發展歷程CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE技術的發展與計算機圖形學的發展密切相關,并伴隨著計算機及其設備的發展而發展。計算機圖形學中有關圖形處理的理論和方法構成了CAD/CAM/CAE技術的重要基礎。綜觀CAD/CAM/CAE技術的發展歷程,主要經歷了以下主要發展階段。20世紀50年代,計算機主要用于科學計算,使用機器語言編程,圖形設備具有輸出功能。美國麻省理工學院(MIT)在其研制的旋風I號計算機上采用了陰極射線管(CRT)作為圖形終端,并能被動顯示圖形。其后出現了光筆,開始了交互式計算機圖形學的研究,也為CAD/CAM技術的出現和發展鋪平了道路。1952年MIT試制成功了數控銑床,通過數控程序對零件進行加工,隨后MIT研制開發了自動編程語言(APT),通過描述走刀軌跡的方法來實現計算機輔助編程,標志著CAM技術的開端。1956年嘗試將現代有限單元法用于分析飛機結構。50年代末,出現了平板式繪圖儀和滾筒式繪圖儀,開始了計算機繪圖的歷史。此間CAD技術處于醞釀、準備階段。因為在各種計算機輔助系統的運作過程中都會頻繁地涉及到大量信息和數據。江蘇正規計算機軟件技術指導
20世紀60年代,這是交互式計算機圖形學發展的重要時期。1963年MIT學者“人機對話圖形通訊系統”的博士論文,提出了計算機圖形學等術語。由他推出的二維SKETCHPAD系統,允許設計者操作光筆和鍵盤,在圖形顯示器上進行圖形的選擇、定位等交互作業,對符號和圖形的存儲采用分層的數據結構。這項研究為交互式計算機圖形學及CAD技術奠定了基礎,也標志著CAD技術的誕生。此后,出現了交互式圖形顯示器、鼠標器和磁盤等硬件設備及文件系統和高級語言等軟件。并陸續出現了許多商品化的CAD系統和設備。例如,1964年美國通用汽車公司研制了用于汽車設計DAC-1系統,1965年美國洛克希德飛機公司開發了CADAM系統,貝爾電話公司也推出了GRAPHIC-1系統等。此間CAD技術的應用以二維繪圖為主。在制造領域中,1962年研制成功了世界上臺機器人,實現物料搬運自動化,1965年產生了計算機數控機床CNC系統,1966年以后出現了采用通用計算機直接控制多臺數控機床DNC系統以及英國莫林公司研制的由計算機集中控制的自動化制造系統。20世紀60年代末,挪威開始了CAPP技術的研究,并于1969年正式推出個CAPP系統AutoPros。無錫一對一計算機軟件質量服務20世紀60年代,這是交互式計算機圖形學發展的重要時期。
(2)外存儲器外存儲器簡稱外存,用來存放暫時不用或等待調用的程序、數據等信息。當使用這些信息時,由操作系統根據命令調入內存。外存儲器的特點是容量大,經常達到數百MB、數十GB或更多,但存取速度慢。常見的有磁帶,磁盤(軟盤、硬盤)和光盤等。隨著存儲技術的發展,移動硬盤、U盤等移動存儲設備成為外存儲器的重要組成部分。(3)輸入設備輸入設備是指通過人機交互作用將各種外部數據轉換成計算機能識別的電子脈沖信號的裝置,主要分為鍵盤輸入類(如:鍵盤)、指點輸入類(如:鼠標)、圖形輸入類(如:數字化儀)、圖像輸入類(如:掃描儀、數碼相機)、語音輸入類等。(4)輸出設備將計算機處理后的數據轉換成用戶所需的形式,實現這一功能的裝置稱為輸出設備。輸出設備能將計算機運行的中間或終結果、過程,通過文字、圖形、影像、語音等形式表現出來,實現與外界的直接交流與溝通。常用的輸出設備包括顯示輸出(如:圖形顯示器)、打印輸出(如:打印機)、繪圖輸出(如:自動繪圖儀)及影像輸出、語音輸出等。
