автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация учебно-производственного процесса выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

АВТОМАТИЗАЦИЯ УЧЕБНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ РАБОТ НА БАЗЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ДИССЕРТАЦИЯ в форме научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.13.07 - Автоматизаци* технологических процессов и

производств

На правах рукописи

РГВ•■■м >

СОКОЛОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

V

Москва, 2000 г.

Работа выполнена в Московском Государственном институте электронной техники (техническом университете).

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Романычева Э.Т.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Кузнецов О.А.,

Доктор технических наук, профессор Брюнин В.Н.

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский институт

точного машиностроение

Защита диссертации состоится " " 200 г,

в часов на заседании диссертационного совета Д.053.02.04

Московского Государственного института электронной техники (технического университета) МГИЭТ (ТУ) по адресу: 103498, Москва К-498,МГИЭГ(ТУ). ■ У;г

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке МГИЭТ (ТУ).

Доклад разослан _" ' 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук* профессор ,

/ ; \ А.И.Г1огапов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

Постоянно растущий современный уровень компьютерных технологий, динамичнее развитие программных и аппаратных средств влечет за собой бурный переход от традиционных, ручных методов ведения проектно-конструкторских работ к использованию новых автоматизированных систем разработки и выполнения конструкторской документации. Уже более двадцати лет развиваются и совершенствуются компьютерные системы - «электронные кульманы». На сегодняшний день производство продукции мирового класса возможно только на соответствующем оборудовании и с использованием современных средств автоматизации. Ни одно предприятие, ведущее разработки современных сложных технических объектов, не обходится без использования компьютеров и мощного программного обеспечения, позволяющего гармонично сочетать в себе форму и содержание проекта, оптимизирующего процесс разработки и выполнения конструкторской документации при многократном использовании имеющихся данных Такие базовые графические системы обогащают, но не усложняют возможности творческого поиска конструкторов, поскольку обладают высокотехнологичными, но удобными и простыми в обращении инструментами, объединяющими в одном проекте замыслы целой команды проектировщиков и требования заказчиков. На базе универсальных графических систем разрабатываются системы автоматизированного проектирования (САШ*) конструкторов, технологов, архитекторов, схемотехников и многие другие автомата шрованиые рабочие места специалистов.

В последнее время все более утверждается оригинальный подход к автоматизации конструкторской деятельности на основе создания трехмерных геометрических представлений проектируемых изделий. Современный уровень развтия компьютерных технологий позволяет создавать пространственные модели объектов практически неограниченной возможности, а решение геометрических и других задач для пространственной модели обеспечивает большую достоверность, и позволяет перейти на качественно новый уровень проектировали*. Кроме того, возможно использование пространственной модели для проектных расчетов и математического моделирования конструируемых изделий и процессов. Это еще больше сокращает временные,, кадровые и материачьные расходы на разработку проектов.

В настоящее время существует множество графических редакторов и систем геометрического моделирования. Для профессионалов проектирования, которым требуется воплощать свои творческие замыслы в реальные динамические проекты, AutoCAD является лидирующей в мире платформой программного обеспечения САПР, Он объединяет мошь и гибкость с предельно четким фокусом на максимальную производительность, а также является полностью расширяемой системой для использования в широком спектре отраслей.

AutoCAD 2000 - программа с богатой и во многом уникальной историей. Впервые она увидела свет в 1982 году под именем MicroCAD. Первая версия AutoCAD ознаменовала начало настоящей революции в автоматизированном проектировании. Сегодня AutoCAD переводится иа 18 языков мира, его использукгг в своей работе миллионы проектировщиков во всем мире на процессорах, в тысячи раз более мощных, чем те, которые были установлены на первых персональных компьютерах.

Но какой бы универсальной и совершенной ни была бы базовая графическая среда, - задача перехода на новую технологию проекта о-конструкторских работ требует современных методик обучения конструктороз, и разработчиков объектно-ориентированных систем автоматизированного конструирования, в которых центральное место занимают методы компьютерного моделирования, как нового инструмента, используемого при разработке проектов. Важной проблемой при решении этой задачи является разработка подхода и методики при создании структуры объектно-ориентированных систем, их информационной среды, интерфейсов пользователя, а также методов и алгоритмов программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании.

Проблемы автоматизации проектирования изделий в различных отраслях промышленности и пути их решения освещены в работах Б.Н.Добренько, А, В. Росселевского, Э.Фиккельштейн, Г.Г.Казеннова, И.П.Иоренкова, В.А.Селютина, ДЛТомашевского, Г.П.Вятюша, ИН.Крылова, А.А.Чекмарева и др. Анализ публикаций показал, что практически отсутствует литература и разработки, посвященные автоматизации учебно-производственного процесса выполнения конструкторских работ на базе компьютерных технологий. Создание учебно-методического комплекса, содержащего электронную тренинг-систему по изучению современной базовой графической среды, разработка методики и технологии автоматизации проектно-конструкторских работ, а также подхода к созданию структуры и реализации объектно-ориентированных систем, представляют сложную научную проблему и являются своевременными и актуальными.

Работа над данной проблемой соискателем ведете* с 1980 г., с тех времен, когда она была мало изучена. Научные исследовали« и

практические разработки соискателя находят применение в внедрены ках в

pafr?T4,

Целью работы является разработка:

• электронной тренинг-системы изучения базовой графической среды;

• учебно-методического комплекса, обеспечивающего автоматизацию очного и заочного дистанционного учебно-производственного процесса разработки и выполнения проекта о-коиструкторских работ на базе компьютерных технологий;

• методики и технологии автоматизации разработки и выполнения проектно-конструкторских работ;

• подхода и методики создания структуры и реализации объектно-ориентированных систем, их информационной базы, а также интерфейса пользователя; •

• методов и алгоритмов программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании;

» технологической стратегии совместного коллективного проектирования без границ, в том числе, с использованием Internet.

I

Научная новизна,

• Впервые создан учебно-методический комплекс, обеспечивающий автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, включающий методическое, организационное, информационное и программное обеспечение;

• Впервые разработана'и внедрена электронная тренинг-система изучения базовой графической срезы AutoCAD 2000;

• Разработаны теоретические, методические н практические основы создания структуры и реализации автоматизированных объектно-ориентированных проектно-конструкторских систем;

• Разработаны методы и алгоритмы программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании;

• Написаны и изданы в центральных издательствах:

- учебное пособие "Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документации";

- монография "AutoCAD R14. Русская и англоязычная версии";

- монография "Трехмерное моделирование в AutoCAD R14. AutoUSP";

- монография "AutoCAD 2000" в серии "Проектирование";

• Разработан и размещен на сайте МГИЭТ (ТУ) н ИНФО электронный комплекс "Инженерная и компьютерная графика" для очного н заочного дистанционного обучения;

• Разработан и издан в центральной издательстве комплекс в виде учебного пособия "Компьютерные технологии инженерной графики в среде AutoCAD 2000. AutoUSP ", обеспечивающего автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ,

а В стадии издания в центральном издательстве находится учебник "Инженерная и компьютерная графика" для вузов с дистанционным обучением.

Практическая значимость. Практическая значимость заключается в:

• проведении ряда работ [ 1....9,39] по заказу научно-исследовательских и промышленных предприятий и внедрению их результатов как в производство, так и в учебный процесс. Так, внедрены разработанные

объектно-ориентированные системы автоматизированного

конструирования и выпуска конструкторской документации на электронные устройства с унифицированными свинчиваемыми конструкциями (соискатель является ответственным исполнителем);

• создании и организации в МГИЭТ (ТУ) европейского тренинг-центра, по обучению базовой графической среде AutoCAD и разработке объектно-ориентированных проекта о-конструкторских систем. Созданный тренинг-центр авторизован компанией Autodesk, что подтверждено международным сертификатом;

• успешном участии в конкурсе научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ по программе "Научные исследования высшей школы в области производственных технологий" на 2000-2001 г.г., проводимом Министерством образования Российской Федерации. Так, получен и реализован заказ по теме "Разработка и создание электронных систем очного и дистанционного обучения автоматизации выполнения конструкторской документации в области автоматики, электроники, микроэлектроники, радиотехники и др.";

• издании в центральных издательствах целого ряда монографий, учебных пособий, учебника и статей в журналах, позволивших существенно поднять уровень выполнения проекта о-конструкторских работ, а также автоматизировать учебно-производственный процесс разработки и выполнения конструкторской документации на базе компьютерных технологий.

