Что такое конструкторские программы

Система автоматизированного проектирования. Автоматизация конструкторского проектирования

Определение 1

Система автоматизированного проектирования – это автоматизированная система, выполняющая функция проектирования на базе использования информационных технологий, которая состоит из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации.

Определение 2

Конструкторское проектирование – это совокупность проектных процедур, которые направлены на получение описаний конструкции объекта.

В каждой конструкторской задаче необходимо оценивать правильность принимаемых конструктивных решений с точки зрения разнообразных показателей. Как правило данные задачи оценивания объединяются понятием «конструкторские расчеты».

Данный вид расчетов входит в состав традиционной технологии проектирования и определяется нормативными документами, принятыми в процессе проектирования. Внедрение автоматизации в процесс конструкторского проектирования значительно расширяет возможности расчетов, которые заменяются точными методами математического проектирования. Например, в случае размещения и компоновки элементов, выделяющих тепло в шкафах, необходим анализ температурных эффектов, для чего, в свою очередь, возникает необходимость в функциональной модели, которая позволит температурные поля в разных точках рассматриваемого объекта. В том случае, когда объект подвергается воздействиям вибраций, для анализа появляющихся механических напряжений нужно использовать функциональную модель, которая позволяет построить поля нагрузок при условии различных спектров вибрационных воздействий. В случае конструкторского проектирования летательного объекта благодаря его аэродинамическим свойствам, определяется конфигурация обводов.

Топ 5 лучших конструкторов чат-ботов. Платформа чат-ботов. FlowXo, ChatFuel, Chat2Desk, DialogFlow

Таким образом весь процесс проектирования сводится к следующим операциям:

1. На стадии функционального проектирования происходит подбор конструктивных параметров, которые необходимы для удовлетворения функциональных показателей.
2. Затем осуществляется непосредственно сам процесс конструкторского проектирования с сохранением выбранных параметров и формированием комплекта документации.

Некоторые сложности возникают в том случае, если геометрические параметры проектируемого объекта, которые были выбраны на первом этапе, окажутся неприемлемыми. В этом случае появляется необходимость поиска некого компромисса. Решение компромиссной задачи требует пересмотра ранее принятых решений.

Уровни автоматизации технологических процессов и проектирование

Системы автоматизации, которые внедряются на различных предприятиях могут значительно отличаться друг от друга, в первую очередь по уровню автоматизации. Выделяются три основных уровня:

1. Первый уровень. Данный уровень автоматизации является самым низким, при автоматизированы только оформление технологической документации. Бланки технологических карт выдаются на монитор, а сотрудник в режиме диалога заполняет документ с использованием заранее подготовленных форм, формулировок переходов и операций, а также необходимые сведения о рассматриваемом технологическом оснащении, которые предоставляются в электронном виде.
2. Второй уровень. Средний уровень автоматизации достигается за счет создания дополнительных баз данных, расчетных модулей. Чем больше заполнена база данных, тем эффективнее работает автоматизированная система, в том числе на стадии технологического проектирования. Работа проектных модулей основывается на применении информационно — поисковой системы. В данном случае условия поиска формируются ответственным сотрудником с использованием режима диалога на этапе ввода исходных данных и оценки промежуточных решений.
3. Третий уровень. Данный уровень автоматизации достигается за счет заполнения базы данных. Это предоставляет возможность на стадии проектирование технологического процесса принимать сложные логические решения, которые связаны с выбором структуры процесса и операций, назначением технологической базы и прочими подобными задачами.

Процесс технологического проектирования при помощи автоматизированной системы проектирования является сложным процессом, который заключается в переработке конструкторской информации, чертежей в технологические данные, в дальнейшем отображаемые в технологической документации. Наилучший эффект от использования систем автоматизации третьего уровня достигается за счет совместного использования подсистем автоматизации конструирования и технологического проектирования при помощи автоматизированной системы.

САПР Julivi — Конструкторские программы

Источник: spravochnick.ru

Программное обеспечение конструкторской подготовки производства

К программному обеспечению конструкторской подготовки прежде всего относят CAD(ComputerAidedDesign) системы (2-мерные векторные редакторы и системы трехмерного твердотельного и оболочкового моделирования), а такжеCAE(ComputerAidedEngineering) системы.

CAD-системы предназначены для моделирования (графического или трехмерного) конструкций деталей и изделий. Дополнительно,CAD-системы могут дополняться модулями размерного и конечно-элементного анализа конструкций, а также базами данных стандартных элементов.

