Современный уровень программных и технических средств электронной вычислительной техники позволяет создавать системы автоматизированной разработки и выполнения конструкторской документации (системы АКД), удовлетворяющие стандартам ЕСКД как по качеству исполнения документов, так и по соблюдению требований стандартов.

Экономическая целесообразность использования ЭВМ для автоматизации труда конструктора возрастает с повышением надежности ЭВМ и программного обеспечения и снижением их стоимости.

С применением автоматизации конструктор может быть освобожден от трудоемких, иногда однотипных, чертежных работ, которые на автоматических устройствах выполняются качественнее, точнее, быстрее. С помощью вычислительной техники облегчается оформление конструкторских документов, насыщенных изображениями стандартных, типовых и унифицированных составных частей, например: принципиальных, функциональных и других схем: печатных плат, модулей, приборов, электронных блоков, стоек, шкафов, пультов и т.д.; модернизация существующих конструкций (частичное изменение, а не создание принципиально нового).

В диалоге с ЭВМ могут быть созданы конструкторские документы (чертежи и схемы) как с использованием графических “примитивов” типа точки, отрезка, окружности и др., так и фрагментов ранее созданных конструктивных элементов, например графических изображений стандартных радио-изделий, типовых и унифицированных конструкций, их частей и т.д. При этом модели вышеуказанных фрагментов могут быть параметрически заданными. С помощью задания параметров конструктор может изменить их размеры и геометрическую форму, обеспечить многовариантность графических изображений и соответственно чертежей и схем. ЭВМ дает возможность на основе создания трехмерных геометрических моделей проектируемых изделий проводить прочностные и кинематические расчеты, компоновку и технологические процессы сборки изделий.

На ЭВМ могут быть решены различные геометрические задачи: определение габаритных размеров конструкций, их площадей и объемов, условий взаимного расположения и др. Используя ЭВМ, конструктор имеет возможность оперировать большими объемами разнообразной информации, в том числе и графической. Применяя ее при оптимизации решений, сравнительной оценке вариантов изделий и решении других задач, конструктор может развивать свою творческую активность.

Средства для реализации АКД представляет компьютерная графика - область информатики, предназначенная для создания, хранения и обработки моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ. К ним относятся: технические, программные, информационные средства, обеспечивающие ввод, вывод графической информации, ее хранение в ЭВМ; средства создания моделей геометрических объектов и их обработки и др.

Наиболее эффективными для автоматизации конструкторской деятельности являются интерактивные средства компьютерной графики, обеспечивающие процесс конструирования в режиме диалога “человек - ЭВМ”.

Технические средства АКД

Технические средства АКД могут быть отнесены к одной из следующих категорий:

 вычислительные средства, состоящие из одной или нескольких ЭВМ, оснащенных средствами хранения и обработки введенной информации, которые обеспечивают возможность работы с большими объемами информации;

графические средства вывода, включающие устройства получения твердых копий (чертежей и рисунков на бумаге, кальке и других материалах) и динамические устройства для получения изображений, которые можно изменить в любой момент;

средства ввода информации, допускающие ввод как графической (например, чертеж детали), так и неграфической (например, текст) информации;

Вычислительные средства подразделяются по производительности.

Средства малой производительности имеют оперативную память до 1 Мбайт, быстродействие около 1 млн. оп. с, внешнюю память 10 -20 Мбайт. С их помощью решают задачи обработки двумерной графической информации.

Средства средней производительности имеют оперативную память 4 -8 Мбайт, быстродействие 1 - 5 млн. оп. с, внешнюю память 100 - 300 Мбайт. Такие системы позволяют решать задачи трехмерного геометрического моделирования.

Средства высокой производительности имеют оперативную память 16 Мбайт и выше, быстродействие 5 - 50 млн. оп. с. Такие системы позволяют решать задачи геометрического моделирования во времени, близком к реальному.

Появление сетей ЭВМ допускает использование на рабочем месте незначительных вычислительных ресурсов при условии, что в случае необходимости может быть получен доступ к мощной ЭВМ с большим объемом внешней памяти.

