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1、第第2章章 CADCAM系统的支撑环境系统的支撑环境nCADCAM系统概述nCADCAM系统的硬件nCADCAM系统的软件n工程数据库一、系统组成一、系统组成2.1 CADCAMCAM系统概述系统概述第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境二、二、CADCAM系统应具备功能系统应具备功能交互图形输入及输出能力几何建模功能物性计算及工程分析功能处理数控加工信息的能力数据管理功能三、三、CADCAM系统的选型与配置系统的选型与配置四、四、CADCAM系统的工作方式系统的工作方式n人机交互方式n区别在于系统功能，完善程度及自动化水平第第2 2章章 CADCADCAMCAM
2、系统的支撑环境系统的支撑环境2.1 CADCAM系统概述系统概述(2)主机输入设备 键盘、鼠标 数字化仪 扫描仪输出设备 打印机 绘图仪 快速成型机显示设备CRT显示设备CRT外存贮器 硬盘、软盘 光盘通讯 网卡 Modem一、概述一、概述n组成：2.2 CADCAM系统的硬件第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境n要求：n强大图形处理和人机交互功能，人机交互渠道和快速响应速度n需要有相当大的外存储器容量n良好的通信联网功能，网络化CADCAM系统n考虑：n当前系统功能、可扩充性和开放性第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 C
3、ADCAM系统的硬件(2)二、主机二、主机n主机构成n组成：CPU、内RAM、及其联接主板组成n性能要求：速度快、内存大n指标：速度 MIPS、MFLOP字长n结构 单CPU、多CPUn计算机类型大中型机、小型机、工程工作站、微机第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 CADCAM系统的硬件(3)三、内存储器三、内存储器n内存 用于存储CPU工作程序、指令和数据。n主要种类：nRAM 随机存储器 SDRAM 同步内存技术nROM 只读存储器启动引导程序、基本输入输出程序nCache 高速缓冲存储器第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支
4、撑环境2.2 CADCAM系统的硬件(4)四、外存储器四、外存储器n硬盘存储器n结构：驱动器、控制器、盘片n参数：存储容量、读写速度及舆数据的速度n接口：IDE 硬软盘驱动器、SCSI 可用各种设备n速度影响：转速 寻道时间 传输速率 高速缓存储器n软盘存储器（3.5、5.25）原理同硬盘，活动磁头，可换盘片、接触读写、速度慢n光盘存储器n类型：CDROM、只写一次光盘、可擦写光盘n特点：容量大、可靠性好、信息存储成本低n接口：SCSIn磁带存储器第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 CADCAM系统的硬件(5)第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统
5、的支撑环境系统的支撑环境外存储器外存储器五、输入设备五、输入设备n键盘n鼠标器机械式、光电式 两键、三键n数字化仪A4A0 数字化板、数字化仪n扫描仪光电阅读装置通过扫描图形技术，可将人工绘制的图样转换成CAD系统图样n数码相机n其它输入设备 如：触摸屏第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 CADCAM系统的硬件(6)六、输出设备六、输出设备n显示器和显示卡n显示器：n功能 文字图形等种种信息输出n组成 CRT显示处理单元，显示用帧缓存内存n显示卡：n功能 接受CPU显示指令数字控制图形显示n图形协处理器n图形显示基本原理n阴极射线管、红绿蓝基色荧光粉、三
6、电子束 n像素（行等距）、分辨率（水平像素垂直像素）n图形清晰度（扫描频率）第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 CADCAM系统的硬件(7)n彩色显示模式n计算机将生成图像转化成图像素值并送入帧缓存，帧缓存储单元排列同屏幕上像素位置n亮度：从缓存中取亮度值，DA转换成电压（流）模拟量，控制电子束强度。n彩色：简单显示逻辑 多色彩显示逻辑n图形显示卡nCPU同显示器接口 2D3D图形处理能力n参数：分辨率、色彩、速度第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 CADCAM系统的硬件(8)第第2 2章章 CADCADCAMCA
7、M系统的支撑环境系统的支撑环境简单显示逻辑简单显示逻辑第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境多色彩显示逻辑多色彩显示逻辑n打印机与绘图机n针式打印机n激光打印机 控制器，激光扫描系统，电子照相系统，送纸机构n喷绘图机n笔式绘图机第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 CADCAM系统的硬件(9)七、网络互联设备七、网络互联设备七、网络互联设备七、网络互联设备n网络适配器n网卡 数据交换（计算机，网络线缆）n传输介质n双绞线 同轴电缆 光缆n调制解调第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.2 CAD
8、CAM系统的硬件(10)一、概述一、概述n软件：与计算机系统操作使用有关的程序、规程及相关文档资料的总和nCADCAM软件系统软件、支撑软件、专业应用软件2.3 CADCAM系统的软件第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境二、操作系统与窗口系统二、操作系统与窗口系统n操作系统n基本概念n操作系统是计算机系统及系统配置的各种软件全面控制和控制和控制和控制和管理的底层软件管理的底层软件管理的底层软件管理的底层软件n任务：管理内存中的数据和指令执行对作业和进程控制，完成运算和操作，实现分时运行管理外存上文件系统管理外围设备n常用操作系统简介UNIX系统、DOS系统第第2
9、 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.3 CADCAM系统的软件(2)n窗口系统n基本概念n窗口系统 是以图形界面为应用特征的用户接口系统n基本特点：基于面向对象的程序设计和文件驱动方式n常用窗口系统简介MS_WindowsWindows3.0 基于DOS 的图形界面多任务窗口环境应用Windows95 98 NT 完全集成的32位操作系统X_Windows 分布式网络环境政工作的多任务多窗口系统第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.3 CADCAM系统的软件(3)三、三、CADCAM系统系统n概述CADCAM系统的支撑软件主要指直