CAE-системы предназначены для инженерного анализа (как проектировочных, так и проверочных расчетов) конструкций деталей, узлов и механизмов с использованием стандартных вычислительных алгоритмов, в том числе и методом конечных элементов (МКЭ).

При необходимости конструктор может использовать специальные векторизаторы и гибридные редакторы чертежей, а также программы-конвертеры различных форматов чертежей.

3D-моделирование в cad-системах. Способы создания 3d-конструкций

Во многих CADсистемах создавать трехмерные модели деталей можно двумя способами:

Первый способ–От 2D к 3D– т.е. в начале создаются проекции детали (обычно три). При этом появляется возможность указать положение какой-либо точки детали на двух проекциях. В результате формируется точка в трехмерном пространстве.

Построив таким образом несколько точек, наиболее наглядно характеризующих конструкцию детали, получают облако точек в пространстве. Далее создается формообразующие проекции детали (на 2D-проекции указывается контур) и из числа точек в 3Dпространстве указывается привязка этого контура. Данный контур используется для создания 3D-объемной модели путем стандартных операций (выдавливания, вращения и пр.). Аналогичным путем модель дополняется остальными элементами, при этом также можно использовать стандартные операции (сглаживание, массив, вставка унифицированных элементов и пр.).

При создании 3D моделей таким путем, все изменения 2D чертежа будут менять и 3D проекцию, но не наоборот. К примеру, все закругления, сопряжения и даже дополнение 3D модели дополнительными элементами не приводят к изменению на чертеже. Это очень серьезный недостаток.

Второй способ–непосредственное моделирование в 3D.

Создание модели начинается с выбора рабочей плоскости, в которой будет вычерчиваться формообразующий профиль детали. Рабочая плоскость является аналогом плоской проекции 2D-чертежа.

Используя стандартные средства двухмерного черчения создается формообразующий контур детали в данной проекции. Дополнительно на рабочей плоскости проставляют 3Dточки привязки для выполнения 3Dопераций (например, две точки, указывающие ось вращения). Далее, используя стандартные операции, создается объемная 3Dмодель. Модель редактируется и дополняется унифицированными элементами (отверстия, шпоночные пазы, скругления, фаски и пр.).

2D чертежи созданные по 3D моделям будут отображать все изменения сделанные на 3D модели после генерации плоских проекций. Но не наоборот. Если пользователь на 2D-проекции начертит дополнительные элементы, то это никак не отразится на 3D-модели.

Обмен информацией между CAD/CAM-системами. Стандарты файлов dwg, dxf, step, iges, stl и др.

В настоящее время существует большое количество CAD-систем, разработанных различными фирмами-разработчиками. Это привело к появлению проблемы совместимости чертежей и моделей, созданными в однойCAD-системе, с другойCADилиCAM-системой.

Для передачи графической и трехмерной конструкторской информации используют следующие форматы файлов:

• dwg(AutoCADdrawing) – по сути не является обменным форматом, т.к. является собственностью компанииAutodeskи закрыт для общего пользования. На практике многие сторонние разработчики поддерживают конвертацию чертежей через этот формат (вплоть до версии 2000). Данным форматом можно передавать только чертежи.
• dxf(drawingexchangeformat) – похож на форматdwg, только является открытым. Передавать можно как чертежи, так и трехмерные модели, однако при этом теряется часть информации (получается пластинчатая модель вместоsolid).
• IGES– Международный стандарт по обмену графической информацией. Формат графических векторных файлов. Обеспечивает возможность обмена трехмерными геометрическими данными в CAD-приложениях.
• Step– Этот стандарт – один из первых в семействе специализированныхCALSстандартов – является характерным примером информационного стандарта нового поколения, по образу и подобию которого строятся последующиеCALS-стандарты
• STL–stereolitography. Формат.stlиспользуется в автоматизированном производстве для представления трехмерных моделей объектов на стадии “быстрого прототипирования”. Является стандартным входным форматом для большинства систем быстрого прототипирования. Информация об объекте включает список треугольных граней, которые описывают поверхность его твердотельной модели с заданной точностью, и может быть представлена в видеASCIIили двоичного файла. Используется также и в некоторыхCAM-системах.

Источник: studfile.net

Программное обеспечение САПР

Существуют чисто конструкторские пакеты, обеспечивающие более полное решение различных задач конструкторского проектирования РЭС.