Устройства графического вывода обычно разделяют по принципу формирования изображения на векторные и растровые. В векторных устройствах пишущий элемент (перо, рапидограф в графопостроителях, электронный луч в дисплеях, световой луч в устройствах микрофильмирования и лазерных принтерах) перемещается по произвольной траектории. В растровых устройствах траектория пишущего элемента является строго определенной, обычно горизонтальной (горизонтальное сканирование), а рисунок появляется за счет подсветки луча или прижима пишущего инструмента в определенных точках изображения. Для растровых графических дисплеев эти минимальные элементы изображения называют пикселями.

Наиболее распространенным типом устройства для получения твердой копии изображения является графопостроитель. Его основные параметры - размер рабочего поля, точность и скорость черчения.

К динамическим устройствам вывода относится, прежде всего, графический дисплей. Его основные характеристики: емкость изображения, наличие и объем буферной памяти, число цветов, наличие избирательного стирания, возможность идентификации объектов на экране.

Устройства ввода включают в себя алфавитно-цифровые и функциональные клавиатуры; устройства прямого указания, позволяющие показывать положение на экране (световое перо, следящее перекрестие); устройства косвенного указания для задания координат (графические планшеты, устройства типа “мышь”).

В настоящее время технические средства, в том числе автоматизированные рабочие места (АРМ) и персональные ЭВМ, получили мощное развитие. Растровый графический дисплей с высокой разрешающей способностью, манипулятор типа “мышь”, алфавитно-цифровая клавиатура, мощная ЭВМ с высоким быстродействием, большой оперативной и внешней памятью, матричные, лазерные и другие принтер - плоттеры, выводящие графическую и текстовую информацию, а также графопостроители обеспечивают качественное выполнение задач АКД.

Программные средства АКД

При рассмотрении программных средств компьютерной графики, не зависящих от объекта проектирования, обычно выделяют следующие компоненты:

базовая графическая система (БГС), предназначенная для реализации интерфейса между прикладными программами и графическими устройствами, обеспечивает ввод, преобразование и вывод графической информации. На состав функций БГС разработан стандарт (графическая корневая система ГКС: ГКС - 2D для двумерной и ГКС - 3D для трехмерной области);

системы графического моделирования (графические процессоры), предназначенные для форматирования, преобразования и хранения моделей геометрических объектов;

прикладное программное обеспечение, предназначенное для решения типовых задач интерактивной компьютерной графики: графические редакторы, средства организации графического взаимодействия с использованием пиктограмм и других видов меню, программные средства оформления чертежей в соответствии с ЕСКД и т.д.

Такое разделение отражает специфику программного обеспечения с учетом типа задач, алгоритмов их решения с точки зрения проблем компьютерной графики.

Если рассматривать средства машинной графики как инструмент для создания прикладных систем автоматизированного проектирования, в том числе и систем АКД, то можно выделить следующие компоненты:

графический редактор, обладающий обширными возможностями по созданию и редактированию графических изображений и одновременно созданию базы данных, содержащей модели геометрических объектов;

язык программирования или расширение языка (пакет подпрограмм или набор функций) для создания и обработки моделей геометрических объектов; допускает как расширение возможностей графического редактора, так и независимую обработку моделей геометрических объектов;

инструментальные средства для создания графического интерфейса пользователя с целью создания собственной среды эксплуатации специализированной системы АКД.

Такая структура программных средств позволяет эффективно использовать возможности, заложенные в него разработчиком, а также создавать свои собственные, специализированные, системы АКД для определенного класса графических документов или класса объектов конструирования.

Существует множество систем автоматизированного проектирования, использующих различные языки программирования. Наибольшее распространение получила система AutoCAD. По оценкам журнала CADUser около 50% конструкторской документации, выпускаемой автоматизированно, осуществляется с использованием AutoCAD.

AutoCAD в полной мере удовлетворяет требованиям к инструментальным средствам АКД.

AutoCAD поддерживает широкую гамму устройств получения твердых копий графических изображений (графопостроители, матричные и лазерные принтеры различных типов), практически все используемые для ЭВМ типа IBM графические дисплеи и адаптеры.

В ACAD встроен AutoLisp (модификация языка программирования LISP). ACAD позволяет пользователям и разработчикам писать макропрограммы и функции на мощном языке высокого уровня, который хорошо сочетается с прикладной графикой.

Применение системы AutoCAD предполагает использование для ввода графической информации устройства типа графический планшет или “мышь”.