Внедрение результатов исследования.

Основные результаты работы получены и внедрены при проведении К) НИР [1,...9, 39] и других работ, обеспечивших переход на новую технологию лросктно-конструкторских работ, а также автоматизацию

учебно-производственного процесса разработки и выполнения конструкторской документации на базе компьютерных технологий. Результаты исследований нашли широкое внедрение и практическое использование на предприятиях радиоэлектронной промышленности и в вузах. Так внедрены: объектно-ориентированная система автоматизированного конструирования и выпуска конструкторской документации на электронные устройства с унифицированными свинчиваемыми конструкциями; электронная тренинг-система изучения базовой графической среды AutoCAD 2000; учебно-методический комплекс, обеспечивающий автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, включающий методическое, организационное, информационное и программное обеспечение.

Основные положения диссертации опубликованы в центральных издательствах "Высшая школа" и "ДМК.Пресс", в том числе в учебнике, учебных пособиях и монографиях.

Внедрение результатов диссертации позволило автоматизировать учебно-производственный процесс разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, что привело к сокращению временных затрат и кадровых ресурсов, а также повышению качества разрабатываемых проектов.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на

всесоюзных. Российских и отраслевых конференциях [11, 16.....26, 29, 30] и

получили положительную оценку.

Публикации,

По теме диссертации опубликовано 41 работа, в том числе:

• 2 учебника дли вузов, обучающихся по направлениям "Информатика и вычислительная техника", "Конструирование и технология электронной аппаратуры" и специальностям "Системы автоматизированного проектирования", "Электронное машиностроение", "Радиотехника";

• 2 учебных пособия для электротехнических, приборостроительных специальностей вузов;

• 3 монографии в серии "Проектирование";

• 5 статей в 5курналах и сборниках;

• ) 1 тезисов докладов на конференциях;

• 8 учебных и методических пособий и указаний;

• 10 научно-технических отчетов НИР.

Основные положения, представленные к защите:

1. Разработанная электронная тренинг-система изучения базовой графической среды AutoCAD 2000;

2. Созданный учебно-методический ' комплекс, обеспечивающий автоматизацию учебно-производственного процесса разработки и выполнения проектно-конструкторских работ на базе компьютерных технологий, включающий методическое, организационное, информационное и программное обеспечение, включающий методическое, организационное, информационное и программное обеспечение;

3. Разработанные теоретические, методические, практические основы и технологии создания структуры и реализации объектно-ориентнрованных проектно-конструкгорских систем,. их информационной базы, а также интерфейса пользователя, включающего

объектно-ориентированные падающие, пиктографические меню, диалоговые окна, слайд-библиотеки;

4. Разработанные методы и алгоритмы программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании;

5. Изданная в центральном издательстве монография "AutoCAD 2000";

6. Изданное в центральном издательстве и допущенное Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия "Компьютерные технологии инженерной графики в среде AutoCAD 2000. AutoLISP", сопровождаемое компакт-диском;

7. Издающийся в центральном издательстве и допущенный Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника "Инженерная и компьютерная графика" для вузов с дистанционным обучением, в том числе, с использованием Internet. Учебник сопровождается компакт-диском.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ПОДХОДЫ К АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКНХ РАБОТ

Новейшие компьютерные технологии предоставляют современные аппаратные, программные и информационные средства, реализующие автоматизацию проектно-конструкторских работ. При этом предполагается обеспечение ввода, вывода, создания, хранения и обработки моделей геометрических объектов и их изображений с помощью компьютера, а также средства моделирования геометрических объектов, их обработки и др. Наиболее эффективными для автоматизации конструкторской деятельности являются постоянно развиилюшиеся интерактивные cpe;jcra.i

компьютерной графики, обеспечивающие процесс конструирования в режиме диалога "человек - компьютер". Важную роль при этом играет графическое восприятие и возможность манипулировать графическими образами. С помощью аппаратных и программных средств интерактивного геометрического моделирования строят разнообразные геометрические примитивы (точки, отрезки, дуги, полилинии, размерные линии, штриховку, текст и пр.), составляющие электронные чертежи и схемы, которые могут быть отредактированы в любой момент на стадии разработки изделия, или позже, при его дальнейшем использовании. Примитивы на чертеже объединяются в блоки, а затем вставляются множество раз при создании чертежей на другие изделия. При этом существует возможность комбинировать, модифицировать и использовать в других проектах целые фрагменты, ранее разработанных чертежей. Это значительно экономит трудовые и временные ресурсы, одновременно повышая качество разрабатываемого проекта, что получило быстрое признание и распространение.

В настоящее время объектом все большего внимания пользователей становятся средства трехмерного компьютерного моделирования, и это не случайно. Их использование позволяет эффективно выполнять проектно-конструкторские работы, предоставляет пользователю-тонструктору возможность применять естественный принцип проектирования изделия от пространственной модели к ее двумерному представлению, в том числе, в виде чертежа.

Создание трехмерных моделей более трудоемкий процесс, чем построение их проекций, но при этом трехмерное моделирование обладает рядом преимуществ. Среди которых:

• возможность рассмотрения модели из любой точки зрения;

и

• автоматическая генерация основных и дополнительных вндоа на плоскости;

• построение сечений на плоскости;

• подааление скрытых линий и реалистичное тонирование;

• проверка взаимодействий;

• экспорт модели в анимационные приложения;

• инженерный анализ;

• извлечение характеристик, необходимых для производства,

В геометрическом моделировании поддерживается зри типа трехмерных моделей: каркасные, поверхностные и твердотельные. Каждый ИЗ них обладает определенными достоинствами н недостатками, а следовательно, для каждого типа существует своя технология создания и редактирования.

Каркасная модель представляет собой скелетное описание трехмерного объекта. Она не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, описывающих ребра объекта. Существует возможность создавать каркасные модели путем размещения плоских объектов а любом месте трехмерного пространства. Имеется несколько способов такого размещения:

• ввод значений трехмерных точек (с координатами х, у и г) в хале построения объекта;

в задание плоскости построений (т.е. плоскости ХУ) для рисования двумерного объекта путем установки пользовательской системы координат,

• перемещение и задание пространственной ориентации созданного ранее плоского объекта.

м

Кроме того, возможно непосредственное построение некоторых видов трехмерных объектов типа каркасных моделей: например, трехмерные полилинии и сплайны.

Поскольку каждый из объектов, составляющих такую модель, должен формироваться и размещаться независимо от других, моделирование часто занимает очень много времени.

Моделирование с помощью поверхностей - более сложный процесс, так как здесь описываются не только ребра трехмерного объекта, но и его грани, В этом случае поверхности строятся на базе многоугольных сетей. Поскольку грани сети плоские, представление криволинейных поверхностей производится путем их аппроксимации. Часто поверхности, составленные из плоских участков, называют термином сети.

Сеть представляет собой модель поверхности объекта, состоящую из плоских граней. Плотность сети (т.е. число ее граней) задается матрицей МхЫ, подобно сетке, состоящей из М рядов и N столбцов. Для сети значения М и N определяют, соответственно, ряд и столбец каждой вершины. Сети можно создавать как на плоскости, так и в пространстве. Однако на практике чаще всего используется последний вариант. '

Моделирование объектов с помощью сетей применяется в случаях, когда можно игнорировать их физические свойства такие, как масса, вес, центр масс и т.п. (они сохраняются только а твердотельных моделях), но желательно иметь возможность подавления скрытых линий, раскрашивания и тонирования (эти средства неприменимы к каркасным моделям). Сети имеет смысл использовать также при создании нестандартных сетеобразных моделей, к примеру, трехмерной топографической модели холмистой местности. .... "

Моделирование с помощью тел - это самый простой в использовании вил трехмерного моделирования, поскольку позволяет создавать

и

трехмерные объекты на основе базовых пространственных форм: параллелепипедов, конусов, цилиндров, сфер, клиньев и торов (колец). Из этих форм путей булевых операций: объединена», вычитания н пересечения, строятся более сложные пространственные тела. Кроме того, тела можно строить, сдвигая плоский объект вдоль заданного вектора или вращая его вокруг оси.

