第2章 CAD系统的组成

1、2.1 CAD系统的组成系统的组成2.2 CAD系统的分类系统的分类2.3 CAD系统的硬件系统的硬件2.4 CAD系统的软件系统的软件2.5 图形核心与数据交换标准图形核心与数据交换标准2.6 CAD系统设计与选择原则系统设计与选择原则第二章第二章 CADCAD系统的组成系统的组成2.1 CAD2.1 CAD系统的组成系统的组成2.1 CAD2.1 CAD系统的组成系统的组成2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类（1）按计算机配置划分）按计算机配置划分（2）按计算机网络情况划分）按计算机网络情况划分（3）按工作方法及功能划分）按工作方法及功能划分（4）按使用用途划分）按使用用途划分

2、大型机系统（大型机系统（Mainframe-based systemMainframe-based system）小型机系统（小型机系统（Minicomputer-based systemMinicomputer-based system）工程工作站系统工程工作站系统(Workstation-based system)(Workstation-based system)微型机系统微型机系统(Microcomputer-based system) (Microcomputer-based system) （1）按计算机配置划分）按计算机配置划分2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类大大

3、( (中中) )型机系统型机系统以大型机为主机，集中配备某些公用的外部设备以大型机为主机，集中配备某些公用的外部设备 主机功能强主机功能强 当终端用户过多时，会使系统过载，响应速度变慢当终端用户过多时，会使系统过载，响应速度变慢一旦主机发生故障，整个系统就不能工作一旦主机发生故障，整个系统就不能工作价格昂贵价格昂贵 2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类小型机系统小型机系统与大型机系统在形式上非常类似，只不过用小型机与大型机系统在形式上非常类似，只不过用小型机或超小型机代替图中的主机，用户工作站数量较少，或超小型机代替图中的主机，用户工作站数量较少，一般在一般在4-64-6个个 在速

4、度、精度、存储、计算能力等方面完全满足了在速度、精度、存储、计算能力等方面完全满足了复杂复杂CADCADCAMCAM的要求的要求 这种系统经常与软件配在一起销售给用户，这就是这种系统经常与软件配在一起销售给用户，这就是70-8070-80年代盛极一时的年代盛极一时的Turnkey systemTurnkey system 2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类分布式工程工作站系统分布式工程工作站系统工作站系统设计遵循这样一种思想：一个工程师使用一工作站系统设计遵循这样一种思想：一个工程师使用一台计算机；而且还能使用所有的计算机。前半句话意味台计算机；而且还能使用所有的计算机。前半句话

5、意味着放弃了多用户分时系统的结构，后半句话意味着采用着放弃了多用户分时系统的结构，后半句话意味着采用网络技术网络技术 （集群）（集群）系统的单用户性质，保证了优良的时间响应，提高了用系统的单用户性质，保证了优良的时间响应，提高了用户的工作效率。户的工作效率。 工作站本身具有强大的分布式计算功能，能够支持复杂工作站本身具有强大的分布式计算功能，能够支持复杂的的CADCAD作业，能支持多任务进程作业，能支持多任务进程2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类分布式工程工作站系统分布式工程工作站系统2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类微型机系统微型机系统每台微机只配一个图形终端每台

6、微机只配一个图形终端以保证对操作命令的快速响应以保证对操作命令的快速响应发展非常迅速发展非常迅速 在速度、精度、内外存容量等方面已能满足在速度、精度、内外存容量等方面已能满足CADCAD应用的要求，应用的要求，且价格越来越便宜且价格越来越便宜 微机上的各种软件，从图形软件、工程分析软件及各种应用软微机上的各种软件，从图形软件、工程分析软件及各种应用软件，满足了用户的大部分要求件，满足了用户的大部分要求 现代网络技术能将许多微机及公共外设连在一起，做到网内资现代网络技术能将许多微机及公共外设连在一起，做到网内资源共享源共享 微机在速度及内外存方面的限制，使某些大型工程分析，复杂微机在速度及内外存

7、方面的限制，使某些大型工程分析，复杂三维造型等三维造型等CADCAD作业在微机上运行还有一定的困难。作业在微机上运行还有一定的困难。 2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类（2）按计算机网络情况划分）按计算机网络情况划分2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类星型网星型网网的中心是一台计算机，网的中心是一台计算机，也称服务器，一般采用大也称服务器，一般采用大中型机或超级小型机，周中型机或超级小型机，周围是若干无外存的工作站，围是若干无外存的工作站，也称无盘结点也称无盘结点 星网的优点是所有网上用星网的优点是所有网上用户均能使用中

8、心计算机上户均能使用中心计算机上的数据库；缺点是一旦中的数据库；缺点是一旦中心计算机出故障，则整个心计算机出故障，则整个系统不能工作。系统不能工作。 2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类环形网环形网通用于工程工作站或微机通用于工程工作站或微机连网连网 它的优点是网内用户能共它的优点是网内用户能共享任一结点上的数据库或享任一结点上的数据库或文件；此外，当某结点发文件；此外，当某结点发生故障时，其余结点可照生故障时，其余结点可照常工作。常工作。 2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类总线网总线网适用于将差别较大的设备连入网中适用于将差别较大的设备连入网中公共总线可长达公共总线

