第2章CAD系统的硬件及软件

第2章CAD系统的硬件及软件§2.1CAD系统的组成和分类§2.2CAD系统的硬件§2.3CAD系统的软件§2.4CAD系统软硬件的选用原则§2.1CAD系统的组成和分类1.系统的组成§2.1CAD系统的组成和分类软件+硬件硬件：可以触摸到的物理设备，由计算机、外围设备组成作用：为CAD系统提供潜在的能力，是CAD系统的基础。§2.1CAD系统的组成和分类软件：通常是指程序及相关的文档软件系统：包括系统软件、支撑软件和应用软件。作用：是开发、利用硬件其能力的钥匙。CAD系统的组成：是由计算机、外围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。§2.1CAD系统的组成和分类§2.1CAD系统的组成和分类2、CAD系统的分类1）集中式大（中）型机CAD系统图2-2大型机CAD/CAM系统§2.1CAD系统的组成和分类★

主要优点：①系统具有一个大型的数据库，可对数据实行综合管理和维护；②计算速度快；③给企业的集成管理带来方便；④提高了企业在设计、制造方面的效率；★

主要缺点：①安全性能低，如果主机出现故障，则整个系统都不能工作；②终端距离不能太大；③随着计算机总负荷的增加，系统的响应速度将降低。尤其在三维造型和进行有限元分析时。

§2.1CAD系统的组成和分类2）小型机CAD系统§2.1CAD系统的组成和分类大型计算机深蓝(DeepBlue)1997年5月11日<人机世纪大战>击败棋王卡斯帕罗夫小型机鼻祖DEC--pdp-8（1965年）§2.1CAD系统的组成和分类小型机CAD系统投资规模适中，能满足一般工程及产品设计的需要，当时多用于大中型企业的设计部门。但在80年代中期以后，由于工作站的问世和异种机之间联网技术的发展，从目前来看，这种类型的CAD系统逐渐被工作站组成的CAD系统所代替。3）工作站CAD系统以工作站为基础的CAD/CAM系统与分时系统的小型机CAD/CAM系统不同，一台工作站只能一人使用，并且具有联网功能。其处理速度很快，一般都赶上或超过了过去的小型和中型计算机的速度。当前某些高档工作站的处理速度更高，它以达到甚至超过小巨机的水平。这类工作站一般都采用RISC技术和开放系统的设计原则，用UNIX作为它们的操作系统。§2.1CAD系统的组成和分类§2.1CAD系统的组成和分类4）PC微机CAD系统以工作站为基础的CAD/CAM系统与分时系统的小型机CAD/CAM系统不同，一台工作站只能一人使用，并且具有联网功能。其处理速度很快，一般都赶上或超过了过去的小型和中型计算机的速度。当前某些高档工作站的处理速度更高，它以达到甚至超过小巨机的水平。这类工作站一般都采用RISC技术和开放系统的设计原则，用UNIX作为它们的操作系统。§2.1CAD系统的组成和分类图2-5PC机系统§2.2CAD系统的硬件搬运机械NC机床机器人自动测试装置操纵杆光笔数字化仪鼠标键盘显示终端硬盘绘图仪图形终端打印机计算机（主机）§2.2CAD系统的硬件§2.2CAD系统的硬件1.计算机系统1）主机主机由中央处理器(CPU)和内存储器两部分组成。衡量主机的技术指标主要有以下三项:运算速度、字长、内存容量2）外存储器外存储器的特点是容量大，可达数百或上千个GB，但它的存取速度往往比内存要慢许多。

§2.2CAD系统的硬件2图形输入设备1）键盘2）鼠标（机械、光电）§2.2CAD系统的硬件3）光笔4）图形扫描仪§2.2CAD系统的硬件§2.2CAD系统的硬件5）数据手套§2.2CAD系统的硬件6）位置传感器7）数字化仪8）图形输入板§2.2CAD系统的硬件8)触摸屏

在普通的显示屏基础上，附加了坐标定位装置，从而感知接触点的位置。工作原理：当手指触摸屏幕时，触感可由传感系统获得，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。

