Программное обеспечение подсистем автоматизированного выпуска чертежей

Автоматизация выпуска проектно - графической документации - одна из главных целей применения средств машинной графики в САПР. Предметом автоматизации являются графические документы, предусмотренные на различных стадиях проектирования изделий и объектов. От стадии к стадии изменяется состав и вид документов, увеличивается их количество по мере проработки проекта и повышается детализация представленной на чертежах информации об объекте.

Выпускаемая графическая документация должна удовлетворять по составу и качеству требованиям системы государственных стандартов ЕСКД.

Так как в САПР непосредственно стыкуется с автоматизированной системой технологической подготовки производства, то подсистемы машинной графики для выпуска чертежей должны также учитывать требования комплекса государственных стандартов ЕСТД по подготовке графической технологической документации. К такой документации относятся карты технологического процесса, схема производства строительных работ и т.д.

Графические документы состоят из изображений и текстов. Изображения графических документов делятся на оригинальные и типовые. Первые строятся и вычерчиваются на основании общих правил выполнения чертежей ЕСКД и представляют собой изображения оригинальных частей проектируемого объекта. Для типовых изображений характерна унификация форм элементов и их взаимного расположения. При формировании типовых изображений дополнительно применяются правила выполнения чертежей различных изделий, условные обозначения, а также правила и условные обозначения, которые устанавливаются отраслевыми стандартами и стандартами предприятий.

Многообразие видов изображений проецируемых объектов иллюстрируется на примере классификации различных чертежей детали (рис. 1). Оригинальные чертежи необходимо создавать каждый раз. Они включают и типовые изображения, конфигурация которых установлена ЕСКД и другими стандартами. В отдельных видах чертежей, например в электрических схемах, количество типовых изображений составляет 80-90%, в некоторых машиностроительных чертежах их 60-80%, такой же порядок типовых изображений и в строительных чертежах.

На основании этого характерной составной частью программного обеспечения машинной графики САПР являются базы данных (библиотеки) типовых изображений или типовых элементов чертежей (ТЭЧ).

Типовые изображения в зависимости от возможных изменений формы и состава образующих их элементов разделим на несколько групп.

1. ТЭЧ-К - группа графических констант, т.е. элементов, конфигурация и масштаб представления которых остаются неизменными для всех чертежей, например условные обозначения приборов и узлов на сантехнических и электротехнических схемах;

2. ТЭЧ-М - группа масштабируемых констант. Состоит из изображений, конфигурация и взаимная пропорциональность размеров которых остается постоянной, а масштаб их представления приводится к масштабу конкретного чертежа, например условные изображения колонн, ригелей, диафрагм, панелей на монтажных схемах зданий и сооружений;

3. ТЭЧ-П - группа параметрических изображений, конфигурация которых изменяется в широких пределах при наперед заданных вариациях позиционных, метрических и логических (структурных) параметров. В ТЭЧ-П выделим по крайней мере две подгруппы: ТЭЧ-ПР - типовые изображения с переменными размерами элементов, например чертежи зубчатых колес; ТЭЧ-ПС - типовые изображения с переменными размерами и переменным составом элементов, например опалубочные чертежи колонн, в которых могут изменяться размеры, а также привязка, количество и типы закладных деталей.

Рис. 40

Для чертежей схем выделяется особый тип изображений параметрических ТЭЧ, графическая часть которых суть ТЭЧ-К или ТЭЧ-М, а параметрами являются текстовые надписи, например текст условной марки ригеля, плиты в монтажных схемах.

Выделение ТЭЧ в МГ САПР производится не только по типовым геометрическим формам начертания, но и по семантическому принципу. Принцип состоит в том, что каждому ТЭЧ ставится в соответствие изображение некоторого целостного структурного элемента объекта. Например, деталь в машиностроении, элементы конструкции в строительстве, условные изображения полупроводниковых приборов в радиоэлектронике и т.п.

Программные средства базы данных (БД) ТЭЧ обеспечивают: ввод и трансляцию описаний ТЭЧ; запись изображений в БД непосредственно с программ; удаление, замену ТЭЧ; вызов и интерпретацию графических данных с выполнением необходимых преобразований (перенос, поворот, масштабирование) для включения информации в поток данных формирования конкретного чертежа; визуальный контроль изображения ТЭЧ; выдачу различной справочной информации о типе ТЭЧ, масштабе, параметрах управления и порядке из задания.

