Самойленко Н.Э., Скоробогатов В.С. Теоретические основы САПР - файл n1.doc

приобрести
Самойленко Н.Э., Скоробогатов В.С. Теоретические основы САПР
скачать (678.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc679kb.20.09.2012 07:21скачать

n1.doc

  1   2   3


Н. Э. Самойленко, В.С.Скоробогатов


ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ САПР

Учебное пособие

Воронеж 2003


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский государственный технический университет


Н. Э. Самойленко В. С. Скоробогатов



ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ САПР
Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2003

УДК 621.3:681.3

СамойленкоН.Э., СкоробогатовВ.С. Теоретические основы САПР.: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 85 с.

В учебном пособии рассматриваются основы теории автоматизированного проектирования, включая общие принципы построения САПР, виды обеспечения САПР, методы решения инженерных задач анализа и параметрической оптимизации в задачах проектирования конструкций и технологических процессов производства радиоаппаратуры. Изложение теоретического материала сопровождается примерами, иллюстрациями и вопросами для самопроверки в объеме, достаточном для самостоятельного изучения дисциплины. Учебное пособие соответствует требованиям государственного образовательного стандарта по специальности 200800 “Проектирование и технология РЭС”. Учебное пособие предназначено для студентов специальности по дисциплинам “Основы САПР”, “Информационные технологии проектирования электронных средств” дневной и заочной формы обучения. Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word и содержится в файле САПР.doc.
Ил. 7. Библиогр.: 8 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф.,

академикМАИ А.В.Муратов

Рецензенты: НТС ОАО Электросигнал,

главный инженер А. Д. Верёвкин

д-р. техн наук, проф. Н.И.Баранников

© Самойленко Н. Э., Скоробогатов В.С., 2003
   Оформление. Воронежский государственный

технический университет, 2003

ВВЕДЕНИЕ
В современных условиях всё более возрастает потребность в электронных средствах с высокими технико-экономическими характеристиками, способных работать в сложных условиях при наличии различных воздействий: температуры, влаги, механических нагрузок, что приводит к значительному усложнению РЭС и к увеличению сроков проектирования.

В условиях быстрого развития технического прогресса это приводит к быстрому старению РЭС, вплоть до того, что разработанное изделие морально устаревает до начала его серийного выпуска. Дробление задачи на более простые и увеличение штата разработчиков не дало хороших результатов из-за возникающих неувязок, нестыковок и согласований, трудностей управления большим коллективом. Только применение ЭВМ позволило решить данную проблему, сократив время и повысив качество проектирования.

При этом решение проблемы автоматизации проектирования заключается не в ускорении расчетов до уровня, обеспечивающего перебор всех вариантов, а в разработке и применении методов моделирования и оптимизации (прежде всего вероятностно-статистических) для организации направленного поиска варианта, наилучшим образом удовлетворяющего требованиям технического задания (ТЗ) без анализа всех возможных решений /1/.

Поэтому актуальной задачей для будущего специалиста конструктора-технолога РЭС является овладение теоретическими знаниями, практическими навыками и умениями выполнения задач деятельности по экспериментально - статистическому исследованию, моделированию и оптимизации, обеспечению качества и
3

надежности РЭС, а также освоение методологии автоматизированного проектирования конструкций и технологических процессов производства РЭС, способов формирования и реализации основных видов обеспечения САПР, а также получение навыков практического решения типовых задач конструкторско-технологического проектирования методами и средствами САПР.
1. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ САПР
Цель автоматизации проектирования - повысить качество, снизить материальные затраты, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост количества инженерно-технических работников, занятых проектированием. Процесс ее становления, разработка теории и методов, а также обобщение практических достижений продолжается и в настоящее время. Сейчас под автоматизацией проектирования понимается систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и при научно обоснованном выборе методов машинного решения задач. Наилучшая форма организации процесса автоматизации проектирования достигается при применении систем автоматизированного проектирования (САПР). В ГОСТ 23501.0-79 "Система автоматизированного проектирования. Основные положения" дано следующее определение САПР: "САПР представляет собой организационно-техническую систему, состоящую из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации и выполняющую автоматизированное проектирование".

