的CAD系统都选用工作站作为系统的主机。第17页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君18v程序传输接口程序传输接口v常用的用户接口形式常用的用户接口形式:数据传输标准，子程序库，专用语言，交互命令。v交互显示设备交互显示设备v作用作用
10、是计算机的基本配置之一，也是CAD/CAM系统中最为重要的设备。作为系统的输入设备，显示器可以随时对用户的操作作出及时的响应；作为输出设备，可以将设计过程的中间结果从屏幕上提供给用户，以便不断编辑、修改，是人机交互必不可少的工具。v技术指标技术指标分辨率分辨率：屏幕上可识别的最大光点数，分辨率越高，显示越清晰，通常用水平方向的光点数与垂直方向的光点数表示显示器的分辨率，例如：800600，1024768。第18页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君19v显卡显卡显示器与主机之间的联系通过显示适配器（显卡）实现。目前常用的显卡有VGA、SVGA、TVGS等多种类型。为了提高
11、显示器刷新速度和显示效果，显卡的显示存储器的容量应足够大，目前显存容量有8MB、16MB、32MB、64MB等。v类型类型阴极射线管阴极射线管（CathodeRayTube，CRT)制成，体积大，功耗大，目前大量使用的台式机显示器。液晶显示材料液晶显示材料（LiquidCrystalDisplay，LCD)制成，轻、薄、小、显示效果好，对人体影响小。(还有激光显示、发光二极管显示、等离子体显示技术等第19页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君20存储设备存储设备v外存储器是补充内存、减轻主机负荷的一种辅助存储设备，用来存放大量暂时不用而等待调用的程序和数据，它通过内存参与
12、计算机的工作，容量比内存大，速度慢。通常对存储器的评价须考虑容量、价格、存取速度等指标。第20页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君21v软盘软盘：1.44MB；软盘结构如下：第21页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君22v光盘光盘：利用激光技术发展起来，20世纪70年代发明，80年代应用；有只读型、一次写入型和可擦写型光盘；光盘的存储容量可达600MB以上，常用于保存信息量庞大的数据、资料。第22页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君23v硬盘硬盘：8.4GB、10GB、20GB、30GB第23页，此课件共54页哦2022/
13、10/7东莞理工学院机电系田君24v磁带磁带：容量在250MB到2GB左右，用于工作站大、中、小型机，顺序存储，用于批量大、不频繁使用的数据备份。第24页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君25输入设备（一）输入设备（一）v对于交互式CAD/CAM系统来说，除需要具有一般计算机系统的输入设备，还应能提供以下功能：功能名称功能名称功能作用功能作用实例实例定位确定位置，输入点的坐标圆心，实体运算的点笔画输入系统点的坐标画折线数值输入一个具体的数值圆的半径选择由一个数据确定一个选择项选菜单或列表中的选项拾取拾取某一图形目标图形的编辑字符串输入文本公差标注、技术要求第25页，此课
14、件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君26v主要输入主要输入设备有：设备有：第26页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君27第27页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君28第28页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君29第29页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君30第30页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君31第31页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君32第32页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君33输入设备（二）输入设
15、备（二）v触摸屏触摸屏v又称为触感型终端，是一种特殊的显示屏。与普通的显示器不同的是：附加了坐标定位装置，从而感知接触点的位置，功能与图形板相同。触感可由红外式、电容式、机械式传感系统获得，当手指触摸屏幕时，通过相应的电路就可以检测到该点的位置。如：将应用软件的菜单提示于屏幕上，利用触摸技术，手指直接“点菜”，既直观又方便，不易出错。第33页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君34v语音输入设备语音输入设备v将人类说话的语音直接输入计算机的设备。将声音通过话筒变成模拟信号，再将模拟信号通过调制变成数字信号。语音输入的难点是如何理解、识别语音，目前的水平处于定量词汇、定人语
