CAD-Thiết Kế bằng máy tính - phần 1 potx

3/31/2010 31 Đặc điểm của model cơ sở dữ liệu quan hệ • Dữ liệu được lưu trong các bảng có mối quan hệ với nhau, gọi là bảng quan hệ • Dữ liệu có tính độc lập cao, nghĩa là chương trình ứng dụng không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi cách biểu diễn dữ liệu bên trong. • Các quan hệ có thể được truy xuất tuần tự hay ngẫu nhiên • Đảm bảo các kỹ thuật giải quyết các vấn đề liên quan đến ngôn ngữ, tính phù hợp và dư thừa hàng cột bảng Bậc Tổng = hàng x cột Eno = employee number Ename = employee name Pno = project number Các phép toán đại số dùng trong dữ liệu quan hệ Nhược điểm của database quan hệ • Không mô tả được thế giới thực • Các bảng có cấu trúc quá tải về ngôn ngữ: do một kiểu cấu trúc dùng để mô tả đủ loại thông tin (các phần tử, các mối quan hệ, các đặc thù), một bảng không thể đủ để diển tả dữ liệu và các quan hệ • Được thiết kế cho dữ liệu đồng nhất: cho rằng tất cả các dữ liệu có cùng cấu trúc. • Không có kiểu dữ liệu mới được thêm vào sau khi bảng đã hình thành • Số phép toán hạn chế, không thể thêm sau khi dựng bảng • Những cấu trúc dữ liệu phức tạp của ứng dụng không phù hợp với dạng dữ liệu của hệ thống cơ sở dữ liệu. Model cơ sở dữ liệu định hướng đối tượng (ODBMS) • Object-oriented database – Dữ liệu được lưu và truy xuất dưới dạng các đối tượng thiết kế – Các đối tượng thiết kế là cơ sở đảm bảo tính thống nhất để chèn, xoá, sửa chữa đối tượng thành viên. – Model định hướng đối tượng phải trọn vẹn và thống nhất tốt để truy xuất cho các ứng dụng 3/31/2010 32 Lịch sử phát triển Ưu điểm của ODBMS • Khả năng mô hình hoá phong phú • Có tính mở rộng • Loại trừ được sự không phù hợp • Ngôn ngữ tham vấn đễ hiểu hơn • Hỗ trợ sự di chuyển dài hơi • Dễ ứng dụng cho các cơ sở dữ liệu nâng cao • Tính thực thi tốt hơn • Rất thích ứng với các ứng dụng CAD/CAM Nhược điểm của ODBMS • Thiếu model dữ liệu vạn năng • Thiếu kinh nghiệm • Thiếu tiêu chuẩn • Phức tạp So sánh model định hướng đối tượng và model quan hệ Class giống như Relation nhưng có thêm tính kế thừa Object Instance giống như Tuple (hàng) nhưng có thể mang bất kỳ cấu trúc dữ liệu nào hỗ trợ bở ngôn ngữ định hướng đối tượng như Java. C++ Attribute giống như Column nhưng có thể mang bất kỳ dạng dữ liệu nào như Java hay C++, kể cả việc tham chiếu tới các đối tượng khác. Method thì khác nhiều so với Procedure vì được viết bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao như Java và C++, nên có khả năng tính toán hoàn thiện hơn So sánh thị trường của các dạng cơ sở dữ liệu Relational Database Object-Oriented Database Pre & Post relational Database Thị trường của cơ sở dữ liệu quan hệ là thống trị Trong tương lai cơ sở dữ liệu định hướng đối tượng sẽ phát triển Tóm lược • Cấu trúc dữ liệu tập hợp các dữ liệu được sắp xếp theo một quy luất nhất định. • Là phần mềm cho phép truy xuất để sử dụng và biến đổi dữ liệu trong bộ nhớ database • Có 4 dạng cơ sở dữ liệu thông dụng là – Cơ sở dữ liệu thứ bậc – Cơ sở dữ liệu mạng – Cơ sở dữ liệu quan hệ – Cơ sở dữ liệu định hướng đối tượng • Các hệ thống CAD/CAM hiện tại chủ yếu sử dụng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ. • Hiểu được nguyên tắc của việc tổ chức quản lý dữ liệu trong các phần mềm CAD/CAM sẽ giúp người dùng sử dụng phần mềm CAD/CAM tốt hơn. 3/31/2010 33 TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA SỰ CẦN THIẾT PHẢI CÓ TIÊU CHUẨN ĐỒ HOẠ • Vào những năm đầu của đồ họa máy tính (1963-1974), phần mềm đồ họa được thiết kế phải phụ thuộc vào phần cứng được sử dụng. Việc này gây khó khăn cho cả người dùng lẫn người bán. • Do đó cần thiết phải có các chuẩn đồ họa Yêu cầu đối với các tiêu chuẩn đồ hoạ • .Dễ lưu động (portable): Có thể dùng cho nhiều loại màn hình (thí dụ viết cho màn hình DVST nhưng có thể dùng được với loại quét mành dẽ dàng). • .Dữ liệu hình ảnh phải dễ lưu động. Việc mô tả và lưu trữ hình ảnh phải không phụ thuộc màn hình. • .Văn bản phải dễ lưu động. Văn bản (text) phải không phụ thuộc phần cứng. • .Cơ sở dữ liệu của đối tượng phải dễ chuyển đổi. Người dùng hệ thống CAD/CAM phải truyền được dữ liệu từ hệ thống CAD/CAM này sang một hệ thống CAD/CAM khác khi cần thiết. • Với những nhu cầu trên, từ 1974, đã có những cố gắng trong việc tìm kiếm và xây dựng những tiêu chuẩn đồ hoạ. Để phát triển các tiêu chuẩn đồ họa đã có những hoạt động sau • .Ủy bản kế hoạch phát triển đồ họa (GSPC) Graphic Standards Planning Comitee được thành lập năm 1974 bởi ACM – SIGGRAPH. • .Ủy ban phát triển tiêu chuẩn đồ họa được thành lập 1975 bởi DIN. • .IFIP đã tổ chức một hội thảo (worshop) về Methodology in Computer Graphics năm 1976 • .Tiêu chuẩn CAD của Graphic Kernel System (GKS) được công bố năm 1982. • Kết quả của những cố gắng trên đã dẫn đến việc ra đời của các tiêu chuẩn đồ họa khác nhau. Một số tiêu chuẩn đồ họa điển hình. • 1.Tiêu chuẩn Siggraph CORE : • Do Special Interest Group on Graphics (Siggraph) of the Association For Computing Machinary ( ACM) đưa ra năm 1977 và được sửa lại năm 1979, đảm bảo một hệ thống lệnh chuẩn hóa. • Điều khiển cấu trúc • Hiển thò góc đồ họa • Tùy theo phần cứng và ngôn ngữ • Lúc đầu dùng để phát triển đồ họa 2D và 3D sau đó có thêm phần thao tác raster (digital). 2.Tiêu chuẩn GKS (Graphic Kernel System) • Đặc điểm của GKS: (Do DIN phát triển và công nhận là chuẩn mực đồ họa của ANSI và ISO). • .Device independente. Không phụ thuộc thiết bò: Tiêu chuẩn không yêu cầu thiết bò xuất nhập có gì đặc biệt. • .Text/ Annotation: Toàn bộ text/annotation là viết bằng ngôn ngữ tự nhiên như tiếng Anh. • .Display management: Các chức năng quản lý màn hình, điều khiển chuột và các yếu tố khác hoàn toàn được đảm bảo. • .Graphics Function: Các chức năng đồ họa 2D và 3D được xác đònh. 3/31/2010 34 • GKS đề nghò 2 chương trình để xác đònh hình ảnh do người dùng dựng nên: • Các chương trình vẽ hình học cơ sở (primitives), • Các chương trình tạo đặc tính (attribute) 2.Tiêu chuẩn GKS (Graphic Kernel System) Các chức năng hình học cơ sở  Polyline: Để vẽ các đoạn thẳng nối tiếp nhau.  