Пакет программ P-CAD фирмы Personal CAD Systems Inc. — это полное комплексное программное решение для проектирования электронных устройств, в частности, ввода схемы и проектирование схемной печатной платы. Комплексное решение предполагает, что логика, описанная в схеме, воплощается в топологию печатной платы. Программы осуществляют функции логического моделирования, проверяют соблюдение правил проектирования, создают список соединений для моделирования, автоматически размещают компоненты, трассируют печатную плату и создают документы для автоматизированных производственных систем. Пакет содержит взаимодействующие средства проектирования, удобную для пользователя оболочку и интеллектуальную базу данных, обширную библиотеку , диалоговые редакторы, средства сопряжения с популярными средствами анализа. Пакет имеет открытую архитектуру, обеспечивает выдачу готовых документов для технологии монтажа и другую проектную документацию.

Вывод документации после контроля на дисплее может осуществляться на принтер, плоттер или фотоплоттер. Оболочка системы помогает пользователю двигаться сквозь процесс проектирования с помощью меню , подсказок и правок. Система проектирования печатной платы обеспечивает средства для полной разработки топологии: от диалогового редактора до автоматического размещения компонентов, автотрассировки, проверки соблюдения правил проектирования и сопряжения с производством.

Библиотека пакета содержит обширную информацию о компонентах электронных схем от дискретных и электромеханических деталей до существующих и заказных микросборок интегральных схем. Программные средства сопряжения превращают данные из списка соединения компонентов схемы в формат, необходимый для конкретной программы моделирования цифровой и аналоговой схемы (типа PSPICE). Пакет позволяет проектировать печатные платы, имеющие до 500 элементов и 2000 связей.

Пакет программ Or CAD фирмы Or CAD System Corp. является законченным и гибким программным блоком схемотехнического и конструкторского проектирования. Он обеспечивает ввод и вывод на печать принципиальных схем, трассировку печатной платы и другие операции . Пакет управляется с помощью иерархической разветвленной системы меню , легок в обучении пользованию, обладает многими дополнительными возможностями ввода и вывода схем.

Библиотека пакета содержит более 2700 изображений компонентов РЭС; можно легко создавать собственные начертания элементов. Простым нажатием клавиши легко выполняются многие графические операции при вводе и выводе схем: увеличение и уменьшение масштаба, преобразование (вращение, перенос, отображение ) элементов и любых заданных фрагментов схемы. В системе предусмотрены создание перечня элементов (спецификаций), возможность разведения проводников, шин, входов модулей.

Пакет Or CAD в настоящее время является самым удобным и богатым по своим возможностям для ввода и вывода графических изображений принципиальных схем РЭС.

Пакет имеет удобный выход на подсистемы моделирования и анализа РЭС, а также другие графические пакеты (PSPICE, P- CAD ).

Пакет универсального назначения AutoCAD фирмы Auto Desk разработан на самом современном уровне машинной графики и предоставляет разработчику исключительно широкие возможности проектирования разнообразных объектов, технических систем и устройств: домов, печатных плат, станков, деталей и одежды. Пакет представляет собой систему автоматизированной разработки чертежей, причем чертежи, рисунки и схемы создаются в интерактивном режиме, управляемом системой иерархических меню . В любой чертеж может быть вставлен поясняющий текст. В набор функций входит панорамирование, увеличение, масштабирование, поворот, секционирование , штриховка и другие операции преобразования изображений. В системе предусмотрены подсказки в любом состоянии и для любой команды.

В пакете разработан богатый выбор драйверов графических устройств — графических дисплеев, матричных принтеров, графических планшетов и плоттеров. Одним из важнейших достоинств пакета является возможность работы с трехмерной графикой, позволяющей строить реальные объекты, которые можно наблюдать в различных ракурсах (при желании невидимые линии на изображении стираются). Применен специальный метод полилиний для вывода сложных кривых контуров деталей.

Система AutoCAD непрерывно совершенствуется. Так, в последние версии системы включен интерпретатор языка Auto Lisp — одной из версий языка LISP , широко применяемого в символьной обработке и в системах искусственного интеллекта. Использование этого языка позволяет пользователю, с одной стороны, определять собственные функции и команды в среде AutoCAD, с другой — обеспечивать связь AutoCAD с другими приложениями.

Сейчас начинают появляться еще более сложные системы, включающие не только язык программирования , но и экспертные системы (экспертные настройки) для принятия решений и подсказок конструктору в процессе разработки. В эти настройки включен набор правил и математических моделей; конструктор в процессе работы может получить «советы» по оптимальному выбору тех или иных параметров разрабатываемой системы.

