Классификация средств механизации и автоматизации чертежно-графических работ.

Все средства для выполнения графической документации разделены на пять классов в зависимости от того, как преобразуется и передается информация к пишущему устройству от источника информации, которым является, например, человек, чертежный прибор или машина (рис.1.1), а каждый класс на отдельные виды.

 

При выполнении чертежа вручную источником информации является человек, пишущим устройством - карандаш, ручка, мел и т.п. Информация от человека передается непосредственно пишущему устройству без помощи каких-либо приспособлений или механизмов. Этот класс используется при составлении эскизов.

К чертежным приборам относятся те чертёжные средства, которые осуществляют направление движения пишущего устройства. В этом случае прибор является внешней памятью, несущей информацию о линии. К этому классу относятся следующие виды чертежных средств: трафареты, специальные треугольники, лекала, штриховальные приборы, механизированные рейсшины, чертёжные приборы пантографной и координатной систем, вспомогательные приборы.

Преобразующие чертежные приборы по определённому закону изменяют поступающую в них информацию. Например, на основе ортогональных проекций механически строится аксонометрическое изображение. В этот класс входят следующие виды приборов: перспектографы, аксонографы, аффинографы, геометрические математические приборы.

Автоматические чертежные машины являются более совершенным классом чертёжно-графических средств. Выполняя чертежи, они обладают высокой производительностью и возможностью выполнять логические операции. К чертежным машинам, автоматизирующим процесс выполнения чертежей, относятся электронно-механические и электронно-лучевые.

Вычислительные машины позволяют создавать геометрические модели деталей, сборок и т.п. Графическое отображение геометрических моделей является основой для выпуска технической (конструкторской и технологической) документации.

Чертежные приборы.

В конце девятнадцатого и начале двадцатого столетия инженеры и техники начали проявлять повышенный интерес к инструментам и приборам, ускоряющим процесс черчения. Уже в то время были созданы и использовались готовальни, рейсшины, пантографные чертёжные приборы и т.д. Эти приборы и методика выполнения чертежей до 50-х годов нашего столетия совершенствовались и изменялись сравнительно мало. Чертёжные приборы представляют собой механические системы и обладают большой надежностью в работе. Но они лишь частично механизируют ручной труд при черчении, поэтому чертёжная работа остаётся пока очень трудоёмкой и малопроизводительной.

Преобразующие чертежные приборы.

Иногда по ортогональным проекциям трудно представить себе форму изображаемого объекта. Тогда, используя ортогональные проекции, переходят к аксонометрическим, которые обеспечивают большую наглядность. Информация в преобразующий чертёжный прибор поступает не от проектировщика, а от внешней памяти, которой является чертеж или модель. Проектировщик управляет считывающим устройством (которым чаще всего бывает обводной штифт), а прибор строит преобразованные линии. Конструкция таких приборов обеспечивает выполнение некоторых логических операций по геометрическому преобразованию линий.

Прототипом механической части современной чертежной машины - графопостроителя - можно считать координатограф - стол, снабженный направляющими с чертежным инструментом и зубчатыми рейками или винтовыми передачами с рукоятками и циферблатами, с помощью которых можно точно установить инструмент в заданной точке.

 

Все приборы для преобразования проекций можно разбить на три вида: для вычерчивания центральных проекций -перспектографы; для вычерчивания аксонометрических проекций - аксонографы; для вычерчивания параллельных проекций - аффинографы, пантографы.

Автоматические чертежные машины.

Автоматические чертежные машины представляют собой более совершенный класс чертежно-графических средств, обладающих высокой производительностью и способностью выполнять логические операции.

От ранее описанных чертежных средств эти машины отличаются тем, что вся информация о выполнении задания поступает не от проектировщика непосредственно, а от внешнего запоминающего устройства, и процесс считывания и преобразования информации происходит без участия проектировщика. Разработка алгоритмов, программ для работы этих машин и кодирование содержания программ осуществляются программистами. В конструкциях автоматических чертежных машин применяется электронная техника, поэтому они сложны и дороги, но обладают большой производительностью, так как помогают проектировщику выбрать оптимальные варианты конструкций и освобождают его от утомительного выполнения чертежей вручную. Однако это не избавляет от необходимости значительных затрат времени на разработку алгоритмов и программ для ЭВМ.

Вычислительные машины.

Примерно четыре десятилетия назад аббревиатура "ЭВМ" была известна лишь узкому кругу специалистов. Однако за короткое время успели появиться на свет несколько поколений электронных машин, на каждое из которых уходило примерно десять лет. Сегодня ЭВМ стали обычным каждодневным явлением даже в школах и детских садах.

Каждое новое поколение электронных вычислительных машин качественно отличалось от предыдущего своими физико-технологическими принципами.

ЭВМ первого поколения - это ламповые гиганты, вобравшие в себя все премудрости электроники сороковых и начала пятидесятых годов двадцатого века. Быстродействие машин первого поколения составляло десятки тысяч арифметических действий в секунду, оперативная память - 1000...10000 бит. Набор средств ввода-вывода информации был очень беден.