Твердотельный объект, нлн тело, представляет собой изображение объекта, хранящее, помимо всего прочего, информацию о своих объемных свойствах. Следовательно, тела наиболее полно из всех типов трехмерных моделей отражают моделируемые объекты. Кроме того, несмотря на кажущуюся сложность тел, их легче строить и редактировать, чем каркасные модели в сети.

Как н сети, тела имеют внешний вид, аналогичный проволочным моделям, до тех пор, пока к ним не применены операции подавления скрытых линий, раскрашивания или тонирования. В отличие от всех остальных моделей, у тел можно анализировать массовые свойства (объем, момент инерции, центр масс и т.п.). Данные о теле могут экспортироваться в такие приложения, как системы числового программного управления (ЧПУ) и анализа методом конечных элементов (МКЭ). Тела могут быть преобразованы в более простые типы моделей - сети и каркасные модели.

Преимущество пространственного моделирования перед плоскостным заключается в том, что а процессе проектирования конструктор имеет возможность обсудить с клиентом, технологом и изготовителем достоинства и недостатки проектируемого изделия до его изготовления по трехмерной модели, при существующих средствах моделирования мало отличающейся от реального объекта. При этом могут быть рассмотрены различные варианты, устранены недостатки и достигнут желаемый результат до разработки проекта о-кокструкторской »

технологической документации, что значительно сократит сроки и затраты на изготовление изделия.

Трехмерные модели представляют собой объекты с обеспечением логической связности информации, в частности благодаря введению понятия о материале и его физических свойствах (плотности, теплопроводности и др.). Благодаря этому можно получить не только внешний вид, соответствующий данному материалу по текстуре, фактуре и цвету, но и рассчитать массоинерционные характеристики, тахие как масса, объем, центр инерции и др. следует отметить, что в настоящее время трехмерное моделирование используется не только в проектно-конструкторской деятельности. Пространственные модели объектов широко применяются в рекламе и презентации, в издательской деятельности, в искусстве и других областях.

Работа с вышеописанными объектами широко представлена в современных графических системах, а именно, в AutoCAD 2000, в среде которого разрабатывался комплекс автоматизации учебнО-произвОдстоенного процесса разработки и выполнения проекта о-коиструктореких работ на базе компьютерных технологий.

АВТОМАТИЗАЦИЯ УЧЕБНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

При разработке структуры и реализации системы автоматизирующей процесс проектн о-конструкторских работ следует придерживаться принципов, которым должна соответствовать разрабатываемая система. А именно: она должна быть мобильна, т.е. легко адаптируема к различным САПР; должно соблюдаться информационное единство всех частей разрабатываемой системы и САПР, частью которой она является; система

должна быть инвариантна, что соотпстетвуст максимальной независимости »ставных частей и системы в целом по отношению к обьектно-эриентироваиним системам и САПР; система должна обладать возможностью расширенна и быть открытой для дополнения новыми уставными частями и развития имеющихся.

Построение таких систем возможно, если они создаются на базе универсальной, открытой среды проектирован иг для реализации графических возможностей САПР. Примером такой среды елляется AutoCAD - универсальна гргфичгская система, в основу структуры которой полонен принцип открытой архитекторы, позволяющий адаптировать п развивать многие функции применительно к конкретным гздячам и требованиям.

С момента езоего основания кемпзкыя Autodesk основывалась на простой концепции: сделать технологию прогктироаання доступной как можно большему числу пользователей. Успешно воспользовавшись изобретением недорогих персональных компьютеров н перенеся на них автоматизированное проектирование, компания Autodesk сделхча САПР доступным миллионам проектировщиков, чертежников и инженеров. Сегодняшнее программное обеспечение AutoCAD - это флашанскнй продукт компании, являющийся самим распространенным пакетом САПР на персональных компьютерах.

AutoCAD является постоянно развивающейся средой проектирования, которая унаследовала все лучшее от предыдущих версий. Внесенные в последнюю версию усовершенствования, а их более 400, направлены на решение следующих основных задач:

• повышение производительности н эффективности работы пользователей;

• обеспечение многократного иснолмо&аниа имеющихся наработок;

• беспрепятственное сотрудничество пользователей при проектировании;

• адаптация AutoCAD к индивидуальным потребностям пользователей. От того, насколько быстро, грамотно, глубоко и профессионально

конструктор овладеет автоматизированной средой проектирования, зависит успех работы над проектом.

При разработке структуры электронной тренинг-системы AutoCAD 2000, преследовались следующие цели: система должна быть компакта, мобильна, но при этом достаточно полно освещать различные способы моделирования как на плоскости, так и в пространстве, обучать средствам настройки рабочей среды, подробно знакомить с пользовательским интерфейсом, обучать формированию и редактированию примитивов и сложных геометрических форм, давать исчерпывающую информацию о командах оформления чертежа, свойствах примитивов, структуре слоев, а также настройке параметров черчения. Таким образом быть пригодной, как для начинающего пользователя, не знакомого с методами автоматизированного геометрического моделирования и компьютерными технологиями, так и для опытного пользователя предыдущих или последней версий AutoCAD, имеющего цель углубленного изучения и повышения своего квалификационного уровня.

Электронная тренинг-система AutoCAD 2000 состоит из 4 разделов:

• I раздел - содержит упражнения, посвященные командам настройки рабочей среды и параметров черчения; знакомству с пользовательским интерфейсом, а также адаптации и модификации панелей инструментов рабочего стола;

• 2 раздел - содержит упражнения, обучающие: различным способам задания координат; командам формирования примитивов на плоскости (точки, отрезка, прямой и луча, полилинии и мульгилинии,

многоугольника, эскизной и онлайновой кривой, окружности, дуги, эллипса, кольца в пр.), используя многообразие вариантов, в том числе, с применением всех видов объектной привязки; формированию однострочного и многострочного текста, мультатекста, и созданию собственных пользовательских текстовых стилей; командам управления экраном, зумирования и панорамирования изображения в реальном времени; командам оформления чертежей, формированию штриховки разнообразными стилями, построению размерных линий (линейных, • параллельных, радиальных, углошх, ордината ых, базовых размеров и размерных цепей, выносок с пояснительными надписями, а также быстрому нанесению размеров) и управлению размерными стилями. Большое внимание в данном разделе уделено свойствам примитивов, разделению рисунка по слоям, обучению возможности создания новых слоев с заданными параметрами: цвета, типа и веса (толщины) линии;

в 3 раздел - содержит упражнения, обучающие командам редактирование изображения на плоскости различными способами. Подробно рассмотрены методы выбора объектов для редактирования, в том числе, с помощью "ручек". Особое внимание уделено командам: удаления и восстановления объектов, перемещения, поворота, копирования, размножения массивом, зерхального отображения, построения эквадистант, масштабирования, обрезки, растягивания и удлинения объектов, разбиения их на части, снятия фасок, рисования скруглений. Целая серия упражнений посвящена различным способам изменения свойств объектов: их цвета, типа я веса (толщины) линии, слоя, текстового стиля. Включены упражнения по созданию блокоз, их вставке в чертеж и расчленению блоков на примитивы;

• 4 раздел - посвящен трехмерному твердотельному моделированию. Важное место занимают упражнения, обучающие работе в пространства

модели и пространств листа, созданию новых видовых экранов различной конфигурации и компоновки, установке точки зрения на трехмерную модель, а также заданию пользовательской и мировой систем координат. Основная часть упражнений посвящена формированию трехмерных твердотельных примитивов: параллелепипеда, клина, конуса, цилиндра, шара, тора и сложных тел, полученных с помощью выдавливания и вращения, а также булевых операций, таких как объединение, вычитание и пересечение. Серия упражнений обучает редактированию трехмерных объектов в пространстве: повороту вокрут оси, зеркальному отображению, снятию фаски, сопряжению граней, построению сечения и разреза тела, сложному редактированию граней. Большое внимание уделено обучению визуализации трехмерных моделей: подавлению скрытых линий, раскрашиванию, технике тонирования, установке и изменения источников света, присвоения материалов и наложению текстуры, построению сцен.