БД ТЭЧ имеют иерархическую и сетевую структуру, которая допускает ссылки на уже существующие в БД типовые изображения.

Каждый ТЭЧ формируется и записывается в БД с собственной (локальной) системе координат и имеет одну особую (базовую) точку. Эта точка используется в качестве опорной при выполнении аффинных преобразований над координатами графических элементов, входящих в типовое изображение при установке ТЭЧ в заданную точку конкретного чертежа с требуемой ориентацией.

Для описания типовых изображений группы ТЭЧ-П используются специализированные языки высокого уровня, чаще всего процедурные графические расширения традиционных языков программирования.

Общая схема программного обеспечения подсистемы выпуска чертежей представлена на рис. 40. Прикладные программы документирования формируют изображения на основе цифровой модели объекта (ЦМО), цифровой модели чертежа (ЦМЧ) или результатов расчета характеристик объекта, требующих графического представления.

Представленые на рис. 41 прикладные программы документирования формируют изображения на основе цифровой модели объекта (ЦМО), цифровой модели чертежа (ЦМЧ) или результатов расчета характеристик объекта, требующих графического представления.

Характерными компонентами программного обеспечения подсистем автоматизированного выпуска чертежей являются программные средства нанесения различных обозначений и основных надписей согласно стандартам ЕСКД, а также программы функционального уровня, которые реализуют различные элементарные операции, типичные для вычерчивания графических документов. Например, вычерчивание различных криволинейных контуров; штриховка областей, ограниченных контурами различных видов; построение линейных, радиальных, угловых размеров и формирования размерных цепочек.

Программы нанесения различных обозначений по ЕСКД обеспечивают: вычерчивание формата и рамки, заполнение основных надписей в штампах, вычерчивание линий сечений и разрезов, линий - выносок, обозначений допусков формы и расположения поверхностей, стрелки - указателя.

Рис. 41

Такие обозначения в машинной графике называют базовыми графическими символами (БГС) или специализированными графическими функциями оформления чертежей (СГФ). Каждой СГФ ставится в соответствие некоторая подпрограмма, которая по задаваемым из прикладной программы параметрам обеспечивает генерацию последовательности графических примитивов для вывода изображения на графические устройства. Примеры СГФ приведены на рис. 3.

В основе формирования и вывода любого графического документа лежит создание его модели, которую называют цифровой моделью чертежа. ЦМЧ представляет собой некоторую упорядоченную, иерархическую или сетевую структуру типовых элементов изображения (фрагментов), параметров их привязки и ориентации на листе чертежа, данные для нанесения основных надписей и условных обозначений.

К основных информационным составляющим модели (рис. 3) относятся чертежная область, графические элементы и структурные связи между ними, а также атрибуты графических элементов.

Наиболее крупными структурными единицами чертежа являются виды - прямоугольные поля чертежной области, которые характеризуются своими минимаксными координатами, типом, масштабом представления и именем. По типам виды подразделяются на графические, в которых размещаются изображения проекций объектов проектирования, и специальные - спецификации, основные надписи, примечания. Для обработки и визуализации каждого специального вида, как правило, используется отдельная программа.

Рис. 42

Графические элементы объединяются в группы и фрагменты. Такое объединение может носить условный характер с целью выполнения совместных операций преобразования и мультиплицирования изображений в диалоговом режиме или нести семантическую нагрузку, т.е. представлять собой узел конструкции. Для обеспечения однозначной связи между графическим изображением и цифровой моделью объекта проектирования группам и фрагментам присваиваются имена (идентификаторы).

Уровень графических элементов в модели чертежа представлен простыми графическими элементами (примитивами и некоторыми геометрическими фигурами), ТЭЧ и элементами оформления.

Для каждого графического элемента в модели хранится информация о координатах определяющих точек, графических атрибутах и специфических для конкретного элемента неграфических данных, принадлежности к определенному слою чертежа и уровню детализации при выводе. Под слоем понимается самостоятельная поименованная часть модели чертежа, изображение которой при выводе перекрывается с остальными частями чертежа. В любой момент сеанса работы возможно отображение на экране графического дисплея одного, нескольких или всех слоев одновременно.