硬件主要包括計算機及其設備等具有有形物質的設備,廣義上講硬件還包括用于數控加工的機械設備和機床等。硬件是CAD/CAM/CAE系統運行的基礎,硬件的每一次技術突破都帶來CAD/CAM/CAE技術革命性的變化。軟件是CAD/CAM/CAE系統的,包括系統軟件、各種支撐軟件和應用軟件等。硬件提供了CAD/CAM/CAE系統潛在的能力,而系統功能的實現是由系統中的軟件運行來完成。隨著CAD/CAM/CAE系統功能的不斷完善和提高,軟件成本在整個系統中所占的比重越來越大,目前一些軟件的價格已經遠遠高于系統硬件的價格。任何功能強大的計算機硬件和軟件均只是輔助設計工具,而如何充分發揮系統的功能,則主要是取決于用戶的素質,CAD/CAM/CAE系統的運行離不開人的創造性思維活動,不言而喻,人在系統中起著關鍵的作用。目前CAD/CAM/CAE系統基本都采用人機交互的工作方式,這種方式要求人與計算機密切合作,發揮各自所長:計算機在信息的存儲與檢索、分析與計算、圖形與文字處理等方面具有特有的功能;人則在創造性思維、綜合分析、經驗判斷等方面占有主導地位。(2)外存儲器外存儲器簡稱外存,用來存放暫時不用或等待調用的程序、數據等信息。
1、硬件組成CAD/CAM系統的硬件主要由計算機主機,外存儲器、輸入設備,輸出設備、網絡設備和自動化生產裝備等組成。有專門的輸入及輸出設備來處理圖形的交互輸入與輸出問題,是CAD/CAM/CAE系統與一般計算機系統的明顯區別。(1)計算機主機主機是CAD/CAM/CAE系統的硬件,主要由中央處理器(CPU)及內存儲器(也稱內存)組成。CPU包括控制器和運算器,控制器按照從內存中取出的指令指揮和協調整個計算機的工作,運算器負責執行程序指令所要求的數值計算和邏輯運算。CPU的性能決定著計算機的數據處理能力、運算精度和速度。內存儲器是CPU可以直接訪問的存儲單元,用來存放常駐的控制程序、用戶指令、數據及運算結果。衡量主機性能的指標主要有兩項:CPU性能和內存容量。按照主機性能等級的不同,可將計算機分為大中型機、小型機、工作站和微型機等不同檔次。1)交互式繪圖軟件這類軟件主要以交互方法完成二維工程圖樣的生成和繪制,具有圖形的編輯。江陰無障礙計算機軟件質量服務
概述計算機輔助技術(ComputerAidedTechnologies)是采用計算機作為工具。江蘇正規計算機軟件技術指導
網絡通信及其管理軟件主要包括網絡協議、網絡資源管理、網絡任務管理、網絡安全管理、通信瀏覽工具等內容。國際標準的網絡協議方案為“開放系統互連參考模型”(OSI),它分為七層:應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。CAD/CAM/CAE系統中流行的主要網絡協議包括TCP/IP協議、MAP協議、TOP協議等。(2)支撐軟件支撐軟件是CAD/CAM軟件系統的重要組成部分,一般由商業化的軟件公司開發。支撐軟件是滿足共性需要的CAD/CAM/CAE通用性軟件,屬知識密集型產品,這類軟件不針對具體的應用對象,而是為某一應用領域的用戶提供工具或開發環境。支撐軟件一般具有較好的數據交換性能、軟件集成性能和二次開發性能。根據支撐軟件的功能可分為功能單一型和功能集成型軟件。功能單一型支撐軟件只提供CAD/CAM/CAE系統中某些典型過程的功能,如交互式繪圖軟件、三維幾何建模軟件、工程計算與分析軟件、數控編程軟件、數據庫管理系統等。功能集成型支撐軟件提供了設計、分析、造型、數控編程以及加工控制等綜合功能模塊。江蘇正規計算機軟件技術指導
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