5

Аппаратное обеспечение САПР/АСТПП

Введение

Для выбора конфигурации САПР/АСТПП нужно определить количество графических рабочих станций, алфавитно-цифровых терминалов, размер дискового пространства и число станков с ЧПУ, которые потребуются для достижения желаемого уровня проникновения системы в экономическую деятельность.

Тактико-технические характеристики системы определяются такими факторами как:

1. скорость центрального процессора и рабочей станции;

2. скорость чтения-записи диска;

3. широтой полосы частот канала связи;

4. сложностью аппаратного и программного обеспечения.

Все это трудно предсказать. Наилучший способ определения конфигурации и тактико-технических характеристик системы, – это нанести визит другому пользователю, эксплуатирующему похожую систему, и понаблюдать за ее работой.

Типы рабочих станций сапр

Классификацию рабочих станций САПР проведем по типу используемого компьютера: большого, мини или микро.

Типичные рабочие станции САПР. Типичные рабочие станции являются терминалами центрального компьютера, в качестве которого выступает большой или мини компьютер. Они не обладают средствами обработки данных и графических изображений. Всю необходимую работу выполняет центральный компьютер.

Интеллектуальные рабочие станции. Интеллектуальные станции обладают определенными встроенными возможностями обработки данных. Эти возможности варьируются от способности изображать простую графику с минимальным вводом данных до способности выполнять весь диапазон графических манипуляций без какого-либо вмешательства центрального компьютера. Применение интеллектуальной рабочей станции весьма схоже с обладанием собственной развитой САПР/АСТПП, способной передавать данные на хранение и числовую обработку более мощной центральной системе.

Автономная рабочая станция. Автономная станция представляет собой особый случай интеллектуальной рабочей станции. Для нее совсем мала или отсутствует потребность во взаимодействии с центральным компьютером. Автономная станция базируется на микрокомпьютере с развитой системой САПР/АСТПП.

Рабочая станция сапр

В состав рабочей станции САПР обычно входят:

1. графическое устройство визуального отображения;

2. алфавитно-цифровой дисплей;

3. средства меню;

4. электронный командный планшет;

5. клавиатура;

6. устройства управления курсором;

7. принтер/плоттер.

Устройство визуального отображения

Большинство устройств визуального отображения систем САПР отображают графическую информацию на экран электронно-лучевой трубки. Наиболее известные из них следующие:

1. запоминающая трубка с непосредственным воспроизведением данных;

2. электронно-лучевая трубка с векторной регенерацией;

3. электронно-лучевая трубка с растровой регенерацией.

Дисплей с запоминающей трубкой. В данном дисплее используется стандартная электронно-лучевая пушка, система отклонения пучка электронов и лавинные пушки. Лавинные пушки, расположенные между главной электронной пушкой и экраном, непрерывно бомбардируют экран электронами, не создавая графического образа. Когда главный пучок электронов ударяется в экран, лавинные электроны притягиваются к области бомбардировки, и появляется изображение, которое сохраняется до тех пор, пока главный пучок не переместиться в другое место. Компьютер не контролирует процесс изображения графической информации на экране.

Положительным качеством данных дисплеев является:

1. высокое качество изображения линий.

К отрицательным качествам относятся:

2. невозможность удаления или редактирования части чертежа;

3. недостаточная яркость изображение на экране;

4. трудность обеспечения синтеза динамических изображений, имитирующих траекторию движения инструмента;

5. невозможность эффективно вычерчивать заштрихованные области чертежа.

Дисплеи с запоминающей трубкой использовались в ранних системах САПР. В современных системах САПР не используются.

Дисплей с векторной регенерацией. Разработан с целью устранения недостатков дисплея с запоминающей трубкой при сохранении концепции изображения вектора, отрезка прямой линии между двумя точками. В отличии от предыдущего типа дисплея, в данном пучком электронов управляет компьютер, регенерируя изображение через равные доли секунды.

К достоинствам данных дисплеев можно отнести:

1. высокое качество изображения линий;

2. яркий и четкий образ на экране дисплея;

3. высокая скорость черчения;

4. возможность удаления или редактирования части чертежа;

5. реализация как двумерных, так и трехмерных динамических изображений на экране дисплея.

Основными недостатками являются:

1. сравнительно высокая цена;

2. мерцание изображения при выводе сложных чертежей;

3. невозможность эффективно вычерчивать заштрихованные области чертежа.

Растровый дисплей. Растровое изображение, в отличие от графического, состоит из тысяч светящихся точек, называемых пикселами. Управление ими осуществляется электронным лучом, который последовательно пробегает весь экран. Независимо от изображения, луч всегда начинает двигаться от левого верхнего угла экрана и добегает до правого конца горизонтальной строки пикселов. Затем опускается на строку ниже, возвращается к ее левому краю и движется уже по этой новой строке. Как только луч достигает правого нижнего угла экрана, изображение полностью построено. Затем эта процедура снова повторяется с левого верхнего угла, тем самым всякий раз регенерируя изображение.

Достоинствами данного дисплея являются:

1. яркость и чистота изображения;

2. удаление, редактирование части чертежа;

3. вычерчивание заштрихованных или закрашенных областей изображения;

4. невысокая стоимость изделия.

К недостаткам можно отнести:

1. “ступенчатость” изображения линий;

2. необходимость большой емкости памяти для вычисления светящихся пикселов.

Растровая графика сама по себе является довольно грубым инструментарием, что создает проблемы при трехмерном моделировании и синтезе динамических изображений. Однако благодаря дешевизне и многофункциональности растровые дисплеи получили широкое распространение в качестве устройств визуального отображения.