САПР состоит из нескольких составных частей (видов обеспечения), называемых (ГОСТ 22.487-77):
4

математическое, программное, лингвистическое, информационное, техническое, методическое и организационное обеспечение. Математическое, лингвистическое, информационное и программное обеспечения обычно объединяются в программно-информационное обеспечение, которое в конечном итоге воплощается в виде программ и сопровождающей документации. На практике на программно-информационное обеспечение, как правило, приходится основная трудоемкость разработки САПР (до 75%). Организационное обеспечение и методическое обеспечение часто объединяют вместе и называют организационно - методическое обеспечение. Оно включает в себя весь комплекс обеспечивающих мероприятий, а также техническую документацию, регламентирующую и организующую процесс автоматизированного проектирования применительно к условиям конкретной проектной организации.

Система автоматизированного проектирования (САПР) - это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователями системы). Участие человека в процессе проектирования является фактором, определяющим отличие автоматизированной системы от автоматической.

Разработка САПР представляет собой крупную научно-техническую проблему, а внедрение САПР требует значительных капиталовложений. В настоящее время уже создан ряд САПР: системы, функционирующие в радиопромышленности, в электронной промышленности, в машиностроении, в строительстве и в других отраслях. Опыт разработки САПР позволяет выделить следующие принципы их построения.
5

1. САПР - это человеко-машинная система.

2. САПР - это иерархическая система, реализующая комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования.

3. САПР - это совокупность информационно согласованных подсистем.

4. САПР - это открытая и развивающаяся система.

5. САПР - специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей.

6. САПР - это система, совмещающая традиционное и автоматизированное проектирование.

По назначению САПР, в общем случае, подразделяют на следующие: уникальные, универсальные, комплексные и специализированные.

Уникальные САПР - это САПР, создаваемые для проектирования сложных объектов (например, для проектирования ЭВМ с предельными характеристиками), и выполняющие задачу обеспечения заданных сроков и качества разработки.

Универсальные САПР - это САПР, создаваемые для проектирования широкого класса объектов (например, блоков и стоек РЭС). Такие САПР могут быть настраиваемыми по ряду характеристик (по виду технологии изготовления, по виду базовой конструкции) и "жесткой" структуры, рассчитанной на определенные характеристики проектируемых изделий. Универсальность таких САПР подразумевает наличие в них типового ядра, которое может адаптироваться к условиям различных предприятий при той или иной степени доработки.

Комплексные САПР - это САПР, предназначенные для проектирования изделий высокой функциональной и технологической сложности (например, элементной базы РЭС). При этом центр тяжести проблемы перемещается на
6

разработку моделей физических процессов, происходящих в изделиях, в то же время необходимо сопряжение с технологическим оборудованием, на котором производится изготовление изделий.

Специализированные САПР - это САПР, создаваемые под отдельные виды работ (например, проектирование печатных плат или микросборок и т.д.). Они носят наиболее массовый характер и могут строиться на различных средствах вычислительной техники, но всегда увязываются с технологическим оборудованием, предназначенным для изготовления и контроля РЭС.

Вопросы для самопроверки
1. Дайте определение САПР.

2. Перечислите принципы построения САПР.

3. Перечислите и охарактеризуйте виды обеспечения САПР.

4. Дайте классификацию САПР по назначению и по уровням.


2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР


    1. Состав и назначение комплексов технических

средств автоматизации проектирования
САПР - это совокупность средств и методов для осуществления автоматизированного проектирования, состоящих из следующих видов обеспечения: технического, программного, математического, информационного, лингвистического, методического и организационного [1].