9、可长达2.5km2.5km，可接，可接10241024个设备，不够时，个设备，不够时，用中继器再接一条，形成分叉的树形结构。用中继器再接一条，形成分叉的树形结构。以太网以太网(Ethernet )(Ethernet )2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类（3）按工作方法及功能划分）按工作方法及功能划分检索型检索型CAD系统系统自动型自动型CAD系统系统交互型交互型CAD系统系统智能型智能型CAD系统系统2.2 CAD2.2 CAD系统的分类系统的分类（4 4）按使用用途划分）按使用用途划分机械机械CAD系统系统建筑建筑CAD系统系统电器电器CAD系统系统服装服装CAD系统系统2.3

10、 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件（1）主机）主机（2）存储设备）存储设备（3）输入设备）输入设备（4）输出设备）输出设备（5）网络设备）网络设备（6）生产设备）生产设备2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件主机主机组成组成中央处理机中央处理机(CPU(CPU：Central Processing Unit)Central Processing Unit)主存储器主存储器( (也称内存也称内存) )中央处理机中央处理机(CPU)(CPU) CPUCPU包括控制器和运算器。在控制器和运算器中都有包括控制器和运算器。在控制器和运算器中都有寄存器作为暂时的信息写入与取出的地方，存取

11、速寄存器作为暂时的信息写入与取出的地方，存取速度均比从主存储器中存取要快。度均比从主存储器中存取要快。 控制器运算器主存储器输入设备输出设备CPU2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件主存储器（内存）主存储器（内存）主存储器用来存放指令、数据及运算主存储器用来存放指令、数据及运算结果结果( (也包括中间结果也包括中间结果) )主存储器一般包括：主存储器一般包括：随机读写存储器随机读写存储器(RAM(RAM：Random Access Random Access Memory)Memory)存放各种输入、输出数据及中间结果存放各种输入、输出数据及中间结果与外存储器交换信息与外存储器交换

12、信息RAMRAM中信息既可读出，也可写入中信息既可读出，也可写入只读存储器只读存储器(ROM(ROM：Read Only Memory)Read Only Memory)信息只能读出，不可写入，故信息是不变的，信息只能读出，不可写入，故信息是不变的，断电后不会丢失断电后不会丢失一般用来存放固定程序，如管理、监控、汇一般用来存放固定程序，如管理、监控、汇编、诊断程序等编、诊断程序等2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件主机的技术指标主机的技术指标运算速度运算速度时钟频率时钟频率( (或称主频或称主频) ) 单位：单位：MHz(MHz(兆赫兆赫) ) MIPSMIPS10106 6指令指

13、令s s每秒处理指令的平均数每秒处理指令的平均数 字长字长CPUCPU每执行一条指令可以从内存提取和处理的数据位数每执行一条指令可以从内存提取和处理的数据位数, , 3232位，位，6464位位 内存容量内存容量内存越大，可容纳和处理的程序和数据量就愈大。内存越大，可容纳和处理的程序和数据量就愈大。 2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件外存储设备外存储设备用来存放暂时不用或等待调用的程序、数据等用来存放暂时不用或等待调用的程序、数据等信息。当使用这些信息时，由操作系统根据命信息。当使用这些信息时，由操作系统根据命令调入内存。令调入内存。外存储器的特点是容量大但存取速度慢。外存储器的

14、特点是容量大但存取速度慢。常见种类有：常见种类有：磁带机磁带机 磁盘驱动器（软盘、硬盘）磁盘驱动器（软盘、硬盘） 光盘驱动器光盘驱动器 2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件磁带机磁带机存储介质是磁带，只能顺序存取的设备存储介质是磁带，只能顺序存取的设备存取速度较慢，但成本低，存储容量大存取速度较慢，但成本低，存储容量大它是理想的系统的备份设备它是理想的系统的备份设备作为备份，将系统其他存储设备作为备份，将系统其他存储设备上的信息拷贝在磁带上，一旦系上的信息拷贝在磁带上，一旦系由于人为或突然事故而破坏了其由于人为或突然事故而破坏了其他存储器上的资料，则磁带上的他存储器上的资料，则磁带

15、上的备份就可以重新装入，从而确保备份就可以重新装入，从而确保整个系统的正常运行，以及数据整个系统的正常运行，以及数据资料的正确性资料的正确性2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件磁盘驱动器磁盘驱动器磁盘驱动器是一种可随机存取的存储设备磁盘驱动器是一种可随机存取的存储设备其存储介质为磁性圆盘，两种结构形式其存储介质为磁性圆盘，两种结构形式硬盘硬盘它是由一组同轴的金属圆盘它是由一组同轴的金属圆盘( (表面涂覆一薄层磁性物质表面涂覆一薄层磁性物质) )、读写头和驱动器所组成的密封机构。读写头和驱动器所组成的密封机构。它的旋转速度很高，具有很高的数据读写速度它的旋转速度很高，具有很高的数据读

16、写速度硬盘的容量很大。硬盘的容量很大。软盘软盘软磁盘是由聚酯材料制成的薄圆片，其上涂覆一薄层磁软磁盘是由聚酯材料制成的薄圆片，其上涂覆一薄层磁性材料。性材料。两种尺寸，旧尺寸是两种尺寸，旧尺寸是5 5英寸，新的英寸，新的3.53.5英寸。英寸。 2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件光盘驱动器光盘驱动器存储介质是光盘存储介质是光盘采用激光技术进行海量存储，单片双面光盘存储量采用激光技术进行海量存储，单片双面光盘存储量达达2GB2GB，光盘存取速度与硬盘相当光盘存取速度与硬盘相当只读光盘，只读光盘驱动器称为只读光盘，只读光盘驱动器称为CD-ROM CD-ROM 可以反复读写的光盘可以反

