2023年计算机辅助设计教案0901.doc

计算机辅助设计 第1章 概述 2 1.1 根本概念 2 1.2 计算机辅助设计的根底 3 1.2.1 软件根底 3 1.2.2 硬件根底 7 第2章 数据库 9 2.1 数据库根底知识 9 2.2 数据模型 10 2.2.1 层次型 11 2.2.2 网络型 12 2.2.3 关系型 13 2.3 实时数据库 14 2.4 工程数据库 15 2.4.1 工程数据库的特点 15 2.4.2 工程数据库的结构 16 2.4.3 工程数据库的建立 17 2.4.4 工程数据库与事物管理数据库的比拟 18 2.4.5 开发工程数据库管理系统的途径 19 2.4.6 工程数据库管理系统简介 19 第3章 VB程序设计 21 3-2 第1章 概述 1.1 根本概念 一个产品的研发，在完成设计之后，还需要把它制造出来，因此，设计和制造是两个紧密联系在一起的概念。 在计算机上完成这样的工作，有三个相关的学科： l 计算机辅助设计 Computer Aided Design，简称CAD。 l 计算机辅助制造 Computer Aided Manufacturing，简称CAM。 l 计算机辅助工艺过程设计 Computer Aided Process Planning，简称CAPP。 定义： 计算机辅助设计是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助进行产品的设计与分析的理论和方法。 利用：计算机的计算和图形功能 关系： CAD和CAM是围绕着产品的设计和制造两大领域独立开展起来的。一般来讲是先有设计才有制造，但首先出现的是CAM技术，这是由于早期的计算机输出的是二进制代码或字符而没有图形的功能。CAM技术起源于数控技术(数控技术是50年代兴起的)，最早的应用是APT〔Automatically Programmed Tools〕----刀具控制程序自动编程系统，该技术为后来开展计算机自动绘图技术铺平了道路，而由计算机自动绘图技术产生了计算机辅助设计〔CAD〕。 CAPP的主要任务是替代工艺设计人员完成产品零件的工艺过程设计，包括加工方法确实定，工序和工步的顺序安排，选择所用机床、设备，选定刀具以及切削用量等。CAPP是CAD和CAM的桥梁 应用： CAD/CAM技术往往用在大型系统之中，如美国的洛克希德－加尼福尼亚飞机公司开发的CADAM系统，设计一架新战斗机，可提高效率500倍。 1.2 计算机辅助设计的根底 有：软件根底和硬件根底。 1.2.1 软件根底 1．高级语言编程 从数据库中调用数据，完成一项设计中需要做的各种运算。一般常说数据库看作是软件开发的后端，而高级语言是软件开发的前端。 软件的开发要按照软件工程的概念来做。 所使用的工具： ⑴微软： C#.net，VC.net ⑵Borland 公司： DelPhi，C Builder ⑶组态软件 InTouch，Fix，WinCC，组态王，ForceControl〔力控〕 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。 组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS〔管理信息系统，Management Information System〕和CIMS〔计算机集成制造系统，Computer Integrated Manufacturing System〕的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。因此，在1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。下面就对几种组态软件分别进行介绍。 ①InTouch：Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。但是，早期的InTouch软件采用ＤＤＥ方式与驱动程序通信，性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台，并且提供了OPC支持。 ②Fix：Intellution公司以Fix组态软件起家，1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，Fix6.ｘ软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序〔需单独购置〕。Intellution将自己最新的产品系列命名为iFiX，在iFiX中，Intellution提供了强大的组态功能，但新版本与以往的6.ｘ版本并不完全兼容。原有的Script语言改为VBA〔Visual Basic For Application〕，并且在内部集成了微软的VBA开发环境。遗憾的是，Intellution并没有提供6.1版脚本语言到VBA的转换工具。在iFiX中，Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC〔OLE for Process Control〕组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购置。 ③Citech：CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序员，而不是工控用户。