Машинная графика, как подсистема САПР

Подсистемы машинной графики (ПМГ) относятся к обслуживающим подсистемам и обеспечивают обработку графической информации, а также формирование и вывод изображений. На ПГМ возлагается решение трех основных задач: ввод в систему исходных данных; получение изображений, фиксирующих результаты процесса проектирования; организация графического диалога человека с ЭВМ в реальном масштабе времени.

Подсистема машинной графики, как и любая подсистема САПР, состоит из обеспечения: математического, лингвистического, программного, технического, информационного, методического, организационного. Реализуется МГ на комплексе средств автоматизации проектирования, который является взаимосвязанной совокупностью видов обеспечения.

К математическому обеспечению относятся методы, математические модели и алгоритмы выполнения процесса проектирования. В МГ используется геометрическая версия математического моделирования, при котором двумерные, трехмерные и многомерные изображения состоят из точек, линий и поверхностей.

К лингвистическому обеспечению относятся - языки проектирования, терминология, правила формализации естественного языка, а также методы сжатия и развертывания текстов.

Программное обеспечение включает программы на машинных носителях и эксплуатационную документацию. Основу программного обеспечения МГ составляют пакеты прикладных программ (ППП МГ), представляющие собой набор программ, реализующих на ЭВМ инвариантные и объектно - ориентированные графические процедуры.

Техническое обеспечение - устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их сочетания. На рис. 18 приведена общая классификация технических средств машинной графики.

Рис.18.

Информационное обеспечение - документы, содержащие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов.

Методическое обеспечение - документы, в которых отражены состав и правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования, т.е. отражена новая технология проектирования.

Организационное обеспечение - положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и взаимодействие их с комплексом средств автоматизации проектирования.

Структурное единство подсистемы МГ достигается благодаря связям между компонентами различных обеспечений, образующих подсистему. Вхождение подсистемы МГ в систему САПР обеспечивается связями с компонентами других подсистем САПР. При этом подсистема МГ не является полностью инвариантной по отношению к объекту проектирования, в ней наряду с инвариантными элементами имеются и объектно - ориентированные.

В общем случае в подсистеме МГ можно выделить четыре уровня, в зависимости от инвариантности к классу объектов проектирования применяемых технических средств ввода - вывода графической информации (табл. 3)

Подуровневая структура подсистем МГ. Таблица 3.

Уровни	Основные элементы обеспечения подсистемы
	лингвистического	математического	программного
4-й - объек-тивно - ориентированный	Языки описания графических образов проектируемых объектов и взаимодействия проектировщика с ЭВМ	Математические методы и алгоритмы построения изображения класса объектов	Программы построения графических изображений заданного класса объектов проектирования
3-й - базисный проблемно- ориенти-рованный	Языки описания типовых функций и изображений проблемной ориентации	Математические методы и алгоритмы решения геометрических задач проблемной ориентации	Программы, реализующие типовые графические функции данной проблемной ориентации
2-й - базисный общих гра-фических функций	Внутренние языки представления графических данных в независимых от графических устройств форматах	Математические методы и алгоритмы, описывающие реализацию базисных графических функций	Программы, реализу-ющие базисные общие функции графического ввода - вывода
1-й - ориентированный на типы гра-фических устройств	Внутренние графические языки или системы команд графических устройств	Математические методы и алгоритмы преобра-зования форматов графических данных	Программы преобра-зования форматов графических данных и формирования файлов команд графических устройств
0-й - системный	Операционная система ЭВМ, языки программирования и управления вычислительным процессом и базами данных; ЭВМ и устройства графического ввода - вывода

Самый высокий - 4-й уровень - объектно - ориентированный. В его функции входит связь с проектирующими подсистемами САПР и генерация изображения объектов проектирования с использованием возможностей 3-го и 2-го уровней.

3-й уровень - проблемно - ориентированный, предназначен для реализации графических функций и изображений, типовых для данной проблемной ориентации (например, выпуск чертежей, обработка результатов эксперимента, работа с трехмерными объектами).

2-й уровень составляет обеспечение реализации наиболее общих процедур графического ввода - вывода, не зависящих от проблемной ориентации и применяемых технических средств. В существующих системах этот уровень представлен базовыми пакетами прикладных программ МГ или графическими языками, обеспечивающими формирование графических примитивов и установку их атрибутов, в также выполнение аффинных преобразований над графическими фигурами и связь с устройствами ввода.

1-й - низший уровень является приборно - зависимым и обеспечивающим формирование и вывод изображения на конкретные графические устройства.

Классификация подсистем машинной графики осуществляется по различным признакам. По степени зависимости от объекта проектирования и применяемых технических средств различают инвариантные и объектно - ориентированные ПМГ. Если первые не зависят от объектов проектирования, то вторые полностью учитывают их специфику.

По степени зависимости от применяемых технических средств ПМГ бывают приборно - ориентированные и приборно - независимые. Если первые настроены на структуру команд конкретных графических устройств и не имеют средств адаптации к устройствам других типов, то вторые ПМГ ориентируются на некоторые независимые форматы представления данных и команд управления, содержащихся в графических протоколах. Благодаря этому приборно - независимые ПМГ относительно легко адаптируются к различным графическим устройствам.

По месту в процессе автоматизированного проектирования различают ПМГ графического ввода, геометрического моделирования и графического вывода.

ПМГ графического ввода служат для автоматического, полуавтоматического или ручного кодирования и ввода в ЭВМ данных, описывающих чертежи, графики, расчетные схемы и т.п.

ПМГ геометрического моделирования обеспечивают описание геометрических объектов, их преобразование, выполнение геометрических расчетов и т.п.

ПМГ графического вывода предназначены для вывода на графические дисплеи или графопостроители промежуточных и окончательных результатов автоматизированного проектирования чертежей в ортогональных проекциях, изображений в аксонометрии и перспективе, графиков, диаграмм и т.п.

В зависимости от режима проектирования различают диалоговые и пассивные (пакетные) ПМГ. Все названные выше подсистемы (ввода, моделирования и вывода) можно реализовать и в диалоговом и в пакетном режимах.

В зависимости от режимов применения во взаимодействии с проектирующими специализированными подсистемами САПР различают ПМГ автономного, неавтономного и смешанного применения.

ПМГ автономного применения дают возможность решать задачи проектирования без использования специализированных подсистем САПР, таких как, композиционное размещение на участке архитектурных объектов, размещение технологического оборудования на производственных площадях, трассировка коммуникаций в производственных цехах. Важной областью автономного применения ПМГ является изготовление по эскизам и схемам проектировщиков проектной документации.

ПМГ с неавтономным режимом применения используются только со специализированными подсистемами САПР, с которыми они имеют непосредственную информационную связь.

Подсистемы, выполняющие некоторые проектные операции как автономно, так и совместно с другими подсистемами САПР, называются ПМГ смешанного применения.

Дата добавления: 2014-11-20