Базовыми средствами, с помощью которых реализуются другие виды обеспечения САПР,
7

являются технические средства, а основой технических средств является ЭВМ. Традиционная форма использования ЭВМ, сконцентрированных в вычислительном центре и работающих в пакетном режиме, не годится для автоматизированного проектирования. ЭВМ лишь тогда станет регулярно используемым инструмен­том проектирования, когда инженер-проектировщик сможет оперативно обращаться к машине и также оперативно получать результаты решения. При этом эффективное взаимодействие инженера с ЭВМ будет обеспечено только в случае, если форма вво­димой и выводимой информации удобна для человека и не приводит к необходимости выполнять обременительные и чреватые ошибками операции по кодированию или расшифровке сообщений. В зависимости от характера решаемых задач удобными формами представления информации могут быть таблицы, чертежи, графики, текстовые сообщения и т. д.

В связи с указанным, к техническому обеспечению автоматизации проектирования предъявляются следующие тре­бования [6]:

удобство использования инженерами-проектировщиками, воз­можность оперативного взаимодействия инженеров с ЭВМ;

достаточная производительность и объем оперативной памяти ЭВМ для решения задач всех этапов проектирования за приемлемое время;

возможность одновременной работы с техническими средствами необходимого числа пользователей для эффективной деятельности всего коллектива разработчиков;

открытость комплекса технических средств для расширения и модернизации системы по мере прогресса техники;

высокая надежность, приемлемая стоимость и т. д.

Удовлетворение перечисленных требований возможно
8

только в условиях организации технического обеспечения в виде специали­зированной вычислительной системы, допускающей функционирование в нескольких ре­жимах. Такое техническое обеспечение называют комплексом тех­нических средств САПР. Первое из указанных требований к техническим средствам (ТС) САПР обусловливает включение в комплекс ТС как стандартного комплекта внешних устройств ЭВМ, так и дополнительных устройств оперативного ввода-вывода информации,

в том числе в графической форме. Этот комплекc внешних устройств устанавливается в помещении проектного подразделения и называ­ется автоматизированным рабочим местом (АРМ) проектировщика.

Состав АРМ зависит от характера задач, решаемых в проектном подразделении. Так, для инженеров, занятых функционально - логическим проектированием, и инженеров-конструкторов оптимальный состав внешних устройств неодинаков. Действительно, конструкторы в значительно большей мере связаны с обработкой информации в виде чертежей, для них важно наличие развитых средств машинной гра­фики.

В расширенном составе АРМ, кроме самой ЭВМ должны присутствовать следующие технические средства: устройства ввода и вывода как алфавитно-цифровой, так и графической информации; запоминающие устройства на магнитных дисках (НМД) и магнитной ленте (НМЛ); алфавитно-цифровой дисплей; графичес­кий дисплей; графопостроитель и некоторые другие по мере необходимости.

Комплекс технических средств предназначен для решения в процессе проектирования следующих задач: ввод исходной информации об объекте и необходимых процедурах проектирования, отображения, преобразования и хранения информации, создание условий для
9

эффективного диалога пользователя системой, документирование проектных решений и некоторых других.

До недавнего времени основная масса задач автоматизации проектирования решалась на машинах класса мини-ЭВМ. Большие машины применялись заметно реже из-за снижения эффективности их работы в интерактивном режиме, используемом для обеспечения диалога проектировщика с ЭВМ, а персональным ЭВМ (ПЭВМ) не хватало вычислительных ресурсов для решения таких задач [4]. Значительное увеличение вычисли­тельной мощности (быстродействия, объема памяти, снижения стоимости) персональных ЭВМ, наличие высококачественного программного обеспечения привело к резкому изменению такого положения в области технических средств САПР, то есть привело к широкому использованию ПЭВМ для автоматизации проектирования. Были разработаны и выпускаются различные периферийные устройства с высокими техническими характеристиками.
2.2. Общая характеристика ПЭВМ и их технических средств
Основой комплекса технических средств автоматизации проектирования является ЭВМ. Любая ЭВМ, в том числе и ПЭВМ, представляет собой сложную систему взаимосвязанных технических средств, спо­собных принимать, хранить, перерабатывать и выдавать информа­цию с помощью вычислительных и логических операций по опре­деленному алгоритму или программе. Здесь и далее под

техниче­скими средствами понимается оборудование ПЭВМ, участвующее в автоматизированной обработке данных.