При разработке тренинг-системы особое внимание было уделено дизайну упражнений (рис. 1). Вместе с эстетическим решением иресдед08.'1лась логически выверенная компоновка рабочей зоны экрана:

• в верхней зоне упражнения размещена формулировка поставленной задачи, которую необходимо выполнить пользователю и, в правом верхнем углу, - индекс текущего упражнения;

• центральная зона упражнения содержит имя выполняемой команды, пиктограмму соответствующей команды в панели инструментов, маршрут вызова команды из падающего меню. Далее - весь протокол диалога, сопровождающего выполнение упражнения, содержащий: запросы и сообщения вызванной команды, выдающиеся AutoCAD в командной строке; рекомендуемые ответы, вводимые пользователем;

комментарии, поясняющие действия пользователя, а также запросы ц сообщения команд;

• девая нижняя зона упражнения содержит макет-геометрию выполняемого задания с иллюстрацией корректного результата выполненного упражнения. Изображение сопровождается графическими комментариями;

• Правая нижняя зона - рабочая зона пользователя, в которой необходимо выполнить построения. Как правило, она содержит исходный геометрический материал, необходимый для решения поставленной задачи.

Для дифференцированного восприятия текстовой н графической информации, используется следующее решение а цветовой палитре:

• красным цветом - выделены имена команд, геометрические указанна н алфавитно-цифровые данные, которые необходимо вводить пользователю;

• Белым/черным цветом - выделены запросы и сообщения вызванной команды, которые AutoCAD выдает з командной строке;

• Зеленым цветом - выделены геометрические и алфавитно-цифровые комментарии, поясняющие действия пользователя, запросы н сообщения команды.

Помимо электронных упражнений, обучающих пользователя работе с командами, маршрутам обращения к ним, методам моделирования, тренинг-система в каждом тематическом разделе содержит ряд практических тестов, контролирующих и закрепляющих приобретенные знания и навыки.

Апробация разработанной тренинг-системы показала актуальность и эффективность ее использования. Структура, выверенный логический маршрут и дизайн системы обеспечивают минимальные временные затраты

И

на освоение AutoCAD и, что важно, возможность его начального и углубленного изучения в заочной или дистанционной форме.

~Уд«япъ мвбор объдетм, испвльяуя fof ТОЧЕЧНЫЙ выоор

; Vm«« Щ noouviwNi ***><ю RtwUfy —Вгам)

-t ^iriart«' %

¡•л« til ct>,«cts. V«A¥*tHf 2 Ohjectf |*ЛМ<ИЕ|

I Otps I Art '") Im-wem1.» —»V

» «нУч* ниц tat »»як «бъяга црц«« mm

f. --Г-

I

^fiocrpoKTv многоугольник, идлшля /77 темнивабоалютныхкоординатах

Ы— jCl ШДЦРШК «С«*!

^rNf. bote"»» р^.м }«0 30 «ПЯЩ1

•»»«« рым or (ил31»1 эво. 30 щ mm

Sp«erff polr* Of [li.idoj 990.100 * 1Г7*у J

я*л H-H w 3» 40 • 19П «

SiocMy ftut pemi or 330.1QQ • w>*r J

Mil »aH or [Csm/M). CfeW

цтмсио nueiegu«'

Cnw M4i Е^пй

f*lt f'om* <i«n«iV fSOUN'.5-20

S*»l»*r.t Owiiprt*1»- сбьпкт рсиноО

.-с» €ЯШ

.»у et «*t4i»wn [Petnj- tOOirtcn^a

bp«" 'y Ot J'e »f for f*t»ui»lои <.□>: 10 уюл

Построт fc^attwwM с ухпаюн тгга (Ел

Подавить скрыть» линия

ТйГЩ

Рис. I. Примеры упражнений треиинг-системы

СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ

AutoCAD олицетворяет переход от клавиатурной зависимости к эффективному проектированию, обеспечивая пользователям взаимосвязь с миром разумного автоматизированного дизайна. Но, несмотря на то, что это мощный аппарат проектирования, он не может обеспечить решение всех задач, встречающихся я практической деятельности, и удовлетворить всем требованиям конкретной специальности. AutoCAQ 2000 поддерживает объекта о-ориегггирозанную технологию проектирования, тем самым, обеспечивая пользователям возможность дальнейшего развития.

В научных трудах соискателя большое место отведено возможностям расширения AutoCAD, его адаптации к различным применениям, например, разработке параметрически заданных моделей, работе с графической базой AutoCAD, дополнению его новыми командами, разработке интерфейса пользователя для создания объектно-ориентированных систем, создания собственной среды проектирования. Объектно-ориентированная технология позволяет превратить прикладные программы в предмет специфического отраслевого конструирования, охватывающего сложные реальные объекты.

При разработке объектно-ориентированных скегзы широка используется язык программирования AutoUSP, которому посвящена часть научных исследований. Овладение этим аппаратом позволило создавать свои собственные конктретно-ориентированные на задачу системы или программы, значительно ускоряющие процесс автоматизации проектно-конструкторских работ. AutoUSP - эффективный инструмент, который может приспособить базовую графическую среду дня применения а любых областях, даже абсолютно противоположных: в архитектура и

радиоэлектронике, механике и искусстве и др. С помощью AutoLISP можно создать условия работы, позволяющие значительно ускорить процесс проектирования. Быстрый процесс конструирования обеспечивается функциями объектно-ориентированного построения отдельных деталей и модулей. Например, известно, что разработка конструкций и чертежей в большей степени сводится к их формированию из однотипных, унифицированных или стандартных элементов. Целесообразно Аля подобных элементов разрабатывать функции или команды, вписывающиеся в интерфейс AutoCAD. Обращение к таким командам следует организовать, используя падающие н графические меню. Для этого создается собственный интерфейс, обеспечивающий общение с компьютером в привычных для конструктора терминах, определениях и изображениях.

Модель любой объекта о-ориентнровапный системы должна содержать следующие компоненты:

• Техническое обеспечение:

- автомя гизированное рабочее место;

- сервер;

- развитая периферия, в том числе: сканер, планшет, плоттер и другие устройства ввода/вывода.

• Программное обеспечение:

- операционные сисгемы;

- базовая графическая среда проектирования;

- язык !грофаммнрования, поддерживающий объектно-ориентированную технологию автоматизации проектно-коиструкгорских работ,

- системы-надстройки, отражающие объектную ориентацию рлфабатываемого проекта.

• Opianmai»uni>ioe обеспечение:

- развитый интерфейс пользователя;

- объекта »-ориентированные падающие, пиктографические меню, а также диалоговые окна;

- объектно-ориентированные базы'данных, включающие пиктограммы, слайд-библиотеки и пр.

• Информационное обеспечение:

- нормативно-техническая документация;

- таблицы данных;

- библиотеки моделей геометрических объектов, модулей конструкций и фрагментов чертежей;

- библиотека элементов оформления чертежей по ГОСТ ЕСКД;

- спецификации.

• Методическое обеспечение:

- мощная система инструкций и гиперподсказок по эксплуатации

г

системы, в том числе используемых базовых и прикладных программных и аппаратных средств;

- методика конструирования разрабатываемого объекта. Современные тенденции развития проекта о-конструкторскнх работ

помимо решения проблемы автоматизации, предполагают постановку еще одной важной задачи. А именно, создание своеобразного пространства процесса проектирования. Под этой проблемой подразумевается:

• объектно-ориентированная технология на основе моделей;

• переход от клавиатурной зависимости к эффективному проектированию, обеспечивающему азаимосвязь пользователя с миром разумного автоматизированного дизайна;

• обеспечение аппаратных и программных средств для коллективной работы инженеров. 'Гак называемая технология проектирования без граннц;

• простота применения объектно-ориентированных систем и специализированных баз данных и информационных структур.

Примером реализации вышеописанной структуры могут служить: объектно-ориентированная система автоматизированного конструирования электронных устройств с унифицированными свинчиваемыми конструкциями (рис. 2, 3, 4), автоматизированные системы разработки и выполнения конструкторской документации на интегральные полупроводниковые микросхемы (совмещенной топологии, отдельных топологических слоев, микросхемы в корпусе) (рис. 5,6,7).

