Bazele Proiectarii Asistate de Calculator

ConstrucŃia şi FabricaŃia Asistată de Calculator

CFAC Bazele Proiectării Asistate BPA  Subiecte de examen- opis

1. Procesul de proiectare (1.1) 2. Caracteristicile procesului de proiectare şi al a l proiectantului (1.2) 3. Taxonomia proiectării (1.3) 4. Rolul calculatorului în proiectare şi sintematizarea s intematizarea proiectării (1.4) 5. Terminologie şi tehnici de proiectare asistată (1.5.1) 6. Implementare proceselor CAD, CAM, CAPP …. (1.5.2) 7. Biblioteci de funcŃii pentru CAD/CAM (1.6) 8.  Norme CAD/CAM (1.7) 9. Criterii de evaluare ale sistemelor CAD/CAM (1.8) 10. Hardware pentru CAD/CAM – Tipuri de sisteme (2.1) 11. Arhitectura sistemelor CAD/CAM (2.2) 12. Dispozitive de introducere (2.3) 13. Dispozitive de extragere (2.4) 14. ReŃele de calculatoare (2.5) 15. Software folosite pentru aplicaŃii CAD/CAM – Introducere (3.1) 16. Managementul software-ului CAD/CAM (3.2) 17. Structuri de date (3.3.1) 18. Baze de date – Introducere în BD şi terminologie (3.3.2.1) 19. Modele de baze de date (3.3.2.2) 20. Sistemul de gestiune şi limbaje formale de interogare pentru BD (3.3.2.3) 21. Sisteme de coordonate pentru CAD/CAM (3.3.3) 22. Moduri de lucru în realizarea proiectului (3.3) 23. InterfaŃa cu utilizatorul (3.4.1+3.4.2+3.4.3) (Tratarea erorilor, Fişiere jurnal, InterfeŃe pe limbaje) 24. InterfeŃe grafice (3.4.4) 25. Ajutoare grafice (3.4.5) 26. Editare grafică (3.4.6) 27. Module software (3.5) 28. Modelare şi vizualizare (3.6) 29. DocumentaŃia pentru software, dezvoltarea şi eficienŃa sa (3.7) 30. FabricaŃia asistată de calculator-CAM. EvoluŃia sistemelor de fabricaŃie (4.1) 31. RoboŃii industriali (4.2) 32. Maşinile – unelte cu comandă numerică (4.3) 33. Calculatoare de conducere automată (4.4) 34. AchiziŃia de date cu ajutorul calculatorului c alculatorului (4.5) 35. Sistemul de transport şi de stocare (4.6) 36. Sistemul de control al producŃiei – Modelul de referinŃă (4.7) 37. Controlul procesului şi al sistemului de transport (4.8) 38. ReŃeaua locală (4.9) 39. Integrarea CAM cu celelalte subsisteme ale CIM (4.10)

1

1. INTRODUCERE 1.1. Procesul de proiectare Proiectarea este acŃiunea de elaborare a unei lucrări tehnice executate pe baza unei forme date şi care cuprinde: calcule tehnice, desene, justificări, indicaŃii etc. Prin proces de proiectare se înŃelege activitatea de proiectare privită ca o succesiune de stări prin care trece proiectul în evoluŃia sa. Un model simplu al unui proces de proiectare este redat în fig.1.1, iar modelul de detaliu în fig1.2, unde elipsele reprezintă informaŃii, iar dreptunghiurile acŃiuni. cunostinte

tema de proiectare Scopul proiectarii

 procesul de Procesul de  proiectare proiectare

proiect

Fig 1.1

P r o c e s d e P r o i e c t a r e

Abateri

Proces de nivel

superior

Realizari

Tema de proiectare

Prezentare

Evaluare

Rezultate

Rezultatul activităŃii de proiectare nu este Exterior Modificari a   produsul ci un model al său care permite referirea la  produs înainte ca el să existe. Pentru a obŃine un Cunostinte Sinteza model mai detaliat al Analiza   procesului de proiectare trebuie să se Ńină seama de mai multe fapte: - Procesul de proiectare nu este de sine stătător ci Modelul conceptual al cuprins într-unul de nivel rodusului superior; - Tema de proiectare este o reformulare a scopului Procesul de enunŃat; Alte procese productie - S pecificaŃiile iniŃiale pentru obiectul proiectat se pot Fig. 1.2 modifica din raŃiuni externe (modificarea standardelor) sau interne (reducerea pretenŃiilor de precizie din raŃiuni economice hotărâta de la nivelul superior); - Procesul de proiectare este întotdeauna unul iterativ;

2

- Deciziile asupra anumitor caracteristici ale produsului se iau fără a cunoaşte efectul lor asupra rezultatului proiectării. Aceasta este faza de sinteză a procesului şi ca atare, proiectul trebuie să sufere o analiză care să permită corectarea deciziilor eronate anterioare.

1.2. Caracteristicile activităŃii de proiectare şi ale proiectantului Activitatea de proiectare se poate aborda în două moduri: - analitic - când se începe cu specificarea cerinŃelor funcŃionale şi elaborarea unei soluŃii iniŃiale care se analizează comparativ cu cerinŃele din tema de proiectare şi se aduc modificăriile corespunzatoare; - sintetic - când se pleacă de la cerinŃele temei de proiectare şi se ajunge la un pachet de specificaŃii  pentru obiectul proiectat. Se poate considera că activitatea de proiectare constructivă are fazele : 1. planificarea = stabilirea temei de proiect, 2. elaborarea = fixarea şi detalierea obiectivelor, 3. proiectarea propriu-zisă  propriu-zisă  = stabilirea formelor şi dimensiunilor preliminare, 4. definitivarea = definirea şi optimizarea reperelor. Cele mai utilizate tehnici de proiectare constructivă sunt: 1. constructie nouă - rearanjarea unor unor elemente elemente noi sau vechi => soluŃie bună, 2. construŃie adaptată - se modifică un aranjament aranjament de bază preluat, 3. constructie de variante - se conservă structura şi funcŃiile ansamblului, 4. construcŃie cu păstrarea principiului: se modifică doar dimensiunile reperelor. Proiectul unui produs este rareori complet, considerarea lui ca finalizat este o decizie în condiŃii de incertitudine. CerinŃele impuse la proiectarea unui produs sunt cuprinse de regulă în tema de proiectare şi caietul de sarcini şi se refera la: productivitatea, cost de producŃie, cheltuieli de exploatare, masa totală, dimensiuni de gabarit, durata de exploatare, estetica etc. Pentru realizare acestor cerinŃe, fiecare reper component trebuie să satisfacă prin forma sa urmatoarele criterii: a) -asigurarea condiŃiilor funcŃionale (rezistenŃă, rigiditate),  b) -uşurinŃa de execuŃie şi de montare, c) -cost minim al materialelor şi manoperei de execuŃie.  Nerespectarea primului criteriu compromite funcŃional produsul iar nerespectarea celorlalte două poate face ca investiŃia să fie nerentabilă. Rezultă deci, că la stabilirea formei raŃionale a obiectului proiectat, proiectantul trebuie să Ńină seama atât de condiŃiile funcŃionale cât şi de cele de execuŃie şi economice. Pentru rezolvarea acestui complex de probleme proiectantul trebuie să posede anumite cunoştiinŃe şi calităŃi arătate în fig.1.3. Capacitate creatoare Teoretica baza

Imaginatie

specialitate

Inventivitate

Gandire combinativa

Calitati generale Practica

Pregatire

Proiec -tant

Calitati personale

Inteli genta

MemoMemorie

Desen tehnic si Practici CAD

Spirit critic

Logica Logica

Forta de munca

Calitati auxiliare Putere de convingere

3

Fig.1.3

Organizare in munca

Aptitudini de expunere

1.3. Taxonomia proiectării Problemele de proiectare se pot clasifica în funcŃie de stadiul din ciclul de proiectare în care apar astfel (exemplu pentru un suport de date pentru un computer): a). InvenŃia / inovaŃia = conceperea iniŃială a produsului (funcŃionarea de principiu , stocarea informaŃiilor digitale pe un tip de suport);  b). Proiectarea conceptuală  = dă soluŃii pentru realizarea inovaŃiei; i novaŃiei; c).   Proiectarea de configurare = conŃine alegerea metodei (de încărcare /descărcare a discului/benzii/cartelei, poziŃionarea capului de citire, numărul şi aranjamentul a ranjamentul componentelor); d). Proiectarea parametrică  = se finalizează dimensiunile ( diametrul discului benzii, viteza de deplasare a suportului, dimensiunile motoarelor etc.); e).  Proiectarea de detaliu = cuprinde proiectarea fiecărui reper cu detalii suficiente pentru a  permite execuŃia sa; f).   Proiectarea tehnologică  = implică definirea itinerarului tehnologic şi a tuturor  informaŃiilor necesare programării maşinilor-unelte, procurării materialelor, sculelor şi dispozitivelor, organizării şi planificării producŃiei. În schema din figura 1.4 sunt cuprinse fazele de stabire a formei obiectului proiectat precum şi interacŃiunea reciprocă dintre forma obiectului şi tehnologia lui de fabricare . Rol Func Func ional ional Rezistenta C A

Schema func func ională ională

Deformatii

Material

Incalzire U

Volumul Fabricatiei

Vibratii

L C

Posibilitatile Itreprinderii

Durabilitate Economic

L

Sectiunea Obiectului Obiectului

Forma Obiectului

Procedee Tehnolgice

CalculeSpeciale Desenul obiectului

Fig. 1.4

Fiecare din fazele prezentate, deci şi intreg procesul de proiectare, este iterativ. Utilizarea calculatorului aduce unelte în toate etapele şi fazele de proiectare, mai putin în faza de început (prezentare, documentare, întocmire de schiŃe) şi mai mult în faza de proiectare conceptuală, cu implementare totuşi mai redusă în domeniul mecanic, unde se utilizează tehnici ale inteligenŃei artificiale ca de exemplu sisteme expert. Calculatorul este de mare ajutor în faza de configurare când se poate realiza simularea comportari sistemului, calcule matematice, de optimizare etc. Sistemele CAD/CAM sunt dedicate rezolvarii acestor tipuri de probleme. 4

Completa automatizare a proiectării tehnologice este un deziderat greu de atins. Există însă   programe care asistă întocmirea tehnologiilor, reduc erorile şi pot fi utilzate de personal nespecializat în calculatoare. Pentru proiectare tehnologică este necesar accesul la baza de date CAD/CAM care conŃine liste de: maşini-unelte (MU), scule, dispozitive, regimuri de aşchiere etc.

1.4. Rolul calculatorului în proiectare şi sistematizarea proiectării 1.4.1. Rolul calculatorului în proiectare

Sistemele de calcul utilizate pentru proiectare se pot grupa în 4 clase : Calcularea –calculatorul electronic (CE) este foarte eficient pentru cantităŃi mari de operaŃii cu virgulă flotantă aşa cum apar în simulări, optimizări etc. EvidenŃa - capacitatea mare de memorare a CE este utilă activităŃilor de gestionare, calcule tabelare, stocări, recuperări de date, sortări. InformaŃiile tratate pot fi: date ale produselor, date de   proiectare, date ale sistemului CAD/CAM. Pentru o problemă de tip simulare a unui sistem dinamic, datele referitoare la produs cuprind ecuaŃii diferenŃiale, variabile de stare, mulŃimile de valori ale parametrilor fizici, mulŃimi de condiŃii iniŃiale. InformaŃiile de sistem CAD includ numărul şi localizarea ferestrelor pe ecran, parametrii reprezentaŃi grafic, tipurile şi culorile liniilor,  parametrii pentru plotere etc. Vizualizarea – cea mai importantă funcŃie, după aceea de calcul, exprimată prin reprezentarea grafică. Este oformă eficientă şi flexibilă de comunicare între om şi sistemele de calcul. Această funcŃie se aplică în: proiectarea constructivă (CAD), inginerie asistată de calculator  (CAE), fabricaŃia asistată de calculator (CAM), ilustraŃii tehnice şi grafice în literatura de specialitate. Comunicare – realizează sistemul direct de date între diferite sisteme de calcul. Pentru   proiectare, între sisteme CAD/CAM; pentru fabricaŃie, între sisteme CAD/CAM şi sistemele de comandă ale MU, management, contabilitate, aprovizionare/desfacere, poştă electronică etc. Relatiile între aplicaŃiile CAD/CAM şi funcŃiile de bază ale CE sunt prezentate în fig.5. 1.4.2. Sistematizarea proietării

Calculare

Proietarea, chiar a produselor  noi, nu începe de regulă de la zero; există repere stanardizate, colecŃii de progame, repere care   pot fi reutilizate cu modificări sau adaptări. Pentru a realiza economii este avantajoasă realizarea unei analize sistematice şi detaliate a spectrului de produse din punctul de vedere al reutilizarii sau adaptabilităŃii uşoare a componentelor şi subansamblelor  deja existente. În acest sens, o importanŃă deosebita prezintă: a) ajutarea proiectantului în găsirea informaŃiilor prin cataloage fişate;   b) sistematizarea informaŃiilor prin clasificari în tabele, cataloage etc.; c) ajutarea proiectantului în

conducere  procese

simulare

vizualizare

comunicare

grafica Metode de element finit

evidenta Prelucrare geometrie

Calcule tabelare optimizare

Fig 1.5 5

alegerea metodei de proiecare /construire; d) introducerea sistemelor adecvate din informatica aplicată – sisteme CAD, expert, Baze de date (BD) etc. Rezultatul este că procesul de proiectare poate fi descris prin paradigmele : căutare, optimizare, compilare, satisfacerea unor condiŃii.

1.5. Terminologie şi tehnici de proiectare asistată şi de implementare a lor 1.5.1. Terminologie şi tehnici de proiectare asistată 

Denumirile implicate in domeniul proiectari asistate de CE nu sunt standardizate (exista diferenŃe şi contradicŃii între autori). Considerăm valabile urmatoarele semnificaŃii: CAD - Computer Aided Design = proiectare constructivă asistată de calculator - cuprinde elaborarea caietului de sarcini; realizarea de calcule, modelarea de solide, desenare etc. şi foarte rar doar elaborarea desenelor (C.A.Drafting). CAM - Computer Aided Manufacturing = fabricaŃie asistată de calculator - are ca obiect   planificarea operaŃilor de fabricaŃie; comanda numerică a maşinilor–unelte, a sistemelor de transport tehnologic şi depozitare, a roboŃilor etc. CAP(P) - Computer Aided Process Planning = proiectarea tehnologică asistată de calculator serveşte la producerea datelor tehnologice necesare prelucrării semifabricatelor; cât şi la furnizarea datelor necesare lansării fabricaŃiei (fişe tehnologice, plane de operaŃii, progame  pentru C.N. ale maşinilor-unelte etc.). CAQ(A) - Computer Aided Quality Assurance = asigurarea calităŃii asistată de calculator realizează planificarea şi efectuarea testărilor conform principiilor şi metodelor statisticii şi cercetării operaŃionale pentru semifabricate şi produse finite. CAE - Computer Aided Engineering = inginerie asistată de calculator - cuprinde activităŃi CAD, CAPP şi CAQA sau după altă concepŃie - partea de calcule necesare proiectării constructive (dimensionare, verificare, element finit FEA, FEM etc.). CIM – Computer Integrated Manufacturing = fabricaŃie integrată cu calculatorul – se referă la o strategie pentru integrarea funcŃională a unei întregi unităŃi productive; cuprinde următoarele compartimente sau funcŃii: cercetare-dezvoltare, proiectare constructivă şi tehnologică, documentare, testare şi simulare, pregătirea producŃiei, fabricaŃie, control de calitate, colectare date, marketing, compartiment economic şi comercial etc. CAD/CAM – Computer Automatizated Design/Computer Automatizated Manufacturing =  proiectare şi fabricaŃie automatizată asistată de calculator – este ansamblul procesului de concepŃie şi de fabricaŃie din unităŃile productive: cercetare, dezvoltare, proiectare constructivă şi tehnologică, fabricaŃie,legătura concepŃie-fabricaŃie. O ilustrare a principalelor tehnici amintite este prezentată în figura 1.6. Din cela prezentate anterior se Faza CAD CAM CAP CAQ CAE CIM observă existenŃa a două mari etape: Tehnica   Proiectarea constructivă  şi respectiv Cercetare-dezvoltare # # #  Proiectarea fabricaŃiei. a)   Proiectarea constructivă  –

are

Proiectare constructivă

în cuprinsul său două subprocese: a1)- Sinteza – porneşte de la datele Proiectare tehnologică din caietul de sarcini şi de marketing FabricaŃie şi conŃine elemente de concepŃie, funcŃionalitate, calcule esenŃiale, Montaj aspecte tehnologice, financiare etc. Se   pot folosi, acolo unde ele există, Control de calitate 6

