Введение:
Данная тема посвящена теме "Машинная графика и основы САПР в текстильной и легкой промышленности". Развитие машиностроения неразрывно связано с развитием машинопотребляющих секторов народного хозяйства. В промышленности происходит процесс непрерывного совершенствования: растет объем продукции, появляются новые технологические процессы, непрерывно повышается уровень механизации и автоматизации производства. Соответственно возрастают требования к показателям машин, их производительности, степени автоматизации. Некоторые машины с появлением новых технологических процессов становятся ненужными. Возникает необходимость создания новых машин или коренного изменения старых. Проектированию машин,
предназначенных для определенной отросли промышленности, должно предшествовать тщательное изучение этой отросли, динамики ее качественного и количественного развития, потребностей в данной категории машин и вероятности появления новых технологических процессов и методов производства.
Увеличение номенклатуры изделий текстильной и легкой промышленности и сокращение сроков их разработки потребовали новых подходов к проектированию. Возникла необходимость математического моделирования, строгая научная алгоритмизация и автоматизация различных проектных процедур с целью широкого применения ЭВМ.
Глава1:
Целью автоматизации проектирования изделий текстильной и легкой промышленности является повышение качества продукции, снижение материальных затрат на изготовление, сокращение сроков проектирования. Для автоматизированного проектирования характерно систематическое использование ЭВМ при рациональном распределении функций между ЭВМ и человеком. При этом наилучшая форма организации процесса проектирования достигается при применении САПР--систем автоматизированного проектирования.
САПР--комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанный с подразделениями проектной организации и выполняющий автоматизированное проектирование. Под автоматизацией проектирования понимается такой способ проектирования, при котором все проектные операции и процедуры или их часть осуществляется при взаимодействии человека и ЭВМ. В результате функционирования САПР--от технического задания, последовательно, проходя ряд проектных стадий пользователь получает рабочий проект объекта проектирования (рабочие чертежи, техническое описание и др. ). Одной из важных составных частей САПР является машинная графика. САПР выполняет ряд процедур определенным образом логически связанных между собой и служащих для принятия проектных решений. САПР могут быть использованы в различных областях науки, техники и производства :для автоматизации проектирования отдельных деталей, предметов и узлов; механизмов и машин, комплексов машин и агрегатов ;производственных линий целых производственных предприятий и комплексов. Разработка, внедрение и развитие элементов и подсистем САПР в различных подотрослях текстильной и легкой промышленности являются одной из важных задач по выводу отросли на современный уровень мирового промышленного производства товаров широкого потребления.
Благодаря мощным вычислительным средствам САПР с помощью информационно-поисковых систем, содержащих базы и банки данных готовых проектно-конструкторских решений, возможно достаточно быстро внести изменения в размеры, форму и порядок обработки изготавливаемой детали, в последовательность технологических операций, изменить весь производственный процесс. Разработанные элементы и подсистемы САПР дают значительную эффективность в том случае, когда результаты автоматизированного проектирования используются в обычном производстве. Эффективность в данном случае обуславливается тем, что при современных темпах развития науки и техники возникает противоречие между растущим уровнем научно-технических достижений и существующими методами и средствами традиционного проектирования. Процесс проектирования нового сложного изделия длится при установленном порядке несколько лет. За это время в ряде отраслей появляются новые научные идеи и решения, выводящие производства на новый уровень и порождающие новое поколение машин, приборов и установок. В текстильной и легкой промышленности данная тенденция выражена более отчетливо, где значительное влияние на процесс проектирования изделий оказывает мода. Разработка и внедрение элементов и подсистем САПР позволяет в значительной степени преодолеть противоречие между темпами развития науки и техники и процессам проектирования, повысить эффективность проектирования, сократить его сроки. Использование систем автоматического проектирования дает значительное повышение производительности труда во всех сферах производства.