В (7, 8, 9, 27, 31] подробно описаны структура, методическое, информационное, организационное и информационное обеспечение, а также принципы построения объектно-ориентированной системы автоматизированного конструирования и выполнения конструкторской документации на электронные устройства с унифицированными, параметрически заданными несущими конструкциями. Методика и подход к работе реализованы на примере наиболее часто использующегося в РЭА электронного блока с унифицированным свинчиваемым каркасом -конструкции, предназначенной для выполнения самостоятельной функции.

Эффективность автоматизированного конструирования в значительной степени определяется информационным обеспечением, разработка которого состоит в выделении составных частей устройства, определении видов и способов представления графической информации о них, создании информационной базы максимально обеспечивающей многовариантное конструирование и др.

Выделение составных частей конструкторской документации разрабатываемого устройства - важный этап в создании информационного обеспечения, выполняющийся на основе исследования достаточного количества липовых конструкций устройства. Именно на этом этапе

принимается решение о составе информационной базы, которая должна быть оптимальной, то есть не быть избыточной, и вместе с тем обладать достаточной полнотой для обеспечения разработки как можно большего количества вариантов конструкции устройства. параметрическое моделирование составных частей значительно расширяет возможности многовариантиого конструирования.

В конструкцию электронного блока с унифицированным свинчиваемым каркасом, независимо от функционального назначения, как правило, входят несущая конструкция (каркас, лицевая и задняя панели, шассн и пр.), электронные устройства (платы, модули и т.д.), пластины с раднонзделиями. Унификация каркаса заключается в возможности установки и закрепления в нем самых разнообразных приборов, а также расположении на лицевой и задней панелях элементов управления и соединителей, обеспечивающих электрическую связь блока с остальной аппаратурой. В зависимости от типа и количества устанавливаемых в блок приборов возможно применение одного из типоразмеров каркаса. Таким образом, информационная база системы автоматизированного конструирования электронных блоков должна содержать модели графических изображений:

- элементов несущей конструкции (проекций каркаса, балок, профилей и пр.);

- различных конструктивных элементоа(например, всевозможных креплений устройств), элементов оформления чертежа по ГОСТ ЕСКД (например, обозначение шероховатости поверхности, выноски для позиционных обозначений и пр.);

- составных частей блока (модулей, пластин, приборов, радиоизделий, устанавливаемых в блок и пр.).

Интерфейс пользователя системы, помимо стандартного меню базового графического редактора AutoCAD 2000, в котором она реализована, содержит объектно-ориентированные падающие, пиктографические меню, диалоговые окна, а также слайд-библиотеки.

Подход к созданию этой системы может быть использован при разработке систем любой другой объектной ориентации.

Усовершенствование технологии объектно-ориентированного проектирования представляет собой качественный переход от просто автоматизированной разработки чертежей к моделям в проектах. Проектирование на основе моделей следует воспринимать как взаимосвязанную информационную сеть, представляющую собой нечто большее, чем геометрия. Поскольку такие проекты помимо геометрической информации могут содержать любые другие данные, необходимые при разработке объекта. Например, спецификации, графики, тепловые или электрические параметры, и даже информацию о ценах комплектующих изделий. Модели объектов позволяют конструкторам и проектировщикам работать в пределах собственных специализированных терминах. Так радиоизделие, устанавливаемое в электронный блок с унифицированными конструкциями представляется не набором геометрических примитивов, а объектом с реальными характеристиками. Такой подход дает проектировщику возможность сконцентрировать свой профессиональный потенциал на разработке проекта, а не на сложной геометрии.

Другим аспектом пространства проектирования без границ является технология, предполагающая работу целого коллектива специалистов (заказчиков, инженеров, проектировщиков,конструкторов, производителей и др.), которым необходим доступ к различным уровням информации о проекте. Здесь, Internet является идеальным. коммуникационным; .инструментом, обеспечивающим немедленный глобальный доступ ко всей

проектной информации. На Web-cepвepe проекта могут бьгть размещены чертежи проекта и модели, содержащие все последние внесенные изменения я доработки необходимые для быстрого доступа. По сути, \Veb-сервер может служить виртуальной проектной мастерской, где может "встречаться" команда проектировщиков.

Описанная технология представляет собой современный, качественно новый и, безусловно, перспективный этап в развитии индустрии САПР.

и

о

Рис. 2. Сборочный чертеж электронного блока, полученный в среде объектно-ориентированной системы

роль* 1<хй1

Г £|;|в8*.««Г' '»а

ЗйЬаромньАблси,/

Тр-а^^ггтсрм Дмплы Ремстсгы ч\ Кс^<нс:ггоры £ Трамс*ормегооы -Дроге* пм Фои^ри

Лержзге/'илреаокр. Вмгкй

у Кмомгм М^.розмпг^и^ры -Вольтметры , -V П«рв*/*>чаг»л* * -

? ]Ч

' ..........

'| II 1 I || ¥ !'|

-гг?

К»' О«*®«« МгЯу Р«яилгое«\

Прост-*«** а ло*»«^'

•ВуСву«, П ;

' СттЖ* А

I: Никияястгжкв

\

V Уголь»«« к Меду*

"**' *" *"" ■ ........."

{?ипораангр к.&р*аоа 4 ■

Рис. 3. Пример интерфейса пользователя объектно-ориентированной

системы

ОК. } Саке! [

Рис. 4. Пример диалогового окна с пиктографическим меню объектно-ориентированной системы

Рис. 5. Чертеж совмещенной топологии полупроводниковой микросхемы, полученный в среде объектно-ориентированной системы

Рис. 6. Чертеж отдельного слоя полупроводниковой микросхемы, полученный в среде объектно-ориентированной системы

Рис. 7. Сборочный чертеж микросхемы в корпусе, полученный в среде объектно-ориентированной системы

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПАРАМЕТРИЗАЦИИ В ГЕОМЕТРИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ

Существуют две основные категории моделей геометрических объектов:

• статическая - с постоянной геометрической формой и неменяющимися размерами, Может быть сформирована с помощью инструментальных средств базовой графической среды;

• параметризированная - модель, геометрия и размеры которой зависят от фактических параметров, поступающих извне.

Для создания параметризнрованной модели геометрического объекта помимо инструментальных средств базовой графической среды требуется алгоритмический язык, позволяющий описать модель программно.

Значительная часть математического обеспечения AutoCAD написана на AutoLISP - одном из диалектов языка программирования искусственного интеллекта LISP, используемого в символьной обработке и в исследованиях по искусственному интеллекту. Символьная обработка и методы объектно-ориентированного программирования хорошо подходят для обработки рисунков, чертежей, которая применяется в проектировании с использованием компьютерных технологий. На этом основании язык AutoLISP выбран в качестве иллюстратора предлагаемого метода параметризации геометрических моделей.

Существует несколько подходов к реализации поставленной задачи, Интерес представляет многовариантный метод формирования параметризнрованной модели геометрического объекта.

Суть его заключается в том, что сначала необходимо выбрать из уже имеющихся чертежей наиболее сложные и полно отражающие все особенности данного класса деталей. Далее на их основе разрабатывают

чертеж типовой детали, Все размеры этого чертежа должны быть выражены в формальных параметрах (рис. 8). До начала разработки программного обеспечения необходимо выделить из этого чертежа основу детали и функциональные элементы.

Основой для любой детали является заготовка, из которой с помощью последующей обработки можно получить требуемое изделие. Функциональный элемент с точки зрения разработчика программного обеспечения - это одна параметрическая обработка заготовки, а в результате - это программа или команда, модифицирующая чертеж заготовки в полном соответствии с некоторой технологической обработкой детали заготовки.

Все функциональные элементы должны быть независимы друг от друга, т.е. иметь возможность выполняться в любой последовательности и любое количество раз, если это не противоречит корректному выполнению соответствующих им технологических операций над деталью заготовки.

На АиЮУБР вызов программы и ввод входных параметров можно оформить двумя способами: в виде функции или в виде команды. У каждого способа есть свои преимущества и недостатки, но, с точки зрения пользователя, более удобен вызов в виде команды с вводом данных в процессе диалога. Более того, если программу формирования основы еще можно описать в виде функции, то функциональный элемент - только в виде команды, включающей развитый диалог с пользователем. Диалог необходим по двум причинам: во-первых, ввод координат базовых точек в большинстве случаев возможен только с помощью объектных привязок в интерактивном режиме; во-вторых, ввод значений параметров функциональных элементов, определяемых элементами заготовки, требует измерения непосредственно на чертеже.