17、复读写的光盘 2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件可移动存储设备可移动存储设备一、大容量磁盘一、大容量磁盘/ /驱动器驱动器 二、可擦写光盘二、可擦写光盘/ /驱动器驱动器 三、活动硬盘三、活动硬盘 四、闪存类存储器四、闪存类存储器 2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件一、大容量磁盘一、大容量磁盘/ /驱动器驱动器它与软盘结构基本相同，容量多在它与软盘结构基本相同，容量多在100MB100MB以上。以上。磁盘驱动器的盘片都是磁盘驱动器的盘片都是专用专用的，它们不能在其的，它们不能在其它驱动器上进行读写它驱动器上进行读写 。这类设备同计算机连接一般是通过专用这类设备同计算

18、机连接一般是通过专用接口接口；也有部分此类设备是采用也有部分此类设备是采用USBUSB接口或并口连接，接口或并口连接，虽然一般的计算机都有这两种接口，但是传输虽然一般的计算机都有这两种接口，但是传输速度要比专用接口低很多。速度要比专用接口低很多。2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件二、可擦写光盘二、可擦写光盘/ /驱动器驱动器可擦写光盘一般：可擦写光盘一般：CD-RCD-R：一次写入、多次读取：一次写入、多次读取CD-RWCD-RW：多次写入、多次读取：多次写入、多次读取MOMO： Magnet-OpticalMagnet-Optical，它是结合光学与电磁学，它是结合光学与电磁学

19、的一种可重复擦写存储技术。容量从的一种可重复擦写存储技术。容量从128M128M到到2.6G2.6G不等。不等。MOMO驱动器体积小，防震性能好，安驱动器体积小，防震性能好，安装时不需要任何驱动程序，操作简便，而且读装时不需要任何驱动程序，操作简便，而且读取速度超过了固定硬盘、大容量软驱等同类存取速度超过了固定硬盘、大容量软驱等同类存储介质，稳定性极高，以及相对低廉的存储费储介质，稳定性极高，以及相对低廉的存储费用优势。用优势。2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件三、活动硬盘三、活动硬盘活动硬盘按不同的连接方式分为两大类：活动硬盘按不同的连接方式分为两大类：一类是机架内置式活动硬盘

20、，传输速度在所有一类是机架内置式活动硬盘，传输速度在所有移动存储方案中是最快的。机架内置式活动硬移动存储方案中是最快的。机架内置式活动硬盘盒售价较为低廉，一次性购买多个配备于有盘盒售价较为低廉，一次性购买多个配备于有数据交换要求的计算机上，也不失为一种性价数据交换要求的计算机上，也不失为一种性价比较高的解决方案。比较高的解决方案。另一类为外置式活动硬盘，外置于机箱之外，另一类为外置式活动硬盘，外置于机箱之外，由外接由外接DCDC电源供电，通过电源供电，通过USBUSB（12MB/s12MB/s）或）或IEEE1394IEEE1394（400Mb/s400Mb/s）火线接口与计算机连接。）火线接

21、口与计算机连接。此类硬盘盒一般内置的是笔记本电脑硬盘，在此类硬盘盒一般内置的是笔记本电脑硬盘，在性能上比普通硬盘稍差，但抗震性较高。性能上比普通硬盘稍差，但抗震性较高。2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件四、闪存类存储器四、闪存类存储器闪存类存储器的存储介质有别于上述移动存储器的磁介闪存类存储器的存储介质有别于上述移动存储器的磁介质和光介质，为半导体电介质。较著名的产品有质和光介质，为半导体电介质。较著名的产品有IomegaIomega的的ClikClik！（！（PCPC卡），卡），DIAMONDDIAMOND公司的公司的RIORIO（MP3MP3播放器），播放器），SONYSON

22、Y公司的公司的MemoryStickMemoryStick（记忆棒）及其它（记忆棒）及其它USBUSB读卡器读卡器（存储介质为各种闪存卡）。（存储介质为各种闪存卡）。 闪存类存储器具有体积小、可靠性高等优点。闪存芯片闪存类存储器具有体积小、可靠性高等优点。闪存芯片是非易失性存储器，即存储数据是不需要电压维持的，是非易失性存储器，即存储数据是不需要电压维持的，所消耗的能源主要是用在读写数据的。闪存类存储器可所消耗的能源主要是用在读写数据的。闪存类存储器可靠性比较高，因为它是一种名符其实的靠性比较高，因为它是一种名符其实的“固态存储介固态存储介质质”，也就不存在什么磁头与盘片之间产生的碰撞，所，也

23、就不存在什么磁头与盘片之间产生的碰撞，所以不怕磕碰，在进行读写操作时也可以抵抗高达以不怕磕碰，在进行读写操作时也可以抵抗高达2000Gs2000Gs的冲击，因此用户不必担心因为自己的失误而使资料受的冲击，因此用户不必担心因为自己的失误而使资料受到损坏。到损坏。2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件输入设备输入设备键盘键盘字符键用来输入数据和程序字符键用来输入数据和程序功能键用来输入一个命令或执行一个程序功能键用来输入一个命令或执行一个程序控制键用来对屏幕和程序进行特殊处理控制键用来对屏幕和程序进行特殊处理2.3 CAD/CAM2.3 C