# #

#

#

#

#

#

#

#

#

#

#

#

# #

Fig.1.6

# #

#

eventuale programe expert. Rezultatul este un pre-proiect exprimat sub forma unor desene de ansamblu şi a unor relaŃii între componente şi între acestea şi exterior. a2) -Analiza - constă în evaluarea performanŃelor produsului prin modelare şi simulare, după dimensionarea elementelor principale: - modelul  - poate fi fizic (prototip; machetă) sau abstract (simulat); modelarea fizică se va aplica doar dacă cea virtuală nu este posibilă; -  simularea - cuprinde atât funcŃionarea produsului cât şi fabricarea componentelor sale. Valoarea simulării depinde de calitatea modelului; - optimizarea - etapă în care se fac modificări pe model şi se compară rezultatele simulărilor, calculatorul ajutând astfel la alegerea soluŃiei optime; - evaluarea - fază în care se fac calcule detaliate necesare şi calcule care nu se puteau face în fazele anterioare: calculul maselor, toleranŃelor, costurilor etc;. - comunicarea si documentarea - fază în care se execută desenele, rapoartele, prezentările. Se utilizează sisteme standard, normalizate sau convenite. ObservaŃie: Rezultatele fazei de proiectare constructivă influenŃează 70% din cheltuielile  pentru realizarea produsului şi consumă doar 5% din aceste cheltuieli. b)  Proiectarea fabricaŃiei – cuprinde proiectarea tehnologică (fişe, plane, scule, m.u etc.), necesită multă experienŃă umană şi de aceea C.E. este mai dificil de utilizat (există sisteme CAPP cu rezultate mulŃumitoare). Înainte de fabricaŃia propriu-zisă sunt necesare fazele: planificarea producŃiei, proiectarea, fabricarea şi procurarea SDV-urilor şi semifabricatelor precum şi programarea comenzilor numerice ale maşinilor-unelte dotate cu NC/CNC/DNC. FabricaŃia propriu-zisă presupune realizarea prelucrărilor pe maşini-unelte, controlul calităŃii, asamblarea, testarea, împachetarea, etichetarea, expedierea şi studiul reacŃiei pieŃei. Concluzie: < Procedul CAD este un subset al procesului de proiectare constructivă iar procesul CAM este un subset al procesului de fabricaŃie>. 1.5.2. Implementarea proceselor CAD, CAM, CAPP 

a) Implementarea procesului CAD-cuprinde mai multe faze (fig1.7.): definirea modelului geometric, evaluarea sa şi apoi corectarea modelului, întocmirea desenelor de execuŃie şi a documentaŃiei scrise aferente. FAZA Proiect preliminar Modelare şi simulare Analiza proiectului

UNEALTA Tehnici de modelare geometrică ajutoare grafice şi vizualizari de entităŃi grafice Idem; animaŃie, efecte speciale Programe de analiză; programe specialiazate

Optimizarea proiectului

AplicaŃii specifice clienŃilor; optimizare structurală

Definitivarea proiectului Cotare, toleranŃe, materiale Comunicare +documentare Desene de ansamblu; detalieri imagini fotorealiste Fig.1.7 Uneltele CAD (fig.1.7) sunt în esenŃă modelări geometrice şi prelucrări grafice (rotiri, translatări, scalări etc.), vizualizări de imagini, animaŃie.  b) Implementarea procesului CAM-are la bază modelul geometric din CAD din care anumite funcŃii de interfaŃare extrag datele de bază, materializează produsul prin softare CAD şi simulează, 7

 programează sistemul de comandă al roboŃilor. Uneltele folosite de CAM sunt redate in fig.1.8 şi ele reprezintă intersecŃia a trei mulŃimi: unelte CAD, concepte de conectare la reŃea şi unelte de fabricaŃie. Pentru implementarea CAM sunt necesare unelte de fabricaŃie şi calculatoare (hardware, software etc.). Există două cerinŃe ale implementării procesului CAM: -legaturi bidirectionale CAD-CAM, -realizarea reŃelei hardware şi software a componentelor CAM pentru automatizarea procesului de fabricaŃie. Fabrica viitorului depinde esenŃial de reŃeaua care va trebui să sincronizeze roboŃii, maşinile-unelte, utilajele deservite, să efectueze legarea informaŃionala a sistemelor de vedere artificială, a celulelor de fabricaŃie, a sistemelor de manipulare şi a altora cu sarcini la nivelul sectorului productiv. FAZA Proiectare Tehnologică (process planing) Programare piesa Control de calitate Asamblarea

UNEALTA Tehnici CAPP; analiza costurilor; specificare materiale; scule Programare NC, CNC, DNC Software pentru controlul calităŃii Simulare şi programare roboŃi Fig.1.8

c) Implementarea tehnicilor CAPP -. Au la bază trei clase de metode : variante, generative, hibride. Programarea echipamentelor de comandă numerică a maşinilor-unelte folosesc limbaje specializate  precum APT, SPUT, limbaje NC etc. d) Implementarea tehnicilor CAQA - se face cu maşini de măsurat sau instalaŃii complexe cu camere video, manipulatoare, roboŃi etc.

1.6. Biblioteci de funcŃii pentru CAD/ CAM Sistemele CAD/CAM reprezintă o colecŃie de proceduri şi subrutine adunate în biblioteci software care acoperă urmatoarele domenii: 1.) Metode numerice – permit calcularea în mai multe domenii: a) - manipulări de funcŃii : - interpolare; -găsire rădăcini; - extrapolare; -metoda celor mai mici pătrate; - integrare; -interpolare/aproximare spline; -diferenŃiere;  b) - manipulări de matrice : -multiplicare; -inversare/descompunere; -valori, vectori proprii; c) - integrare ecuaŃii diferentiale; d) - algoritmi de optimizare; 2.) Pachete grafice – produc imaginile şi textul pe ecran, imprimantă sau ploter şi gestionează aceste imagini. 3.) Gestitionarul geometric – crează şi manipulează structurile de date cu informaŃii geometrice. Biblioteca geometrică este o colecŃie de subrutine care suportă linii, suprafeŃe, petice (patches),   primitive volumice şi date volumetrice prezentate sub forma explicită (coordonate) sau implicită (intersecŃii). 4.) Pachete de interfaŃă – constau din patru biblioteci distincte: -a) - gestionatul de ferestre - strâns legat de hardware-ul specific şi de sistemul de operare. 8

-b) - gestionatul de meniuri - manipulează reprezentările specifice pentru cursoare, butoane etc. şi utilizează pachetul de unelte pentru structuri de date şi pachetul grafic. -c) - gestionarul de dispozitive interactive - tratează comunicarea cu echipamentele  periferice: mouse, tablă grafică, joystick... şi este legat de particularităŃile hardware-ului gestionat. -d) - gestionarul de informaŃii de ajutor- program pentru baze de date sau pentru hipertext care facilitează crearea şi menŃinerea unui anume volum de informaŃii textuale şi grafice într-un mod interactiv. 5.) Gestionarul de baze de date - program care generează mari cantităŃi de date; sistemele CAD sunt la începutul utilizării gestionarelor de baze de date. 6.) Unelte pentru structuri de date - creează şi manipulează o mare cantitate şi diversitate de date în  programe CAD individuale. În figura 1.9 se prezintă un exemplu de utilizare a unui sistem CAD /CAM tipic pentru mediul industrial. ÎnvăŃarea utilizarii unui sistem face ca utilizarea altuia să fie uşoară, întrucât sistemele software diferă doar la nivel de detaliu specific problemei de rezolvat.

Modelarea geometrica a proiectului dsvtiumol conceptual

E posibila evaluarea cu software- l existent?

Software de programare

NU

Crearea de programe specializate

Software de proiectare

NU Proiectul este acceptabil ?

Desenare

Software pentru modelare geometrica de grafica si editare texte

Intocmire documentatie scrisa Proiectare tehnolo ica

NU

Software CAPP

Probleme tehnologice in aza de date CAD ?

Pro ramare NC

Software pentru comenzi numerice

-

Software pentru controlul calitatii si pe robotica Asamblare

Fig.1.9

9

1.7. Norme CAD/CAM Există trei tipuri de norme: a) Norme pentru dezvoltarea de sisteme CAD/CAM – se referă la limbaje de programare (C, FORTRAN, PASCAL etc.), la sisteme de operare (UNIX) şi la grafică. Obiectivele normelor grafice sunt de a permite sistemelor CAD/CAM să lucreze independent de hardware. Pentru această portabilitate s-au dezvoltat doua sisteme: − GKS (Graphics Kernel System); − PHIGS (Programmer`s Hierarchica Interactive Graphics System). Ambele sisteme sunt interfeŃe funcŃionale între un program de aplicaŃie (de exemplu un modelator de solide) şi echipamentele de intrare /ieşire grafice; sunt destinate programatorilor    pentru dezvoltarea de sisteme CAD/CAM şi pot lucra în propriul sistem de coordonate, complet descărcate de aspectele legate de echipamentele grafice . b) Norme pentru schimbul de date între sisteme eterogene (beneficiar – executant de proiect de exemplu ) - ar trebui: 1.- să permită schimbul de date între aplicaŃii; 2.- să faciliteze arhivarea informaŃilor într-o formulă independentă de volumul s istemului hardware; 3.- să fie validate datele şi informaŃiile independent de inplementările interfeŃei; 4.- să urmeze o metodologie clară de comunicare între parteneri: - informaŃii către…. - informaŃii de la…. Primul standard pentru schimbul de date grafice a fost IGES (Inicial Graphics Exchange Specification ), pentru schimbul de date pentru automatizări industriale a fost utilizat standardul PDES (Product Data Exchange using Step), iar în practica actuală se folosesc şi sisteme nestandardizate cum ar fi: HPGL (Hewlett Packard Graphics Language), DXF (Drawing Exchange Format) sau Postscript (limbaj procedural) . c) Norme pentru comunicaŃii – asigură funcŃionarea componentelor hardware situate în departamente diferite care folosesc bazele de date comune. Interconectarea este realizată de regulă   prin reŃele de calculatoare care comunică între ele pe baza unui protocol = limbaj folosit la un anumit nivel . Pentru domeniul industrial sunt utilizate următoarele protocoale: MAP (Manufacturing Automation Protocol) al lui General Motor Compani; TOP (Technical and Office Protocol) si IPX existente în reŃelele Ethernet; TPC/IP folosit de Internet şi suportat de majoritatea sistemelor de operare (Unix, VMS, MS-DOS, Windows, NT etc.); NFS- protocol superior care asigură accesul la fişiere pe orice suport. Lipsa unor standarde unanim acceptate, precum şi dezvoltarea de tip pionerat a domeniului CAD/CAM, face ca acestea să nu fie utilizate în stil integrat în viaŃa cotidiană ci pentru sarcini individuale. Multe din sistemele CAD/CAM datează din anii 1970 ÷1990: CADAM (Lockheed),UNISURF (Renault), CATIA (Dassault), EUCLID (Matra Datavision). Deci sunt create de marile firme, cu producŃie de masă, pentru nevoile proprii. Din analiza pieŃei de software CAD/CAM se constată: A.) – principalele relizări sunt: α) – în domeniul electronicii: fabricarea, testarea, diagnosticarea şi depanarea componentelor; β) – în domeniul mecanic: desen tehnic pentru familii de piese, definirea formelor complexe, studiul cinematic al mecanismelor, calcule de rezistenŃa materialelor, interfaŃarea cu CN a maşinilor-unelte, optimizarea folosirii materialelor şi semifabricatelor;  γ) – în domeniul arhitecturii şi construcŃiilor: conceperea de imobile, proiectarea şoselelor, amenajări interioare etc.; δ) – în industria de bunuri de larg consum: confecŃii, ustensile casnice etc. B.) – piaŃa este întro creştere continua şi rapidă (15 ÷20% pe an);

10

C.)  – există o repartiŃie sectorială stabilă: 50÷60% mecanică, 15 ÷20% electronică, 15÷25% arhitectură şi construcŃii; D.) – aplicaŃiile sunt foarte diverse, dar cu tendinŃe de integrare (este soluŃia CIM o posibilitate?); E.)  – există o tendinŃă de extindere dată de standardizarea sistemelor bazate pe staŃii de lucru (workstations) cu cu sistemele de operare cele mai uzuale (SGI, Sun, DEC, HP); F.)   – apare evident faptul că sistemele CAD/CAM vor integra sisteme bazate pe cunoştinŃe şi tehnici orientate pe obiecte, atât în proiectare cât şi în fabricaŃie. Pentru că pe piaŃă exisă diverse sisteme de CAD/CAM, selectarea unui sistem adecvat necesită criterii de evaluare, începând de la preŃ şi până la teste de performanŃă de tip benchmark.

1.8. Criterii de evaluare a sistemelor CAD/CAM Selectarea unui sistem adecvat CAD/CAM din multitudinea celor existente pe piaŃa de software se face în baza unor criterii de evaluare. În continuare sunt prezentate doar criteriile tehnice de evaluare agreate de majoritatea specialiştilor în domeniu. 1. ConsideraŃii de sistem: a) Hardware – aspectul cel mai important este nivelul de standardizare şi cel de deschidere al sistemului, adică posibilitatea de dezvoltare ulterioară fără îngrădirea pachetelor software produse de terŃi ( de exemplu cele prezentate în § 1.7 aliniat E). Există două tipuri de sisteme de configuraŃii hardware: cu sau fără unitate de discuri magnetice rigide locale; prima este mai performantă şi real mai independentă. Alte importante caracteristici hardware sunt: echipamentele periferice suportabile (3 1/2 Flopy, CD-ROM etc.), posibilităŃile de interconectare şi caracteristicile interfeŃelor lor (viteza şi  protocolul de comunicaŃie, tipul liniilor utilizate, gradul de standardizare al interfeŃelor). b) Software – se studiază următoarele aspecte: • - sistemul de operare – important pentru tehnicile CAE care utilizează aplicaŃii furnizate de terŃi,  pentru aplicaŃiile proprii şi pentru utilizarea sistemului CAD/CAM fără a fi nevoie să se înveŃe noi sisteme de operare nestandardizate; • - interfaŃa cu utilizatorul – trebuie să asigure o folosire comodă, adică comenzile să fie explicite din tastatură, să existe felurite meniuri şi taste funcŃionale, să existe fişiere de comenzi, să aibe capacitatea de a crea meniuri personalizate şi de a introduce comenzi direct dintr-un fişier  special (macro, script) sau prin înregistrarea unei succesiuni de comenzi memorată cu nume ataşat (aşa numita macro-comandă); • - calitatea documentaŃiei – se apreciază prin uşurinŃa utilizării programelor şi prin modul în care răspunde întrbărilor utilizatorilor (on-line, sau context-sensitive); • - modul în care se face: - instruirea –la sediul furnizorului sau la beneficiar; - consilierea tehnică – Hot-line sau Internet; - mentenanŃa componentelor hardware şi actualizarea software. c) Posibilit1Ńile de modelare geometrică  – se apreciază prin facilităŃile de :  - reprezentare matematică internă – bidimensională (2D) sau tridimensională (3D), prin muchii (wireframe), prin feŃe sau prin volume (solide). Modelele solide se obŃin prin următoarele tehnici: geometria constructivă a solidelor (CGS),   prin frontiere (boundary representation B-rep), prin enumerare spaŃială, prin baleiere sau analitic (Analytic Solide Model-ASM), prin instanŃierea primitivelor ori parametric/procedural. Aceste modele conŃin informaŃii: geometrice, calitative şi cantitative Actual, se fac eforturi pentru a avea şi informaŃii tehnologice despre obiect pentru faza de fabricaŃie. Astfel se poate obŃine un model de  produs, tehnica utilizată purtând numele de modelare prin caracteristici (future-based modelling);  - vizualizarea modelelor geometrice – se referă la modul în care se prezintă operatorului obiectul modelat şi în ce mod este facilitată interacŃiunea între proiectant şi model. Acest lucru 11