По способам формирования ЦМЧ и ее связи с моделью объекта различают подсистемы графического документирования (ПГД) автономного, неавтономного и смешанного применения.

ПГД автономного применения работает без непосредственной связи со специализированными подсистемами САПР. ЦМЧ в такой подсистеме формируется на основе трансляции описания чертежа на специализированном ВГ -языке, например диалоговом графическом языке компоновки чертежа на экране дисплея. Такие подсистемы получили название чертежные системы и нашли распространение при автоматизации проектирования топологии печатных плат, несложных машинно - строительных деталей и т.п.

В ПГД с неавтономным и смешанным режимами работы ЦМЧ формируется автоматически на основе ЦМО. Эти режимы являются наиболее эффективными и технологичными для САПР.

Программы формирования ЦМЧ в значительной степени зависят от особенностей объекта проектирования и видов чертежей, которые используются для его графического представления. Это могут быть: конструкторские чертежи, строго пропорциональная (масштабная) графическая модель объекта; чертеж - схема, которая фактически отображает лишь структуру и состав объекта; смешанное представление объекта на чертеже или масштабные схемы, например монтажные схемы раскладки плит перекрытий, колонн и ригелей в рабочих чертежах каркасных зданий или планы размещения технологического оборудования. В чертежах смешанного представления объекта строго соблюдаются координаты и метрика взаимного расположения элементов, но сами элементы изображаются в упрощенном (схематическом) виде. Каждый тип чертежа характеризуется составом изображений и некоторыми особыми правилами выполнения.

На рис. 43 приведена блок - схема программных средств преобразования моделей изделия в модель графического документа и вывода чертежей в области машиностроения.

Рис. 43

Литература

1. Большаков В.П. Инженерная и компьютерная графика. Практикум Изд-во: БХВ-Петербург, 2004 - 575 с.

2. Построение современных систем автоматизированного проектирования / Жук К. Д-, Тимченко А. А., Родионов А. А. и др. — Киев: Наук, думка, 1983 - 248 с.

3. Крутько П.Д., Максимов А.И., Скворцов Л.М. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. М: Радио и связь, 1988 - 306 с.

4. Кондаков А.И. САПР технологических процессов. М.: Издательский центр Aкaдемия", 2007. - 272 с.

5. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 336 е.: ил. - (Сер. Информатика в техническом университете).

6. Соколова Т.Ю. AutoCAD 2009 для студента. Самоучитель. Изд.: Питер, 2009 - 384 с.

7. Климачева Т.Н. Самоучитель 2D-черчение в AutoCAD 2007-2010 – М.: ДМК Пресс, Самоучитель. 2009 г. – 554 стр.

8. Климачева Т.Н. Трехмерная компьютерная графика и автоматизация проектирования в AutoCAD 2007. Ил. Серия «Проектирование».2007 – 464 с.

9. Сухоруков В.В. Autodesk Robot Structural Analysis Professional. Проектно-вычислительный комплекс: Справочно-учебное пособие. - М.: Издательство Ассоциации Строительных вузов, 2009. - 128 с.

10. Трей Нэш "C# 2010. Ускоренный курс для профессионалов".-2010

11. Пахомов Б. "C/C++ и MS Visual C++ 2008 для начинающих". – 2009

12. А.Ю. Гаевский, В.А. Романовский "100% самоучитель по созданию Web-страниц и Web-сайтов: HTML и JavaScript". – 2008

13. Нейл Мэттью, Ричард Стоунз "Основы программирования в Linux". Изд. 4-е. – 2009

14. Ахо, Ульман, "Компиляторы. Принципы, технологии, инструментарий". Изд. 2-е. – 2008

15. У.Девис. Операционные системы. - М., Изд: Мир. - 1980

16. М.А. Наградова. АutoCAD. Справочник конструктора.-М.: Прометей, 1991.-300 с.

17. Д. Джамп АutoCAD программирование. - М.: Радио и связь, 2002. - 330 с.

Дата добавления: 2014-11-20