Системы автоматизированного проектирования (САПР).

История развития САПР

САПР – это системы, предназначенные для переработки различной буквенно-цифровой информации и выдачи документов (графических, текстовых), необходимых при проектировании, конструировании и при разработке технологии изготовления изделий с помощью ЭВМ. В автоматизированном проектировании коллектив специалистов различного профиля и средства автоматизации объединяются в специализированную организационно-техническую систему САПР. Случаи применения ЭВМ для выполнения подобных работ известны еще до того, как было сформулировано понятие САПР. В качестве примеров можно привести программы для прочностных расчетов методом конечных элементов, для автоматизированного проектирования электронных схем и устройств (например, печатных плат), системы подготовки программ для станков с ЧПУ и др. Важным шагом в развитии методов автоматического проектирования с применением ЭВМ следует рассматривать разработку языка Фортран.

В 1955-1959 гг. в Массачусетском технологическом институте была разработана система автоматического проектирования АРТ, в рамках которой сформировалось понятие САПР. С этого времени началось осознанное создание самостоятельных элементов САПР (частных программ).

В 1963 г. разработана первая САПР – DАС-1, в 1963 г. начато проектирование оптических линз с применением ЭВМ. В 1967-1968 гг. разработан вариант хранения данных об объекте – система ASP. В 1969 г. в Берлинском техническом университете разработана трехмерная система графического моделирования. В 1971 г. норвежская САПР “Autocom” включила в свою структуру банк данных. В 80-е годы созданы системы CAD, CAM и др. Число внедряемых систем непрерывно растет. В 1985 г. количество используемых систем превышало уже 1000.

Применение ЭВМ для автоматизации процесса проектирования

Одной из основных функций инженера является проектирование изделий того или иного назначения или технологических процессов их изготовления. Завершающим этапом проектных работ является выпуск комплекта документации, отображающей принятые решения в форме, необходимой для производства объекта (машины, завода и др.).

САПР должна обеспечить автоматическое выполнение всех этапов проектной работы от получения и обработки исходных данных до выдачи документации. Создание полной комплексной САПР для любого объекта сопряжено с очень большой работой и с соответствующими затратами средств. Поэтому их создание целесообразно для часто повторяющихся и дорогих объектов (аэропланы, автомобили, электроника, нефтезаводы, цементные заводы и др.). Их разработано пока мало.

Самостоятельные программы для выполнения частных задач проектирования, которые могут использоваться самостоятельно, распространены и применяются гораздо чаще. К их числу можно отнести следующие программы:

1. Для разработки схем, планировок и объемных компоновок.

2. Для выполнения расчетов (прочностных, гидравлических, кинематических, экономических и др.).

3. Для геометрического и физического моделирования объектов.

4. Для оформления чертежей.

5. Для составления спецификаций и текстовой документации.

6. Для разработки технологических карт с сопроводительной документацией и носителей программ для станков с ЧПУ.

Разнообразные задачи проектирования можно объединить в четыре группы функций, которые соответствуют четырем заключительным фазам процесса проектирования:

1. Геометрическое моделирование в рамках САПР.

2. Инженерный анализ.

3. Обзор и оценка проектных решений.

4. Автоматическое изготовление чертежей и текстовой документации.

При проведении геометрического моделирования, разработчик конструирует графическое изображение объекта на экране терминала, вводя команды трех типов. Команды первого типа обеспечивают формирование базовых геометрических элементов (точка, линия, окружность и т.д.). Команды второго типа обеспечивают масштабирование, повороты и другие преобразования базовых элементов. С помощью команд третьего типа производится компоновка различных элементов в целостное изображение объекта. При этом изображение на экране в ходе его образования преобразуется в сигналы, которые формируются в компоненты математической модели, и запоминаются.

Инженерный анализ заключается в проведении расчетов, которые позволяют определить параметры, характеристики и другие показатели создаваемого объекта. Для этого используются универсальные программы или специально созданные программы, позволяющие проводить расчеты механических усилий, напряжений и размеров, тепловых процессов, динамического поведения объектов, выполнять аппаратурный расчет и др.

Обзор и оценки проектных решений производятся с помощью специальных программ. Например, возможно наложение контуров готовой детали на изображение заготовки, что позволяет определить достаточность припусков. Имеется процедура контроля местоположения узлов с целью оценки правильности их положения. Это позволяет проводить проверку сборки узлов, компоновки аппаратов и машин. Имеется программа оценки проектных решений с помощью кинематических моделей. Она позволяет проверить работу механизмов в движении путем наблюдения за перемещением узлов.

Автоматическое изготовление чертежей и текстовой документации является целью проектных работ. Эти операции выполняются на базе данных САПР (из ее памяти). Производительность этих операций возрастает примерно в 5 раз по сравнению с работой чертежника. На данной операции автоматически производится классификация и кодирование разрабатываемых деталей, что позволяет подбирать готовые чертежи из банка данных САПР вместо проектирования их заново.

В ряде САПР существуют подсистемы, позволяющие формировать производственную базу данных. В ней создается комплект документов, необходимых для производства деталей, а также изделия в целом (чертежи заготовок, маршрутные, операционные карты, карты эскизов и др.), т.е. разработка технологического процесса изготовления. В ряде случаев выдаются управляющие программы для станков с ЧПУ (перфокарты, перфоленты, магнитные носители информации).

Типовая структура программного, лингвистического и информационного обеспечения САПР.

При создании САПР и ее функционировании, необходимо создать серию программ, позволяющих целенаправленно и экономно осуществлять проектные процедуры (программное обеспечение). Выполнение этих процедур требует перевода (трансляции) заданий и команд, внутренних сигналов в информацию, вывода результатов работы – в изображение на терминале и перевода результатов в машинной форме в чертежную и текстовую документацию. Это достигается лингвистическим обеспечением.

При выполнении работ по программе, используется огромный массив информации, который нужно надежно хранить и иметь возможность обращаться к нему по мере надобности. Это достигается информационным обеспечением САПР.

Лекция 25

Средства лингвистики САПР

Средства лингвистики САПР включают три группы языков:

1. Языки пользователя (ЯП), предназначенные для описания объекта при взаимодействии с машиной, базовых элементов (БЭ) и числовых значений параметров изделия и элементов. БЭ описывают конструкцию элемента, алгоритм его действия, технологию изготовления и т.п. Директивы управления организуют последовательность операций проектирования. Примеры.

2. Языки внутреннего представления данных (ЯВПД) предназначены для описания информационной модели (ИМ) объекта и обеспечивают внутреннее взаимодействие между проектными процедурами.

3. Языки машинного архива предназначены для хранения графической и текстовой информации (ЯГТИ) по спроектированному объекту. Они обеспечивают единую форму представления технической документации, необходимую для хранения в архиве и выпуска ее в нужной форме.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 101112 Следующая ⇒