se poate face prin afişarea: de vederi ortogonale (desen tehnic), de muchii (wireframe), de efecte de perspectivă, cu simularea adâncimii (depth-cueing), cu părŃile ascunse eliminate (hidden lines), nuanŃată (shading), stereoscopică, tip realitate virtuală. Afişarea cu elemente de realism (hidden lines, shading etc.) este numită rendering şi se face de exemplu utilizând algoritmul Z buffer  pentru eliminarea elementelor ascunse (linii, suprafeŃe, volume);  - manipularea modelelor – rotirea, proiectarea uzuală, translatarea şi alte tipuri de proiectări utilizate la construirea modelelor 3D complexe;  -sisteme de coordonate – trebuie să permită mai multe tipuri de sisteme: locale sau de lucru, absolute sau relativ specificate în coordonate carteziene, polare, cilindrice, sferice;  - entităŃi geometrice în modelare – interesează gama de entităŃi geometrice şi modul în care se definesc, se verifică şi se pot edita acestea;  - editarea şi manipularea modelului geometric – se referă la ajustarea, extinderea, mutarea vârfurilor modelului, respectiv la operaŃii de translatare, copiere, mutare, oglindire, generare de entităŃi off-set, scalare etc.  - acceptarea standardelor grafice – se referă la existenŃa sistemelor care să suporte standardele  pentru schimbul de informaŃii grafice, fără a introduce erori în bazele de date transferate. d) Generarea documentelor din cadrul proiectului – interesează măsura în care se folosesc metodele standard pentru desenare, pentru obŃinerea desenelor tehnice de ansamblu şi de execuŃie cu vederi, cote şi tabele de componenŃă; e) AplicaŃii disponibile – sistemele CAD/CAM pot fi prevăzute cu un pachet de programe de aplicaŃii pentru realizarea unor funcŃii utilitare precum:  - asamblare – programe care permit obŃinerea desenelor de ansamblu pornind de la componente;  - aplicaŃii de proiectare – utile pentru calculul maselor, toleranŃelor, analize cu element finit, analiza şi simularea mecanismelor mecanice etc.  - aplicaŃii pentru fabricaŃie – permit calcularea şi verificarea traseelor sculelor, post-procesarea,  programarea NC, proiectarea tehnologică, aplicaŃii CIM, simulări de sisteme robotizate;  - dezvoltarea de noi aplicaŃii – interesează capacitatea sistemului CAD/CAM de a integra aplicaŃii create de utilizator cu ajutorul limbajelor de programare standard.

2. HARDWARE PENTRU SISTEMELE CAD/CAM 2.1. Tipuri de sisteme CAD/CAM Există o mare diversitate de sisteme CAD/CAM compuse în general din : suport hardware, monitor, tastatură, mouse, plotere, imprimante etc. Elementul de bază în clasificarea acestor sisteme este suportul hardware, funcŃie de care deosebim: a) Sisteme bazate pe calculatoare mari (mainframes) –  acestea conŃin mai multe posturi de lucru, numite staŃii de desenare/proiectare, fiecare având incluse echipamente de afişare alfanumerică, altul de afişare grafică, o tastatură, dispozitive interactive grafice (creion optic,  joystick, mouse, trackball, tableta digitizoare etc.) şi echipamente periferice (plotere, imprimante), toate legate de calculatorul mainframe. Sistemele mainframes convin implementarii sistemelor CAD/CAM pe un calculator existent cu resurse disponibile şi cu prioritate suficient de mare în lucrul pe calculatorul mare. b) Sisteme bazate pe minicalculatoare – sunt sisteme asemănătoare cu sistemele bazate pe calculatoare mari, deosebirea constând în faptul că numarul posturilor de lucru şi capacitatea calculatoarelor este mai mică. De regulă, sistemul CAD/CAM este instalat pe un minicalculator  care este integrat cu celelalte înt-o reŃea de calculatoare. Multe sisteme CAD/CAM bazate pe minicalculatoare se livrează “la cheie”, adică integral realizate de către furnizor (caracteristic anilor 1970 de exemplu erau sistemele Designer V ale firmei Computervision) sau cu software CAD/CAM implementat pe platforme hardware standard şi cu sisteme de operare standard (de exemplu cu sisteme de operare ca; Sun, HP, DEC, IBM). 12

– există ogamă largă de software CAD pentru PCuri pe 32 de biŃi, cu memorie internă de capacitate mare, cu memorie externă pe CD-uri, cu timp de acces mic şi viteze de calcul mari. Sistemele CAD/CAM instalate pe microcalculatoare sunt flexibile în două direcŃii: o dată  prin posibilitatea de a utiliza pachetele software generale pentru rezolvarea unei mari varietăŃi de  probleme şi a doua oară prin posibilităŃile mari de configurare a echipamentului hardware. Aceste sisteme au un singur terminal grafic, care asigură un răspuns prompt iar dacă în unitate sunt mai multe microcalculatoare, unul dintre ele va avea rol de server. Serverul va controla   perifericele speciale (imprimantă, ploter) şi va păstra bazele de date şi programele de aplicaŃii. Aceste sisteme au 80% din funcŃionalitatea unui sistem CAD mare la un preŃ de 20% din acestea din urmă, de aceea ele se utilizează de firmele mici, de persoane individuale dar şi de firmele mari. d) Sisteme bazate pe staŃii de lucru tip workstation - se folosesc pentru aplicaŃii cu utilizator  unic sau pentru birouri având printre avantaje: timp nepartajat de lucru pentru aplicaŃiile CAD/CAM, portabilitate, timp de raspuns mic la problemele inginereşti. CerinŃele pentru un workstation sunt: putere proprie de calcul, posibilitatea de a lucra în regim multitasking şi în reŃea cu alte sisteme de calculatoare locale de tip Ethernet, arhitectura pe 32 de  biŃi, sistem de operare Unix. Analizând sistemele mai sus enumerate, rezultă că sistemele de tip warkstation par a fi baza generaŃiei urmatoare de sisteme CAD/CAM. c) Sisteme bazate pe microcalculatoare

2.2. Arhitectura sistemelor CAD/CAM a) Structura - este de regulă ierarhizată (aşa cum schematic este prezentată in fig.2.1.) în trei nivele, unul inferior şi două superioare. Nivelul inferior cuprinde sistemele pentru comanda şi supravegherea proceselor şi se bazează pe microcalculatoare legate direct cu mijloacele de  producŃie, integrate în maşinile-unelte cu CN şi cu terminale inteligente sau calculatoare PC. Un nivel superior este compus din minicalculatoare răspândite în toate compartimentele agentului economic. El realizează coordonarea şi controlul fabricaŃiei, rezolvă temele complexe de  proiectare şi coordonează terminalele şi microcalculatoarele. Un al doilea nivel superior este bazat pe un calculator central al agentului economic şi are ca sarcini: comanda şi coordonarea microcalculatoarelor distribiute, păsrtarea bazelor de date centralizate, realizarea de sinteze pe baza rapoartelor de la nivelele inferioare. Calculatorul central

Calculator  Conducere PRODUCTIE

Calculator  Conducere Proces de lucru CNC

CNC

Calculator  Conducera PROIECTARE

Calculator  Conducere Proces de lucru CNC

Statie de Lucru

CNC

Ploter 

Sisteme de comanda pentru masini si aparate

Fig.2.1 13

Statie de Lucru

Imprimant

Arhitectura concretă a unui sistem CAD/CAM – numărul de niveluri şi tipurile de calculatoare, funcŃiile lor, repartizarea lor etc.- depinde de specificul activităŃilor agentului economic (tipul produselor, tipul de fabricatie, flexibilitatea, numărul de ateliere, numărul de maşini-unelte si tipul lor etc.) b) Instrumentele de sistem - trebuie să fie standardizate şi flexibile în suportarea funcŃiilor de sistem şi a cerinŃelor speciale ale utilizatorului în domenii ca:  - interfaŃa cu utilizatorul – pentru: manipularea interactivă a textelor şi desenelor sau obictelor, crearea de meniuri şi ajutoare constructive sau funcŃii geometrice orientate pe aplicaŃii, legarea de unele programe externe etc.;  - structura, construirea şi descrierea obiectelor: tehnica straturilor, gruparea unor obiecte, atribuirea de culori, funcŃii pentru construirea obiectelor (definiri de simboluri, modificarea geometriei, a informaŃiilor tehnologice şi negeometrice), ajutoare pentru programare şi interfeŃe la diferite nivele (limbaje de programare, comenzi etc.);  - obŃinerea de informaŃii – constă în: acces la baze de date, gestiunea desenelor, liste de repere sau piese, cataloage, funcŃii de căutare etc.;  - susŃinerea construirii – se oferă geometrii ajutătoare, posibilităŃi de parametrizare, de calcule tabelare şi interactive etc.;  - alte domenii cum ar fi: formatarea desenelor, analizare, calculare, simulare, testare, vizualizare grafică, arhivare cu securizare şi transfer de date spre exterior etc. c) FuncŃiile calculatoarelor – sunt cele deja amintite: calcularea, evidenŃa (gestiunea), vizualizarea şi comunicarea (dialogul) cu exteriorul. Pentru departamentul de proiectare importantă este funcŃia de comunicare cu proiectantul. Pentru dpartamentul productiv, funcŃia principală este deasemenea aceea de comunicare dar  cu operatorul, cu programatorul de NC, cu alte calculatoare şi cu utilajele de producŃie. Dacă pentru comunicarea cu proiectantul, operatorul, programatorul NC sau cu celelalte calculatoare sunt necesare instrumente ineractive grafice, tastaturi, monitoare, plotere, imprimante etc., pentru comunicarea cu maşinile-unelte conduse şi comandate sunt necesare interfeŃe specifice senzoriale, convertoare analogic-numerice şi numeric-analogice, elemente de execuŃie speciale care să facă parte din compunerea maşinilor-unelte, echipamentelor şi aparatelor tehnologice respective.

2.3. Dispozitive de introducere Aceste dispozitive au rolul de a permite utilizatorului comunicarea de date către programele de aplicaŃii. Pentru sistemele CAD/CAM există două tipuri de informaŃii: a) – alfanumerice = şir de caractere sau valuatori ( litere sau cifre);  b) – grafice – sunt de mai multe tipuri: 1.- locatoare (creion optic, mouse, tabletă grafică, joy-stick, trackball, thumbwheel, ecran tactil sau touch pad) – operează prin comandarea poziŃiei unui cursor grafic pe ecran şi pot avea şi alte funcŃii cum ar fi: - trasarea = introducerea unor elemente de desen prin specificarea unor parametri definitorii (ex.: coordonatele capetelor unui segment de dreaptă digitizată de pe un desen executat pe hârtie), - schiŃare = generarea unui desen asemănător desenării cu mâna liberă; 2.- digitizoare (planşete electronice de desenat) - ele determină şi comunică coordonatele unor puncte de pe o suprafaŃă plană de dimensiuni mai mari de A0 cu precizii de 0,001 ÷0,005 mm; 3.- captoare de imaginii (camere video, scanere) – acestea convertesc imaginile de pe un suport video sau material (desene, fotografii) într-un format digital la nivel de pixel (bit-map). PerformanŃele dispozitivelor de introducere se pot aprecia prin patru parametri: ♦ rezoluŃia = cea mai mică distanŃă recunoscută între două puncte; ♦  justeŃea = eroarea la masurarea coordonatelor de poziŃie ; ♦ repetabilitatea = eroarea în determinarea coordonatelor aceluiaşi punct; 14

♦

liniaritatea = modul în care dispozitivul răspunde la mişcările mâinii utilizatorului.

2.4. Dispozitive de extragere Pe langă monitoare şi imprimante, sistemele CAD/CAM folosesc pentru extragerea informaŃiilor din calculator şi dispozitive specifice pentru informaŃii grafice, unele realizând înregistrări permanente (plotere, imprimante) iar altele temporare ( ecrane). Principalele caracteristici care definesc performanŃele unui dispozitiv de extragere sunt: calitatea imaginii afişate ( densitate optică relativă, justeŃe, repetabilitate şi rezoluŃie ), viteza de lucru, fiabilitatea şi interfaŃa cu calculatorul. 1.)   Dispozitive grafice de afişare pe ecran – acestea transformă rapid informaŃiile interne electrono-matematice în forme vizuale pentru lucrul interactiv şi pentru crearea sau/şi modificarea obiectelor grafice. Cele mai utilizate astfel de dispozitive sunt: a) – dispozitive de afişare cu tub catodic (monocrom sau color), acestea conŃin: -tubul catodic propriu zis (monitorul), -adaptor video (transformă informaŃiile digitale în semnale analogice video complexe), -dispozitive de conversie, -memorie de reîmprospatare, -bloc de comunicaŃie cu calculatorul, -generator de caractere. Pentru afişarea imaginilor grafice există doua tipuri de metode:  Metoda caligrafică – generează liniile succesiv vectorial, rezultatul constă într-o calitate foarte  buna a imaginii obŃinută cu mari eforturi tehnice (trebuie modulată atât intensitatea cât şi poziŃia fluxului de electroni);  Metoda raster – generează liniile prin interpolarei numerice (se modulează corespunzător doar  intensitatea fluxului de electroni care mătură tubul catodic în mod independent de conŃinutul desenului). Echipamentele actuale lucrează cu 50 ÷80 Hz frecvenŃă de reîmprospătare, rezoluŃii de la 800x600 la 1280x1024 pixeli şi un număr de nuanŃe cuprins între 256 şi 100 000 000. b) – dispozitive de afişare cu plasmă – permit obŃinerea de imagini pe ecrane de mari dimensiuni. c) – dispozitive de afişare cu cristale lichide – au inerŃie mare, domeniu de temperaturi de funcŃionare îngust şi sunt încă destul de scumpe. 2.)  Plotere – sunt destinate pentru obŃinerea de imagini grafice pe suport material (hârtie, film de material plastic etc.), lucrează în mod vectorial sau raster iar deplasarea hârtiei se face cu dispozitive de tip masă sau de tip tambur. Sunt utilizate mai multe tipuri constructive de plotere: a)  – plotere cu creion – sunt de tip vectorial, utilizează unul sau mai multe creioane de tip stilou, cu  bilă sau cu fibră, au însă fiabilitate mică;  b)   – plotere electrostatice – sunt de tip raster, cu tambur, utilizează un cap multielectrozi care electrizează hârtia în zonele în care pulberea pigmentată (toner) va fi fi atrasă şi apoi fixată prin încalzire şi presare. Aceste plotere necesită memorie tampon mare pentru conversia imaginilor  din tip vectorial în cele de tip raster. Se pot obŃine imagini color, au o viteză şi un preŃ de zece ori mai mare decât ploterele cu creion; c)  – plotere electrofotografice (laser) – lucrează asemănător ploterelor electrostatice dar imaginea electrică este realizată prin metode optice. Ploterul are un tambur fotosensibil peste care   baleiază o rază laser modulată în conformitate cu imaginea de realizat; tonerul este atras de sarcinile electrostatice rămase pe tamburul fotosensibil şi de aici se depune pe hârtie, unde se fixează prin căldură şi presare. Imaginile obŃinute au calitate foarte bună; d)  – plotere cu jet de cerneală – sunt de tip raster şi depun pe hârtie picături de cerneală realizate  prin deformarea unui perete piezo-ceramic sau prin încălzirea puternică a unui perete; picăturile sunt încărcate electrostatic şi apoi deviate în câmp electric spre hârtie sau spre rezervor. Se pot obŃine imagini color de foarte bună calitate şi strălucire în 300 pâna la 16,7x10 6 nuanŃe. 15

e)  – plotere termice – funcŃionează pe baza încălzirii locale a unei hârtii speciale termosensibile sau prin încălzirea unei benzi cu material colorat; temperatura de lucru este între 37 0C şi 390C. Se pot obŃine imagini bune în peste 16x10 6 nuanŃe. f)   – plotere fotografice – folosesc hârtie fotosensibilă care se impresionează cu o rază laser  modulată care baleiază întreagă suprafaŃă a hârtiei. 3.)  Imprimante – destinate realizării unor înregistrări permanente de date grafice discrete  prin doua metode:  –  copierea formei – foloseste un tambur care conŃine un set de caractere în relief,  –  construirea prin puncte (matricial) – asemănător metodei laser. Metodele fizice utilizate pentru imprimare se pot grupa în două clase: -  prin impact, - fara impact (termice, electrostatice, cu laser, cu jet de cerneală, fotografice). Imprimantele folosesc formate A4 sau A3, rezoluŃii de 3 ÷25 puncte pe mm (80 ÷600 dpidots per inch) şi viteze de 3 ÷1000 pagini/minut.