24、AD/CAM系统的硬件系统的硬件机械式鼠标器机械式鼠标器底部装有一对轴线相互垂直的金属滚轮，当在桌面上移动底部装有一对轴线相互垂直的金属滚轮，当在桌面上移动鼠标器时，滚轮的转动转化成鼠标器时，滚轮的转动转化成x x、y y方向的数值被记录下来方向的数值被记录下来, ,并相应地移动屏幕上的光标并相应地移动屏幕上的光标 光学鼠标器光学鼠标器底部有一光源，当鼠标在专用的鼠标板上移动时，采用光底部有一光源，当鼠标在专用的鼠标板上移动时，采用光束调制及光学编码技术，测出鼠标移动量，随之驱动屏幕束调制及光学编码技术，测出鼠标移动量，随之驱动屏幕光标作相应移动光标作相应移动 鼠标鼠标三种主要类型三种主要类型

25、定位设备定位设备操作方式是控制屏幕上的光标并确定它的位置操作方式是控制屏幕上的光标并确定它的位置定位设备除了定位功能外，还兼有拾取目标、选定位设备除了定位功能外，还兼有拾取目标、选择对象、跟踪录入、及徒手画草图等择对象、跟踪录入、及徒手画草图等具体的物理设备有图形输入板及其触笔、光笔、具体的物理设备有图形输入板及其触笔、光笔、鼠标器、操纵杆鼠标器、操纵杆(Joystick)(Joystick)及跟踪球及跟踪球数字化仪数字化仪能将放在上面的图形用游标器指点摘取大量的点，能将放在上面的图形用游标器指点摘取大量的点，进行数字化后存储起来进行数字化后存储起来图象输入设备图象输入设备如摄象机、录象机、扫

26、描仪如摄象机、录象机、扫描仪(Scanner)(Scanner)等，图形经等，图形经图象数字化及图象处理后输出图象数字化及图象处理后输出光笔光笔(Light Pen)(Light Pen) 检测屏幕上图形的光强，从而使计算机就可知道光检测屏幕上图形的光强，从而使计算机就可知道光笔所指的位置。笔所指的位置。 定位、拾取和跟踪定位、拾取和跟踪 输出信号光导纤维透镜组导线笔体光孔触钮开关光电转换放大整形开关电路数字化仪数字化仪(Digitizer) (Digitizer) 图形输入板图形输入板(Digitizing Tablet)(Digitizing Tablet)数字化仪台面大，常见尺寸为数字化

27、仪台面大，常见尺寸为90090012001200及及l200l200l300(mm)l300(mm)，分，分辨率和精度分别可达辨率和精度分别可达0.0250.025和和0.076(mm)0.076(mm)；定位工具是带有十字；定位工具是带有十字叉丝的游标器。叉丝的游标器。图形输入板较小，尺寸为图形输入板较小，尺寸为280280280280到到900900900(mm)900(mm)，分，分辨率也低，一般为辨率也低，一般为0.13mm0.13mm。定。定位工具是细长的触笔位工具是细长的触笔数字化仪数字化仪(Digitizer) (Digitizer) 图形输入板图形输入板(Digitizing

28、Tablet)(Digitizing Tablet)二者的工作原理相同二者的工作原理相同 操作时触笔或游标叉丝对准某一点，并按下按钮，这时操作时触笔或游标叉丝对准某一点，并按下按钮，这时靠某种藕合原理，如电磁耦合产生信号，经靠某种藕合原理，如电磁耦合产生信号，经A AD D转换为转换为(x,y)(x,y)坐标，送给计算机坐标，送给计算机 数字化仪数字化仪(Digitizer) (Digitizer) 图形输入板图形输入板(Digitizing Tablet)(Digitizing Tablet)数字化仪时常用来摘取放在它上面的工程图上的大量点，经数字化后数字化仪时常用来摘取放在它上面的工程图上

29、的大量点，经数字化后存储起来，以此作为图形输入的一种手段。存储起来，以此作为图形输入的一种手段。图形输入板则更多地用于交互设计，使用时大多数划出一个台板图形图形输入板则更多地用于交互设计，使用时大多数划出一个台板图形区，其余部分放置菜单，称为菜单区。台板图形区与显示屏之间存在区，其余部分放置菜单，称为菜单区。台板图形区与显示屏之间存在一种映射关系屏幕光标将随触笔或游标的移动而移动，如移出了台一种映射关系屏幕光标将随触笔或游标的移动而移动，如移出了台板图形区范围，屏幕光标将随之消失。板图形区范围，屏幕光标将随之消失。 图形扫描仪图形扫描仪 将图像通过光电扫描生成点阵信息存储到计算机内。将图像通过

30、光电扫描生成点阵信息存储到计算机内。在在CADCAD作业中，可以将图纸扫描到计算机内形成点阵文作业中，可以将图纸扫描到计算机内形成点阵文件，再经专门的件，再经专门的矢量化识别矢量化识别程序自动生成矢量文件程序自动生成矢量文件, ,从从而交由大多数而交由大多数CADCAD绘图系统进行处理。绘图系统进行处理。这种技术大大缩短了已有图纸的输入时间，其缺点是矢这种技术大大缩短了已有图纸的输入时间，其缺点是矢量识别的正确率不是很理想，但仍是建立大型图库的有量识别的正确率不是很理想，但仍是建立大型图库的有效方法。效方法。其他图形输入设备其他图形输入设备三维扫描仪三维扫描仪三坐标测量仪三坐标测量仪位置传感器