Жидкокристаллический дисплей. Изображение на них формируется с помощью матрицы пикселов, как и у растровых дисплеев. Отличие же состоит в материале пикселов и в способе генерации излучения. Каждый элемент матрицы – так называемый жидкий кристалл, является оптически активным материалом. Он способен в естественном состоянии поворачивать плоскость поляризации проходящего через него излучения. Второе его важное свойство –это способность изменять угол поворота плоскости поляризации в зависимости от приложенного внешнего электрического поля. Такие характеристики жидкокристаллической ячейки позволяют манипулировать интенсивностью прошедшего света.

К достоинствам данного дисплея модно отнести:

1. отсутствие мерцания изображения;

2. отсутствие «размытости» изображения;

3. картинка имеет одинаковую высокую четкость по всему рабочему полю;

4. высокая контрастность;

5. малая толщина панели;

К недостаткам можно отнести:

1. трудность создания большеразмерных жидкокристаллических панелей.

Плазменные дисплеи. Принцип работы плазменной панели состоит в управлении холодным разрядом разряженного газа, обычно используется ксенон или неон, находящегося в ионизированном состоянии, так называемая холодная плазма. Рабочим элементом является пиксел, формирующий отдельную точку изображения. Пиксел состоит из трех подпикселов, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый из подпикселов представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Пикселы находятся в точках пересечения прозрачных управляющих хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.

К достоинствам данного дисплея модно отнести:

1. отсутствие мерцания изображения;

2. отсутствие «размытости» изображения;

3. картинка имеет одинаковую высокую четкость по всему рабочему полю;

4. прекрасная обзорность;

5. высокая контрастность;

6. малая толщина панели;

7. «масштабируемость» панели.

К недостаткам можно отнести:

1. высокая потребляемая мощность;

2. небольшой срок службы.

Алфавитно-цифровой дисплей

Алфавитно-цифровые дисплеи обычно служат для ввода команд в компьютер, вывода служебных сообщений и работы с меню функций черчения.

Меню

Меню САПР представляет собой список графических команд, необходимых для создания и редактирования графического образа.

Реализация меню с помощью экрана дисплея. В данном случае меню выдается на экран дисплея. Выбор команды происходит путем набора имени или кода команды на алфавитно-цифровой клавиатуре. После выбора требуемой команды в большинстве случаев на экране дисплея появляется запрос на ввод дополнительных данных: размера, позиции на графическом экране и т.п.

Реализация меню с помощью электронного планшета или функциональных клавиатур. Реализация этих типов меню будет рассмотрена ниже.

Электронный командный планшет

Большинство электронных командных планшетов объединяют в себе область меню и область оцифровки.

Область меню представляет собой прямоугольную область на которую накладывается бланк с набором команд. При необходимости данный бланк можно заменить бланком с другим набором команд. Все крупные системы предоставляют пользователю средства самому подготавливать бланки меню для специализированных команд. Выбор графических команд осуществляется электронным планшетным пером или визиркой.

Если планшетное перо или визирка попадают на область оцифровки, то они становятся устройствами управления курсором. С помощью команд и курсора можно эффективно создавать и размещать в нужном месте экрана графические элементы. Управляя курсором можно указывать на экране существующие элементы для их дальнейшей модификации.

Клавиатура

Функции клавиатуры можно классифицировать следующим образом:

1. выбор графических команд из экранного меню;

2. ввод текста на устройство визуального отображения;

3. ввод размеров графических элементов;

4. ввод компонентов или символов из библиотеки стандартных макросов;

5. выбор программного обеспечения САПР;

6. программирование нового программного обеспечения;

7. управление курсором.

Исходя из функциональных назначений, клавиатуры можно классифицировать по типам:

1. алфавитно-цифровые содержащие только алфавитно-цифровые клавиши;

2. смешанные, содержащие алфавитно-цифровые и функциональные клавиши;

3. функциональные, содержащие только функциональные клавиши.

Другие устройства управления курсором

Световое перо. Позволяет осуществлять непосредственный контакт пользователя с экраном устройства визуального отображения. Представляет собой электронное устройство, которое при перемещении по экрану, распознает световые сигналы.

Построение и модификация графического элемента осуществляется касанием кончика пера соответствующих позиций экрана при нажатой кнопке на световом пере.

Световое перо пригодно для работы лишь с векторными дисплеями. При использовании с растровыми дисплеями требуются дополнительные вычислительные мощности рабочей станции. Кроме того, при длительной работе со световым пером сильно устает рука, в которой человек держит его перед экраном дисплея, что сводит на нет его основное преимущество прямого взаимодействия с экраном.

Рычаг. Движения рычага в вертикальном и горизонтальном направлениях определяют соответствующие перемещения курсора по экрану устройства визуального отображения. Рычаги входят в состав растровых систем. Особенно эффективным является их использование совместно с экранным меню.

Мышь. Как и рычаг, мышь находит свое наибольшее применение в тех системах САПР, в которых задействованы экранные меню.

Клавиатура. На клавиатуре устанавливают несколько специальных клавиш, изолированных от основной клавиатуры, которые обеспечивают вертикальное и горизонтальное перемещение курсора. Этот метод наиболее дешев, но сравнительно неэффективен.

Принтер/плоттер

Принтер предназначен для создания твердой копии – распечатки алфавитно-цифровых команд или чертежа на бумаге. Плоттер предназначен для создания твердой копии –чертежа на бумаге.

В комплект рабочей станции обычно входят недорогие принтера и планшетные плоттеры небольшого формата. Основное их предназначение – создание черновых экземпляров графических документов.

Интеллектуальная рабочая станция

Автономная рабочая станция