2.5. ReŃele de calculatoare Un sistem CAD/CAM funcŃionează eficient doar dacă există o integrare corespunzatoare a componentelor sale. O reŃea de calculatoare este un sistem de comunicaŃii care permite diferitelor echipamente digitale independente să schimbe informaŃii utilizând un mediu comun, canalul fizic de comunicaŃii. Utilizatorul trebuie să introducă explicit comenzi pentru toate acŃiunile dorite. Avantajul esenŃial al unei reŃele de calculatoare este asigurarea acccesului unui număr foarte mare de utilizatori aflaŃi la mari distanŃe la programe, la date şi echipamente. Alte avantaje oferite de o reŃea de calculatoare: toleranŃă bună la defecŃiuni, preŃ redus faŃă de un calculator mai puternic, productivitate mare. ReŃelele se clasifică funcŃie de spaŃiul geografic în care operează în reŃele SL SL de arie largă (WAN - Wide Area Network) şi reŃele locale (LAN – Local Area CalcuLAN lator   Network). Legatura fizică în reŃele se face SL P tip central cu cabluri electrice coaxiale, cablu optic Stea sau prin microunde şi sateliŃi. SL SL Din punct de vedere al structurii deosebim trei tipuri de reŃele (fig.2.2): a) - configuraŃia stea - are un calculator  P central numit server la care sunt legate mai LAN multe staŃii de lucru (SL) şi echipamente tip SL SL  periferice (P). Este o configuraŃie specifică Inel sistemelor cu superminicalculator şi staŃii SL de lucru fără unităŃi de discuri. Prezintă dezavantajul că defectarea serverului face neoperaŃională întreaga reŃea; LAN   b) - configuratia inel – este avantajoasă Calc . tip SL SL P SL când staŃiile de lucru sunt de tipul mare Maworkstation. gisc) - configuratia magistrala - este un sistem trala SL SL SL deschis, cu ramificaŃii, avantajos dacă echipamentele conectate sunt diferite ca Fig.2.2 furnizor; de exemplu, reŃeaua Ethernet.

16

PerformanŃele unei reŃele locale depind direct de sistemul de operare pentru reŃea, de viteza de comunicare şi de protocoalele suportate. Vitezele uzuale sunt în domeniul 1200 ÷115000 biŃi pe secundă (bps) iar când se utilizează cablu coaxial se pot atinge viteze de 10 7 bps. Arhitectura reŃelor de calculatoare este ierarhizată pe nivele prevăzute de standardul OSI (Open Sistem Interconection): fizic, legare date, reŃea, transport, sesiune, prezentare şi aplicaŃie. Fiecare nivel asigură anumite servicii nivelului ierarhic superior fără a fi necesar să se cunoască amănunte despre nivelele inferioare. Pentru reŃele locale există câteva soluŃii create pentru anumite categorii de aplicaŃii:   Ethernet  - creată de firma XEROX împreună cu INTEL şi DEC - este o reŃea magistrală, cu acces probabilistic,  Token bus - creată de General Motors pentru aplicaŃii industriale,  Token ring - creată de IBM pentru aplicaŃii industriale. Pentru proiectarea constructivă se recomandă reŃelele de tip Ethernet. Protocolul de comunicaŃii este cel care transmite informaŃia dorită prin conductorii reŃelei; se se deosebesc urmatoarele tipuri de protocoale de comunicaŃii: MAP (Manufacturing Automation Protocol) - pentru reŃelele locale de tip Token bus-este   bazat pe cele 7 nivele ale sistemelor deschise OSI; funcŃiile accesibile utilizatorului sunt guvernate de serviciul de mesagerie industruială MM; există un gestionar de programe şi unul de evenimente  precum şi semafoare; TOP (Technical and Office Protocol) - destinat reŃelelor de tip Ethernet;  TCP/IP – pentru a face legatura între reŃelele de tipuri diferite;   NSF - protocol superior care asigură accesul multiplu la fişiere  Dacă este necesară extinderea reŃelei peste lungimea impusă cablului, se folosesc dispozitive de tip repetor (repeater ). Conectarea a două reŃele de acelaşi tip la nivelul legăturii de date se face cu un echipament de tip punte (brige), dacă reŃelele sunt diferite, se foloseşte pentru legatură un ruter (router) iar dacă legatura se face la nivelul aplicaŃiei (legatură nestandard), se foloseşte echipamentul numit gateway. Conectarea între staŃiile unei reŃele se poate face şi de la distanŃă, prin linii telefonice sau linii speciale închiriate, prin intermediul unor modemuri (conectare de tip dial-up) etc. INTERNET - este o rŃea de reŃele, constituind un mediu informaŃional divers; este un mediu cu componente punct cu punct. Prin internet se poate lucra în mod teleoperare (Telnet), transfer de fişiere (FTP), poştă electronică (e-mail), abonare la periodice electronice de informare (news), căutare şi informare (www, Wais, Gropher, Archie…).

3.SOFTWARE PENTRU CAD/CAM 3.1. Introducere Software-ul pentru CAD/CAM pune la dispoziŃia inginerilor uneltele necesare rezolvării sarcinilor lor tehnice în mod eficient, eliberandu-i de activităŃile de rutină, plictisitoare şi consumatoare de timp care necesită experienŃă tehnică redusă sau deloc, creşte productivitatea, creativitatea şi inventivitatea proiectanŃilor. O investigare a pachetelor software existente relevă faptul că există nişte caracteristici generale, indiferent de echipamentul pe care acestea sunt implementate. Aceste caracteristici sunt:  -interactivitatea – dată de faptul că ele sunt scrise in limbaje standard: C, Pascal, Fortan…;  -semantica - specifică modul în care programul funcŃionează şi care sunt informaŃiile necesare   pentru fiecare operaŃie asupra unui obiect. Semantica este de obicei legată de principiile şi teoriile domeniului căruia i se adresează;  -sintaxa - defineşte formatul datelor la introducerea şi extragerea datelor. Cu alte cuvinte, este gramatica aplicaŃiei software, aceea care specifică regulile semanticii; 17

 -performanŃa – este dată de timpul de răspuns vizavi de numărul de utilizatori interactivi pe un sistem, de frecvenŃa blocării sistemului etc.;  -baza de date asociativă – este de regulă centralizată (orice modificare a unei vederi a unui obiect geometric, se reflectă automat în celelalte vederi anterioare sau posterior definite), integrată (modelul geometric al unui obiect poate fi folosit în toate fazele ciclului produsului) şi asociativă (informaŃia poate fi restaurată în diverse forme – de exemplu dacă s-au introdus coordonatele capetelor unui segment de dreaptă, se poate obŃine lungimea liniei );  -instruirea profesională – de regulă este necesară, întrucât aplicaŃiile software CAD/CAM sunt  programe mari la care trebuie să se înveŃe chiar semantica şi sintaxa softwarelui. Utilizatorii de software CAD/CAM se pot clasifica în trei grupe:  - operatori – aici se încadrează majoritatea utilizatorilor, inclusiv inginerii şi proiectanŃii. Un operator tipic se va specializa în unul sau două module software (de exemplu: modelarea geometrică şi analiza cu element finit – pentru un proiectant, respectiv module de desenare şi de detaliere - pentru un desenator ). Operatorii sunt de regulă asistaŃi de un manager de sistem şi de hot line-ul vânzătorului de programe software;  - programatori de aplicaŃii - dezvoltă noi programme şi le leagă la software-ul existent, dar  fără a modifica programul sursă. Din această categorie fac parte operatori cu mare experienŃa;  - programatori de sistem – sunt creatori ai progrmului propriu-zis. Aceştia pot modifica  programele sursă şi interfaŃa cu utilizatorul, posedă bogate cunoştine de grafică pe calculator, analiză de sistem, ştiinŃa calculatoarelor. Ei lucreaza de regula pentru furnizori la cheie de software sau în cercetare.

3.2. Managementul software-ului CAD/CAM Managementul software-ului CAD/CAM implică: raportarea către furnizor a defecŃiunilor şi a observaŃiilor utilizatorilor, realizarea unor copii de siguranŃă, instalarea noilor versiuni, adoptarea unui sistem de denumire a fişierelor create în sistem care să permită identificarea reperelor pe tipuri de proiecte, grupe de piese şi ani. Un software CAD/CAM este un program de aplicaŃie suportat de un sistem grafic (fig 3.1) de regulă standardizat. AplicaŃia trebuie să fie independentă de dispozitive şi să se poată interfaŃa cu orice tip de dispozitiv de intrare prin handler şi cu orice dispozitiv de ieşire prin driver de dispozitiv. Date ale aplicatie model/structura

Program aplicatie

Sistem grafic

Dispozitiv Intrare/iesire

a) fara standard grafic Date ale aplicatiei model/structura

Program aplicatie

Sistem kernel

Handler/ driver.dispozitiv

Dispozitiv Intrare/iesire

 b) cu standard grafic Fig. 3.1 Organizarea sistemului grafic este împărŃită în două: sistemul kernel  care este independent de hardware (este un tampon între software-ul aplicaŃiei şi hardware-ul specific) şi un handler  sau driver care este dependent de tipul dispozitivului grafic. Programul de aplicaŃie cheamă funcŃiile standard din kermel, la randul lor acestea cheamă funcŃiile driver/handler de dispozitiv pentru a îndeplini sarcinile cerute de programul aplicaŃie. Principalele standarde grafice sunt: 18

• •

• •

• •

GKS – este independent de dispozitiv, sistem gazdă, aplicaŃie şi suportă 3D; PHIGS– destinat pentru staŃii de lucru puternice în CAD/CAM, în plus faŃă de GKS suportă segmentarea la afisarea grafică şi are capacitate dinamică de modificare a conŃinutului şi relaŃiilor segmentelor; VDM/CGM – defineşte funcŃiile pentru descrierea unei imagini (subansamblu al GKS); VDI/CGI – se află între GKS şi PHIGS fiind o interfaŃă independentă de dispozitiv de la nivelul cel mai de jos al unui sistem grafic; se foloseşte pentru interfaŃarea ploterelor cu GKS şi PHIGS si nu se recomandă interfaŃării staŃiilor de lucru inteligente sau reŃelelor; IGES – este un standard care permite schimbul de date grafice ale modelelor între sisteme CAD/CAM; lucrează la nivelul bazei de date cu obiecte; STEP/PDES – destina schimbului de date în automatizări industriale; conŃine date relevante  pentru întreg ciclul de viaŃă al produsului (proiectare, fabricaŃie, control de calitate, testare etc.). Pentru proiectarea în domeniul mecanic sunt recomandate sistemele GKS-3D sau PHIGS.

3.3. Elemente de bază 3.3.1. Structuri de date

Structurile de date (fig.3.2) sunt mulŃimi de elemente informaŃionale legate prin anumite relaŃii între ele. Se deosebesc mai multe tipuri de structuri de date: a) structuri şi pointeri – se utilizează pentru stocarea informaŃiilor referitoare la o entitate grafică (segment, poligon…). Se foloseşte o structură care conŃine mai multe câmpuri, care la rândul lor ocupă una sau mai multe locaŃii de memorie. De exemplu, pentru un punct avem structura din fig.3.3. care conŃine 5 câmpuri: identificare, coordonate x, y, z şi atribut (culoare). arbori

grafuri

PUNCT

fişiere

Id-punct

tabele

liste

X

matrice

Y

Stive, cozi

Z Structuri, pointeri

Atribut

Fig. 3.2

Fig.3.3

 b) Liste - crearea unei liste constă în alocarea de spaŃiu de memorie pentru o structură care are în campul pointer valoarea NULL (fig.3.4)   valori

valori

 p-urm.

 p-urm.

…

NULL

valori

valori

valori

 NULL

 p-urm.

 p-urm.

a) Structură de tip listă înlănŃuită

p-ante. …

p-ante. valori  NULL

a) Structură de tip listă dublă

Fig.3.4 - distrugerea unei liste constă în eliberarea memoriei ocupate de această structură unică; 19

- inserarea unei noi structuri se face alocând memorie pentru ea şi modificând corespunzator pointerii la structurile următoare. Structura nouă va conŃine valoarea pointerului vechi din anterioara structură iar structura anterioară va conŃine adresa noii structuri, lucru posibil uşor în listele duble; - eliminarea unei structuri dintr-o listă se face prin eliberarea memoriei ocupate de acea structură şi modificarea pointerului din structura anterioară la valoarea din structura eliminată; -   formarea unei stive – permite adaugarea sau ştergerea de structuri componente doar în capul listei (acces tip LIFO); -   formarea unei cozi – permite inserŃia doar la sfârsitul listei şi ştergerea doar din capul listei (acces tip FIFO). Dacă o structură face referinŃe la alte structuri, rezultă arbori sau  grafuri (structuri multiplu înlănŃuite). Arborii sunt adecvaŃi modelelor geometrice CSG iar grafurile sunt pentru modelele geometrice tip B – rep (fig.3.5).  pointer   pointer  valori

 pointer 

 NULL

 pointer 

 NULL

 pointer 

 NULL

 pointer 

 NULL

valori

valori

valori

 NULL

valori

 pointer   NULL

 pointer 

 NULL

 pointer 

valori

valori

valori

 pointer   pointer 

 NULL

valori

 pointer   pointer 

 NULL

 pointer 

 NULL

valori

valori

 NULL

valori

 pointer  valori

 NULL  NULL valori a) Structură de tip ARBORE

 b) Structură de tip GRAF

Fig. 3.5 Pentru aplicaŃiile CAD informaŃiile despre relaŃiile între elemente, conŃinute în structurile de date, sunt de importanŃă primordială în special pentru modelarea geometrică (structuri de tip graf). 3.3.2. Bazele de date (BD) 3.3.2.1. Introducere in baze de date şi terminologie

Bazele de date sunt structuri evoluate existente independent de program, definite ca fiind colecŃii de informaŃii grafice sau negrafice, stocate de obicei într-o memorie externă centralizată şi accesibilă simultan mai multor utilizatori. 20