传感系统：红外式、电容式、机械式§2.2CAD系统的硬件§2.2CAD系统的硬件3.图形输出设备1）.打印机针式、喷墨、激光、静电等2）.图形显示器刷新式存储管光栅式§2.2CAD系统的硬件3.笔式绘图机1）滚筒式绘图机a)原理b)结构笔式绘图机工作原理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，由此将屏幕显示的图形或存储器中的图形输出。§2.2CAD系统的硬件滚筒式特点：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。§2.2CAD系统的硬件2)平板式绘图机§2.2CAD系统的硬件平板式特点：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，工程图纸质量高；价格比较贵，而且占地面积大，幅面受限制。§2.2CAD系统的硬件4．喷墨绘图机喷墨绘图机与喷墨打印机的工作原理是一样的，所不同的只是幅面大小的不同。幅面有A0和A1两种，分辨率为600dpi或更高。由于喷墨绘图机可输出单色或彩色的图形、图像和文字等，速度又比笔式绘图机快，在CAD系统中应用也越来越多。

§2.3CAD系统的软件1.CAD软件的基本组成1）系统软件操作系统语言编译系统网络通讯与管理软件数据库及其管理软件2）支撑软件几何造型、有限元分析、优化设计、系统动力学仿真§2.3CAD系统的软件§2.3CAD系统的软件3）应用软件用户开发的专用软件§2.3CAD系统的软件2.典型的商业CAD软件AutoCADMDTAPTPro/EI-DeasUGII§2.3CAD系统的软件CAD-KeySolidworksMasterCAMCATTIASurCAM开目CAD高华CAD北航应用软件是在系统软件和支撑软件基础上，针对用户具体要求而开发的程序。

在具体的CAD应用中，根据用户要求开发用户化的应用程序，必须能进行二次开发。如：塑料模具设计软件、冷冲模具设计软件、组合机床设计软件、机床夹具设计软件…应用软件重要性：应用软件体现了CAD系统解决具体实际问题的功能，应用软件的水平、质量及可靠性往往是决定CAD系统生产效益的关键因素检索型自动型交互型智能型

分类：原理：人们预先将已定型的产品资料(图样、技术文件等)存入计算机，并设计检索程序。系统工作时，根据用户输入的设计初始参数，选择标准产品图样及有关数据，并能调用系统中的标准程序库及图形库，计算相应的参数及绘制图形。1．检索型设计任务及设计指标输入初始参数选择标准产品图样及有关参数修改参数确认满意决定尺寸、绘制参数及辅助参数自动绘图确认满意输出设计结果标准数据库标准图形库标准程序库绘图程序库NNYY用途：这种系统适用于产品定型之后标准化、系列化的设计，如标准件、电机、水泵等产品的设计。特点:

通用性差；由于设计过程中不提供人工干预功能，所以不适于新产品的开发设计。2.自动型

自动型系统是设计者预先将待解决的问题建立数学模型，找到目标函数，将其求解过程编成程序输入计算机的系统系统运行时，根据输入的参数自动进行数学模型求解，不需人工介入范围：适用于事先能够用数学模型描述的一类设计问题。如刀具设计、轴承设计，齿轮设计3．交互型原理：利用输入、输出设备，通过人机对话的方式完成CAD的工作。范围：

适合于复杂结构或新产品的设计、开发工作。输入设计要求建立设计模型方案设计结构设计输出图样、文件CAPPNC自动编程加工模拟加工制造评价评价在CAD系统中引入人工智能技术，使计算机在专家级水平上工作4．智能型原理：

设计系统时：①

建立知识库；②设置推理机构；知识库：

领域内专家的知识和经验；推理机构的作用：在求解问题时，模仿人类专家进行思维与决策；系统运行时：输入原始参数及设计要求，系统检索知识库，搜索与待解决问题相匹配的规则，通过推理机的推理、判断或模拟人的智慧，给出智能性的提示，建议解决问题的途径和推荐解决方案。原理图范围：

适合于复杂结构或新产品的设计、开发工作。开发智能型CAD系统面临的问题：

知识类型复杂，判断标准模糊不定，知识获取范围小，开发难度大。§2.4CAD系统软硬件的选用原则1.硬件设备的选用