10、接支撑用户CADCAM工作 的通用性功能软件第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.3 CADCAM系统的软件(4)n分类：集成型支撑软件提供设计、分析、造型、数控编码、加工控制等多种模块Pro/Engineer、UG、I-DEAS 单一支撑软件 只提供实现某些典型过程的功能模块Solidworks、AutoCAD、ANSYS、ORACLEn组建自己的CADCAM系统：选购支撑软件（可以集成软件为主，也可以先多个单一功能组合）进行专门应用程序的开发第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.3 CADCAM系统的软件(5)n常用支撑软
11、件：n图形支撑软件CADCAM基本支撑软件包,微机 AutoCADn 三维造型软件建立统一的产品模型实现完整的几何和特征描述，并能随时提取所需要的信息，支持各个环节工作功能：几何建模、特征建模、物性计算、真实感图形显示，干涉检查、二三维图生成n分析及优化设计软件有限元分析、机械运动分析、动力学分析、优化分析n工程数据库管理软件第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.3 CADCAM系统的软件(6)nCADCAM系统支撑软件简介nPro/EngineernUGnI-DEASnSolidWroksnAutoCAD及MDT第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的
12、支撑环境系统的支撑环境2.3 CADCAM系统的软件(7)四、四、CADCAM专业应用软件专业应用软件n针对用户具体要求而开发的软件。n程序设计语言是开发应用软件的基本工具，常用语言C、VB、JAVA、LISPn面象对象技术、可视化技术应用于编程语言第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.3 CADCAM系统的软件(8)2.4 工程数据库第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境一、数据库技术概述一、数据库技术概述n产生n文件系统数据管理。问题：数据冗余、缺乏数据独立性、不能统一管理数据n数据库技术包括：数据库 具有某种规律或联系的文件
13、及数据的集合管理系统 用于对数据库及系统资源统一管理和控制软件n数据库技术特点及应用n特点：DBMS统一管理用户文件 数据存储结构统一n应用：关系型数据库、面向对象数据模型的数据库二、工程数据库二、工程数据库n工程数据库技术的特点n商用数据库、工程数据库n工程数据库同传统数据库主要差别：支持复杂数据类型支持复杂数据结构n工程数据类型分析通用型数据设计型数据工艺加工数据管理信息数据理想CADCAM系统：在操作系统支持下，图形功能为基础，工程数据库为核心的集成系统。第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.4 工程数据库(2)n对工程数据库管理系统的基本要求支持复杂工
14、程数据存储和管理支持模型的动态修改和扩充支持工程事务处理和恢复支持多库操作和多版本管理支持同一对象多种媒体信息表现形式和处理能力，以适就不同要求支持工程数的长记录存取和文件兼容处理支持智能型规则描述和查询处理具有良好的数据库系统环境和支持工具CADCAM系统硬件是异种机组成的计算机网络系统，应是分布式数据库管理系统第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.4 工程数据库(3)n工程数据库管理技术n工程数据的管理是在数据交换规范基础上，设计出科学合理的工程数据库以实现对工程数据的有效管理n以现有商用数据库为基础，同CADCAM软件数据管理模块结合是实现工程数据管理有
15、效途径。第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.4 工程数据库(4)三、产品数据管理三、产品数据管理PDM经济竞争精益生产、敏捷制造等效率并行工程模式PDM是并行工程部分PDM使纸质管理变成计算机网络化管理nPDM基本概念nPDM是以软件为基础，将所有产品相关的信息（包括数据、文字及图形、图像等）及与产品有关的过程集成到一起，实施在产品整个生命周期内，对产品数据信息和开发制造过程进行全面管理nPDM层次：图纸文档管理、部分级数据管理、企业级数据管理第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.4 工程数据库(5)nPDM技术特点nPDM
16、强调的是数据共享，数据的一致性和可跟踪性，以及实现与各种应用软件数据的交换的双向控制nPDM与CADCAM的关系nPDM是连接和集成CAD、CAPP、CAM的软件框架（平台）nPDM的发展nPDM系统：Metaphase、IMan仅为企业提供产品数据定义和过程管理框架。第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境2.4 工程数据库(6)2.5 计算机网络及数据通信第第2 2章章 CADCADCAMCAM系统的支撑环境系统的支撑环境第一次CAD技术革命n“贵族化”的曲面造型系统 70年代n技术变革：线框模型表面模型n代表：达索飞机制造公司 CATIAn效益：改变了以往只能
17、用油泥模型近似表达曲面的落后方法，新车型的开发周期由6年缩短到3年CAD技术发展历程第二次CAD技术革命n“生不逢时”的实体造型技术 80年代初n技术变革：表面模型实体造型n代表：SDRC公司 I-DEASn效益：利益CAE（质量、重心、惯性矩），但数据计算量极度膨胀，硬件条件当时不允许，计算与显示速度很慢n其他发展：CV公司，曲面算法取得突破，计算速度提高，提出集成思路，并采取将软件的运行平台向小型机转移CAD技术发展历程第三次CAD技术革命n“一鸣惊人”的参数化技术 80年代中n技术变革：无约束自由造型参数化实体造型（基于特征、全尺寸约束、全数据相关，尺寸驱动设计修改）n代表：PTC公司 Pro/En效益：造型方便CAD技术发展历程第四次CAD技术变革n“更上层楼”的变量化技术n技术变革：参数化（全尺寸约束）变量化（欠约束）n代表：SDRC公司 I-DEAS Master Seriesn效益：解除了设计者创造力与想象力的干扰与制约CAD技术发展历程技术发展，永无止境