Bài giảng CAD/CAM - Chương 4: Cơ sở của CAD

Bài giảng CAD/CAM - Chương 4: Cơ sở của CAD có nội dung trình bày về việc xác định một hệ CAD, lịch sử phát triển, quá trình thiết kế, ứng dụng máy tính vào công tác thiết kế, tạo ra cơ sở dữ liệu để sản xuất,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng CAD/CAM - Chương 4: Cơ sở của CAD C4 CAD- CAM> CO SO CAD 1 GVC NGUYỄN THẾ TRANH Chương 4 CƠ SỞ CỦA CAD 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG. 4.1.1. Xác định một hệ CAD. Các hệ CAD hiện đại (còn gọi là CAD/CAM) được xây dựng trên cơ sở đồ hoạ máy tính tương tác (Interative Computer Graphics) viết tắt là ICG. Hệ thống đồ hoạ máy tính tương tác là một hệ hướng đến người sử dụng, trong đó máy tính được dùng để tạo ra, chuyển đổi và hiển thị dữ liệu dưới dạng các hình vẽ hay biểu tượng. Người sử dụng ở đây là nhà thiết kế, thực hiện truyền dữ liệu và ra lệnh cho các máy tính thông qua một số thiết bị vào (INPUT) như chuột, bàn phím ...Còn máy tính thì liên lạc với con người thông qua màn hình CRT (CRT viết tắt từ chữ Catode Ray Tube- ống phóng chùm tia âm cực). Người sử dụng tạo ra một hình ảnh trên màn hình CRT bằng cách vào lệnh để gọi những chương trình con (Subroutine) cần thiết của phần mềm lưu trữ trong bộ nhớ máy tính. Hình ảnh được xây dựng từ những phần tử hình học cơ bản như điểm, đường thẳng, vòng tròn v.v... Hình ảnh đó có thể được sửa đổi tuỳ theo lệnh của con người như phóng to, thu nhỏ, di chuyển vị trí trên màn hình và theo các phép biến đổi khác.Thông qua các thao tác này mà những chi tiết cần thiết của hình ảnh sẽ được tạo ra theo ý muốn của người thiết kế. Một hệ thống ICG điển hình bao gồm phần cứng và phần mềm . * Phần cứng gồm có bộ phận xử lý trung tâm (CPU), một hoặc nhiều trạm công tác (Work Station) kể cả những terminal hiển thị đồ hoạ, và các thiết bị ngoại vi như máy vẽ, máy in, v.v... * Phần mềm gồm các chương trình máy tính để thực hiện việc xử lí đồ hoạ trên hệ thống. Thông thường các chương trình ứng dụng lập ra để thực hiện các chức năng cụ thể của hãng hay công ty. Ví dụ hãng thiết kế xây dựng thường phải có phần mềm phân tích ứng suất - biến dạng, hãng thiết kế - chế tạo máy thường phải có phần mềm phân tích động lực học cơ cấu, hãng thiết kế công nghiệp hoá chất nào cũng có phần mềm về truyền nhiệt và hệ thống đường ống, v.v... Hệ ICG chỉ là một bộ phận của công tác thiết kế có sử dụng máy tính mà thôi, phần quan trọng chính là người thiết kế. Hệ ICG là công cụ trong tay người sử dụng để giải quyết những vấn đề về thiết kế công trình. Ở đây người sử dụng đảm nhận những kĩ năng sáng tạo của con người, còn máy tính đảm nhiệm phần việc phù hợp với nó nhất (tốc độ tính toán, hiển thị hình ảnh, lưu trữ dữ liệu số lượng lớn ...) Sử dụng hệ CAD (hệ ICG) cho phép ta đạt được các thuận lợi sau: 1. Nâng cao năng suất thiết kế của người kĩ sư: • Hiển thị hoá sản phẩm và các bộ phận cấu thành sản phẩm lên màn hình máy tính. • Giảm thời gian tổng hợp, phân tích và lập hồ sơ, tư liệu thiết kế cho người kĩ sư. • Hạ giá thành sản phẩm và giảm thời gian thiết kế. 2. Nâng cao chất lượng thiết kế: • Cho phép phân tích kĩ thuật một cách toàn diện và thấu đáo hơn. • Cho phép đưa ra nhiều phương án để phân tích, so sánh. C4 CAD- CAM> CO SO CAD 2 GVC NGUYỄN THẾ TRANH • Giảm sai sót trong thiết kế, nâng cao độ chính xác của bản đồ án. 3. Cải thiện và nâng cao điều kiện trao đổi thông tin: • Tạo ra các bản vẽ kỹ thuật tốt hơn so với thiết kế truyền thống. • Tiêu chuẩn hoá trong các bản vẽ cao hơn. • Chất lượng hồ sơ, tư liệu thiết kế cao hơn. • Bản vẽ đẹp, rõ ràng và ít sai sót. 4. Tạo ra một cơ sở dữ liệu trong máy tính để phục vụ cho giai đoạn chế tạo. Trong quá trình xây dựng hồ sơ tư liệu thiết kế cho một sản phẩm, các chi tiết tạo nên sản phẩm, đặc tính kỹ thuật, vật liệu v.v... sẽ tạo những cơ sở dữ liệu cần cho việc chế tạo sản phẩm, đồng thời cũng được tạo ra và lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính. 4.1.2. Lịch sử phát triển Lịch sử phát triển của CAD liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ hoạ máy tính. Đương nhiên CAD bao hàm một nội dung rộng lớn hơn đồ hoạ máy tính, song hệ ICG là bộ phận cơ bản của CAD. Lịch sử phát triển của đồ hoạ máy tính diễn biến qua nhiều thời kỳ: • Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện Công nghệ Massachusetts vào giữa thập kỷ 50. APT là chữ viết tắt của thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa là “máy công cụ được lập trình tự động”. Dự án này có quan hệ mật thiết với ý tưởng triển khai một phương pháp thuận tiện để thông qua máy tính xác định các yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máy công cụ điều khiển số. Mặc dù sự phát triển của APT là một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính, nhưng việc sử dụng ngôn ngữ APT trước đây lại ít liên quan với đồ hoạ máy tính. • Một ý tưởng khác, ra đời vào khoảng cuối thập kỷ 50 có tên là “bút quang”. Ý tưởng về bút quang xuất hiện khi nghiên cứu cách xử lý dữ liệu ra đa của một dự án quốc phòng gọi là SAGE (Semi-Automatic Ground Environment system). Mục đích của dự án này là triển khai một hệ thống phân tích dữ liệu rađa và làm rõ mục đích được coi là máy bay địch trên màn hình CRT. Để tiết kiệm thời gian vào việc hiển thị máy bay đánh chặn của chủ nhà chống lại máy bay địch, người ta nghĩ ra bút quang, dụng cụ dùng để vẽ hình ảnh trực tiếp lên màn hình và giúp cho CPU nhận biết vị trí cụ thể của màn hình vừa được bút quang tiếp xúc. • Năm 1963 Ivan Sutherland công bố một số kết quả đầu tiên về đồ hoạ máy tính, cho phép tạo ra và làm chủ các hình ảnh trong thời gian thực trên màn hành CRT. • Nhiều tập đoàn công nghiệp như General Motors, IBM, Lockheed-Georgia, Itek Corp, Mc. Ponell, v.v... đã bắt đầu thực hiện những dự án về đồ hoạ máy tính từ những năm 60. Đến cuối thập kỷ 60 một số nhà cu ...