Polymarker: Để vẽ một tập các dấu hiệu hoặc hình thể.  Fill Area: Để vẽ Polygon và miền bao kín  Text: Để tạo các chữ  GDP ( Generized Drawing Primitives): Để xác đònh các đối tượng tiêu chuẩn như vòng tròn, ellips, Các chức năng tạo đặc tính • Xác đònh sự thể hiện màu hoặc dạng đường của hình ảnh. • Lớp hiện tại của GKS là một GKS - 3D có thể đảm bảo một số chức năng khác. • Mặc dù sự phát triển của GKS bò ảnh hưởng bởi hệ thống CORE, hai hệ thống này có những điểm khác nhau. Hệ thống CORE có một số vấn đề liên quan đến việc di chuyển chương trình. Trên quan điểm công nghệ, hệ thống CORE bò lu mờ bởi sự phát triển của GKS. 3. Tiêu chuẩn PHIGS • (Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics Standard) (Tiêu chuẩn đồ họa tương tác có thứ bậc của người lập trình). • Gồm các chức năng đồ họa 3D và di chuyển. • Nó có thể kiểm soát động (dynamic) tính chất của vật thể nguyên thủy ở dạng được phân đoạn (Segment). • Tiêu chuẩn PHIGS xác đònh một tập hợp các khái niệm logic độc lập đối với thiết bò. Các nhà lập trình ứng dụng có thể sử dụng các khái niệm này theo các nguyên tắc của PHIGS. . 4. GM solid: – Do General Motors đề nghò để dùng máy tính trong việc thiết kế, phân tích và chế tạo các thành phần của ô tô và dụng cụ. Các phương trình cơ bản gồm block, xilanh, cane và quadratic surfacs. Phụ thuộc vào đặc điểm của GKS. 5. CGM - Computer Graphis Metafile: Có nguồn gốc từ VDM (Virtual device metafile): xác đònh các chức năng cần thiết để mô tả hình ảnh. Những mô tả này có thể lưu trữ và truyền từ thiết bò đồ họa này đến thiết bò khác. VDM bây giờ được gọi là CGM (computer graphics metafile). 6.VDI - Virtual Device Interface : – VDI được thiết kế để giao diện máy in với GKS hay PHICS. Nó không thể giao diện được với những trạm thiết kế thông minh hoặc môi trường nối mạng. VDI giờ được gọi là CGI (computer graphics interface). ִđược công nhận là tiêu chuẩn Mỹ Y4.26M vào tháng 9-1981. Nó có khả năng chuyển đổi dữ liệu của model giữa các hệ thống CAD/CAM. 7. IGES (initial graphics exchange specification) 3/31/2010 35 8. NAPLPS (North American presentation-level protocol syntax) • được công nhận là tiêu chuẩn CANADA và ANSYS năm 1983. Nó mô tả text và hình ảnh dưới dạng trình tự các byte trong bộ mã ASCII. • Việc hiểu biết các tiêu chuẩn này có thể được dùng để phát triển những hệ thống CAD/CAM khác nhau. TIÊU CHUẨN CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU • Rất nhiều khi cần phải chuyển các bản vẽ được vẽ trong một hệ thống này sang một hệ thống khác. Thí dụ: từ CADKEY sang AutoCAD hay từ AutoCAD sang ANSYS, v.v… Việc này yêu cầu phải viết các chương trình biên dòch giữa các phần mềm với nhau. Thí dụ nếu có 5 hệ thống thì cần phải có 10 trình biên dòch. • Để giải quyết vấn đề hóc búa này cần phải tạo ra các neutral files (các file trung hòa). Các hồ sơ này có dạng chuẩn và vì thế các