31、位置传感器语音输入设备语音输入设备数据手套数据手套2.3 CAD/CAM系统的硬件系统的硬件输出设备输出设备CADCAD系统设计的结果在大部分情况下仍然要画在系统设计的结果在大部分情况下仍然要画在纸上，以便在生产中使用及交流。纸上，以便在生产中使用及交流。这类输出设备统称为硬拷贝机，常见的有这类输出设备统称为硬拷贝机，常见的有: :打印机打印机绘图机绘图机打印机打印机打印机既能打印字符型文件，又能打印图打印机既能打印字符型文件，又能打印图形，是最廉价的输出设备。形，是最廉价的输出设备。可分撞击式与非撞击式两种。可分撞击式与非撞击式两种。前者用得最多的是点阵打印机，打印头分别有前者用得最多的是点

32、阵打印机，打印头分别有9 9，2424，3232针等几种，由计算机控制每个针头的搏击，通过针等几种，由计算机控制每个针头的搏击，通过色带印在纸上。色带印在纸上。非撞击式打印机可采用喷墨技术、激光技术、静电非撞击式打印机可采用喷墨技术、激光技术、静电复印技术等，这类打印机速度快，无噪声，但目前复印技术等，这类打印机速度快，无噪声，但目前价格较贵。价格较贵。 2.3 CAD/CAM2.3 CAD/CAM系统的硬件系统的硬件自动绘图机自动绘图机滚筒式滚筒式平台式平台式 平面电机型平面电机型 其他新型绘图机，如静电绘图机、喷墨绘其他新型绘图机，如静电绘图机、喷墨绘图机、缩微胶片绘图机等图机、缩微胶片绘

33、图机等2.3 CAD/CAM2.3 CAD/CAM系统的硬件系统的硬件滚筒式滚筒式 x,yx,y向驱动部分：图中向驱动部分：图中1 1和和5 5两台步进电机分别使滚筒旋转两台步进电机分别使滚筒旋转( (产生产生x x向向运动运动) )和笔架移动和笔架移动( (产生产生y y向运动向运动) )，使笔在纸上画出各种图形。，使笔在纸上画出各种图形。Z Z向驱动部分。用电磁铁控制抬笔与落笔。向驱动部分。用电磁铁控制抬笔与落笔。送纸部分。使纸与滚筒一起移动。送纸部分。使纸与滚筒一起移动。人工调整操作部分。调整绘图位置，使图形画在合适位置上。人工调整操作部分。调整绘图位置，使图形画在合适位置上。平台式平台

34、式 滚筒式绘图机结构简单，占地面积小，价格较低，所绘图纸可长达滚筒式绘图机结构简单，占地面积小，价格较低，所绘图纸可长达数十米，但速度低，精度较差，广泛用在机械与土建等行业中。数十米，但速度低，精度较差，广泛用在机械与土建等行业中。平台式特点是台面大，可达平台式特点是台面大，可达2 26m6m，精度高，速度快，适用于造船、，精度高，速度快，适用于造船、汽车、飞机及大规模集成电路的图形输出；缺点是结构复杂，占地汽车、飞机及大规模集成电路的图形输出；缺点是结构复杂，占地面积大，价格贵。面积大，价格贵。 平面电机型平面电机型 滚筒式及平台式绘图机的共同特点是将计算机送来的滚筒式及平台式绘图机的共同特

35、点是将计算机送来的图形信息变成执行电机的脉冲信号，执行电机通过一套图形信息变成执行电机的脉冲信号，执行电机通过一套机械传动装置驱动画笔移动。因此它们的绘图速度和精机械传动装置驱动画笔移动。因此它们的绘图速度和精度都受到机械传动系统的影响，一般绘图速度在度都受到机械传动系统的影响，一般绘图速度在3 330m30mminmin之间，而且随机械磨损的增加绘图精度降低。之间，而且随机械磨损的增加绘图精度降低。 19681968年发明了直线电机，于是出现了平面电机型绘图年发明了直线电机，于是出现了平面电机型绘图机，省掉了机械传动系统，直接由平面电机控制绘图头机，省掉了机械传动系统，直接由平面电机控制绘图

36、头移动，速度快，精度高，绘图速度可达移动，速度快，精度高，绘图速度可达60-90m60-90mminmin。2.3 CAD/CAM2.3 CAD/CAM系统的硬件系统的硬件平面电机型平面电机型台板实际是平面电机的定子。台板实际是平面电机的定子。绘图头内有四个绘图头内有四个“动子动子”，与台板，与台板( (定子定子) )相互作用产生移动，相互作用产生移动，其中两个动子控制其中两个动子控制X X方向移动，另两个则控制方向移动，另两个则控制y y方向移动。笔架方向移动。笔架装在绘图头上。装在绘图头上。自动绘图机的主要技术指标自动绘图机的主要技术指标 绘图速度绘图速度一般为一般为l 2-48ml 2-

37、48mminmin步距（分辨率）步距（分辨率）一般为一般为0.01-0.1mm0.01-0.1mm步，步距越小，图形精度越高步，步距越小，图形精度越高绘图精度绘图精度静态精度。画笔单方向移动时实际移动距离与按脉冲计算的位移差静态精度。画笔单方向移动时实际移动距离与按脉冲计算的位移差重复精度。画笔从出发点移动一定距离后，再回到出发点，出发点与重复精度。画笔从出发点移动一定距离后，再回到出发点，出发点与实际终点之间的偏差实际终点之间的偏差零位精度。画笔从零位移动到允许的最大距离后，再返回零位时，零零位精度。画笔从零位移动到允许的最大距离后，再返回零位时，零位与实际终点间的偏差位与实际终点间的偏差