В машинах второго поколения основную роль играют полупроводники. Повысились надежность и быстродействие. Значительно уменьшились и габариты. Переход на полупроводники дал возможность программирования на так называемых алгоритмических языках. ЭВМ вторго поколения имели более совершенную систему ввода- вывода информации, появились бысродействующие читающие устройства, алфавитно-цифровые печатающие устройства и графопостроители. Все это дало возможность менять форму выдачи результатов: печатать в виде таблиц и готовых графиков.

Элементной базой машин третьего поколения стали интегральные схемы: несколько транзисторов и диодов размещались на одном кристалле полупроводника площадью всего в несколько квадратных миллиметров. Значительное уменьшение габаритов дало возможность увеличить быстродействие ЭВМ до десяти и более миллионов операций в секунду а емкость оперативной памяти до ста миллионов бит.

Основным отличием машин третьего поколения явилось то, что они научились не только считать, но и работать с буквенно-цифровой информацией, то есть перерабатывать не только числа, но и слова.

Изменился состав периферийных устройств ввода-вывода информации. Появились устройства знако-цифрового и графического отображения данных на электронно-лучевых трубках, устройства связи пользователей ЭВМ по телефонно-телеграфным линиям, графопостроители.

Чтобы получить изображение с помощью графопостроителя информацию о чертеже представляли в виде математических соотношений между размерами детали, позволяющими определить координаты всех опорных точек, ограничивающих элементарные участки изображения. Информацию о чертеже вводили в ЭВМ с помощью расчетной и графической программ, составленных на одном из алгоритмических языков программирования (например, ФОРТРАН) с использованием подпрограмм какого-либо графического языка (например, ГРАФОР). Расчетная и графическая программы обрабатывались на ЭВМ и на выходе получали команды управления чертежным автоматом, записанные на перфокарты (перфоленту) или магнитную ленту, либо передаваемые на чертежный автомат (графопостроитель) по каналу связи с ЭВМ.

На первый взгляд элементная база машин четвертого поколения осталась прежней - интегральные схемы, но значительно повысилась степень интеграции электронных схем, появились большие интегральные схемы.

Современные ЭВМ по своему быстродействию делятся на несколько классов.

Супер-ЭВМ - самые большие, сложные и дорогие машины, способные выполнять до десяти миллионов операций в секунду - предназначены для решения сверхсложных научно-технических задач ядерной физики и энергетики, аэродинамики и космической баллистики, планирования и управления экономикой и производством.

Габариты мини-ЭВМ вместе с устройствами ввода-вывода и внешней памяти не больше размеров обычного письменного стола. Быстродействие порядка сотен тысяч операций в секунду. Это машины массового применения, широко распространенные в науке и технике.

Широкое применение в технологическом оснащении производства различных видов изделий нашли микро-ЭВМ, главным преимуществом которых являются: малые габариты, небольшая протребляемая мощность и более низкая материалоемкость и стоимость.

В начале 80-х годов появляются первые сообщения о персональных ЭВМ. Начать работу с этим компьютером может практически любой человек, даже не имеющий никакой компьютерной подготовки, так как структура математического обеспечения такова, что обращаться с ним также просто как с телевизором и пишущей машинкой.

В настоящее время на рынке ПЭВМ преобладают три вида компьютеров: IBM PC AT; ПЭВМ, совместимые с вычислительными машинами фирмы IBM; машины фирмы Apple Computer семейства Mac II.

Персональные компьютеры способны на экране дисплея, работающего в растровом режиме, давать не только буквенно-цифровую информацию, но и графические изображения. В качестве дополнительного оборудования к ним могут быть предложены джойстик, "мышь", световое перо для ввода информации и графопостроитель, принтер или плоттер для получения чертежей и других видов изображений.

Эти компьютеры очень удобны для организации учебного процесса по черчению и начертательной геометрии не только в вузах и техникумах, но и в профессионально-технических училищах и даже в школах.

Контрольные вопросы

1. Через сколько поколений прошло развитие ЭВМ? Чем каждое новое поколение ЭВМ отличается от предыдущего?

2. На какой элементной базе были созданы ЭВМ первого поколения?

3. Сравнить быстродействие ЭВМ первого и второго поколения.

4. Как называются электронные устройства, составляющие основу элементной базы ЭВМ третьего поколения?

5. Чем отличаются автоматические чертежные машины от чертежных и преобразующих приборов?

6. На основе каких приборов были созданы первые графопостроители?

7. Назовите преобразующие чертежные приборы.

8. На какие виды делятся преобразующие приборы?

9. На какие группы, классы и виды подразделяются средства для выполнения чертежно-графических работ?

10.Какие графические элементы можно изображать с помощью трафаретов?

11.Для проведения какого типа линий предназначены лекала?