Într-un sistem CAD/CAM există mai multe tipuri de baze de date:  Baze de date tehnice = ansamblu de date tehnice de proiectare şi de fabricaŃie;  Modelul proiecului curent = reprezentarea obiectului în curs de proiectare;  Baza de date cu proiecte anterioare = obiecte deja proiectate care pot fi folosite pentru consultare, modificare sau utilizare;  Baze de cunoştinŃe = extensii ale bazelor de date tehnice folosit în cursul unui proces rezolutiv (diagnoză, configurare...) ori demonstrativ. Sunt informaŃii organizate superior. Principalele concepte utilizate în legătură cu bazele de date sunt următoarele: ♦  Entitate = orice poate fi descris prin anumite proprietăŃi care identifică unic o noŃiune; ♦  Proprietate = asocierea unui atribut cu o valoare de atribut; ♦  Atribut = orice caracteristică (lungime, culoare…) căreia i se poate asigura o valoare; ♦ Valoare de atribut = starea unui atribut exprimată de obicei numeric. De exemplu, un produs realizat din două componente va conŃine 3 entităŃi: ansamblul şi cele două componente ale sale. Fiecare entitate are proprietăŃi dimensionale şi una de identificare (nume) iar produsul conŃine şi o relaŃie de legătură între cele trei entităŃi precum şi proprietăŃi specifice (cote de asamblare). În felul acesta informaŃia poate fi reprezentată sub forma unor entităŃi şi a unor  relaŃii între acestea. Arhitectura unui sistem bază de date este prezentată în Fig.3.6. - Cu limbajul de definire al datelor, proiectantul Programatorul Bazei de Date aplicaŃiei defineşte structura (schema) bazei de date Utilizator (tabelele / relaŃiile, dicŃionarul de date). - Cu limbajul de gestiune al datelor programul de Program de A lica ie aplicaŃie se pot manipula datele din fiecare tabel. Limbajul de gestiune al datelor poate fi unul Limbaj Limbaj   procedural sau neprocedural şi se foloseşte pentru Gestiune Definire dezvoltarea programelor de aplicaŃie de către Date Date  proiectanŃii şi programatorii de sistem CAD/CAM. - Sitemul de gestionare al bazei de date (DBMS) GESTIONAR BAZE DE DATE este situat între aplicaŃie şi baza de date şi tratează tranzacŃii (interogări-queries), interacŃionează cu   gestionarul de fişiere pentru a le deschide/închide corespunzător şi pentru a utiliza informaŃiile din dicŃionarele de date pentru integritate şi securitate. RelaŃii DicŃionarul Viteza de prelucrare este de 10…100 de ori Datelor  mai mică decât în cazul lucrului direct cu structuri de date, din cauza nivelului ridicat de abstractizare şi a funcŃionalităŃii înalte oferite, precum şi din Sistemul Fişierelor cauza izolării totale a utilizatorului faŃă de detaliile de programare. Fig. 3.6 3.3.2.2. Modele de baze de date

1. Baze de date relaŃionale – este o reprezentare amorfă a datelor pe care se definesc relaŃii n-are. O relaŃie este o tabelă în care fiecare coloană corespunde unui atribut şi fiecare rând corespunde unui n-uplu de valori ale atributului respectiv. Nu sunt ordonate nici rândurile şi nici coloanele. Rândurile nu pot fi accesate prin numărul de ordine iar o coloană poate fi accesată doar    prin nume. Rezultă deci că un astfel de tabel nu este o matrice. Limbajul de accesare al înregistrărilor din baza de date este un limbaj neprocedural iar fişierele în care sunt memorate relaŃiile pot fi accesate atât secvenŃial cât şi aleator. În figura 3.7 sunt prezentate câteva scheme de  baze de date negrafice utilizabile în sistemele CAD/CAM. CAD/CAM . 21

Schemă ”scule”

obiect

Schemă “prelucrare”

Atribut

Domeniu

Atribut

domeniu

Nr.scula

integer

Nr.reper

integer

Pret

real

Nr.scula

integer

Furnizor

string

Nr. masina

integer

Durabilitate

real

Timp unitar integer

Rest de viata

real

B1

B2

ABCD

EFGH

4 1… 3 4

8 5…7 8

X4 Y4 … X4 Y4

X8 Y8 … X8 Y8

Fig.3.7 Acest model de bază de date are avantajul consistenŃei permanente a datelor şi dezavantajului necesităŃii unor sortări frecvente, ceea ce duce la un timp lung de răspuns. 2. Baze de date ierarhice (fig. 3.8) - datele sunt reprezentate într-o structură arborescentă; vârful arborelui se numeste “rădacină”. Dezavantajele modelului sunt: simetria, duplicarea datelor, legături limitate. PuŃine relaŃii între informaŃiile reale sunt pur ierarhice şi de aceea acest tip de model de bază de date prezintă pericol de inconsistenŃă a datelor şi de mărire a timpului de răspuns. 3. Baze de date în reŃea - permit descrierea unor corespondenŃe complexe între multe obiecte în mod mai direct decât bazele ierarhice. Sunt baze de date realizate cu liste înlănŃuite care conŃin  pointeri (fig3.9). Prezintă ca principal dezavantaj complexitatea structurii de bază şi a programării.

A

B

C

D

E

F

G

H

1

2

3

4

5

6

7

8

Fig. 3.9 4. Baze de date orientate pe obiecte - oferă mijloace de definire a structurilor de date complexe şi informaŃii semantice. Unitatea pentru operaŃiile de stocare şi de prelucrare din bază este obiectul şi nu înregistrarea de fişiere (fig.3.10). Două forme de abstractizare sunt utile pentru modelarea datelor orientate pe obiecte în aplicaŃiile CAD/CAM: ANSAMBLU

CONTINUT

PRIMITIVA

ORIGINE

X real

Y real

SCARA real

Fig. 3.10

22

ORIENTARE vector 

ANSAMBLU

GEOMETRIE nume

- agregarea - tratează o colecŃie de obiecte ca pe un obiect de nivel superior. De exemplu, o muchie este agregarea a dou vârfuri şi a unui segment. -  generalizarea - oricare membru al unei clase de obiecte similare poate fi luat drept instanŃier al unui tip de obiect de nivel superior. De exemplu, modelul solid poate fi considerat o generalizare a reprezentărilor prin arbore CSG şi prin frontiere (B-rep). Bazele de date pentru aplicaŃii CAD/CAM trebuie să satisfacă o serie de cerinŃe funcŃionale şi de caracteristici: - să suporte aplicaŃii inginereşti multiple, de la proiectare la fabricaŃie; - datele să fie modelate ca obiecte organizate prin agregare şi prin generalizare; - să suporte: intenŃii de obiecte (prototipuri), instanŃieri, definirea proprietăŃilor, definirea operaŃiilor   pentru obiecte (semantica) şi a relaŃiilor între obiecte, extinderea şi modificarea dinamică a bazei, mai mulŃi utilizatori în mod concurenŃial, baze de date temporare, acces uşor şi neprofesionist etc. 3.3.2.3 Sistemul de gestiune şi limbaje formale de interogare pentru B.D

Sistemul de gestiune al bazelor de date (SGBD) - este definit drept un software care permite accesul pentru utilizarea şi/sau modificare datelor stocate într-o bază de date, protejează baza de date de acŃiunile abuzive ale utilizatorilor şi scuteşte utilizatorii de a lucra cu detalii hardware.Tehnicile SGBD clasice (administrativ-financiare) nu sunt potrivite pentru aplicaŃii CAD/CAM fiind prea lente, doar bazele de date orientate pe obiecte şi sistemele lor de gestiune  permit volume mari de date şi timp de răspuns mic. Limbajele formale de interogare - permit interacŃiunea cu baza de date şi se clasifică în  procedurale (care se concentrează asupra operaŃiilor şi succesiunii acestora) şi neprocedurale (se focalizează asupra datelor şi mai puŃin asupra operaŃiunilor cu acestea – sunt asemanătoare limbajelelor de progamare clasice). În continuare se prezintă succint câteva din cele mai utilizate limbaje de interogare în sistemele CAD/CAM a)   Algebra relaŃionala – limbaj procedural aplicabil bazelor de date relaŃionale, produce tabele şi operează cu ele. Sunt necesare cinci operaŃii fundamentale şi alte patru operaŃii utilitare: - selectarea σ - se alcatuieşte un tabel σ p(a) prin preluarea unor rânduri dintr-un tabel “a” care corespund anumitor criterii “p” de selectere; - proiectarea ( Π) – operaŃie unară (cu un singur argument) pentru reducerea lăŃimii unui tabel (copiază tabelul reŃinând doar anumite coloane); - produs cartezian (x) - se obŃin toate combinaŃiile între informaŃiile existente în coloanele a două tabele diferite; - reuniunea (U) - preia toate n-uplurile din n relaŃii compatibile (acelaşi număr de coloane şi domeniu de atribute) şi elimină duplicatele; - diferenŃa (-) - extrage n-uplurile dintr-o relaŃie care nu se găsesc în cealaltă relaŃie; OperaŃiile de ordin înalt (utilitarele) sunt: intersecŃia (n), alăturarea theta (produs cartezian urmat de selectare), alăturarea naturala (n-uplurile nepotrivite se elimină şi se reŃin celelalte), diviziunea (“să se afle toate…”). b) Calculul relaŃional  – este un limbaj neprocedual care descrie formal informaŃia dorită, fără a specifica modul de obŃinere a acesteia. Forma generică a unei interogări în calculul relaŃional cu t-upluri este mulŃimea: {t/P(t)}. Valoarea t-uplurilor la atributul A este t[A] iar t ∈ r semnifică faptul că t se află în relaŃia r. Gramatica unei formule valide este construită din atomi care pot avea una din formelele: s∈r s[x] Θ ∪ [y] s[x]ΘC, (3.1) în care: C- constantă, Θ- operator de comparare (=, ≠, <, ≤, >, ≥), s şi u- au atributele x respectiv y. De exemplu, dacă scule este o relaŃie cu SCHEMA “SCULE” din fig.3.7, sculele noi pot fi obŃinute cu expresia: {t |t∈scule ∧ t[rest viaŃă] = t[durată]}, care reprezintă mulŃimea t-uplurilor din scule pentru care valoarea atributului rest viaŃă este egală cu cea a atributului durabilitate. 23

La proiectarea bazei de date trebuie evitate: repetarea informaŃiei, inabilitatea de a reprezenta anumite informaŃii şi pierderea de informaŃii. Pentru aceasta s-au creat formalisme şi metrici adecvate. 3.3.3. Sistemul de coordonate pentru CAD/CAM 

a) Tipuri de sisteme de coordonate – sunt cunoscute şi utilizate următoarele: coordonate carteziane ortogonale omogene, coordonate oblice (foarte rar), coordonate sferice (pentru stabilirea  poziŃiei privitorului faŃă de model), coordonate cilindrice (rar în sisteme CAD/CAM).  b) Transferări de coordonate – specifică relaŃiile între coordonatele unui punct exprimate în două sisteme de referinŃă care nu se suprapun. Există trei cazuri de poziŃii relative ale celor două sisteme de referinŃă: - translaŃia – suprapune originea sistemului O 1(x1,y1,z1) peste cea a sistemului O 2(x2,y2,z2) –  se face cu ajutorul relaŃiilor: x=x1+x2 y=y1+y2 sau matricial P=P1+P2 , (3.2) z=z1+z2 unde x,y,z sunt coordonatele unui punct P oarecare iar P 1, P2 sunt cele două matrici coloană ale coordonatelor punctului P exprimate în cele două sisteme. - rotaŃia – cele două sisteme au originile suprapuse (O 1≡O2) , iar axele au direcŃii diferite, valorile cosinusurilor unghiurilor dintre axele celor două sisteme (9 la număr) se numesc cosinusuri directoare şi se notează “ cosij.” Coordonatele unui punct oarecare P se vor transforma între sisteme cu relaŃiile: x=x1cos1,1+y1cos1,2+z1cos1,3 cos1,1 cos1,2 cos1,3 y=x1cos2,1+y1cos2,2+z1cos2,3 sau P=[R]*P1, cu [R] = cos 2,1 cos2,2 cos2,3 z=x1cos3,1+y1cos3,2+z1cos3,3 cos3,1 cos3,2 cos3,3

.

c) Sistemul de coordonate al bazei de date – sunt necesare trei tipuri de sisteme pentru introducerea, stocarea şi afişarea modelelor geometrice şi a graficii: 1. Sistemul de coordonate al modelului – definit ca spaŃiul faŃă de care se exprimă toate datele gometrice în vederea memorării în baza de date grafice – este un sistem cartezian cu originea stabilită arbitrar de utilizator şi cu orientarea stabilită prin software (xy – plan considerat orizontal sau xz – plan considerat orizontal) . Acest sistem este cunoscut sub iniŃialele de MCS/WCS (model/ward coordinate system). Pachetele software permit introducerea coordonatelor în sistem cartezian (x,y,z) sau sferic ( ρ,ϕ,θ) şi vor fi transformate în coordonate carteziane relative la MCS înainte de a fi stocate în BD. 2. Sistemul de coordonate de lucru(WCS/UCS – working/user coordinate system) – este un sistem auxiliar definit de utilizator, convenabil poziŃionat şi orientat, programul software transformând datele introduse de utilizator în MCS. Definirea unui UCS necesită trei puncte necoliniare, unul pentru origine şi celelalte două  pentru definirea planului xy; direcŃiile axelor sunt determinate după regulile produsului vectorial din matematică. De regulă , pachetele CAD/CAM au definite trei sisteme de lucru corespunzătoare celor trei vederi standard: de sus , din faŃă , din stânga, dar numai unul este activ, cel introdus direct de către utilizator, celelalte două vor fi definite automat de către programul software. 3. Sistemul de coordonate al ecranului SCS  (screen coordinate system) – definit ca sistem de coordonate bidimensional, dependent de dispozitiv. Originea sistemului SCS este de obicei în stânga jos a suprsfeŃei de afişare (fig 3.11) iar unitatea de măsură şi domeniul de valori sunt determinate de dimensiunile fizice ale ecranului (raportul laturilor) şi tipul dispozitivului (raster  24

,vectorial). SCS se foloseşte în operaŃii de digitizare ale punctelor relative la vederi (definiri de ferestre). UnităŃiile de măsură şi domeniile de valori se stabilesc în trei moduri: Xsmax,ysmax Ys

ecran virtual

Fig. 3.11

din stânga

de sus

isometric

ecran fizic

xs

0,0

din faŃă

Fig. 3.12

Fig. 3.13

a)  pentru afişări de tip raster – SCS se bazează pe o reŃea de puncte (pixeli) – exemplu: ecran în regim de afişare cu 1024x768 puncte, are valori în plan de la (0,0) la (1024,767). Acest tip de SCS se foloseşte de software-ul CAD/CAM pentru a afişa imaginile grafice prin conversie directă din coordonate MCS în SCS;  b)  pentru sistemele care trebuie să lucreze cu mai multe dispozitive de afişare - SCS foloseşte un sistem de coordonate intermediar, normalizat care are limitele (0,0) ÷(1,1), din care cu ajutorul funcŃiilor software dependente de dspozitivul concret de afişare, se face transformarea coordonatelor intermediare în coordonate ale ecranului; c) Pentru afişarea ca în desenul de pe hârtie – se utilizeaă un ecran virtual (fig.3.12) de foarte mari dimensiuni, cu sistem de coordonate afişat, pe care se proiectează elementele din baza de date grafice. Pentru afişare pe ecran, se preia de pe ecanul virtual zona corespunzătoare. Înainte de a afişa modelul, programul CAD/CAM realizează o transformare de coordonate din MCS în SCS. Afişarea pe ecran se face utilizând vederi (views/viw-parts) care ocupă câte o fereastră. Un aranjament tipic pentru vederi este ilustrat în fig.3.13 pentru varianta europeană.

