C4 CAD- CAM> CO SO CAD 1 GVC NGUYỄN THẾ TRANH

Chương 4

CƠ SỞ CỦA CAD

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG.

4.1.1. Xác định một hệ CAD.

Các hệ CAD hiện đại (còn gọi là CAD/CAM) được xây dựng trên cơ sở đồ hoạ máy
tính tương tác (Interative Computer Graphics) viết tắt là ICG. Hệ thống đồ hoạ máy tính
tương tác là một hệ hướng đến người sử dụng, trong đó máy tính được dùng để tạo ra,
chuyển đổi và hiển thị dữ liệu dưới dạng các hình vẽ hay biể
u tượng. Người sử dụng ở đây
là nhà thiết kế, thực hiện truyền dữ liệu và ra lệnh cho các máy tính thông qua một số thiết
bị vào (INPUT) như chuột, bàn phím ...Còn máy tính thì liên lạc với con người thông qua
màn hình CRT (CRT viết tắt từ chữ Catode Ray Tube- ống phóng chùm tia âm cực). Người
sử dụng tạo ra một hình ảnh trên màn hình CRT bằng cách vào lệnh để gọi những chương
trình con (Subroutine) cần thiết của phần mềm lưu trữ
trong bộ nhớ máy tính. Hình ảnh
được xây dựng từ những phần tử hình học cơ bản như điểm, đường thẳng, vòng tròn v.v...
Hình ảnh đó có thể được sửa đổi tuỳ theo lệnh của con người như phóng to, thu nhỏ, di
chuyển vị trí trên màn hình và theo các phép biến đổi khác.Thông qua các thao tác này mà
những chi tiết cần thiết của hình ảnh sẽ được tạo ra theo ý muốn của người thiết kế.

Một hệ thống ICG điển hình bao gồm phần cứng và phần mềm .
* Phần cứng gồm có bộ phận xử lý trung tâm (CPU), một hoặc nhiều trạm công tác
(Work Station) kể cả những terminal hiển thị đồ hoạ, và các thiết bị ngoại vi như máy vẽ,
máy in, v.v...
* Phần mềm gồm các chương trình máy tính để thực hiện việc xử lí đồ hoạ trên hệ thố

• Tạo ra các bản vẽ kỹ thuật tốt hơn so với thiết kế truyền thống.
• Tiêu chuẩn hoá trong các bản vẽ cao hơn.
• Chất lượng hồ sơ, tư liệu thiết kế cao hơn.
• Bản vẽ đẹp, rõ ràng và ít sai sót.

4. Tạo ra một cơ sở dữ liệu trong máy tính để phục vụ cho giai đoạn chế tạo.
Trong quá trình xây dựng hồ sơ tư liệu thiết kế cho một sản phẩm, các chi tiết tạo nên
sản phẩm, đặc tính kỹ thuật, vật liệu v.v... sẽ tạo những cơ sở dữ liệu cần cho việc chế
tạo sản phẩm, đồng thờ
i cũng được tạo ra và lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính.

4.1.2. Lịch sử phát triển

Lịch sử phát triển của CAD liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ hoạ máy tính.
Đương nhiên CAD bao hàm một nội dung rộng lớn hơn đồ hoạ máy tính, song hệ ICG là
bộ phận cơ bản của CAD. Lịch sử phát triển của đồ hoạ máy tính diễn biến qua nhiều thời
k
ỳ:
• Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự
án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện Công nghệ Massachusetts vào giữa thập
kỷ 50. APT là chữ viết tắt của thuật ngữ Automatically Programed Tools, có
nghĩa là “máy công cụ được lập trình tự động”. Dự án này có quan hệ mật thiết
với ý tưởng triển khai một phương pháp thuận tiện để thông qua máy tính xác
định các yếu tố hình h
ọc phục vụ việc lập trình cho máy công cụ điều khiển số.
Mặc dù sự phát triển của APT là một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực đồ hoạ
máy tính, nhưng việc sử dụng ngôn ngữ APT trước đây lại ít liên quan với đồ hoạ
máy tính.
• Một ý tưởng khác, ra đời vào khoảng cuối thập kỷ 50 có tên là “bút quang”. Ý
tưởng về bút quang xuất hiện khi nghiên cứu cách xử lý dữ li