Глава 2:
Техническое обеспечение САПР включает центральный вычислительный комплекс на базе высокопроизводительной ЭВМ с большим объемом оперативной и внешней памяти и ряд терминалов - пунктов связи человека и ЭВМ, предназначенных для обеспечения диалогового режима работы, а также выпуска текстовой и чертежной документации. Бурное развитие электроники привело к созданию целой серии вычислительных машин, отличающихся высокими эксплуатационными характеристиками. В настоящее время в САПР находят применение ЭВМ единой системы- ЕС ЭВМ. Несмотря на большие различия в быстродействии и объеме памяти все современные ЭВМ состоят из аналогичных устройств. Включение и остановка машины осуществляется с пульта управления, который предназначен также для задания режимов работы, управления ходом вычислительного процесса и контролем за состоянием ЭВМ. Процессор управляет работой всех устройств ЭВМ благодаря устройству управления. Наличие арифметическо-логического устройства позволяет производить арифметические действия над числами. Одной из характеристик процессора является быстродействие. Внутренняя память - это хранилище ЭВМ; Оперативная память служит для хранения информации в процессе ее обработки на ЭВМ. При выключении ЭВМ информация не сохраняется. Постоянная память служит для хранения информации и не стирается при выключении. Так как в оперативной памяти не сохраняется информация необходимо использование внешней памяти для долговременного хранения информации больших объемов. Устройство ввода и вывода информации объединяет в одну группу, которую называют устройствами ввода-вывода ( клавиатура, сканер, мышь; монитор, принтер, графопостроители ).
Глава 3:
Составной частью САПР является машинная графика- совокупность средств и приемов, с помощью которых осуществляется ввод, преобразование и вывод из ЭВМ графической информации. Машинная графика -новая, интенсивно развивающаяся за последнее время область применения средств вычислительной техники. Термин "машинная графика'' обозначает обработку на ЭВМ графической информации, а также ввод результатов в виде различных графических изображений. Графическая информация наиболее емкое и наглядное представление большого объема информации, однако, практическое применение машинной графики долгое время сдерживалось отсутствием соответствующего оборудования и математического обеспечения. Особый интерес к машинной графике стал проявляться в связи с развитием автоматизированных систем проектирования на базе ЭВМ, которые интенсивно разрабатываются и внедряются в настоящее время не только в машиностроении, приборостроении, радиоэлектронике, но и в текстильной промышленности и других отраслях.
Графическая информация составляет основной объем проектной и конструкторской документации, поэтому автоматизация этих работ на базе ЭВМ с применением средств машинной графики позволяет существенно облегчить труд проектировщика и конструктора и значительно повысить производительность их труда.
В состав технических средств машинной графики входят устройства ввода и вывода графической информации.
Устройства графического ввода (УГВ) предназначены для преобразования графической информации в цифровые коды ЭВМ. существуют различные конструкции таких устройств, принцип работы которых основан на известных физических явлениях. В зависимости от степени участия человека в кодировании графической информации УГВ разделяются на автоматические т полуавтоматические.
В свою очередь автоматические УГВ по принципу действия можно разделить на два типа - сканирующие и следящие. Сканирующие устройства вводят графическую информацию построчно, как в передающей телевизионной трубке, с помощью развертывающих систем. Следящие УГВ отслеживают линии чертежа, прогнозируя возможное изменение линий и производя поиск ближайших точек линии при случайном сходе. Принцип действия обоих типов УГВ основан на использовании фотоэлектрического эффекта.
Имея возможность ввода графической информации без участия человека, автоматические УГВ тем не менее не получили широкого применения в силу некоторых их недостатков. Одним из недостатков таких систем является большой объем оперативной памяти ЭВМ, который требуется для работы с устройствами, а также высокие требования к качеству вводимой графической информации, высокая стоимость.
Наибольшее применение на практике получили полуавтоматические УГВ. Разработана целая серия полуавтоматических УГВ, основанных на использовании различных физических эффектов. В полуавтоматических устройствах оператор-пользователь анализирует чертеж, выделяет элементы, которые необходимо занести в память машины, после чего по его команде ЭВМ вычисляет координаты точек и представляет их в цифровых кодах.