3.4. Moduri de lucru în realizarea proiectului FunŃiile principale ale unui software CAD/CAM sunt : a) Constriurea modelului  –necesită menŃinerea asociativităŃii între activităŃiile de construire şi   baza de date ⇒ software-ul lucrează în modul model . Scopul principal al modului model este construirea geometriiei modelului, de aceea, rezultatul fiecărei comenzi CAD/CAM este îregistrat în baza de date a modelului şi marchează activităŃi cum ar fi: adăugarea de noi entităŃi grafice, îndepărtarea sau modificare entităŃiilor existente, definirea de noi valori etc. b) Producerea desenelor  – necesită disocierea dintre activităŃiile de desenare şi baza de date grafice a modelului ⇒ software-ul lucrează în modul de desenare (se lucrează în spaŃiul hârtiei ). Dacă este activ acest mod de lucru (numai unul poate fi activ la un moment dat), rezultatele comenziilor CAD/CAM sunt locale vederii în care se lucrează (adăugare de cote, linii etc.) şi nu vor  afecta baza de date a modelului. Principalele activităŃi ale modului de desenare sunt: aranjarea, documentarea şi plotarea modelului. I. -  Aranjarea modelului – cea mai folosită operaŃie pentru proiectant, în care trebuie să schimbe linii, să se ascundă entităŃi etc. pentru a corespunde regulilor standard din desenul tehnic. Proiectantul are în această fază două probleme : 1- entităŃiile care se suprapun – proiectantul trebuie să ascundă parŃial/total unele entităŃi, (lucru ce se face cu ajutorul unor algoritmi) sau să îndepărteze liniile ascunse (hidden line removal); 2- ireversibilitatea aranjării – dacă o vedere este distrusă în timpul aranjării, trebuie reluată întreaga activitate de aranjare pentru vederea respectivă. Raportul între timpul pentru creearea modelului şi cel pentru aranjarea sa este de 1:2 ÷ 1:3. 25

II. -   Documentarea (detalierea) desenului –constă în adăugarea de cote, toleranŃe, note tehnice, desene de detaliu, nomenclatoare de repere şi materiale – se face cu ajutorul unor seturi bogate de meniuri şi comenzi pentru cotare; la dispoziŃia utilizatorilor în majoritatea sistemelor CAD/CAM. III. -  Plotarea desenului – obŃinerea documentaŃiei desenate din desenele create în program – se realizează cu comenzi corespunzătoare de plotare. Sisteme CAD/CAM suportă toate formatele standard ale hârtiei (A 0…A4) precum şi formatele proprii definite de utilizatori. Utilizatorul trebuie să cunoască modul în care programul va roti sau nu desenul când îl trimite la ploter şi modul în care acesta realizează corespondenŃa tipurilor de linii şi culoriilor din program cu cele de la ploter. Există opŃiuni speciale de plotare pentru rotirea desenului şi pentru realizarea corespondenŃei culoare, tip de linie în program →culoare, tip de linie la ploter. 3.5. InterfaŃa cu utilizatorul Aceasta trebuie să permită comunicarea în ambele sensuri, în duoă moduri: grafic şi/sau textual , între utilizator şi sistemul CAD/CAM. Limbajul interfeŃei trebuie să conŃină o colecŃie de comenzi simple, eficiente şi complete redate într-o gramatică naturală (număr minim de reguli uşor  de urmat) şi care să permită revenirea la situaŃia anterioară în cazul în care se comit greşeli. 3.5.1. Tratarea erorilor  – evită depăşirea aritmeticii, linii de comandă cu secvenŃe sau sintaxă incorectă, prin detectarea, explicarea greşelii şi repetarea cererii de comandă înainte ca  programul să primească date nepotrivite. Detalii suplimentare se obŃin cu comanda HELP sau cu tehnici ale inteligenŃei artificiale pentru corectări automate. 3.5.2. Fişiere jurnal  (script/istoric/sesiune) – înregistrează comenziile trimise programului în vederea eventualelor depanări ale erorilor tipografice (de tastare) sau cele legate de formate (tastarea numerelor) şi pentru asigurarea mentenanŃei prin oferirea posibilităŃii de reproducere automată a secvenŃelor de comenzi pentru a verifica funcŃionalitatea sistemului după schimbarea unor parametri (reconfigurare, actualizare etc.). Fişierele jurnal se pot folosi şi pentru automatizarea secvenŃelor de operaŃii în activitatea de proiectare sau chiar pentru realizarea unei biblioteci de astfel de fişiere de comenzi. Fişierele jurnal sunt realizate într-un limbaj specific, formal şi deobicei extrem de simplu, foarte rar acceptându-se structuri de control (repetitive, salturi condiŃionate etc), supraproceduri sau structuri de date complexe. 3.5.3.   InterfeŃe pe limbaje – folosite pentru comunicarea cu programul; se introduce un mesaj sub forma unui şir de caractere (ASCII/ISO) pe o linie care se termină cu caracterul (, cod ISO :13). InterfaŃa va interpreta fiecare linie prin identificarea cuvintelor din mesaj şi gasirea căii specifice (particulare) prin arborele tuturor combinaŃiilor posibile. Programele CAD/CAM utilizează o gramatică independentă de context care conŃine variabile (entităŃi) care nu sunt terminale (fundamentale), deci care nu mai pot fi încă subdivizate. Regulile standard care definesc o gramatică se numesc producŃii şi au forma : →, care se citeşte: nonterminalul din stânga poate fi înlocuit de nonterminalii din dreapta “<>”. Un exemplu de mulŃime de producŃie : 1. → 2. → 3. → 4. → 5. →con 6. →culoare 7. →roşu 8. →mare De notat că roşu, con, culoare, sunt terminali (noŃiuni fundamentale). În informatică, o gramatică independentă de context, forma Backus-Naur (BNF) are următorul format al unei producŃii: 26

Stânga : dreapta1 / dreapta2 / dreapta3; în care “stânga” este o variabilă, iar “dreapta 1,2,3” sunt producŃii valide; ”/”= sau, iar “;” este terminatorul de declaraŃie. 3.5.4. InterfeŃele grafice

Aceste interfeŃe sunt folosite de programele care nu folosesc tastatura, ci tastele de control ale cursorului, tablete grafice, mouse, ecran tactil, creion optic, rotiŃe. În toate cazurile, programele se bazează pe o formă de interfaŃă grafică cu utilizatorul (GUI) şi un sistem de meniuri. a)  – Dispozitive logice de introducere de date – standardele GRS şi PHIGS prevăd 6 clase de astfel de dispozitive: 1. Locatoare – specifică unele poziŃii în spaŃiul modelului (vezi 2.2); 2. De tip flux – furnizează o secvenŃă de poziŃie la o singură operaŃie (logică) de introducere (de exemplu pentru vârfurile unui poligon); 3. Valuatoare – introduc valori numerice prin cursoare, rotiŃe, tastatură sau prin dispozitivele locatoare şi cele interceptoare; 4. Selectoare – aleg un element dintr-o listă de elemente grafice sau alfa-numerice şi returnează numărul de ordine al elementului selectat; 5. Interceptoare – selectează un element grafic, afişat pe ecran , prin punctare (indicarea unui punct din spaŃiul modeleului). Dacă în punctul indicat nu există nici un element, interceptarea eşuează iar  dacă sunt mai multe elemente suprapuse, se va returna o listă internă de elemente interceptate din care utilizatorul poate propune unul sau mai multe simultan (afişate cu nuanŃe diferite); 6. De tip şir de caractere – furnizează elemente de tip text prin tastatură sau printr-un dispozitiv interceptor combinat cu o tastatură simulată pe ecran. Standardele GKS şi PHIGS prevăd 3 moduri de introducere: - La cerere – aplicaŃia aşteaptă ca dispozitivul de introducere să furnizeze datele de intrare solicitate (un scalar ,un vector etc); - Eşantionat  - dispozitivul produce continuu date care sunt stocate în memorie într-un registru special, dar aplicaŃia citeşte informaŃia doar la anumite momente; - Eveniment  – dispozitivul produce continuu date, dar aplicaŃia le poate citi din memorie doar la un moment convenabil. b)  – Gestionarea ferestrelor  – este o funcŃie de nivel înalt localizată într-un program separat pentru a putea ataşa diferitele ferestre (porŃiuni de ecran ) la diferite programe.Un gestionar de ferestre este rareori creat de un programator CAD/CAM. InterfeŃele grafice cu ferestre multiple sunt legate de conceptul multitask (programe independente care lucreaza simultan). OperaŃiunile fundamentale ale gestiunii ferestrelor sunt: alăturarea, suprapunerea ferestrelor şi utilizarea de text/icoane, la care se adaugă opŃiuni ca: funcŃii pan şi zoom independent de vederi, ferestre aparte pentru selectarea parametrilor şi sistemului, pentru animaŃie, reprezentări grafice etc. Pentru aplicaŃiile inginereşti, ferestrele acoperite (fig3.14) pot încetini execuŃia programului. Fereastra 1 Fereastra2 Fereastra3

Fereastra1

Fereastra2 Fereastra3

Ferestre suprapuse(cascade)

Ferestre alaturate(tiled)

Fig.3.14 27

Principalele acŃiuni relativ la ferestre sunt: selectarea, crearea, ştergerea, aducerea în faŃă, trimiterea în spate, mutarea, redimensionarea, maximizarea, deschiderea, închiderea. b) - Gestionarea meniurilor  - este un utilitar la nivelul programului individual care permite controlul acestuia printr-un sistem de acŃiuni interactive: meniuri pop-up, sau pull-down, locaŃie fixă sau mutabilă, structură ierarhică, tratarea acŃiunilor ilegale şi utilizarea tastelor de comandă. În ceea ce priveşte grafica meniurilor, opŃiunile se referă la tipul lor: cu icoane, cu marcajecursor, etc. În ceea ce priveşte textul, opŃiunile sunt legate de: font, culoare text,culoare font, stilul  pentru evidenŃiere şi pentru dezactivare. Un meniu este o listă de elemente: acŃiuni (introducere text), butoane, comutatoare, butoane de tip radio, cursoare, joystick, indicatoare, tastaturi, manete etc. Prin noŃiunea widget se înŃelege combinaŃia între entitatea Widget câmp de introducere numeric  buton selecŃie text grafică şi sacvenŃa de program care implementează interacŃiunile   buton r1  1 2 3 4. 5 6 7 (fig.3.15).  buton r2  buton r3 Sistemul de gestiune al Tastatură numerică  text 1 meniurilor are două scopuri: soft text 2  buton r4 text 3 crearea şi utilizarea. Sistemul de 1 2 3  buton r5 text 4 gestiune al meniurilor are la bază 4 5 6 text 5 două arhitecturi principale: unele cursor  7 8 9  text 6 orientate pe date (în care ‘ meniurile există ca baze de date) şi celelalte orientate pe program (cod). Fig.3.15 3.5.5. Ajutoare grafice

a) • • • • • • • • • • •

 b) c)

Ajutoarele grafice cresc eficienŃa CAD prin utilizarea unor elemente speciale cum sunt: Modificatori geometrici – destinaŃi pentru uşurarea operaŃiilor de introducere şi extragere a informaŃiilor grafice; sunt comenzi care stabilesc regimul de poziŃionare a unei entităŃi (în mod obişnuit - punct) faŃă de entităŃile existente, ca de exemplu: reŃea – cel mai apropiat punct al unei reŃele fictive de puncte echidistante ( snap to grid ); capăt – cel mai apropiat capăt al segmentului indicat ( end point ); mijloc – mijlocul segmentului indicat ( mid point ); centru – centrul cercului sau arcului de cerc indicat ( center ); intersecŃie – punctul de intersecŃie al unei perechi de entităŃi grafice ( intersection);  perpendicular – piciorul perpendicularei din punctul indicat pe entitaea indicată; tangent – punctul de pe entitate care împreună cu punctul indicat realizează o tangentă la entitatea indicată; cel mai apropiat – cel mai apropiat punct de pe o entitate faŃă de punctul indicat;  bază/referinŃă – punctul de referinŃă al unui text sau bloc ( insertion, refrence); cvadrant – cel mai apropiat din cele patru puncte remarcabile ale cercului indicat (0, π/2, π, 3π/2) faŃă de punctul indicat ( quadrant ); nod – un punct nodal ( node). Nume – entităŃile pot fi etichetate pentru a ajuta referirea ulterioară doar prin indicarea numelui (etichetei). Straturi – se realizează gruparea entităŃilor auxiliare (cote, note tehnice etc.) în starturi ( layers). Se admit 64 128 sau 256 de straturi într-un proiect. De exemplu, un strat pentru linii, altul  pentru cote, etc.

28

d) Culori – utile pentru a distinge entităŃile între ele. Sunt disponibile 8 ÷256 culori pentru desenarea unei entităŃi în locul culorii implicite. e) ReŃele de puncte – folosite pentru a uşura anumite operaŃii grafice ( grid ); f) Grupuri – entităŃile pot fi asociate în scopul manipulării uşoare; g) Tragerea (dragging ) – tehnică de mutare a unei entităŃi prin “agăŃare” şi “mutare”. 3.5.6. Editare grafică 

Productivitatea activităŃii de proiectare este dependentă şi de posibilităŃile de editare grafică de care se dispune. Printre cele mai importante amintim următoarele categoriile de facilităŃi: selectare de entităŃi, efectuarea de operaŃii şi editarea propriu-zisă a entităŃilor grafice. a) Selectarea entităŃilor grafice – se poate face în urmatoarele moduri :  Selectare individuală  – realizabilă cu dispozitive  selector/identificator ;  Selectare cumulată  – se selectează automat întreaga fereastră afişată;  Selectarea de grup grafic  – grupul este creat cu ajutoarele grafice;  Selectarea unui lanŃ de entităŃi contigue – se formează un tip special de grup;  Selectarea utilizând ferestre sau poligoane  – se desenează un poligon ( fence) faŃă de care se selectează entităŃile dorite: entităŃile complet interioare ( window – modul fereastră), entităŃile care au cel puŃin un punct în interiorul poligonului desenat ( crossing  – modul intersecŃie) sau complementele acestora.  b) OperaŃiile de manipulare a entităŃilor în proiect prezintă utilităŃile:  Verificarea parametrilor modelului şi bazei de date  – se face prin afişarea valorilor curente ale acestor parametri pentru: desene, modele, vederi etc.  Verificarea entităŃilor grafice  – se face prin afişarea informaŃiilor despre entităŃile din baza de date grafice: tip, strat, nume, culoare, parametri etc.   Duplicarea entităŃilor   – se face prin realizarea unei copii a entităŃii selectate în aceiaşi poziŃie (de obicei pe alt strat) sau în altă poziŃie în spaŃiul modelului;    Formarea unei matrici geometrice   – se plasează o mulŃime de entităŃi geometrice într-un aranjament uniform, rectangular sau circular;  Transformare  – se aplică operatori de translatare, rotire, oglindire, scalare;  Masurare geometrică  – se măsoară distanŃa minimă între două entităŃi, unghiul între două segmente de dreaptă, lungimea unui contur, etc.;  Creearea entităŃilor offset  – se construieşte o entitate egal distanŃată de cea indicată. c) OperaŃii de editare – sunt proceduri care simplifică modificarea entităŃilor, ca de exemplu:   Ajustarea (trimming) – capetele entităŃilor sunt scurtate sau lungite pentru a se putea încadra între anumite limite (restul entităŃii nu se deformeaza);   Divizarea – constă în descompunerea unei entităŃi mari în mai multe entităŃi mici;   Alungirea/comprimarea (streching)  – se realizează deformarea capetelor unei entităŃi;   Editarea – permite modificarea parametrilor ce definesc entitatea: dimensiuni, culoare, s trat etc. d) OperaŃii de comunicare – prin aceste operaŃii calculatorul comunică acceptarea unei comenzi, restaurează sau anuleaza ( undo) efectele unor acŃiuni comandate.

3.6. Module software AplicaŃiile CAD/CAM se caracterizează printr-o structură modulară cu funcŃii asemănătoare la diferite sisteme. Principalele tipuri de module sunt: sistem de operare, sistem grafic, aplicaŃii,  programare, comunicaŃii. 1. Modulul sistem de operare – pune la dispoziŃia utilizatorului comenzi de sistem şi utilitare  pentru lucrul cu fişiere şi conturi.