Ở Việt Nam, CAD/CAM xuất hiện thông qua các phần mềm mua của nước ngoài
để học tập, nghiên cứu và ứng dụng. Tuy nhiên cũng đã có những cố gắng bước
dầu theo hướng tự sản xuất phần mềm trong nước. Chẳng hạn Viện Tin học năm
1992 đã cho ra đời gói phần mềm TOWER để trợ giúp thiết kế mẫu thảm len
trong khuôn khổ Dự án VIE/88/035, năm 1988 Công ty tư nhân Hải Hoá cho ra
đời gói ph
ần mềm thiết kế kiến trúc - xây dựng...

4.2 QÚA TRÌNH THIẾT KẾ

Có thể nói quá trình thiết kế là một quá trình lặp, gồm các bước cơ bản sau :
1. Phát hiện nhu cầu.
2. Xác định vấn đề.
3. Tổng hợp.
4. Phân tích và tối ưu hoá.
5. Đánh giá.
6. Thể hiện.
• Phát hiện nhu cầu là bước đầu tiên, thường do một người nào đ
ó phát hiện ra,
đôi khi bất ngờ, rằng ở một nơi nào đó có một vấn đề cần xem xét, sửa chữa, bổ
sung. Nó có thể là một nhược điểm của một cỗ máy đang sử dụng do người kỹ sư
nhận ra, cũng có thể là một nhu cầu mới của khách hàng do người tiếp thị nhận
biết được.
• Xác nhận vấn đề liên quan đế
n việc xác định đặc tính kỹ thuật tổng quát của mặt
hàng sẽ được thiết kế ra, gồm: các đặc tính và chức năng, giá thành, chất lượng,
vận hành...
• Tổng hợp và phân tích là hai bước liên quan mật thiết với nhau và có tính lặp
cao trong quá trình thiết kế. Một chi tiết hay một bộ phận cấu thành một sản
phẩm hoàn chỉnh như một máy chẳng hạn, sẽ đượ


Hình 4.1. Quá trình thiết kế

Theo truyền thống, công tác thiết kế kỹ thuật được tiến hành trên bàn vẽ trong đó bản
thiết kế được thiết lập dưới dạng các bản vẽ kỹ thuật. Tuỳ theo từng lĩnh vực mà bản thiết
kế có những yêu cầu riêng, chẳng hạn thiết kế cơ khí, ngoài bản vẽ t
ổng thể, các bản vẽ chi
tiết và các bản vẽ cụm, còn kèm theo bản vẽ dụng cụ cắt gọt và đồ gá để chế tạo ra sản
phẩm. Thiết kế điện gồm các sơ đồ mạch, đặc tính kỹ thuật của các linh kiện điện tử v.v...
Bản thiết kế của các lĩnh vực khác như xây dựng, hoá chất, chế tạo máy bay, ngoài đặc
đi
ểm chung cơ bản, cũng có những nét đặc thù riêng như vậy. Trong từng lĩnh vực nói trên,
phương pháp tiếp cận truyền thống là tổng hợp một bản thiết kế sơ bộ theo cách thủ công rồi
mới qua phân tích dưới một dạng nào đó. Bước phân tích này có thể gồm những bản tính
toán kỹ thuật phức tạp hoặc phải qua đánh giá hoàn toàn chủ quan về phương diện th

được. Mô hình toán học cho phép hình ảnh của đối tượng có thể hiển thị và thao tác trên
màn hình máy tính thông qua tín hiệu lấy từ CPU của hệ
CAD. Phần mềm đồ hoạ phải được
thiết kế sao cho thuận tiện và có hiệu quả với máy tính và cả người sử dụng.

Quá trình thiết kế Thiết kế có hỗ trợ của CAD
Hình 4.2. Ứng dụng máy tính vào quá trình thiết kế

Trong lĩnh vực mô hình hoá hình học, người thiết kế xây dựng những hình ảnh của