Разработчик программного обеспечения должен соблюдать независимость функциональных элементов. Для команд редактирования АиюСАО, независимость означает, что при выполнении любой разработанной команды не играет роли, каким образом и в какой последовательности обрабатывается графическое изображение. Для функциональных элементов независимость означает, что они должны модифицировать любой чертеж заготовки, при этом безразлично, в какой последовательности и какими средствами чертеж формировался.

Ниже приведены функции, формирующие основу комплексной детали и функциональный элемент:

j Очистка поля чертежа формата А4 (удобно использовать при отладке программы).

(COMMAND "ERASE" "С" "0,0" "2ЮД97.....')

(Функция формирования параметрически управляемой основы комплексной детали. I За базовую точку взят левый нижний угол горизонтальной проекции (х,у). (DF.FUN OSN(X Y D Dl L LI U U /UP LIP RI R XI VI ) (SETQL2P (/ L2 2.0) {Определение

LIP (/ LI 2.0) ; локальных

Rl (/ Dl 2.0) ¡переменных

R (/ D 2.0) ) I Формирование контура н окружностей горизонтальной проекции. I Изображение размещается в заранее созданном слое Osn.

(COMMAND "LAYER" "Set" "Osn......

"LINE" (LIST X Y) (LIST (+ X L2) Y) (LIST (+ X L2) (+ Y LI) ) (LIST X (+ Y LI) ) "C" "CIRCLE" (LIST (+ X UP) (+ Y LIP)) Rl "CIRCLE" (LIST (4- X UP) (+ Y LIP)) R i Формирование осевых линий горизонтальной проекции. Изображение находится • I заранее созданном слое Osl, которому назначен штрих пунктирный тнп линии. "LAYER" "Stt" "Osl" "" "LINE" (LIST (+ X UP) (- Y 5.0))

(LIST (+ X UP) (+ Y LI 5.0)) "" "LINE" (LIST (- X 5.0) (v Y HP))

(LIST (+ X U 5.0) (+ Y LIP)) **" ) I Формирование фронтальной проекции в слое Osn.

(SETQ XI X ; Определение координат локальной

Yl (+ L1 20.0) ) ; базовой точки для фронтальной проекции

(COMMAND "LAYER" "Sel" "От......

"LINE" (LIST (+ X» UP)(+ YI U))(LIST XI (+ Yl U)) (LIST XI Yl) (LIST (+ XI U) Yl)

(LIST (+ X« L2) (♦ YI U)) (LIST (+ XI UP Rl) (+ YI L3)> (LIST (+ Xt UP Rl) (+ YI L )) (LIST (- (+ XI UP) Rl) (+ YI L )) (LIST (- (+ XI UP) RJ) (+ YI L3)) "" "LINE" (LIST (+ XI UP R) YI ) (LIST (+ XI UP R) (+YI L)) "" ; Формирован*« осевой линия фронтальной проекция. I Изображение находите* в слое OsL

"LAYER" "Set" "Chi" "" "LINE" (LIST (+ XI UP) (- Yt 5.0))

(LIST (+ XI UP) (+- YI L 5.0)) "" ))

I

t Команда FUN1 формирует прямоугольную проточку, i Основа комплексной детали модифицируете* автоматически. (DEFUN C:FWI (/ BPI XBI YBI UP L4P L6P BPI ХВ2 YB2 L3) t В »од базовой точки 1, расположенной в центре горизонтальной | проекции, с объектной привязкой Intersection (Пересечение). (COMMAND "OSNAP" "Int") (SETQ BPI (GETPOINT "\nEnter base point 1 i")

XBI (CAR BPI) ; Вычисление коордияэт

YBI (CADRBPI) ) } базовой точки 1

t Ввод параметров проточки на горизонтальной проекции. ( Используете* эффект "резиновой ннтп" от базовой точхи 1. (COMMAND "OSNAP" "Perpend") (SETQ UP (GETDIST BPI "\nEnter L2/2:") ) (COMMAND "OSNAP" "None") (SETQ L4P (CETDIST BPI "XnEnter 14/2 :")

LiP (GETDIST (LIST (+ XBI UP) YBI) "\nEater tZ/2 :")) ; Формирование проточки на горизонтальной проекции. (COMMAND "LAYER" "Set" "Osn" ""

"PLINE" (LIST (+ XBI UP) (- YBI L«P)) (LIST (+ XBI L4P) (- YBI UP)) (LIST (+ XBI L4P) (+ YBI L6P)) (UST (+ XBI UP) (+ YBI L6P)) "" ) (SETQ PPP1 (ENTLAST) )

(COMMAND "PLINE" (LIST (■ XBI UP) (- YBI L6P>) (LIST (- XB1 L4P) (- YBI LiP)) (LIST (- XB1 L4P) (+ YBI LiP)) (LIST (- XBI UP) (+- YBI L6P)) "" ) (SETQ PPP2 (ENTLAST)) ; Модернизация контура горизонтальной проекции основы детали.

(COMMAND "TRIM" РРР1 "" (LIST (+ XBI UP) (+ YBI (/ L«P 2.0))) "" "TRIM" PPP2 "" (UST (- XBI UP) (+ YBI (/ UP 2.0)))"") ; Ввод базовой точки 2, расположенной внизу в центре фронтальной ; проекции, с объектной привязкой Intersection (Пересечение) (COMMAND "OSNAP" "hit") (SETQ BPI (GETPOINT "\nEnter base point 2 :")

XB2 (CAR BPI) ; Вычисление координат

YB2 (CADR BP2) ) *, базовой точки 2

¡ Ввод параметров проточки на фронтальной проекции. ! Используется эффект "резиновой нити" от базовой точки 2. (COMMAND "OSNAP" "Perpend") (SETO U (GETDIST BP2 "VnEnter L3 :") )

; Формирование проточки на фронтальной проекции. (COMMAND "OSNAP" "NONE"

"LINE" (LIST (+ XB2 L4P) YB2 )

(LIST (+ XB2 L4P) (+ YB2 L3 )) "") ) t Команда запускается из командной строки AutoCAD указанием ее имени FUN1.

На рис. 9 приведены варианты комплексной детали, полученной из плоскостной параметризированной модели, сформированной вышеописанной программой. Несколько отличается алгоритм разработки пространственной модели. При этом программа значительно упрощается для решения аналогичной задачи.

j Очистка поля чертежа формата А4. (Удобно использовать при отладке программы),

(COMMAND "ERASE" "с" "0,0" "210,297" "") ( Функция формирования параметрически управляемой основы комплексной детали (DEFUN OSN (X YZDDI L LI L2 L3/L1P UP XI YI XI Ш В CI С2) (SETQ L2P (/ L2 2.0) LIP (/ L1 2.0)

XI (+ X L2P) Yl (+ Y LIP)

Zl (+Z L3) HL (- L L3))

I Формирование параллелепипеда, лежащего в основании детали. (COMMAND "BOX" (LIST X Y Z) "L" L2 LI L3) (SETQ В (ENTLAST)) I Формирование внешнего и внутреннего цилиндров.

* (COMMAND "CYLINDER" (LIST XI Yl Zl) "D" Dl HL) (SETQ CI (ENTLAST))

(COMMAND "CYLINDER" (LIST XI Yl Z) "D" D L) (SETQ C2 (ENTLAST)) ; Объединение параллелепипеда и внешнего цилиндра.

(COMMAND "UNION" В CI "") 1 Выбор точки зрения на объект. Рекомендуете» ввести х=1, у=1, *»1, (SETQ XX (GETREAL "VnEnter х ! ") YY (GETREAL "\nEnler у!") ZZ (GETREAL "taEnler х: ") ) (COMMAND "VPOINT" (LIST XX YY ZZ)) : Вычитание внутреннего цилиндра.

(COMMAND "SUBTRACT" CI В "" C2 MB) I Формирование фаски на цилиндре.