16、音识别的程度。已有公司开发出操作系统的语音输入系统，用户只需读出所需进入选项的名称，系统会自动识别用户语音而选择相应的操作，其效果与鼠标选择是相同的。第34页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君35v数据手套数据手套v虚拟现实系统中最常用的输入装置。如下图所示，数据手套利用光导纤维的导光量来测量手指角度。当光导纤维弯曲时，传输的光将会有损失，弯曲越大，损失越多。数据手套可以帮助计算机测试人手的位置与指向，从而可以实时地生成手与物体接近或远离的图像。第35页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君36位置传感器位置传感器v在应用虚拟现实技术的CAD/CAM
17、系统中，为了提高真实感，必须知道浏览者在三维空间中的位置，尤其是必须知道浏览者头部的位置和方向。位置传感器用于检测和确定浏览者的位置和方向，通常包括电磁场式、超声波式、机电式、光学式等。v电磁场式传感器通过检测低频磁场的变化来确定运动对象的位置和方向，并据此跟踪运动对象的位置和方向。超声传感器的工作原理与电磁场式传感器类似，也是采用接收器和发送器方式，只不过发送器是超声扬声器，接收器是超声麦克风并且利用了三角形定位原理。第36页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君37位置传感器的主要性能参数位置传感器的主要性能参数主要性能参数含义刷新率每秒的测量次数延迟从物体对象动作到传
18、感器检测出结果之间的时间间隔精确度实际位置与测量位置的差别分辨率传感器可以检测到的物体最小的位置变化等第37页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君38输出设备（一）输出设备（一）v是计算机实用价值的体现，CAD/CAM系统中输出设备的作用主要是将设计的数据、文件、图形、程序、指令等显示、输出或者发送给相关的执行设备。常用的输出设备有如下几种。v绘图机绘图机自动绘图机按工作原理可分为笔式绘图和非笔式绘图两大类。笔式绘图机笔式绘图机是以墨水笔作为绘图工具，计算机通过程序指令控制笔和纸的相对运动，同时，对图形的颜色、图形中的线型以及绘图过程中抬笔、落笔动作加以控制，由此将屏幕显
19、示的图形或存储器中的图形输出。第38页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君39v根据笔与纸的相对运动实现方法的不同，笔式绘图机可分为平板式和滚筒式两类。v平板式平板式特点：纸不动、笔在x、y两方向运动，绘图者可自始至终观察绘图过程，速度稍慢，精度高，但价格比较贵，而且占地面积大，幅面受限制，工程图纸质量高。v滚筒式滚筒式特点：纸与笔都动，结构紧凑，速度快，精度低，适合绘制大型的工程图，但不能填实（如剖面线）。第39页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君40平板式绘图机第40页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君41滚筒式绘图机第
20、41页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君42v非笔式绘图机非笔式绘图机作图工具不是笔。一般包括静电绘图机、喷墨绘图机、热敏绘图机等几种类型。彩色喷墨绘图机网络绘图机静电绘图机第42页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君43打印机打印机以纸为介质，将计算机处理后的结果变为永久的可保留信息，这种输出称为硬拷贝。按其工作方式，可分为击打式和非击打式两种。击打式击打式：特点是便宜，打印速度慢，噪声大。非击打式非击打式：喷墨式、激光式,特点是贵，打印快，噪音小。第43页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君44输出设备（二）输出设备（二）
21、v立体显示器立体显示器v在使用虚拟现实技术的CAD/CAM系统中，提供逼真的三维视觉，使用户尽可能地沉浸在虚拟环境中。显示设备主要包括头盔显示器（HMD）、立体眼镜及三维立体投影仪等，其中较常用的是头盔显示器。头盔显示器需要了解焦距、出瞳、眼睛松弛度和视野等光学设计参数，以及分辨率和亮度等性能参数。Eyeghone是比较典型的系列头盔式显示器产品。第44页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君45v三维听觉环境系统三维听觉环境系统v听觉通道可以向用户提供辅助信息，从而加强用户对虚拟环境的感知。听觉环境系统由语音与音响合成设备、识别设备和声源定位设备构成。Convolvotr