Решение задач на ПЭВМ (вычислительный процесс) проводится по определенным правилам. Любая задача,
10

подготавливаемая для решения на ПЭВМ, представляется в виде одной или многих ма­тематических зависимостей. Кроме исходных данных, вводимых в ПЭВМ при решении задачи, возникает необходимость в использо­вании алгоритма - совокупности точных предписаний (правил), определяющих вычислительный процесс. Программа, представляю­щая собой алгоритм решения задачи, записанный на каком-либо формализованном языке, определяет, какие действия и в какой последовательности должна выполнить машина над исходными дан­ными и промежуточными результатами. Информация обычно пред­ставляется и обрабатывается двоичными словами конечной длины - 8, 16 или 32 бит.

Для выполнения процесса вычислений в состав ПЭВМ включа­ются устройства, каждое из которых имеет вполне определенные функции, т. е. является функционально законченной частью системы технических средств (рис.2.1). Данные устройства принято разде­лять на центральные и периферийные. Процессор и основная память являются центральными устройствами ПЭВМ.




Рис. 2.1. Упрощенная структурная схема ПЭВМ

В ПЭВМ может использоваться несколько процессоров, один из которых является центральным (ЦП).
11

С помощью периферийных устройств осуществляется связь цен­тральных устройств ПЭВМ с различными «поставщиками» и «по­требителями» информации. Функции периферийных устройств до­статочно сложны, однако среди них можно выделить две основные: хранение информации на различных носителях данных и преобра­зование ее согласно функциям, выполняемым устройством. В пе­риферийные устройства включают устройства ввода-вывода и внеш­нюю память.

К техническим средствам ввода информации в ПЭВМ относятся клавиатура - устройство ввода текста, чисел и управляющей ин­формации в основную память, а также устройства ввода алфавитно-цифровой, графической и речевой информации, например мани­пуляторы, планшеты, сканеры и др.

К техническим средствам вывода информации из ПЭВМ относятся знакорегистрирующие и графиче­ские регистрирующие устройства - устройства печати и графопо­строители, а также устройства вывода информации в речевой форме - синтезаторы речи. Устройства отображения информации - дисплеи (видеомониторы) на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) или на других индикаторах - предназначены для отображения визуальной информации (текстов, чисел, графических изображений или других результатов работы).

Устройства внешней памяти ПЭВМ также выполняют функции двустороннего обмена информацией и служат для постоянного хра­нения программ и данных. Однако они представляют область памяти, к которой процессор непосредственно обращаться не может.

Для того, чтобы использовать информацию, хранящуюся во внешней памяти, ее необходимо предварительно передать в основную (внут­реннюю) память.

К техническим средствам внешней памяти отно­сятся
12
накопители на гибких (НГМД) и жестких (НЖМД) магнитных дисках, магнитных лентах (НМЛ), магнитных картах (НМК), за­поминающие устройства на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД) и др. Такие устройства называют также внешними (ВЗУ).

Связь всех функциональных устройств ПЭВМ определяется со­вокупностью правил и средств, устанавливающих единые принципы их взаимодействия, - интерфейсами.

Устройства объединены внутрисистемным интерфейсом и взаи­модействуют по адресному принципу: все подчиненные устройства и их составные части имеют конкретные адреса, по которым к ним обращаются устройства, выполняющие функции управлений. Для связи процессора с периферийными устройствами используются спе­циальные устройства сопряжения и обмена - адаптеры (каналы). По каналам осуществляется передача сигналов между частями ПЭВМ. Общий канал для всей ПЭВМ часто называют системной шиной, подчеркивая, что по данному каналу взаимодействуют все устройства, входящие в вычислительную систему [7].