hệ thống CAD có thể có các chương trình tiền xử lý (Preprosessors) để chuyển các bản vẽ của mình sang neutral file và có các chương trình hậu xử lý (Postprocessors) để chuyển các neutral file sang bản vẽ của mình (hình 6.20). • Biên dòch dữ liệu trực tiếp Hê thống A Hê thống D Hê thống C Hê thống B Hê thống E • Sự cần thiết trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm CAD dẫn đến nhiều tổ chức và nhóm tiêu chuẩn hóa trên thế giới phải tạo ra các tiêu chuẩn. Sự phát triển các tiêu chuẩn này có 2 giai đoạn. • .Shape based format (tiêu chuẩn đònh dạng dựa vào hình dạng sản phẩm) • .Product data based format (tiêu chuẩn đònh dạng dựa trên dữ liệu sản phẩm) ESP BOING CIIN GE NEUTRAL DATABASE USAF ICAM IGES 1.0 ANSY Y14.26M IGES 2.0 PDES ESPRIT PDDI ISO STEP IGES 3.0 IGES 4.0 IGES 5.0 IGES 6.0 CAM-1 XBF-2 DIN TAP, VDAFS SET Shape-Based Format Product Data- Based Format ISO Standard 1979 1982 1986 1988 1996 Shape based format • Các file chuyển đổi là các file trung hòa được đònh dạng dựa trên hình dạng sản phẩm. Chúng có thể dùng chung cho bất cứ phần mềm nào. Thuộc loại này có – IGES – DXF 3/31/2010 36 Tiêu chuẩn IGES (Initial Graphics Exchange Specification) • Quá trình phát triển của IGES – Ủy ban IGES được thành lập 1979. Cơ sở đầu tiên của IGES là CAD/CAM Integrated Information Network (CIIN) của hãng Boing. – V. 1.0 ra đời năm 1980. V.1.0 –Mechanical 2D và 3D drawings – V.2.0 – 1983 – Sculpture surface. – V.3.0 – 1986 – AEC, Piping, v.v. – V.4.0 - 1988 – Constructive Solid Geometry – V.5.0 – 1990 – Rationalisation of existing formats – V.6.0 – 1991 – B – REP solids. • IGES cho phép chuyển dữ liệu từ 1 hệ thống CAD này sang 1 hệ thống CAD khác CAD system 1 Preprocessor IGES files Postprocessor CAD system 2 ִPhần mềm chuyển đổi dữ liệu từ một hệ thống CAD sang IGES gọi là Preprocessor, còn phần mềm chuyển đổi dữ liệu từ IGES sang một hệ thống CAD khác gọi là Postprocessor. Cũng như phần lớn các hệ thống CAD khác IGES dựa trên các khái niệm về đối tượng từ đơn giản như điểm, đường, đường tròn, v.v. đến phức tạp như kích thước, mặt cong,… Tiêu chuẩn IGES (Initial Graphics Exchange Specification) Các đối tượng trong IGES được chia làm 3 loại. • a/ Hình học: Đường, đường cong, mặt v.v. xác đònh một đối tượng. • b/ Ghi chú: (Annotation): Dimention, notes, title block. • c/ Structure: Phương pháp mà hệ thống CAD dùng để phối hợp các đối tượng khác nhau để mô tả vật thể một cách dễ dàng hơn (block, cell, v.v. trong CAD systems). • Tiêu chuẩn IGES chủ yếu là một bảng liệt kê cấu trúc và cú pháp của file trung hoà dưới dạng mã nhò phân ASCII. Các bản ghi của IGES gồm có 80 cột trong đó 72 cột đầu chứa dữ liệu, 8 cột còn lại là số thứ tự của bản ghi và được dùng để đònh vò các bộ phận. 1. Phần mở đầu: Chứa thông tin về đặc tính của hệ thống gốc 2. Phần tổng quát: Gồm có 24 trường cần thiết cho việc chuyển đổi file. Các trường này ghi các đặc tính của đối tượng cần chuyển đổi như tên file, tên người