29

FuncŃiile tipice ale acestui modul sunt : manipulare a fişierelor (copiere, ştergere, redenumire…), gestionare a directoarelor şi subdirectoarelor, programarea şi gestionarea conturilor  utilizatorilor. Modulul sistem de operare generează două tipuri de fişiere în contul unui utilizator: fişiere convenŃionale (text) şi fişiere grafice (modele, imagini). Există comenzi simple pentru trecerea de la sistemul de operare la cel grafic. 2. Modulul grafic – pune la dispoziŃia utilizatorului un pachet de funcŃii pentru realizarea modelării şi construirii geometrice, pentru editarea şi manipularea geometriei existente, pentru desenare si documentare. OperaŃiile grafice tipice sunt: crearea de modele, vizualizarea modelelor  (rendering ), ajustarea modelelor (pentru desenul tehnic standard), documentarea şi plotarea. 3. Modulul de aplicaŃii – conŃine funcŃii diferite, de la un sistem la altul, necesare producerii efective a obiectului proiectat. De exemplu, pentru aplicaŃiile în mecanică, funcŃiile obişnuite sunt : calcularea proprietăŃilor mecanice, analiza asamblării, analiza toleranŃelor, modelarea şi analiza cu elemente finite, tehnici de animaŃie, analiza şi simularea proceselor tehnologice. AplicaŃiile pentru fabricaŃie includ : proiectarea tehnologiei de fabricaŃie, întocmirea programelor pentru comenzile numerice ale maşinilor (NC), simularea funcŃionarii roboŃilor, tehnologii de grup etc. 4. Modulul de programare – permite utilizatorului să programeze în limbaje standard sau specifice. Limbajele standard se folosesc pentru programe de analiză şi de calculare, iar limbajele specifice se folosesc pentru probleme grafice. 5. Module de comunicaŃii – sunt esenŃiale pentru integrarea sistemului CAD/CAM cu alte calculatoare şi cu compartimentele sistemului de producŃie. De regulă, sistemul CAD /CAM este legat în reŃea de calculatoare, pentru a permite transferul datelor din baza de date a modelului pentru analiză sau transferul datelor din baza de date de fabricaŃie către compartimentul producŃie. Acest modul realizează şi translatarea bazelor de date grafice între sistemele CAD/CAM utilizând formate standard (IGES, DXF etc.).

3.7. Modelare si vizualizare Un model geometric este definit ca o reprezentare completă a unui obiect tridimensional incluzând informaŃii grafice şi negrafice. Obiectele solide pot fi clasificate din punctul de vedere al construcŃiei geometrice în trei tipuri : 2 ½ - dimensionale, tridimensionale sau combinate din acestea. - obiectele 2 ½ dimensionale se caracterizează prin secŃiune şi grosime constantă de-a lungul unei axe perpendiculare pe secŃiune. Construirea unui astfel de obiect prin modelare cu « cadru de sârmă » (wireframe) implică doar construirea unei feŃe corespunzatoare şi apoi proiectarea (copierea) ei, pe direcŃia potrivită, cu valoarea grosimii şi crearea unor muchii corespunzatoare pe aceste direcŃii (care leagă cele două feŃe). - obiectele tridimensionale adevarate necesita introducerea coordonatelor punctelor definitorii şi apoi conectarea lor cu tipuri potrivite de entităŃi. Oricare ar fi sintaxa pachetului software, este necesară o procedură particulară de setare a  parametrilor modelului pentru a organiza baza de date a modelului înainte de introducerea de către utilizator a informaŃiilor pentru construirea geometriei. Procedura poate fi reprezentată generic prin: 1. initializează un model nou; 2. alege o configuraŃie a ecranului; 3. defineşte ferestrele pe ecran în corespondenŃă cu vederile modelului; 4. alege planul (sau sistemul de coordonate) de lucru potrivit. Mai întâi, numele modelului devine numele fişierului care va stoca informaŃia geometrică a modelului. Procedura de setare produce o bază de date a modelului cu o ierarhie ca in figura 3.16. ExistenŃa bazei de date centralizate are două consecinŃe la afişarea vederilor: - informaŃiile geometrice din baza de date pentru modelul curent sunt folosite pentru a realiza afişarea automată în noua fereastră a unei noi vederi definite; 30

-

eliminarea unor vederi nu duce la ştergerea obiectelor reprezentate.

Model

MODEL

Aranjament ecran (desene) Vederi (ferestre) Entitati grafice

ARANJAMENT 1

ARANJAMENT 2

ARANJAMENT 3

FATA

SUS

STANGA

ISOMETRIC

ISOMETRIC

STANGA

ISOMETRIC

Entitati

Entitati

Entitati

Entitati

Entitati

Entitati

Entitati

Fig. 3.16 În figura 3.17 sunt prezentate vederile standard ale unui obiect, vederi definite de poziŃia  punctului de vedere ( “ochiul utilizatorului “) faŃă de obiect.

3.8. DocumentaŃia pentru software, dezvoltarea şi eficienŃa sa a)  –  DocumentaŃia – reprezintă sursa formală de informaŃii a utilizatorilor asupra posibilităŃilor  software-ului. Există două tipuri de documentaŃii :  - user reference manual –descrie semantica şi bazele teoretice ale programului ;  - user manual/guide – descrie sintaxa şi interfeŃele cu utilizatorul. DocumentaŃia on-line şi funcŃiile help ale programului CAD/CAM înlocuiesc user guide.  b)  –  Dezvoltarea software – este necesară pentru că rareori el este complet din punct de vedere al necesităŃilor specifice ale utilizatorilor, în forma livrata de furnizorul de software CAD/CAM. Există două niveluri de dezvoltare a software-ului de către utilizatori:  - Programe care cer utilizatorului să introducă informaŃii şi/sau să digitizeze entităŃi grafice. În acest caz nu sunt necesare cunoştinŃe despre structura bazei de date;  - Programe care necesită cunoştinŃe extensive despre structura bazei de date a software-ului, modificarea şi accesul bazei de date. c)  –  Utilizarea eficientă a software-ului CAD/CAM  – necesită instruirea şi înŃelegerea   principiilor sale. Rezultatul este că utilizatorul işi va stabili o strategie de construire a modelelor geometrice îninte de a intra în program. În acest sens se fac urmatoarele recomandari : 1.- Planificarea unei strategii: alegerea originii şi orientarii MCS, stabilirea configuraŃiei ( layout ) ecranului, a vederilor şi a culorilor, alegerea tipului de obiect (2 ½ - dimensional sau 31

tridimensional), alegerea tipului de modelare geometrică dorită (prin muchii, prin suprafeŃe sau prin volum). 2.- Pregatirea separat de calculator ( off line) a secvenŃei iniŃiale de comenzi. În acest caz este nevoie de un ghid care să-i reamintească utilizatorului ce corecŃii şi modificări trebuie să facă la calculator; 3. - Să se utilizeze sintaxa limbajului de comandă la intreaga capacitate ; 4. - Să se documenteze (cu comentarii text) fiecare pas al construirii modelului ; 5. - Să se folosească meniurile complete pe tablete grafice şi a celorlalte meniuri disponibile, întrucât introducerea datelor de la tastatură este mai lentă ; 6. - Să se programeze secvenŃa de comenzi pentru construirea obiectului, manual sau automat (aşa numitele macrocomenzi); 7. - Să se utilizeze documentaŃia on-line cât mai des posibil, mai eficient decât consultarea manualelor tiparite; 8. - Să se evite calculele inutile facând apel la proprietăŃile de asociativitate şi la baza de date centralizată, evitând calculele manuale.

3.9. Tendinte software Cererea de software CAD /CAM este în continuă creştere, la fel ca şi pretenŃiile : - integrarea şi automatizarea procedurilor prin :   programe de analiză, pentru testarea proiectelor, care-şi preiau datele din baza de date grafice ;  utilizarea tehnicii de modelare a solidelor ;  minimizarea intervenŃiei utilizatorului în procedura de proiectare ; - analiza adaptativă şi optimizarea aplicaŃiilor de proiectare şi de inginerie prin utilizarea tehnicilor inteligenŃei artificiale (sisteme expert, sisteme instruibile etc.).

4.FABRICAłIA ASISTATĂ DE CALCULATOR – CAM 4.1. EvoluŃia sistemelor de fabricaŃie Computer Adided manufacturing se bazează pe comanda directaă a utilajelor de prelucrare (maşini-unelte cu comenzi numerice-MUCN, roboŃi industriali-RI), a instalaŃiilor de proces, echipamentelor de manipulare, transport şi stocare. Odată stabilite procedurile technologice, sunt realizate programele pentru MUCN, RI, etc. care sunt arhivate până la lansarea comenzii pentru execuŃia produsului, moment în care ele sunt utilizate de către CAM. EvoluŃiile în tehnicile de producŃie a ultimului sfert de veac au fost marcate de câteva etape:  – fabricaŃia de serie mare pe de-o parte şi fabricaŃia individuală pe de altă parte;  – introducere structurilor automatizate şi flexibile;  – introducerea sistemelor flexibile de fabricaŃie (SFF), de la Liniile de transfer (LT) la Sistemele de fabricaŃie asistate de roboŃi industriali şi până la Sisteme de fabricaŃie cu sisteme de magazii şi sisteme de transport integrate (sisteme CIM). Pentru integrarea unui sistem flexibil de fabricaŃie (vezi exemplul din fig. 4.1), o intreprindere trebuie sa aibă în vedere urmatoarele aspecte:  Structura organizatorică a intreprinderii şi modul de circulaŃie a documntelor;  Exploatarea SFF izolate nu este posibilă decât ca staŃie pilot a unei viitoare integrări totale;  SFF cu MU care se completează reciproc au slăbiciuni care pot duce la pierderi de capacitate;  Fluxul de piese, de scule, de echipamente, de sisteme de transport şi de stocare trebuie să fie integrate echilibrat în structura SFF;  Sistemele de instalare, scule, piese, etc. trebuie să fie integrate în spaŃiul MU;  Simularea unui SFF în studiul planificării fabricaŃiei unui produs este indispensabilă;  Obiectivele producŃiei automatizate trebuie să corespundă cu scopurile pieŃei muncii;  Căile tradiŃionale de formare a cadrelor sunt insuficiente, rezulta că trebuie căutate noi căi; 32

 Domeniul producŃiei automatizate flexibil nu poate fi cel mai bun, decât dacă organizarea  prealabil cunoscută este transformată într-un software;  ActivităŃile tradiŃionale: planificarea activităŃilor, calculul normelor de timp, programarea MUCN, etc. se efectuează flexibil, pentru că toate datele necesare la un moment dat sunt disponobile în orice moment. Creşterea performanŃelor  5 CAD instalaŃilor technologice impun: sporirea fiabilităŃiii şi preciziei 4 CAP de funcŃionare, îmbunătăŃirea comportării dinamice, reducerea consumurilor de materiale şi energie, miniaturizarea şi modu3 CAM larizarea componentelor şi aparatelor, tipizarea interferenŃelor, simplificarea operaŃilor de mon2 Comanda tare, întreŃinere şi depanare. Un sistemului rol important în îndeplinirea 1 Comanda acestor cerinŃe revine activită- dispozitivulu Ńilor asistate de calculator. Sistem de Sistem de Sistem de 4.2. RoboŃii industriali fabricaŃie transport stocare

Un robot este un dispoziFig. 4.1 tiv fizic capabil să execute operaŃii concrete în condiŃii asemănătoare cu unele însuşiri umane cum ar fi: facultatea de adaptare şi de autodeterminare, aptitudinea de învăŃare, capacitatea de predicŃie, capacitatea de percepŃie, de comunicare şi de decizie, etc. În funcŃie de sistemele componente, de structura mecanică, de structura sistemului de comandă, de structura sistemului de acŃionare şi a sistemul de măsurare, roboŃii industriali se clasifică în câteva generatii: • RI din generaŃia 1 – programabili cu comandă în buclă deschisă; • RI din generŃia 1,5 – dispun de senzori simpli şi lucrează în buclă închisă; • RI din generaŃia 2 – dispun de funcŃii evoluate de percepŃie–interpretare, precum şi de  posibilitatea coordonării acestora cu elemente efectoare; • RI din generaŃia 3 – dispun suplimentator şi de funcŃii de decizie, gen rezolvare de probleme  presupune existenŃa unui model al realităŃii. Conducerea automata a unui RI presupune trei nivele distincte: ♦ nivelul de comenzi – prin care se asigură instruirea de către om a RI; ♦ nivelul algoritmic – se realizează conducerea în funcŃie de starea actuală a procesului şi în funcŃie de parametrii de comnadă declaraŃi; ♦ nivelul de acŃionare dinamică – influenŃează performanŃele mişcării. RoboŃii industriali tind să devină cele mai raspandite şi universale mijloace de automatizare complexă a tuturor ramurilor economiei. În timp ce manipulatorul este un dispozitiv de deplasare în spaŃiu a unor piese având o comandă după program rigidă, RI se defineşte ca fiind o maşină automată programabilă pentru realizarea unor funcŃii de acŃionare, analoage cu ce realizate de mâna omului. Parametrii caracteristici după care se stabileşte domeniul de utilizare al unui RI sunt: - capacitatea de ridicare; - numarul gradelor de libertate; - zona de lucru; - gradul de mobilitate; - repetabilitatea poziŃionărilor; - precizia de poziŃionare; 33

- fiabilitatea; - precizia de redare; -   parametrii de funcŃionare; - dimensiunile de gabarit. Indiferent de natura RI considerat, se pot pune în evidenŃă componentele structurale prin combinarea cărora se construiesc tipurile de RI:  manipulatorul mecanic propriuzis (MM);  dispozitivul de prehesiune (DP);  elementele de execuŃie (EE);  traducatoarele (T);  interferenŃele cu sistemul de comandă (IFC);  sistemul de conducere (SC);  limbajul de programare (LP);  algoritmul şi programele aferente conducerii (APAC). Sistemul de conducere şi programare reprezintă „inima” sistemului robot, având capacitatea de a primi, combina şi interpreta data primite de la multisenzori, generând acŃiunile potrivite pentru îndeplinirea unei sarcini date.

4.3. Maşini- unelte cu comandă numerică MUCN constituie un element esenŃial al SFF. Comanda numerică de conturare (CNC) oferă avantajul unui control flexibil software, asigurat de microcalculatorul propriu al MU. Comanda numerică directă (DNC) este un concept care constă în legarea fizică, directă a MU şi a RI la calculator, în scopul transmiterii şi recepŃionării datelor. Programele pentru MUCN se realizează în cadrul CAP(P), urmând a fi utilizate din arhivă, atunci când PPS lansează o comanda pentru sistemul CAM. În general, realizarea unui program CN  parcurge trei etape clasice: preprocesare, procesare şi postprocesare. Sistemele pentru realizarea programelor CN pot fi convenŃionale (când se porneşte de la desenul piesei şi se bazează pe subsetul de instrucŃiuni de programare al CN şi al MU) sau interactive (programatorul dezvoltă programul de piesă lucrând interactiv, procesorul validând fiecare stare sau intrare). Aceste două grupe de realizare aristată de calculator a programelor piesă se pot clasifica la rândul lor în două subgrupe: (a) ConvenŃionale -  generale (APT, ADAPT, UNIAPT, etc.); - speciale =generale+technologice (EXAPT etc.); (b) Interactive - off-line (COMPACT II, UNIGRAPHIC etc.); - on-line (Birdgeport Interact, Gildmeister etc.). Programele folosite astăzi sunt concepute pentru a se integra într-un sistem CAE sau pot funcŃiona independent.Uzual, programarea CN se face cu ajutorul unui asemenea software astfel:  Elaborarea elementelor geometrice prin preluarea datelor din formatele CAD, prin introducerea lor în grafică interactivă sau procedurală;  Stabilirea tipurilor de prelucrări, inclusiv a valorilor technologice;  Stabilirea poziŃiei de prelucrare şi separarea ei de tipul de prelucrare, asigurând în acest fel un grad mult mai mare de flexibilitate a programării;  Testarea la coliziune a prelucrărilor printr-o simulare specifică sau nu maşinii-unelte;  Elaborarea automată a programului CN prin transformarea codurilor CLDATA, folosite pentru simularea grafică a traiectoriilor sculei, în indicaŃii specifice MUCN. Acest lucru este făcut de un microprocesor, care prin parametrii săi permite adaptarea la orice tip de comandă numerică; Se exemplifică în continuare două aplicaŃii SIGRAPH-NC care cuprind: 1)  – Pentru strunjire – TOPCAM-TURN – definirea mai multor prinderi, a prelucrării, a zonelor    protejate, a filetelor, a degajărilor, a teşiturilor; divizarea automată a aşchiei pentru sculele multităiş, prelucrarea cu două sănii (4 axe) etc. În cazul simulării dinamice, pe ecran sunt reprezentate scula, piesa brută, precum şi zonele supuse aşchierii, redate în mai multe culori; 34

2) - Pentru frezare – TOPCAM–MILL – frezează formate standard, contururi oarecare, evită obstacolele în regim rapid etc. În cadrul simulării dinamice, pe monitor sunt reprezentate scula, spaŃiul maxim de lucru, percum şi piesa finită şi zona supusă prelucrării - în mai multe culori.