38、功能功能有绘图幅面的大小有绘图幅面的大小(A0(A0、A1A1和和A3A3等等) )画笔数量；画笔数量；其它辅助功能其它辅助功能( (如插补功能、曲线拟合功能等如插补功能、曲线拟合功能等) )图形显示设备图形显示设备 阴极射线管阴极射线管(CRT(CRT：Cathode Ray Tube)Cathode Ray Tube)液晶显示液晶显示等离子体显示等离子体显示其他显示器其他显示器激光显示激光显示光二极管显示光二极管显示CRTCRT显示器工作原理显示器工作原理CRTCRT的结构，由装在一个玻璃壳内的电子枪、偏的结构，由装在一个玻璃壳内的电子枪、偏转系统及荧光屏组成转系统及荧光屏组成 CRTCR

39、T显示器工作原理显示器工作原理电子枪产生沿着管轴方向电子枪产生沿着管轴方向(Z(Z抽抽) )的电子束，能控制电子束强度的电子束，能控制电子束强度 电子枪发射出的电子分散在各个方向，聚焦系统将它们集中，使电电子枪发射出的电子分散在各个方向，聚焦系统将它们集中，使电子束在荧光屏上聚焦成一个细小的圆点子束在荧光屏上聚焦成一个细小的圆点 为使光点在荧光屏上移动，必须采用偏转系统使电子束偏转，产生为使光点在荧光屏上移动，必须采用偏转系统使电子束偏转，产生产生产生X X及及Y Y方向的偏转方向的偏转 位于管壁内侧的荧光层受高速电子束的轰击而发生光点，在电子束位于管壁内侧的荧光层受高速电子束的轰击而发生光点

40、，在电子束停止轰击后，人们观察到的是待续发出的磷光，称为余辉停止轰击后，人们观察到的是待续发出的磷光，称为余辉( (余辉时余辉时间非常短暂，一般在间非常短暂，一般在0.5-1ms0.5-1ms之间之间) ) 由上可见，我们可以在计算机与由上可见，我们可以在计算机与CRTCRT间安排一个显示控制间安排一个显示控制环节，该环节接受来自计算机的图形信息，然后将其转换成偏环节，该环节接受来自计算机的图形信息，然后将其转换成偏转系统所需的控制信号以及电子枪的控制信号，控制电子束的转系统所需的控制信号以及电子枪的控制信号，控制电子束的偏转及明暗强度，产生图形及字符。偏转及明暗强度，产生图形及字符。分辨率分

41、辨率电子束产生的光点直径通常为电子束产生的光点直径通常为0.25-0.5mm ,0.25-0.5mm ,若取屏幕若取屏幕的有效面积为的有效面积为303030cm30cm2 2，则可在屏幕上构成了，则可在屏幕上构成了1024102410241024个网格个网格, ,也称为栅格，其单位约等于也称为栅格，其单位约等于0.3mm0.3mm。 同样大小的屏幕，如光点直径小，则网格数就可增多，同样大小的屏幕，如光点直径小，则网格数就可增多，称分辨率高（分辨率是指两个光点之间的最小距离，称分辨率高（分辨率是指两个光点之间的最小距离，是指分辨能力大小的物理量）。是指分辨能力大小的物理量）。分辨率越高图形线条越

42、平滑，图形越清晰。目前微机分辨率越高图形线条越平滑，图形越清晰。目前微机显示器的光点有约显示器的光点有约0.260.26及及0.32mm0.32mm等，分辨率可达等，分辨率可达10241024768768衡量显示器性能的指标衡量显示器性能的指标分辨率分辨率：沿水平和垂直方向单位长度上所能识别的最：沿水平和垂直方向单位长度上所能识别的最大光点（象素）数。对于相同尺寸的屏幕，点数越多，大光点（象素）数。对于相同尺寸的屏幕，点数越多，距离越小，分辨率越高，显示的图形越精细。距离越小，分辨率越高，显示的图形越精细。显示速度：显示速度：同显示器在输出图形时采用的分辨率以及同显示器在输出图形时采用的分辨率

43、以及计算机本身处理图形的速度有关，从人机工程学的角计算机本身处理图形的速度有关，从人机工程学的角度来看，通常应满足人眼观察图形时不出现闪烁为基度来看，通常应满足人眼观察图形时不出现闪烁为基本要求，图形屏幕的刷新速度应该不低于本要求，图形屏幕的刷新速度应该不低于3030帧帧/ /秒。秒。 扫描方式扫描方式图形显示器按电子束的扫描方式分为随机扫描与光栅扫描两种图形显示器按电子束的扫描方式分为随机扫描与光栅扫描两种随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一笔一笔画出的，其顺序完随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一笔一笔画出的，其顺序完全按用户的绘图指令来决定，如图全按用户的绘图指令来决定，如图(a

44、)(a)光栅扫描则像电视机那样，电子束从左到右，从上到下按固定的频率扫光栅扫描则像电视机那样，电子束从左到右，从上到下按固定的频率扫描，遇到图形时，相应栅格发光由此显示出图形或字符，如图描，遇到图形时，相应栅格发光由此显示出图形或字符，如图(b)(b)。使。使用光栅扫描方式的显示器称为光栅显示器用光栅扫描方式的显示器称为光栅显示器光栅显示器的工作原理光栅显示器的工作原理将显示屏按水平及垂直方式划分成矩阵，将划分成的单将显示屏按水平及垂直方式划分成矩阵，将划分成的单元称为象素元称为象素 ，每个象素有自己的屏地址，假如屏的分，每个象素有自己的屏地址，假如屏的分辨率为辨率为N NM M，则意味着有，