Citech提供了类似Ｃ语言的脚本语言进行二次开发，但与iFix不同的是，Citech的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于Ｃ语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。 ④WinCC：Siemens的 SIMATIC WinCC也是一套完备的组态开发环境，Siemens提供类Ｃ语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂，用户最好经过Siemens的培训以掌握WinCC的应用。 ⑤组态王：组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司〔更早的品牌多数已经湮灭〕。组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。组态王也提供多种硬件驱动程序。 ⑥Controx〔开物〕：华富计算机公司的Controx2023是全32位的组态开发平台，为工控用户提供了强大的实时曲线、历史曲线、报警、数据报表及报告功能。作为国内最早参加OPC组织的软件开发商，Controx内建OPC支持，并提供数十种高性能驱动程序。提供面向对象的脚本语言编译器，支持ActiveX组件和插件的即插即用，并支持通过ODBC连接外部数据库。Controx同时提供网络支持和WevServer功能。 ⑦ForceControl〔力控〕：大庆三维公司的ForceControl〔力控〕从时间概念上来说，力控也是国内较早就已经出现的组态软件之一。只是因为早期力控一直没有作为正式商品广泛推广，所以并不为大多数人所知。大约在93年左右，力控就已形成了第一个版本，只是那时还是一个基于DOS和VMS的版本。后来随着Windows3.1的流行，又开发出了16位Windows版的力控。但直至Windows95版本的力控诞生之前，他主要用于公司内部的一些项目。32位下的1.0版的力控，在体系结构上就已经具备了较为明显的先进性，其最大的特征之一就是其基于真正意义的分布式实时数据库的三层结构，而且其实时数据库结构可为可组态的活结构。在1999~2023年期间，力控得到了长足的开展，最新推出的2.0版在功能的丰富特性、易用性、开放性和I/O驱动数量，都得到了很大的提高。在很多环节的设计上，力控都能从国内用户的角度出发，即注重实用性，又不失大软件的标准。另外，公司在产品的培训、用户技术支持等方面投入了较大人力，相信在较短时间内，力控软件产品将在工控软件界形成巨大的冲击。 其他常见的组态软件还有GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut，PCSoft的Wizcon以及国内一些组态软件通态软件公司的MCGS，也都各有特色。 2．工程数据库 在设计中有大量的数据需要处理，如工程手那么中的数据、工艺过程中的各种参数。 实现这样的数据处理的方法，是采用适当的数据库和数据库管理系统〔DBMS〕。 被处理对象的数据和各数据之间的相互关系称做数据结构，因此要了解数据库首先就要了解数据结构。 我们现在采用的都是关系模型的数据库。关系这一数学术语可看作一张二维表，并给定一个表名，相当于一个文件。表中的每一行称为关系的元组，相当于文件的一个记录，元组的总个数称为关系的基数；每一列表示一个属性，相当于记录中的一个数据项，属性名的个数称为关系的度数。 关系模型中数据之间的联系是通过在不同的表格〔关系〕中相同的数据项〔表格中的属性名〕来表示的，通过对关系进行各种代数运算可存取任一数据项。 数据库管理系统〔DBMS〕是一组软件，实现数据库的建立、应用和维护。 目前常用的商业数据库管理系统有： l 小型：Paradax、Access l 大中型： IBM公司：DBⅡ 微软公司：Oricle，SQL Server 赛贝思 ：Sybase 以上的数据库在严格意义上来将并不能完全满足CAD的要求。在CAD中使用的数据库称为工程数据库，其特殊之处在于不仅可以存储字符数据，而且可以存储图象数据。 3．计算机绘图软件 计算机绘图和数据库软件是CAD软件的两大根底。 有一门课程叫做计算机图形学，是本学院研究生的学习课程，研究的是各种坐标变换和几何变换，二、三维图形的生成，等值线的绘制、图形的剪裁、曲线和曲面拟合。逼近、几何造型、色彩、阴影、灰度图形的处理，以及各种数据结构的组织、几何信息和拓扑信息的运算等许多内容。 以计算机图形学为根底，开发出了越来越多的交互式的绘图软件包。 l 计算机绘图可以在两种类型的设备上进行： 微机：主要处理2D图形，对三维图形的处理能力不强。 CAD图形工作站：其优点是3D图形的处理，采用的是实体建模的方法。 l AutoCAD：是用于二维图形设计和绘图的软件，10.0版以后加强了三维功能，为用户提供了良好的二次开发环境。是国内应用较广的微机CAD软件。 l Pro/Engineer操作软件：是美国参数技术公司〔PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 l UG－Ⅱ：特点是制作三维图形，由美国麦道航空公司研发。首先是在VAX机上开发，现已有SUN和HP等工作站上运行的软件版本。功能比拟强大，如可作尺寸校核等。 l SolidWorks：SolidWorks为达索系统〔Dassault Systemes S.A〕下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比拟简便而方便的软件之一。功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国