gửi, trên người nhận, tỉ lệ, đơn vò, giá trò toạ độ lớn nhất,… 3. Phần thư mục chứa các đối tượng: Là danh sách của tất cả các đối tượng được xác đònh trong IGES file cùng với các đặc tính gắn liền với đối tượng như màu sắc, kiểu đường, chiều dày nét vẽ, v.v. 4. Phần dữ liệu các tham số: chứa các đặc tính của đối tượng như giá trò các tọa độ, ghi chú, số lượng điểm dữ liệu của đường spline,… Tham số đầu tiên là kiểu đối tượng, các tham số sau là dựa trên đối tượng này. Mỗi đối tượng có mũi tên chỉ thư mục chứa nó, nằm trong cột từ 66 đến 72. 5. Phần kết: Ghi dấu chấm hết cho file và chứa tổng số bản ghi cho mục đích kiểm tra dữ liệu. Một file IGES gồm có 5 phần Nhược điểm của IGES: – .Phức tạp và cồng kềnh – .Một file IGES lớn gấp 5 lần một file đồ họa tương đương. – .Một số đối tượng mà các ứng dụng CAD chuyển hay yêu cầu còn chưa thể được tạo nên. – Vì IGES được xem xét lại thường xuyên, nhiều nhược điểm có thể được giới hạn trong tương lai. Tiêu chuẩn DXF (Data Exchange File) – Là một dạng file trung hoà được hãng Autodesk phát triển để dùng với phần mềm AutoCAD của họ. File này cho phép truyền dữ liệu giữa các sản phẩm của Autodesk hoặc chuyển đổi dữ liệu giữa những hệ thống CAD khác hỗ trợ file trung hoà này. Nó được dùng rộng rãi giữa các hệ thống CAD trên cơ sở máy tính cá nhân làm công cụ lưu dữ liệu ở dạng chuyển đổi. 3/31/2010 37 Product data-based format (Đònh dạng file trung hoà dựa trên dữ liệu sản phẩm) • Kinh nghiệm đạt được từ các tiêu chuẩn dựa trên việc chuyển đổi dữ liệu shape và không shape cùng với sự cần thiết phải tự động hóa các chức năng CAD/CAM dẫn đến việc phát triển các tiêu chuẩn chuyển đổi dựa trên dữ liệu thiết kế và chế tạo.  Tiêu chuẩn thứ nhất được phân tích là Product Data Definition Interface (PDDI) của US AIR FORCE.  Ủy ban kỹ thuật của ISO có tên là TCI 84 (Industrial Automation Systems) đã đưa ra tiêu chuẩn STEP (Standard For Transfer and Exchange of Product Model Data) vào năm 1984  Họ đã xem xét các tiêu chuẩn IGES, SET, PDDI, và VDAFS và gần nhất là PDES và CAD-1. Ủy ban có tên là TCI 84/SC4. Nhiệm vụ của họ là phát triển 3 tiêu chuẩn quốc tế:  ISO 10303.  PART - LIB (Product Data Representation and Exchange ) -ISO – 13584  Manufacturing management data. Khởi đầu năm 1991. Tiêu chuẩn PDES (Product Data Exchange using STEP) • Khởi đầu vào năm 1985 • Tiêu chuẩn này được thiết kế để hỗ trợ bất kỳ một ứng dụng công nghiệp nào ( cơ khí, điện, thiết kế nhà máy, kiến trúc, kỹ thuật ( Engineering) và kết cấu v.v). • Bao hàm các chức năng thiết kế, phân tích, chế tạo, đảm bảo chất lượng, thử và những hỗ trợ khác. • Để hỗ trợ tự động hóa công nghiệp, tiêu chuẩn PDES mã hóa các thông tin ở dạng mà máy tính có thể biên dòch trực tiếp được. Các tiêu chuẩn đồ họa khác. • SET- (Standard d’Exchange et de Transfert) • PDDI- ( Product Data Definition Interface) • VDA/FS ( Verband der Deutschen Automobil Industrie – Flachen – Schnittsteile) Tiêu chuẩn SET (Standard d’Exchange et de