В настоящее время широкое распространение получили дискретные емкостные полуавтоматические УГВ. Чертеж подлежащих кодированию, размещается на планшете. На планшете под чертежом расположена координатная сетка, образованная двумя системами перпендикулярных шин ( проводников ). В процессе работы оператор с помощью специального устройства типа указки возбуждает в шинах электрический потенциал в виде коротких импульсов. Время прохождения импульса по шине зависит от расстояния, поэтому величина времени однозначно характеризует координату точки. При этом погрешность измерения составляет десятые доли миллиметра.
К устройствам вывода графической информации относятся графопостроители и графические дисплеи.
Графопостроители, называемые также чертежными автоматами, предназначены для декодирования цифровых кодов при выводе из ЭВМ и отображения на чертеже в виде графической и текстовой информации. В зависимости от физических принципов, используемых для получения изображения, чертежные автоматы подразделяются на электронные, электрохимические, электромеханические и др.
Наибольшее распространение в САПР электромеханические чертежные автоматы, характеризующиеся высокой точностью и качеством изображения, а также возможностью получения чертежей больших размеров.
Электромеханические чертежные графические автоматы ( ЧГА ) разделяются на планшетные и рулонные. Чертежный автомат планшетного вида содержит планшет с направляющими линейками, по которым в направлении оси Х перемещается траверса, а вдоль траверсы в направлении оси У - каретка с пишущим узлом. Бумага при этом остается неподвижной. Пишущий узел содержит, как правило, 3 самописца для изображения линий различной толщины и цвета. Перемещение траверсы и каретки осуществляется с помощью шаговых электродвигателей, на которые поступают импульсы с блока управления ЧГА. Полученные линии представляют собой траекторию суммарного движения траверсы и каретки.
В отличие от ЧГА планшетного типа в рулонных чертежных автоматах по одной координаты У движется каретка с пишущим узлом, а по координате Х перемещается специальная перфорированная бумага, приводимая в движение реверсивным барабаном. В результате вращательного движения барабана в том или ином направлении и возвратно-поступательного перемещения каретки вдоль образующей барабана получается линия заданной траектории.
Графопостроители могут работать в двух режимах: автономном и централизованном. При работе в автономном режиме графическая информация выводится из ЭВМ на промежуточный носитель, а затем вводится в графопостроитель. Автономный режим используется в тех случаях, если графопостроитель находится на значительных расстояниях от ЭВМ. Вывод информации на магнитную ленту происходит значительно быстрее, чем вычерчивание чертежа на графопостроителе, поэтому даже если ЭВМ укомплектована графопостроителем, иногда используется автономный режим в целях экономии времени. Централизованный режим работы используется в тех случаях, когда графопостроитель подключен через канал связи непосредственно к ЭВМ. В этом случае появляется возможность оперативно получать необходимые чертежи по мере решения той или иной задачи. Недостатком перьевых графопостроителей является относительно невысокая скорость ввода графической информации. Электрический растровый графопостроитель на участки бумаги наносит электрический заряд. Над бумагой распыляется положительно заряженный краситель, где был нанесен заряд. Недостатком таких графопостроителей является низкое качество изображения.
К устройствам графического ввода-вывода относятся графические дисплеи. Графические дисплеи являются более универсальными, так как позволяют выводить на экран текстовую и графическую информацию. Графический дисплей предусматривает возможность корректировки изображения на экране с помощью светового пера. Таким образом можно осуществлять различные преобразования графической информации(поворот, сдвиг, масштабирование). В настоящее время появились высококачественные растровые дисплеи, которые позволяют совместить в одном устройстве функции алфавитно-цифрового и графического дисплеев.
Диалоговые графические комплексы предназначены для решения различных задач автоматизированного проектирования. В их состав входят мини- и микроЭВМ и набор устройств подготовки, ввода, отображения, документирования и хранения данных. Комплекс может работать и в автономном режиме, и в связи с другими ЭВМ.
В автономном режиме - для решения задач, не требующих большого объема памяти. В режиме связи- для решения задач, требующих обработки больших объемов информации. Структура и состав комплекса определяется функциональным назначением и классом решаемых задач.