22、on是到目前为止最成功的立体声生成系统。第45页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君46生产系统设备生产系统设备v生产系统设备种类生产系统设备种类设备功能类型举例加工设备NC机床、加工中心等物流搬运设备轨小车、无轨小车、机器人等仓储设备立体仓库、刀库等辅助设备对刀仪等这些设备与CAD/CAM系统中计算机的连接通常采用RS232通讯接口、DNC接口或某些专用接口，接口主要用于计算机与设备间的通讯，获取和接收设备的状态信息和其它数据信息，向设备发送命令和控制程序等。第46页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君47网络设备（一）v服务器服务器v是指提供服务
23、的软件或硬件或者两者的结合体。服务器上运行网络操作系统，提供文件、通信和打印等服务。v工作站工作站v当一台计算机连到网络上，它就成为网络上的一个结点，并称为网络工作站。它仅为操作者服务，而服务器为网络上许多结点提供共享资源。第47页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君48v电缆电缆v网络中的电缆有多种，包括细同轴电缆，粗同轴电缆，双绞线和光纤。细同轴电缆组网容易安装。成本底，但连线长度短。粗同轴电缆成本高，维护困难。双绞线具有价格便宜、容易安装、维护方便的特点，目前最为流行。光纤适合组建较大的网络，具有极高的频带、无能量损失、传输距离远等特点。v网卡网卡v根据数据位宽不同
24、可分为8位、16位、32位。一般来说，工作站上常用16位网卡，服务器用32位网卡。根据网卡采用的总线接口，可分为ISA、EISA、MCA、VL-BUS、PCI等。目前最常用的是PCI网卡。v网关网关v网关是连接两个协议差别很大的计算机网络时用的设备，它可将具有不同体系结构的计算机网络连在一起。网关属于应用层设备，通常用在与大型计算机系统的连接上，为普通用户访问大型主机提供帮助。第48页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君49网络设备（二）v集线器集线器v可分为智能模块式、叠加式、独立式、高档交换式集线平台。常用独立式HUB，这类HUB主要是为了克服总线结构的网络布线困难和
25、易出故障而引入的，一般不带管理功能，没有容错能力，不支持多个网段。这类集线器适宜小型网络，一般有8端口、16端口、32端口等类型，可以利用串接方式来扩充端口。v中继器中继器v中继器是一种附加设备，工作在物理层，主要用来放大电缆上的信号以便在网络上能传输的更远，一般并不改变信息。第49页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君50v网桥网桥v网桥能够连接相同或不同的网段，可以将一个大网分成多个子网，这样可以平均各个网段的负载，减少网段内的信息量，从而提高网络性能。网桥工作在数据链路层，在下列情况下可以安装网桥：v要扩充一个以达到的最大距离范围的网络v要解决由于单个局域网段上挂接
26、了多个工作站引起的瓶颈问题。v将不同类型的局网链在一起。v路由器路由器v作为连接广域网的端口设备，路由器的主要功能是连接多个独立的网络或子网，实现互联网间的最佳寻径及数据传输。第50页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君512.3CAD/CAM系统的软件系统功能功能计算机是按照程序和数据进行工作的，相对于计算机及其外围设备而言，这些程序、数据及相关的文档就是软件。软件水平的高低直接影响到CAD/CAM系统的功能，工作效率以及方便程度。选择原则选择原则软件的性能价格比与硬件匹配二次开发环境开放性软件商的综合能力第51页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田
27、君52v基本组成基本组成根据系统中执行的任务及服务对象的不同，可将软件系统分为三个层次:v系统软件系统软件v支撑软件支撑软件v应用软应用软第52页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君53系统软件系统软件v定义定义系统软件指使用、管理、控制计算机运行的操作系统及语言处理程序等的集合，是用户与计算机硬件的连接纽带。v功能功能为用户使用计算机提供一个清晰，简洁，易于使用的友好界面；尽可能使计算系统中的各种资源得到充分而合理的应用。v特点特点v通用性，不同领域的用户都可以和需要使用它，即多机通用和多用户通用；v基础性，系统软件是支撑软件和应用软件的基础。v系统组成系统组成操作系统，编译系统，图形接口及接口标准。其中，操作系统是系统软件的核心，主要功能是处理机管理，存贮管理，设备管理，文件管理和作业管理。第53页，此课件共54页哦2022/10/7东莞理工学院机电系田君54目前，CAD/CAM系统中比较流行的操作系统有工作站：UNIX,VMS；微机：WINDOWS/NT,WINDOWS2000,UNIX。第54页，此课件共54页哦