9.3. Функции и структуры операционных систем

Функции и структуры операционных систем имеют различия в одно- и многопроцессорных вычислительных системах, многомашинных комплексах и вычислительных сетях. Соответственно этому операционная система должна обеспечить одно- или мультипрограммный режим работы ЭВМ, режим мультиобработки задач, совместное функционирование уровней и подсистем САПР через специальную мониторную систему.

Для персональных ЭВМ наибольшее распространение получили операционные системы UNIX , MS DOS , Windows и другие.

Система UNIX достаточно проста по организации, легко переносится с одной машины на другие, ориентирована на пользователя-программиста. Система UNIX — это мультипрограммная система с коллективным доступом. Она обладает целым рядом достоинств: возможностью организации многоуровневой и многозадачной работы, высокой мобильностью, иерархической файловой структурой, гибким и богатым командным языком, богатой библиотекой сервисных процедур и функций. Эта система в настоящее время главным образом используется в исследовательских и учебных целях.

Широкое распространение в ПЭВМ получила операционная система MS DOS , являющаяся базовой для ЭВМ серии IBM PC и стандартом операционной системы для 16- и 32-разрядных персональных компьютеров. Система имеет развитый командный язык , возможности организации многоуровневых каталогов, работы с последовательными устройствами как с файлами, подключения дополнительных драйверов внешних устройств. Имеются трансляторы практически для всех популярных языков высокого уровня.

Важным достоинством операционных систем является возможность поддержки в ОЗУ так называемых виртуальных дисков. Под виртуальным диском понимается область ОЗУ , обращение к которой происходит точно так же, как если бы это был реальный физический диск . Подобное построение системы позволяет существенно повысить скорость записи и доступа к информации и значительно снизить нагрузку (число обращений) на реальный диск .

Для персональных ЭВМ разработан новый класс общесистемного программного обеспечения — так называемые программы-оболочки, которые существенно расширяют и дополняют понятие операционной системы . В традиционных операционных системах управляющие команды вводятся с клавиатуры; такой способ взаимодействия не нагляден и недостаточно удобен. С использованием программ-оболочек в полноэкранном режиме выполняются наиболее часто встречающиеся операции при работе с системой: просмотр содержимого каталога на дисках, переход из одного каталога в другой, копирование , перемещение и удаление файлов, запуск программ. Примерами таких программ-оболочек являются Norton Commander, Windows. Некоторые современные операционные системы имеют собственные программы-оболочки.

В последние годы началось активное вторжение персональных ЭВМ в обработку текстов, графических данных и т. д. В связи с этим специальным классом программного обеспечения выделились интегрированные пакеты программ, текстовые редакторы и динамические электронные таблицы.

Располагая текстовым редактором, персональную ЭВМ с печатающим устройством можно легко превратить в электронную пишущую машинку, по своим возможностям намного превосходящую обычные машинки: легкость изменения текста, исправления ошибок, вставка и удаление текста, распечатка в любом числе копий в различных форматах с использованием различных шрифтов и другие.

Известны текстовые редакторы Лексикон, Chi-Writer, Word , MultiMate и др.

Интересными программами являются динамические электронные таблицы, в ячейках которых могут помещаться тексты, числа и математические формулы, устанавливающие взаимосвязь между элементами ячеек. При работе программы может быть построена и рассчитана модель сложной системы, например предприятия, учреждения, другого экономического объекта. Современные динамические электронные таблицы (например, Lotus 1-2-3 FRAME WORK) включают в себя кроме собственно таблицы также текстовой редактор, СУБД , подсистему машинной графики, полиэкранный интерфейс , средства телекоммуникационной связи.

Контрольные вопросы и упражнения

1. Что представляет собой ПО САПР?
2. Перечислите документы, которые входят в состав ПО САПР.
3. Какова структура общесистемного ПО?
4. Поясните классы системного ПО.
5. Приведите примеры операционных систем для ПЭВМ.
6. Приведите основные характеристики и примеры прикладного программного обеспечения САПР РЭС.
7. Какие функции выполняет программа управления задачами?
8. Какие функции выполняет программа управления заданиями?
9. Что представляет собой ППП ?
10. Что характерно для ППП простой структуры?
11. Чем характеризуется ППП сложной структуры и программные системы?
12. Что называется программно-методическим комплексом САПР?
13. Какие функции выполняет операционная система?
14. Перечислите связи между отдельными программными модулями.
15. Какие ППП используются для проектирования РЭС?

Источник: intuit.ru