4.4. Calculatoare de conducere automată Un astfel de calculator (Fig. 4.2) reprezintă un complex de mijloace technice destinate rezolvării problemelor de supraveghere, de comandă si de diagnoză. Sistemul are o structură modulară, fiecare bloc realizând o funcŃie specifică: - culegerea şi conversia informaŃiilor; - stocarea informaŃiei; - prelucrarea informaŃiei în raport cu algoritmii utilizaŃi; - conversia şi transmiterea semnalor de comandă către elementele de execuŃie; - transmiterea informaŃiilor către operator. Principalele caracteristici ale unui calculator de conducere automată sunt:  sistem de operare în timp real;  succesiunea în timp a execuŃiei programelor este determinată de evenimente şi de timp;  rezolvarea problemelor de supraveghere şi de comandă;  existenŃa unui echipament special de conectare la obiectul condus - cuplorul de proces –  deoarece semnalele I/O pot fi deosebite în ceea ce priveşte caracterul, tipul sau nivelul faŃă de cele din calculator;  fiabilitatea şi stabilitatea la perturbaŃii;  flexibilitate ridicată;  configuraŃie concretă dependentă de caracterul operaŃiei. Calculatoarele de conducere se pot clasifica astfel: 1. după tipul aplicaŃiei: Dispzitive Proces I -aplicaŃii informaŃionale periferice industrial folosite pentru achiziŃia şi prelucrarea informaŃiei, -aplicaŃii de conducere –  Pupitru Cuploare disp. Perif . Cuplor de utilizate pentru analiză, decizie şi tehnologic proces comandă. Pe lângă funcŃiile de   prelucrare a datelor rezultate din aplicaŃii informaŃionale (culegere de date de la traductoarele de   proces, filtrarea semnalelor şi Magistrala internă de comunicaŃie extragerea semnalului util, compararea semnalului cu valoarea admisă, controlul anumitor parametri etc.), calcula- Consola de Unitatea Memorie centrala torul rezolvă şi probleme de comandă conducere: pornirea şi oprirea, optimizarea funcŃionării, schimFig. 4.2. Structura calculatorului de conducere  bul de informaŃii cu calculatoarele de conducere de la nivelele superioare etc. 2. după posibilităŃile de calcul (viteza de lucru, capacitatea de memorie etc.): -calculatore de capacitate medie-mare, -mini şi microcalculatoare. 3. după destinaŃie: -calculatoare de uz general - universalitate mare şi preŃ redus,   e   r   a    t   a    l   u   c    l   a   c   e    t    l   a

  u   c   e   r   a    t   c   e   n   o   c   e    d   a    Ń   a    f   r   e    t   n    I

35

-calculatoare dedicate - specializate în domeniul aplicaŃiei cerute. Dezvoltarea microelectronici a permis realizarea minicalculatoarelor de conducere automată  prin agregarea blocurilor funcŃionale astfel încât ele să permită realizarea eficientă, rapidă şi la un cost redus a problemelor concrete de conducere, de control, de diagnoză şi de prognoză.

4.5. AchiziŃia de date cu calculatorul Hardwer-ul calculatorului pentru culegerea de date se poate clasifica în patru clase distincte: -  plăci pentru culegerea de date; - instrumente tip IEEE488.2 (GPIB) care pot fi controlate la nivelul unui PC; - instrumente de tip VXI; - instrumente controlabile prin comunicare de tip RS-232. Se pot utiliza computere Macintosh si Workstations sub TRADUCTORI DOS, Microsoft Windows, XT / AT / EISA şi IBM PS/2. Un sistem de culegere de date (fig 4.3) are drept scop măsurarea sau generarea de semnale fizice din/înspre exterior. Mărimea fizică ce trebuie măsurata, cu ajutorul unui CONDITIONARE SEMNAL calculator, este convertită de către un traductor în semnale electrice condiŃionate de circite electronice (amplificate, liniarizate, izolate, filtrate) clasificabile în patru categorii: a)  – Placi de culegere de date - care includ şi circuite de ACHIZITIONARE DE DATE conditionare a semnalului – soluŃie ieftină dar neperformantă;  b)  –Metoda de condiŃionare “digitising” – se codofică semnalul într-o cutie externă calculatorului şi apoi transminterea valorilor digitale în calculator printr-un cablu serial de tip CALCULATOR  RS-232 – soluŃie performantă dar de capacitate limitata; c)  –Metoda “digitising and procesing” – prin care se codifică şi se prelucrează semnalul într-o cutie exterioară calculatorului  – soluŃie care limitează numărul de aplicaŃii software care se   pot folosiide către utilizator, datorită necesităŃii de a  programa separat un procesor; Fig. 4.3 d)  –Metoda “direct-connect modular” – soluŃie care constă întrun sistem cu două porŃi, una primeşte semnalul necondiŃionat iar cealaltă trimite semnalul condiŃionat către PC. Un circuit de condiŃionare a semnalului trebuie să aibe urmatoarele calităŃi: ♦ reducerea bruiajului, acurateŃe mare, protejează semnalul faŃă de interfaŃa electrică a PC; ♦ să lucreze la viteze de “ sampling ” a plăcii de circuite din PC şi în acelaşi timp cu aceasta; ♦ să fie flexibil, oferind o gamă largă de funcŃii inteligibile diferitelor PC-uri şi software-uri; ♦ să fie uşor înnoibil pentru a Ńine pasul cu rapidele progrese din domeniu; ♦ să fie robuste pentru a putea fi utilizate în mediile industriale. Placile de achiziŃie se introduc direct în PC şi oferă combinaŃii de circuite analoge, digitale şi de “timing ” pentru citirea şi transmiterea de date. Cea mai completă placă multifuncŃională conŃine convertori ADC (analog-digital), DAC şi contoare/timers. De exemplu, convertoarele tip “ succesiv aproximation” au viteze de eşantionare ( sampling ) de 200 de Kilo eşantioane/sec. la o rezoluŃie de 12 biŃi iar convertoarele tip “ subraging ” sau “half-flash” oferă 1 MegaO eşantioane/sec. De cele mai multe ori software-ul este partea critică a întregului sistem de achiziŃie de date şi tocmai de aceea există o mare varietate de astfel de software. O aplicaŃie de culegere de date este însoŃită de regulă şi de analiza, prezentare rezultatelor  sub formă numerică sau grafică, stocarea informaŃiilor pe disc şi chiar comanda procesului în sensul unor corecŃii. 36

4.6. Sistemul de transport şi stocare FuncŃia de bază, fabricaŃia, este aceea prin care se adaugă valoare materialului brut şi ea se realizează în principal în celula de fabricaŃie care este compusă în esenŃă din mai multe MUCN şi cel puŃin un RI, fiecare cu propriul sistem de control. RoboŃii Industriali (RI) deplasează seminfabricatele între maşini şi magazia proprie a celulei pentru depozitare şi paletizare, capacitatea acesteia de organizare depinzând de caracteristicile procesului. FuncŃiile unui sistem de fabricaŃie asistat de calculator, cu un grad mai mare sau mai mic de flexibilitate, trebuie să acopere planificarea încărcării maşinilor, roboŃilor, mişcarea materialelor, a sculelor, precum şi circulaŃia datelor / informaŃiilor efectuate de PPS (  Production Planning System = sistem de gestionare a producŃiei asistat de calculator – asigură planificarea organzatorică, comanda şi supravegherea desfăşurării producŃiei, de la preluarea ofertei până la desfacerea  produsului, sub aspecte cantitative, de termene şi de capacităŃi), prin asigurarea efectivă a fluxurilor  materiale (scule, semifabricate, piese finite, fluide etc.), a supravegherii maşinilor şi a echipamentelor asociate cu diagnosticarea şi repararea acestora (inclusiv a sculelor). În continuare se prezintă câteva soluŃii de integrare a sistemelor de transport şi stocare realizate de firma Denford.

Fig:4.4

37

4.7. Sistemul de control al producŃiei – Modelul de referinŃă Sistemul de control al producŃiei are rolul de a planifica activităŃiile producŃiei şi controlul echipamentelor. În figura 4.6 este prezentat modelul de referinŃă al controlului ierarhizat al  producŃiei care reprezintă trei grupuri independent ierarhizate: 1.Nivelul sist. de roductie

Controlerul (C) sistemului de productie

2.Nivelul factorilor  3.Nivelul magaziilor 

C. factorilor  C. magazii

4.Nivelul liniilor de lucru

C. magazii

C. liniilor  de lucru

C. magazii

C. liniilor  de lucru

5.Nivelul traseelor 

C. liniilor  de lucru

C. Traseelor 

C. modulelor  de automatizare

6.Nivelul de control al modulelor de automatizare

C. modulelor  de automatizare

C. modulelor  de automatizare

C. de trans ort 7.Nivelul de control

Programul  bazei de date al masinii

DC

DC

DC

DC

C. de trans ort DC

Controler  mecanism

Fig.4.6 a) Controlul ierarhizat al producŃiei (modelul NBS);  b)  Ierarhizarea comunicaŃiei de date în concordanŃă cu modelul ISO ; c)  Ierarhizarea sist. de transport.

Ierarhizarea celor şapte nivele ale modelului sistemului de control al producŃiei asigură controlul în timp real pentru procesarea sarcinilor maşinilor şi echipamentelor. Modelul din figura 4.7 cuprinde procese care execută controlul preoceselor subordonate. Fiecare proces execută diferite instrucŃiuni. Comportarea sistemului poate fi influenŃată de evaluarea încărcării senzorilor şi de fiecare nivel al controlului ierarhic: 1.- Controlul sistemului de producŃie - este responsabil cu aranjarea producŃiei; transmite informaŃii la unul sau mai multe centre de producŃie. 2.- Controlul factorilor – responsabil cu ariile de producŃie pe care le controlează. 38

3.- Controlul magaziei – responsabil cu stocarea produselor liniilor; supervizează una sau mai multe linii de producŃie sau celule de lucru. 4.- Controlul liniilor / celulor de producŃie – monitorizează una sau mai multe staŃii de lucru asimilate acestora sau alocă controlul traseului la sistemul de transport. 5.- Controlul traseelor – asigură că produsul atinge destinaŃia solicitată. 6.- Controlul modulelor de automatizare – îndeplineşte operaŃii specifice pe produs, transmiŃând instucŃiuni de la mai multe unitaŃi de control. Datorită capacitaŃii insuficiente de memorie a modulului de automatizare, programul este încarcat din baza de date în timpul iniŃializării sau încărcării sistemului de control. 7.- Controlul mecanismului - este modulul de control al unităŃii. Prin mecanism înŃelegem fiecare element de execuŃie. 4.8. Controlul procesului şi al sistemului de transport Controlerele joacă un rol important în structura sistemului de control. Modelul structurii interne a controlerului este ilustrat prin unitatea de decizie – execuŃie a unui robot (fig. 4.7). Cele trei componente interne ale controlerului îndeplinesc următoarele funcŃii: [C+1] - execuŃia funcŃiei (H); superiorul lui C comandă stare - cercetarea funcŃiei (G); alimentare E2 C2 S2 - depozitarea funcŃiei (M). H [C] În acest model abstract, funcŃia H Cona controlerului [C] primeşte comenzi (C 2) M troler  G de la controlerul [C+1] îndeplinind diferite task -uri (sarcini) şi comandând la S10 – S1n rândul său controlerul [C 1]. E10 E1n C10 C1n Modulul H converteşte instrucŃiualimentare comanda nile de la controlerul [C] în setul de ins“senzor” “traductor” trucŃiuni (C10–C1n) pentru controlerul [C -1] subordonat lui C [C-1] şi monitorizează execuŃia folosind funcŃia de stare (S10– S1n). Toate taskFig. 4.7 urile iniŃializează instrucŃiuni (C2) care sunt îndeplinite; informaŃia de stare (S2) este defintă. Controlerul [C+1] monitorizează execuŃia instrucŃiunilor (C2) folosind informaŃiile de stare (S2). Datele senzorilor (E10–E1n) furnizează informaŃii instrucŃiunilor de stare procesând în controlerul [C-1]. FuncŃia G procesează datele. Confirmarea (E2) este trecută controlerului [C+1]. Starea monitorizată a controlerului [CRobot 1] subordonat este posibilă folosind funcŃia M a controlerului [C]. Sistemul de transpot intern are Modulul de Generator  nevoie de produse distribuite şi poate automatizare traiectorii fi folosit la transmiterea datelor despre   produs. Modelul ierarhizat de sistem de transport intern are trei nivele: Control Procesor  Procesor  Servo nivelul de senzori şi traductori, nivelul mecanism tactil ima ine controler  de transport pentru produs şi nivelul de control al traseului. Nivelul senzori Senzor Senzor Servo Mecanism şi traductori permite trimiterea pe tactil vizualizare motor senzori si toate căile a produselor. Datele de traductori   produs sunt simultan procesate de Fig. 4.8 sistemul de transport (figura 4.8). 39

4.9. ReŃeaua locală Disponibilitatea sistemelor inteligente, rezultate din progresul rapid al microelectronicii,  permite creşterea continu1 a gradului de automatizare. Dezvoltarea sistemelor inteligente distribuite se bazează pe mini şi micro-calculatoare şi controlere programabile, PLC (Programable Logic Controller). ConfiguraŃia reŃelei locale este redată în figura 4.9. SecŃiunea urmatoare   prezintă reŃeaua locală LOCAN, care cuprinde o reŃea master şi 250 adaptări care permit utilizarea unei game largi de echipamente caracteristice sistemului de reŃea (fig4.10/ 4.11). Fiecare adaptare posedă fizic adresa fixată. Monitorul reŃelei este angajat în a superviza traficul reŃelei. Comunicarea sigură între utilizatorii reŃelei este   posibilă prin folosirea mai multor protocoale, care trebuie implementate fiecare în adaptor sau în terminal. ReŃeaua propune urmatoarele moduri de operare:  -modul A - comunicare calculator-terminal;  -modul B - comunicare clară punct cu punct;  -modul C - microinformaŃii şi conectare virtuală în modul C. Fiecare adaptor operează într-unul din modurile A, B sau C Comunicarea este posibilă numai între adaptorii care operează în acelaşi mod. Cel mai important tip de comunicare poate fi implementat în regiunea factorilor automatizaŃi: comunicarea terminal-calculator; comunicarea calculator–calculator (fig4.11); comunicarea maşina-calculator; controlul senzorilor şi al tracductorilor. Calculatoarele B şi D lucrează după modul B, Ńinând seama că A şi B şi D furnizează o comunicaŃie flexibilă dupa modul C. Controlerul maşină are în general unităŃi de inteligenŃă în care controlerul programelor   poate fi procesat. Controlerele maşină care Ńin seama de interfaŃa pentru comunicaŃie externă  pot fi conectatela reŃea.

4.10. Integrarea CAM cu celelalte subsisteme CIM Conform celor prezentate în subcapitolul anterior, o schemă generală pentru arhitectura sistemului de control la nivelul fabricaŃiei se poate exprima pe trei nivele ierarhice (fig.4.12).   Nivelul de control al sistemului este responsabilitatea calculatorului central (CC), care reprezintă interfaŃa cu procesul de fabricaŃie. El are în acelaşi timp acces la module software, 40