45、则意味着有N N列及列及M M行的象素行的象素把要显示的图形也按此方式离散成象素，每个象素有一把要显示的图形也按此方式离散成象素，每个象素有一定的值，该值代表该点的明暗度或颜色，此过程称为图定的值，该值代表该点的明暗度或颜色，此过程称为图形的光栅化形的光栅化 。光栅化后的象素是与屏幕一一对应的光栅化后的象素是与屏幕一一对应的 ，通过图象显示，通过图象显示系统，由显示处理器逐行取出象素信息，再由偏转及颜系统，由显示处理器逐行取出象素信息，再由偏转及颜色系统将信息进行色系统将信息进行D/AD/A转换，在转换，在CRTCRT屏幕上显示出来。屏幕上显示出来。特点特点这种显示原理与原始图形的复杂程度无关

46、这种显示原理与原始图形的复杂程度无关由于电子束轰击荧光层产生亮点的时间十分短暂，由于电子束轰击荧光层产生亮点的时间十分短暂，所以要想保持图形不闪烁，就必须以所以要想保持图形不闪烁，就必须以30-6030-60次次s s的的频率刷新图像频率刷新图像光栅显示器的工作原理光栅显示器的工作原理液晶显示器液晶显示器液晶显示器液晶显示器(lcd(lcd) )是现在非常普遍的显示器。它具有体是现在非常普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶显示器（显示器（lcdlcd）的原理与阴极射线管显示器（）的原理与阴极射线管显示器（crtc

47、rt）大不）大不相同。相同。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。 等离子体显示屏 （PLASMA DISPLAY PANEL）PDPPDP由数十万个充有由数十万个充有NE(NE(氖氖) )、HE(HE(氦氦),XE(),XE(氙氙),AR(),AR(氩氩) )等惰性气体并带等惰性气体并带有荧光涂层的放电单元组成有荧光涂层的放电单元组成. . 在给这些放电单元注入高压

48、后在给这些放电单元注入高压后, ,荧光涂荧光涂层被激励发光层被激励发光, , 产生红产生红, ,绿绿, ,蓝蓝(R,G,B)(R,G,B)三色光三色光. . 通过控制通过控制RGBRGB的混合的混合比例比例, ,可以产生多种颜色。可以产生多种颜色。 由于这些放电单元可以制作在非常薄的两块玻璃板内由于这些放电单元可以制作在非常薄的两块玻璃板内, , 因此等离子因此等离子体显示屏具有非常薄的优点体显示屏具有非常薄的优点, , 是制作大屏幕显示屏的理想材料。是制作大屏幕显示屏的理想材料。 由于由于PDPPDP本身能够发光本身能够发光, ,其图像显示效果能够达到甚至超过传统的显其图像显示效果能够达到甚

49、至超过传统的显象管显示象管显示, , 这是其它显示屏这是其它显示屏( (如液晶显示如液晶显示, ,投影显示投影显示, ,背投影显示等背投影显示等) )所无法比拟的。所无法比拟的。 象素的灰度和颜色象素的灰度和颜色光栅化后的象素值存放在帧缓存中，每个单元地址光栅化后的象素值存放在帧缓存中，每个单元地址与屏幕上的象素地址是一一对应的，但单元的位数与屏幕上的象素地址是一一对应的，但单元的位数可不同可不同当只存一位时，则代表该象素亮或不亮，图形只有黑白效当只存一位时，则代表该象素亮或不亮，图形只有黑白效果，果，如有如有8 8位位( (如图中所示，也称位面如图中所示，也称位面1 1到位面到位面8)8)，

50、则每个象素值，则每个象素值的变化有的变化有256256种，就可用来表示不同灰度或颜色，图形就有种，就可用来表示不同灰度或颜色，图形就有灰度和彩色灰度和彩色常用的是常用的是4 4位或位或8 8位位,16,16位，位，2424位位,32,32位，可以表示十分丰富位，可以表示十分丰富的色彩等级的色彩等级生产系统设备生产系统设备在机械在机械CADCADCAMCAM系统中，生产系统设备主要包括加工系统中，生产系统设备主要包括加工设备（如各类数控机床、加工中心等）、物流搬运设设备（如各类数控机床、加工中心等）、物流搬运设备（如有轨小车、无轨小车、机器人等）、仓储设备备（如有轨小车、无轨小车、机器人等）、仓

51、储设备（加立体仓库、刀库等）、辅助设备（如对刀仪等）（加立体仓库、刀库等）、辅助设备（如对刀仪等）等。这些设备与等。这些设备与CAD/CAMCAD/CAM系统中计算机的连接通常采用系统中计算机的连接通常采用RS232RS232通讯接口、通讯接口、DNCDNC接口或某些专用接口，主要用于接口或某些专用接口，主要用于计算机与设备间的通讯，如获取和接收设备的状态信计算机与设备间的通讯，如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（加息和其它数据信息，向设备发送命令和控制程序（加数控加工程序、机器人控制程序）等。数控加工程序、机器人控制程序）等。2.3 CAD2.3 CAD系统的