Центральной частью ПЭВМ является системное устройство (системный блок), состоящее из центрального процессора, опера­тивной и постоянной памяти, адаптеров. Кроме него в базовый (минимальный) комплект ПЭВМ входят также периферийные уст­ройства: клавиатура, видеомонитор, накопители информации, пе­чатающее устройство. Поскольку без вышеперечисленных пери­ферийных устройств нормальное функционирование ПЭВМ невоз­можно, то эти устройства также называют системными. Более того, в большинстве конструкций ПЭВМ системное устройство реализу­ется совместно с накопителями в едином
13

конструктивном блоке, а в некоторых случаях в состав системного блока включают также клавиатуру и дисплей.

В необходимых случаях, например в профессиональных ПЭВМ, рабочих станциях, комплект технических средств может быть рас­ширен путем подключения дополнительных устройств, как цент­ральных, так и периферийных. К дополнительным пери­ферийным устройствам обычно относят:

1) графические устройства ввода, включая манипуляторы раз­личных типов, обеспечивающие ввод графических координат для последующей обработки средствами машинной графики, а также графические планшеты и сканеры;

2) графопостроители, используемые для построения чертежей и других графических и текстовых документов с высокой точностью отображения;

3) устройства получения твердой копии, позволяющие получать на бумаге копии изображений (в том числе и цветных) с экрана дисплея;

4) модемы для связи ПЭВМ с линиями передачи данных;

5) контроллеры локальных сетей и др.

Современные технические сред­ства ПЭВМ позволяют создавать достаточно мощные вычислитель­ные системы самого разного назначения: автоматизированной об­работки данных, управления, автоматизации проектирования и про­изводства, обучения и т. д.
2.3. Устройства ввода графической информации
2.3.1. Общие сведения

Важное значение для профессиональных ПЭВМ имеет возможность использования в них средств машинной
14

графики, т. е. аппаратуры, методов и приемов для преобразования с помощью ПЭВМ данных в графическое представление, и наобо­рот - графического представления в данные. В частности, рабочие станции различного назначения на базе ПЭВМ, используемые, на­пример, в издательском деле, медицине, архитектуре, электронике, экономике, системах технического зрения и особенно в САПР, как правило, снабжаются графическими устройствами ввода-вывода.

Наиболее быстрые и эффективные преобразования элементов графических изображений в соответствующие им цифровые коды координат вводимых точек (дискретизация изображения) и ввод этих кодов в ПЭВМ осуществляются графическими устройствами ввода (иногда их называют графоповторителями).

Процесс преобразования графической информации в цифровую форму состоит из двух этапов - считывания и кодирования.

При считывании распознается графический элемент (точка, линия, эле­ментарный фрагмент) и определяется его координата в принятой системе координат. Считанная информация при кодировании по определенным правилам принимает вид цифрового кода.

Объем цифровой информации, описывающей эти операции, велик. Это обусловливает повышенные требования к памяти ПЭВМ (емкости и быстродействию), необходимо также достаточно развитое и до­рогостоящее специальное программное обеспечение.

Стоимость гра­фических устройств ввода оказывается зачастую сравнимой со сто­имостью базового комплекта ПЭВМ, а иногда и превышает ее

Основными характеристиками графических устройств ввода яв­ляются размеры рабочего поля, скорость и точность считывания, тип интерфейсов,
15

энергопотребление, надежность, массогабаритные характеристики, стоимость и др.

Под рабочим полем понимается поверхность графического уст­ройства ввода, в пределах которой осуществляется считывание, ограниченная минимальными имаксимальными значениями коор­динат по каждой из осей. Размер рабочего поля оказывает суще­ственное влияние на другие характеристики графического устройства ввода.

Различают аппаратную и реальную скорости преобразования информации.

Аппаратная скорость - это максимальная скорость считывания, т. е. число пар координат, формируемых графическим устройством ввода за единицу времени.

Реальная скорость преоб­разования может отличаться от аппаратной, например в полуавтомагических устройствах она определяется темпом работы пользо­вателя.