(COMMAND "CHAMFER" "D" 2.5 2.5)

(COMMAND "CHAMFER" (LIST XI Y L)........... (LIST XI Y L)"")

I Удаление скрытых линнн на изображении. (COMMAND "HIDE") )

На рис. 10, И приведены варианты исполнения комплексной детали, полученной из трехмерной параметрнзнроваяной модели, сформированной вышеописанной программой.

Рис. 8. Параметрический топовой чертеж комплексной детали

Fufara

1............................- '■' 1 >9/1" ' ...................i

----- щ ---------—

Ш.

мз

Рис. 9. Варианты параметрически управляемой комплексной детали

Рис. 10. Результат работы программы, формирующей трехмерную основу комплексное детали _

Рис. 11 . Результат работы программы, формирующей основу комплексной детали с функциональными элементом

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС АВТОМАТИЗАЦИИ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТЙО-КОНСТРУКТОРСКИХ РАБОТ

Новейшие компьютерные технологии диктуют необходимость повсеместного перехода инженеров, конструкторов и проектировщиков от кульманов к компьютерам. А, следовательно, возникает острая необходимость в обучающих средствах, позволяющих в кратчайшие сроки, доступно и исчерпывающе полно, методически грамотно и профессионально, изучить конкретную среду автоматизированного проектирования.

Предлагаемый учебно-методический комплекс (УМК!) автоматизации выполнения проектао-конструкторских работ создан на базе многолетнего научно-педагогического опыта. С 1980 г. соискатель занимается проблемами автоматизации учебно-производственного процесса выполнения проекта о-конструкторских работ на базе компьютерных технологий. Комплекс включает серию монографий, 2 учебных пособий и 2 учебника, в том числе, для дистанциониого обучения.

При создания УМК было разработано организационное, методическое, информационное и программное обеспечения изучения базовой графической среды AutoCAD и автоматизации разработки н выполнения конструкторской документации. Комплекс ориентирован на изучение основ геометрического моделирования, а также на ведение проектов с использованием современных компьютерных технологий, что обеспечивает решение практических производственных задач на современном уровне.

Разработанный УМК содержит: » теоретическое обоснование подходов, способов и средств к

компьютеризации проектно-конструкторских работ;

• описание базовой графической среды AutoCAD, сопровождаемое многочисленными обучающими примерами и иллюстрациями;

• раздел по изучению языка программирования AutoLISP, описание методов и алгоритмов параметризации в геометрическом моделировании. Описание методики многовариантного конструирования;

• методологические основы создания объектно-ориентированных электронных систем-надстроек, обеспечивающих эффективное ведение проектов;

• практически реализованные электронные продукты, обеспечивающие возможность их тиражирования и широкого внедрения в учебно-производственный процесс.

Предлагаемые в УМК подходы, методики и программные разработки значительно повышают эффективность обучения, поскольку ускоряют процесс разработки конструкторской документации за счет:

• использования библиотек готовых фрагментов чертежей, моделей конструктивных и геометрических элементов, унифицированных конструкций, стандартных составных частей;

• использования объектно-ориентированных интерфейсов пользователя, представленных в виде падающих и пиктографических меню, диалоговых окон, а также диалога с компьютером в привычных для конструкторов и проектировщиков терминах и с привычными для него графическими образами в виде слайдов и пиктограмм;

• получения чертежа высокого качества, оформленного в соответствии с ГОСТ Р.СК'Д, ручное оформление которого требует значительного времени.

Таким образом, разработка УМК по изучению, развитию и применению компьютерных технологий в учебно-производственном

процессе выполнения прое юно-конструкторских работ представляет

сложную научную проблему и является своевременной и актуальной.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработан и издан в центральном издательстве учебно-методический комплекс в виде учебного пособия "Компьютерные технологии инженерной графики в среде AutoCAD 2000. AutoLISP", сопровождаемый компакт-диском, содержащим электронную тренинг-систему.

2. Разработана структура, реализована и внедрена в производство и учебный процесс электронная тренинг-система для изучения базовой графической среды AutoCAD 2000.

3. Определена методика и технология автоматизации разработки п выполнения проектао-конструкторских работ.

4. Разработаны теоретические, методические, организационные, практические основы и технология создания структуры и реализации объехтно-ориентированных проектно-конструкторскнх систем, их информационной базы, а также интерфейсов пользователя.

5. Предложена технологическая стратегия совместного коллективного проектирования без границ, в том числе, с использованием Internet

6. Разработаны методы и атгоритаы программирования при параметрически управляемом геометрическом моделировании. Описана методика многовариантного конструирования.

7. Созданы и внедрены в производство и учебный процесс объектно-ориентированные системы: автоматизированного конструирования электронных устройств с унифицированными свинчиваемыми конструкциями, разработки конструкторской документации на

интегральные полупроводниковые микросхемы (совмещенной топологии, огдельных топологических слоев, микросхемы в корпусе).

8. Написаны и изданы в центральных издательствах: учебное пособие "Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документации", монографии "AutoCAD R14. Русская и англоязычная версии", "Трехмерное моделирование в AutoCAD R14. AutoLISP", "AutoCAD 2000" в серии "Проектирование".

9. Разработан и размещен на сайте МИЭТ и ИНФО электронный учебник "Инженерная и компьютерная графика" для очного и заочного дистанционного обучения, в том числе, с использованием Internet.

10.Разработан и находится в стадии издания в центральном издательстве учебно-методический комплекс в виде учебника "Инженерная и компьютерная графика" для вузов с дистанционным обучением, в том числе, с использованием Internet.

11.Научные, теоретические, методические и практические результаты, широко опубликованные в центральных издательствах, приведены в списке опубликованных соискателем работ и являются фактическим приложением к настоящему докладу. По отзывам читателей, пользователей и предприятий они служат эффективным пособием для широкого внедрения в производство и подготовки квалифицированных специалистов.

Публикации и научные гпуды. отражающие результаты исследований.

1. «Исследование возможности реализации графического языка ФАП-КФ на СМ ЭВМ». - Технический отчет по НИР "27-ИГ" УДК № 01825038558 1983г.-55 с.

2. «Внедрение в учебный процесс и дальнейшая разработка учебно* методических материалов для микро-ЭВМ и вычислительных систем

коллективного пользования». - Технический отчет по НИР "МИЭТ-1" УДК 681.3:378.1 Г.Р.№ 0183.0073678 1984г. - 75 с.

3. «Исследование и разработка прикладных программ графической системы автоматизированного проектирования изделий машиностроения и радиотехники». — Технический отчет по НИР "Конструктор-3" УДК 519.685.7 Г.Р. № 01.83.0002950 1984г. -113 с.

4. «Разработка учебно-методических материалов для микро-ЭВМ и автоматизированных систем диалогового обучения». - Технический отчет по НИР "МИЭТ-Г УДК 681.3:378.1 Г.Р.№ 01840081744 1985г. -93 с.

5. «Расширение а адаптация пакета ФАП-КФ на СМ ЭВМ». -Технический отчет по НИР "316-ИГ" УДК 681.3.06:744 Г.Р. Л'а 01,84.0069054 1985г. - 97 с.

6. «Исследование и разработка методов и алгоритмов переработки растровой графической информации». - Технический отчет по НИР "Конструктор" УДК 681.322:76 Г.Р.№ 01850026956 1986г. - 63 с.

7. «Разработка графической подсистемы автоматизированного конструирования электронных блоков на унифицированных свинчиваемых каркасах». Соискатель являлся ответственным исполнителем. - Технический отчет по НИР "Ника" УДК 681.3:744 Г.Р. № 0187.0020190 1985г. - 359 с.

8. «Автоматизация разработки я выполнения конструкторской документация на электронные устройства». Соискатель являлся ответственным исполнителем. - Технический отчет по НИР "Норд-90" УДК 681.3:744 Г.Р. Кг 01900016127 1990г. -32 с.

9. «Разработка и внедрение в учебный процесс компьютерной технологии оформления КД на электрическую принципиальную схему

и электронный блок». - Технический отчет по НИР "МИЭТ-9-93" УДК 681.3.06 07 Г,Р. Кг 01930004254 1993г. - 56 с.

10. Э.Т.Романычева, Л.С.Пискунова, В.А.Сереченко, Т.Ю.Трошина. "Машинная графика в процессе автоматизации просктно-конструкторских и чертежно-графических работ". ~ Журнал "Электронная промышленность", ЮБЫ 0207-6357 № 9(115), 1982г. -1с,

11. Т.Ю.Трошина. "Программное обеспечение подготовки и получения КД на сборочные чертежи печатных узлов, применяемых в РЭА". -Сборник тезисов Всесоюзного совещания семинара, 1984г. - 2 с.

12. Э.Т.Романычева, Т.М.Сидорова, Т.Ю.Трошина и др.. "Методические указания для практических занятий по автоматизации чертежно-конструкторских работ",-М:МИЭТ, 1985г.-69с.

13. Э.Т.Романычева, А.С.Куликов, Н.Г.Миронова, Т.М.Сидорова, Т.Ю.Трошина. "Методические указания по составлению чертежей для программирования". - М:МИЭТ, 1985г, - 63 с.

14. Э.Т.Романычева, Т.М.Сидорова, Т.Ю.Трошина, А.В.Николаев, Курс "Автоматизация чертежно-конструкторских работ", - М:МИЭТ, 1986г. -7с.

15. Э.Т.Романычева, Т.М.Сидорова, С.Ю.Сидоров, Т.Ю.Трошина и др. Учебное пособие "Автоматизация чертежно-конструкторских работ". -М:МИЭТ, 1987г.-97 с.

16. Т.Ю.Трошина. "Автоматизированное изготовление КД на сборочные чертежи печатных узлов". Сборник статей XI Всесоюзного совещания-семинара "Современная база ЭВМ и методы ее проектирования с помощью ЭВМ". - МИЭМ, ЛЭТИ, СГУ, 1983г. - 3 с.

17. Т.Ю.Трошина. "Программное обеспечение подготовки и получения КД на сборочные чертежи печатных узлов, применяемых в РЭА",

Сборник тезисов Междуведомственного семинара-совещания по машинной графике. - ИПУ, 1984г. - 2 с.

18. Э.Т.Романычева, Т.Ю.Трошина, А.В.Николаеа. "Организация подготовки студентов по автоматизации выполнения конструкторской документации". Сборник тезисов Московского семинара по начертательной геометрии и черчению. - МАДИ, 1984г. - 3 с.

19. Т.Ю.Трошина. "Программное обеспечение подготовки и получения конструкторской документации на сборочные чертежи печатных узлов, применяемых в РЭА". Сборник тезисов Всесоюзного совещания-семинара "Теоретические в прикладные вопросы разработай, внедрения и эксплуатации САПР РЭА". - МАИ, ОПИ, 1934г. - 3 с.

20. Э.Т.Романычева, Т.Ю.Трошина "Автоматизированная разработка и оформление КД на электронные блоки". Сборник тезисов 1П научно-технического семинара "Математическое обеспечение систем машиной графики." - ИПУ, УГУ, 1?85г. - 3 с.

21. Т.Ю.Трошина, А.Войтенко, Ю.Снотов. "Программный комплекс автоматизированного выполнения сборочного чертежа электронного блока комбинированного". Сборник тезисов ХУП студенческой Межвузовской научно-техйической конференции. - МИЭТ, 1985г. - 2 с.

22. Т.Ю.Трошина, Н.Крайнева. "Автоматизация выполнения электрических принципиальных схем и сборочных чертежей печатных узлов". Сборник тезисов ХУЛ студенческой Межвузовской научно-технической конференции,-МИЭТ, 1985г. - 1 с.

23. Т.Ю.Трошина, А.Войтенко. "Автоматизированное конструирование и выполнение КД на электронный блок с унифицированным свинченным каркасом". Сборник тезисов ХУП студенческой

Межвузовской научно-технической конференции. - МИЭТ, 1985г. - 2 с.

24. Т.Ю.Трошина. "Методика автоматизированного конструирования и разработки конструкторской документации на электронные блоки и печатные платы". Сборник тезисов Всесоюзного совещания-семинара "Автоматизация, интеллектуализация и роботизация производства" -МИЭМ, 1985г.- 5 с.

25. Т.Ю.Трошина, Л.Глуховский. "Автоматизированное выполнение спецификации". Сборник тезисов ХУ11 студенческой Межвузовская научно-техническая конференции. - МИЭТ, 1985г.-2 с.

26. Э.Т.Романычева, Т.М.Сидорова, А.В.Николаев, Т.Ю.Трошина. "Автоматизированная разработка и выполнение чертежно-конструкторской документации изделий РЭА на мини ЭВМ". Сборник тезисов Семинара "Математическое обеспечение САПР на мини-ЭВМ". - Московский Дом НТП им.Дзержинского, 1986г. - 3 с.

27. Т.Ю.Трошина, Г.Ф.Шандурина, Н.Г.Миронова. "Методические указания для курсовой работы по автоматизации разработки и выполнения КД электронных блоков". М:МИЭТ, 1988г. - 60 с.

28. Э.Т.Романычева, Т.М.Сидорова, А.В.Антипов, Т.Ю.Трошина и др. Учебное пособие "Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документации" (допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебного пособия для студентов электротехнических и приборостроительных специальностей вузов). - М:"Высшая школа", 1990г, - 176 с.

29. Т.Ю.Трошина, Г.Ф.Шандурина, Н.Г.Миронова. "Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документации на электронные устройства с унифицированными конструкциями".

Сборник тезисов Республиканского совещания-семинара. - МИЭ'Г, 1993г.-2 с.

30. Т.Ю.Трошина, Г.Ф.Шандурина, Н.Г.Миронова. "Автоматизация конструирования устройств с унифицированными конструкциями". Сборник статей Республиканской конференции. - М:МИЭТ, 1994г.- 2 с.

31. Т.Ю.Трошина, Г.Ф.Шандурина и др. "Методические указания по автоматизированному выполнению сборочного чертежа электронного блока". - М:МИЭТ, 1994г.- 60 с.

32. Т.Ю.Трошина, Г.Ф.Шандурина. "Методическое пособие по автоматизированному выполнению чертежей интегральных полупроводниковых микросхем". - М:МИЭТ, 1994г.—36 с.

33. Т.Ю.Трошина. Конспект лекций "AutoCAD R14". - М:МИЭТ, 1998г.-20 с.

34. Э.Т.Романычева, Т.М.Сидорова, С.Ю.Сидоров, Т.Ю.Трошина. Монография "AutoCAD R14. Русская и англоязычная версии". - М: "ДМК", 1998г.-510 с. •

35. Э.Т.Романычева, Т.Ю.Трошина, А.В.Николаев. Монография "Трехмерное моделирование в AutoCAD 14. AutoLiSP". - М:"ДМК", 1999г.-344 с.

36. Э.Т.Романычева, Т.Ю.Трошина. Монография "AutoCAD 2000". -М:"ДМК", 1999г.-320 с.

37. Э.Т.Романычева, Т.Ю.Трошина, Г.Ф.Шандурина. Учебник для вузов с дистанционным обучением "Инженерная и компьютерная графика". -М:МИЭТ, 1999г. - 1000 с.

38. Т.Ю.Трошина. Методическое пособие "Трехмерное моделирование". -М-.МИЭТ, 2000. - 30 с.

39. "Разработка и создание электронных систем очного и дистанционного обучения автоматизации выполнения конструкторской документации в области автоматики, электроники, микроэлектроники, радиотехники и др." Соискатель являлся ответственным исполнителем. ~ Технический отчет по НИР проводимой в рамках программы "Научные исследования высшей школы в области производственных технологий" на 2000-2001 г.г. (Министерство образования Российской Федерации).

40. Э.Т,Романычева, Т.Ю. Соколова. Учебное пособие "Компьютерные технологии инженерной графики в среде AutoCAD 2000. AutoLISP" (допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия). - М:"ДМК", 2000. - 700 с.

41. Э.Т.Романычева, Т.Ю. Соколова, Г.Ф.Шандурина. Учебник для вузов с дистанционным обучением "Инженерная и компьютерная графика" (допущен Министерством образования Российской Федерация в качестве учебника). - М:"ДМК", 2000. - 700 с.

Подписано в печатью, if. ¿CVO Заказ Тираж ?0 ОбьемЛгГ^. wp. А.

Отпечатано в типографии МИЭТ