52、硬件系统的硬件网络设备网络设备1 1服务器服务器 2 2工作站工作站3 3电缆电缆4 4网卡网卡5 5集线器集线器HUBHUB6 6中继器中继器7 7网桥网桥 8 8路由器路由器 9 9网关网关 2.3 CAD2.3 CAD系统的硬件系统的硬件2.4 CAD2.4 CAD系统的软件系统的软件CADCAD软件系统的发展软件系统的发展 lCADCAD系统作为计算机应用系统的一个重要分支，系统作为计算机应用系统的一个重要分支，经历了三个发展阶段：经历了三个发展阶段： l集中式系统：一台主机控制多台终端（早期模式，集中式系统：一台主机控制多台终端（早期模式，8080年代中期，微机没普及）；年代中期，微

53、机没普及）；l分离式系统：一台主机一套系统，毫无关系，工分离式系统：一台主机一套系统，毫无关系，工作站与微机的发展；作站与微机的发展；l分布式系统：网络时代的产物，分布式系统：网络时代的产物，C/SC/S或或B/SB/S结构，结构，支持异地、异构（采用工作站和微机网络系统）支持异地、异构（采用工作站和微机网络系统） 2.4 CAD2.4 CAD系统的软件系统的软件组成组成系统软件系统软件支撑软件支撑软件应用软件应用软件CADCAD组成层次架构组成层次架构2.4 CAD/CAM2.4 CAD/CAM系统的软件系统的软件2.4 CAD/CAM2.4 CAD/CAM系统的软件系统的软件概念概念提供提

54、供CADCAD运行环境的通用软件或工具软件运行环境的通用软件或工具软件分类分类操作系统操作系统 WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux、DosDos、OsOs等等数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS） SQL serverSQL server、ORACLEORACLE、SYBASESYBASE、ACCESSACCESS网络服务软件网络服务软件 服务器操作系统、文件服务器软件、通信软件等服务器操作系统、文件服务器软件、通信软件等基础算法、界面支撑类库基础算法、界面支撑类库 VCVC，VBVB的基础算法、图形界面类库的基础算法、图形界面类库系统软件系统软件

55、2.4 CAD/CAM2.4 CAD/CAM系统的软件系统的软件支撑软件支撑软件概念概念在系统软件的基础上开发的满足在系统软件的基础上开发的满足CADCAD用户一些共同需要的通用户一些共同需要的通用软件或工具软件用软件或工具软件分类分类计算机分析软件计算机分析软件常用数学方法库及其可视化常用数学方法库及其可视化有限元分析有限元分析优化设计优化设计集成化集成化CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE软件软件 AutoCADAutoCAD、SolidWorksSolidWorks、UGUG、ProEProE、CATIACATIA数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS）图形核心系统（图

56、形核心系统（GKS,Parasolid,ACISGKS,Parasolid,ACIS）数据交换接口数据交换接口 2.4 CAD/CAM2.4 CAD/CAM系统的软件系统的软件应用软件应用软件在系统软件、支撑软件的基础上，针对某一专门领域的在系统软件、支撑软件的基础上，针对某一专门领域的需要而研制的软件需要而研制的软件通常由用户结合当前设计工作自行开发，也称为通常由用户结合当前设计工作自行开发，也称为“二次二次开发开发”与支撑软件比较：与支撑软件比较：应用软件主要是为某一特定产品开发出来的软件，而支撑软件应用软件主要是为某一特定产品开发出来的软件，而支撑软件是一些通用性的软件是一些通用性的软件

57、应用软件通常利用已有的支撑软件的技术及二次开发功能，而应用软件通常利用已有的支撑软件的技术及二次开发功能，而不是从头开始不是从头开始支撑软件一般市场上买的到，而应用软件需要用户开发支撑软件一般市场上买的到，而应用软件需要用户开发应用软件逐步商品化成通用软件后，也可以称为支撑软件应用软件逐步商品化成通用软件后，也可以称为支撑软件主要商用主要商用CADCAD、CAECAE系统系统AutoCAD由美国AutoDesk公司支持SolidworksPro/ECATIA由法国Dassault公司开发，IBM公司统一销售UG NX由美国麦道(MD)公司开发，现将 Ideas并购ANSYSMSC NASTRA

58、NADAMS由美国SolidWorks公司开发，现被Dassault并购 PTCMSCMSCMSC常用常用CADCAD软件简介软件简介Solidwork最早基于最早基于WindowsWindows原创的三维设计软件产品原创的三维设计软件产品友好的界面，易学易用、价格便宜、性价比高友好的界面，易学易用、价格便宜、性价比高完全自动捕捉设计意图和引导设计修改完全自动捕捉设计意图和引导设计修改装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件，支装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件，支持持“自顶而下自顶而下”方法还是方法还是“自底而上自底而上”的方法进行装配的方法进行装配设计设计全面的零件实体建模功

59、能，二维和三维全关联全面的零件实体建模功能，二维和三维全关联标注和细节绘制工具，能快捷地工程图纸标注和细节绘制工具，能快捷地工程图纸具有全相关的钣金设计能力具有全相关的钣金设计能力提供完整的、免费的开发工具提供完整的、免费的开发工具(API)(API)，用户可以用微软的，用户可以用微软的Visual BasicVisual Basic、Visual C+Visual C+或其它支持或其它支持OLEOLE的编程语言建的编程语言建立自己的应用方案立自己的应用方案丰富的数据转换接口丰富的数据转换接口Pro/E美国参数技术（美国参数技术（PTCPTC）公司，提出单一数据库、参）公司，提出单一数据库、参

60、数化、基于特征、全相关的概念，能将设计至生数化、基于特征、全相关的概念，能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。工程。Pro/EngineerPro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，采用参数化设计软件，是新一代产品造型系统，采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型采用具有智能特性的