Точностными характеристиками являются погрешность считыва­ния, разрешающая способность (дискретность) и повторяемость.

Погрешность считывания определяет максимальное отклонение значений координат точки от истинного по всему рабочему полю графического устройства. Разрешающая способность характеризует кратчайшее расстояние между двумя точками на каждой оси ко­ординат графического устройства ввода, результаты измерения ко­торых различаются на единицу младшего разряда цифрового кода.

Повторяемость - это максимальный разброс результатов изме­рения координат в любой точке рабочего поля по отношению к их среднему значению.

Минимальное значение повторяемости равно по модулю разрешающей способности.


      1. Основные характеристики и классификация


16

Графические устройства ввода подразделяются по способу ввода (автоматизации поиска и выделения изображения) на полуавтоматические и автоматические.

В полуавтоматических графических устройствах ввода поиск и выделение элементов изображения производятся пользователем с помощью специального органа съема - указателя координат, щупа, визиря, датчика и т.п., а преобразование выделенного пользователем элемента - кодирование - автоматически специальным электрон­ным блоком. Полуавтоматические устройства имеют рабочее поле (планшет или стол), на котором размещается документ.

В автоматических устройствах преобразование производится без участия пользователя - либо сканированием всей поверхности носителя графической информации, либо слежением за линией или границей с различной яркостью и цветностью.
2.3.3. Полуавтоматические графические устройства ввода
Для пред­ставления сложных графических изображений используются полу­автоматические графические устройства ввода. В настоящее время они имеют широкую номенклатуру и применяют достаточно простые методы считывания, снижающие их стоимость и повышающие на­дежность.

По совокупности основных параметров различают четыре типа полуавтоматических графических устройств ввода:

1) для выполнения работ, требующих высокой точности ввода, например по картографии, топографии, обработке аэрофотоснимков;

2) для использования в составе САПР при разработке топологии БИС и печатных плат;
17

3) для работы в графических рабочих .станциях для совместной работы с графическими дисплеями;

4) используемые в составе учебных, бытовых и других ПЭВМ, позволяющих выполнять деловую, учебную и демонстрационную графику, а также обработку текстовой документации.Основные требования к характеристикам графических полуав­томатических устройств ввода определены в ГОСТ 24593-87 «Устройства ввода графические для электронных вычислительных машин».

По принципу определения координат полуавтоматические графические устройства ввода подразде­ляют на электромеханические, оптомеханические, сеточные (ин­дукционные, емкостные), резистивные, звуковые, ультразвуковые, магнитострикционные и др.По конструктивному исполнению различают электромеханические устройства с подвижной коорди­натной системой и электронные со свободно перемещаемым ука­зателем координат (манипулятором). Наибольшее распространение получили полуавтоматические графические устройства ввода второго типа. Они выполняются в виде планшета, на поверхности которого размещается документ, и электронного устройства управления и преобразования информации.

Устройство управления определяет координаты, изменяет масштаб, систему координат, осуществляет упаковку в стандартный формат, сопряжение с ПЭВМ и др. Со­временные устройства управления на микропроцессорах, кроме ко­дирования, выполняют дополнительные функции, например пред­варительную обработку информации, ее контрольное отображение, редактирование, уплотнение, запись на внешние носители.

В некоторых специальных случаях используются графические планшеты с электромагнитным сеточным методом оцифровывания, поскольку другие методы
18

имеют недостатки, затрудняющие их при­менение. Так, например, при использовании магнитострикционного метода необходимо периодически размагничивать планшет; точность оцифровывания при использовании резистивного метода зависит от температуры и влажности окружающей среды, а звукового метода - от чистоты поверхности планшета.

В графических сеточных уст­ройствах ввода в планшет встраивается ортогональная система - сетка шин проводников. Координаты вводимой точки соответствуют координатам ближайших проводников сетки. С помощью индуктив­ной (реже емкостной) связи осуществляется взаимодействие с сеткой указателя координат - проволочной миниатюрной катушки с ви­зирем. Через шины сетки последовательно пропускаются импульсы тока. В тот момент, когда возбуждается шина, лежащая под визирем, на его датчике наводится ЭДС. Этот сигнал обрабатывается затем электронным блоком.