Transfert). • Do Airospatiale ở Pháp đưa ra trên cơ sở IGES data Model nhưng ở dạng gọn hơn nhiều. Vì IGES có kích thước file qúa lớn và không thể chuyển dữ liệu CAD của họ thông qua IGES được, do đó họ đã phát triển phần mềm của họ thành SET. Các dạng File của họ cho phép chia sẻ data giữa các record (bản ghi) nên giảm đáng kể kích thước file so với IGES. • Lần đầu tiên SET được công bố vào năm 1983 và sau đó vào năm 1984 với nhiều cải tiến hơn. So với IGES 2.0, file của SET giảm đến 80 lần, thời gian truy xuất nhanh hơn gấp 3 lần. SET được ứng dụng trong kỹ thuật hàng không Châu Âu. Tiêu chuẩn PDDI (Product Data Definition Interface): • Phát triển bởi US Air Force dùng để xác đònh và trình bày giao diện hoàn thiện giữa thiết kế và chế tạo. Công ty Mcdonnell là khách hàng đầu tiên vào năm 1982. 3/31/2010 38 Tiêu chuẩn VDA/FS ( Verband der Deutschen Automobil Industrie – Flachen – Schnittsteile) – Là dạng file cho phép chuyển đổi tự do dữ liệu bề mặt giữa các nhà sản xuất ô tô Đức và các nhà cung cấp vì IGES được xem là không thích ứng với nhu cầu của họ. – Không giống như các tiêu chuẩn khác, VDA/FS chỉ dùng được trong phạm vi nhỏ hẹp của CAD. Tuy nhiên nó vẫn rất hữu ích. VDA/FS được công nhận như là một tiêu chuẩn đồ họa của DIN. DMIS (Dimensional Measurement Interface Specification) – Là một tiêu chuẩn mới về truyền thông do CAM- I thiết lập cho chế tạo. – Mục tiêu của DMIS là truyền thông hai chiều dữ liệu kiểm tra giữa máy tính và thiết bò đo – Dữ liệu hình học và thông tin gia công được dùng để tạo chương trình NC và chương trình kiểm tra trên máy CMM. Tóm lược • Tiêu chuẩn hố trong đồ hoạ máy tính và chuyển đổi dữ liệu là một sự cần thiết để dễ chuyển đổi dữ liệu đồ hoạ và văn bản, khơng phụ thuộc phần cứng • Đã có nhiều cố gắng trên thế giới để tạo ra những tiêu chuẩn đồ hoạ như GKS, GKS 3D, PHIGS, GM Solid, CGM, NAPLPS, STEP, PDES, • Việc chuyển đổi dữ liệu gữa các phần mềm CAD/CAM đòi hỏi phải có những tiêu chuẩn. Q trình phát triển của các phần mềm CAD/CAM đã cho ra đời những tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu sau: IGES, STEP, DXF, SET, PDDI, VDA/FS, DMIS. • Nắm được ý nghĩa và bản chất của việc tiêu chuẩn hố trong đồ hoạ máy tính, sẽ giúp cho người dùng hiểu được q trình hình thành và phát triển của các hệ thống CAD/CAM và sử dụng tốt hơn phần mềm CAD/CAM. . 1. 0 ANSY Y14.26M IGES 2.0 PDES ESPRIT PDDI ISO STEP IGES 3.0 IGES 4.0 IGES 5.0 IGES 6.0 CAM -1 XBF-2 DIN TAP, VDAFS SET Shape-Based Format Product Data- Based Format ISO Standard 19 79 19 82 19 86 19 88 19 96 Shape. các phần mềm CAD/CAM sẽ giúp người dùng sử dụng phần mềm CAD/CAM tốt hơn. 3/ 31/ 2 010 33 TIÊU CHUẨN ĐỒ HỌA SỰ CẦN THIẾT PHẢI CÓ TIÊU CHUẨN ĐỒ HOẠ • Vào những năm đầu của đồ họa máy tính (19 6 3 -1 974),. V. 1. 0 ra đời năm 19 80. V .1. 0 –Mechanical 2D và 3D drawings – V.2.0 – 19 83 – Sculpture surface. – V.3.0 – 19 86 – AEC, Piping, v.v. – V.4.0 - 19 88 – Constructive Solid Geometry – V.5.0 – 19 90