В странах СНГ выпускаются полуавтоматические графические устройства ввода, однако для их использования совместно с ПЭВМ, как правило, требуется специальная доработка конструкции (ин­терфейсы и др.). Популярны компактные планшетные графические устройства ввода с индуктивным съемом координат серии СМ 6424, позволяющие вводить изображения с рабочим полем формата от А4 до А2 с разрешающей способностью 0,01...0,1 мм.

Наиболее известными в мире фирмами, выпускающими серийно различные планшеты и дигитайзеры (оцифровыватели), являются фирмы CalComp, Summagraphics, Curta, Cenins, Acecad, Осе Graphics и др. Размеры рабочего поля моделей, как правило, составляют от 300х300 мм до 1200х1200 мм с разрешением от 40 до 80 линий/мм.
19

Более простой способ оцифровывания графической информации для ввода ее в ПЭВМ - применение в качестве указателя координат манипуляторов, например типа «мышь», «трекболл».

Манипулятор «мышь» является одним из простейших, но удобных полуавтоматических средств ввода графической информации. С его помощью легко вводить данные, графику, «раскрашивать» изобра­жение, перемещать курсор или элемент изображения по экрану дисплея и т. п. Манипулятор представляет собой настольный прибор, предназначенный для преобразования его перемещения в двух ор­тогональных направлениях (X и Y) в серии электрических импульсов и подключаемый к ПЭВМ с помощью тонкого гибкого кабеля. Для ввода графического изображения достаточно положить документ на стол и обежать его «мышью». Используются в основном два принципа работы устройства: механический (оптомеханический) и оптический.

Основой конструкции механического манипулятора типа «мышь» является преобразователь (основание с шаром) (рис. 2.2,а), который вместе с платами с ИМС и управляющими кнопками (клавишами) помещается в пластмассовый корпус.

Адаптер манипулятора типа «мышь» принимает от манипулятора импульсные сигналы (рис. 2.2,б), сопровождающие перемещение манипулятора в направлениях Х и Y, и преобразует их в цифровой код.

Оптический манипулятор типа «мышь» (рис. 2.3,а) перемеща­ется по планшету с нанесенной на него координатной сеткой. Координатная сетка может быть разной ширины с различным количеством линий (рис. 2.3,б). Источник излучения направляет луч света на планшет, и отраженный от сетки луч попадает на фотоприемник, связанный с микропроцессором. Различное
20

число штрихов в сетке по направлениям Х и Y упрощает распознавание направления.




Рис. 2.2. Оптомеханический манипулятор графической информации типа «мышь»: а - устройство; б - серии импульсов, получаемые при перемещении манипулятора типа «мышь»; 1 - шар; 2 - обрезиненные валики; 3 - фотодиоды; 4 - светодиоды; 5 - диски с прорезями; 6 - основание
Микропроцессор определяет относительное перемещение манипуля­тора и соответствующее положение курсора на экране дисплея и передает информацию в ПЭВМ. Может использоваться координатная сетка с линиями различного цвета, например красного и зеленого или голубого и желтого (рис. 2.3,в). В этом случае фотоприемники должны реагировать на вполне определенную длину волны опти­ческого излучения.

В базовый комплект большинства современных отечественных и зарубежных моделей профессиональных ПЭВМ включают манипу­ляторы типа «мышь». Основными фирмами, производящими эти манипуляторы, являются фирмы Microsoft Corp., Logitec, KeyTronic Corp. и др.
21

Они имеют современные эргономические формы с искривленной поверхностью, например типа «куска мыла» или «пера», предусматривают регулирование скорости и чувствительно­сти и режим динамического ускорения, снабжаются специальным программным обеспечением.

  1   2   3


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации