Xây dựng cơ sở dữ liệu chế độ cắt phục vụ quá trình chuẩn bị sản xuất trong công nghệ CAD CAM

Chuỗi các bước được tiến hành với việc tạo dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung, và kết thúc với việc chuyển các dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá tr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác Trừ các phần

tham khảo đã đƣợc nêu rõ trong Luận văn

Tác giả

Đồng Xuân Sơn

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS.Tăng Huy người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và khoa đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành bản Luận văn này

Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, khoa Cơ khí chế tạo máy Trường Cao đẳng Công Nghiệp Việt Đức- Sông Công -Thái Nguyên đã giúp đỡ tác giả thực hiện luận văn của mình

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay , để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người các mặt hàng công nghiệp cần phải liên tục được cải tiến và thay đổi không ngừng về mỹ thuật và kỹ

trong môi trường cạnh tranh của cơ chế thị trường Để làm được điều đó đòi hỏi quá

trình sản xuất phải linh hoạt, do vậy các hệ thống máy CNC đã ra đời và thay thế

từng phần cho các thế hệ máy chuyên dụng, máy tự động cho các dây chuyền sản

xuất Giải pháp công nghệ tiên tiến CAD/CAM/CNC đáp ứng được quá trình sản

xuất linh hoạt, đây đang được coi là giải pháp hữu hiệu nhất ở các nước có nền cơ

khí hiện đại

Khi dây chuyền, tổ hợp đã linh hoạt hóa nhờ việc đầu tư sử dụng các loại máy

CNC Vấn đề đặt ra là xây dựng cơ sở dữ liệu cho công nghệ CAD/CAM để thiết

kế và chế tạo sản phẩm là một vấn đề rất cần thiết cho chúng ta

Ngày nay với hệ tích hợp CAD/CAM, một mối liên kết trực tiếp giữa hai lĩ nh

vực thiết kế và chế tạo đã được thiết lập Mục tiêu của công nghệ CAD/CAM

không dừng lại ở chỗ tự động hoá một số khâu nào đó trong lĩ nh vực chế tạo mà

còn nhằm tự động hoá việc chuyển đổi từ lĩ nh vực thiết kế vào lĩ nh vực chế tạo

Hiện nay người ta đã triển khai những hệ thiết kế - chế tạo lấy máy tính làm nền

tảng để tạo ra hầu hết dữ liệu và hồ sơ tư liệu phục vụ cho việc lập kế hoạch và

điều khiển các hoạt động sản xuất ra sản phẩm.Cơ sở dữ liệu chế tạo là một cơ sở

dữ liệu tích hợp CAD/CAM Nó bao gồm tất cả những dữ liệu về sản phẩm có

được qua giai đoạn thiết kế (số liệu về hình học, liệt kê chi tiết, dự trù vật liệu,

thuyết minh kỹ thuật, v.v ) cùng những dữ liệu công nghệ phục vụ cho quá trình

chế tạo Vì vậy việc nghiên cứu đề tài: “Xây dựng cơ sở dữ liệu chế độ cắt phục

vụ chuẩn bị sản xuất trong công nghệ CAD/CAM” là rất cần thiết

2 Ý nghĩ a khoa học và thực tiễn của đề tài

a.Ý nghĩ a khoa học

Mục đích của tích hợp CAD/CAM là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt

đầu thiết kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất Chuỗi các bước được

tiến hành với việc tạo dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung, và

kết thúc với việc chuyển các dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình

gia công, di chuyển nguyên vật liệu và kiểm tra tự động được gọi là kỹ thuật trợ

giúp bởi máy tính CAE (Computer – Aided Engineering) và được coi như kết quả

của việc kết nối CAD và CAM

Mục đích của công nghệ CAE không chỉ thay thế con người bằng các thiết bị

máy tính hóa mà còn nâng cao năng lực của con người để phát minh các ý tưởng

Về mặt khoa học đề tài phù hợp với xu thế phát triển trong và ngoài nước về

CSDL cho công nghệ CAD/CAM

b.Ý nghĩ a thực tiễn

Máy tính điện tử được áp dụng cả trong lĩ nh vực kỹ thuật lẫn việc điều hành,

quản lý và quản trị Về mặt kỹ thuật đã có hệ thống CAD (hệ thống máy tính hỗ

trợ thiết kế) và CAM (hệ thống máy tính hỗ trợ việc chế tạo) Hai hệ thống này đã được ứng dụng trong nhiều lĩ nh vực, như các phép toán ổn đị nh và sức bền thân tàu, cho việc lập bảng tọa độ và làm trơn nhẵn đường hình dáng vỏ tàu, cho việc khai triển tôn, bố trí để tiết kiệm nguyên vật liệu, cho tính tải và dao động của động cơ diesel, cho việc khống chế tai nạn trên biển, cho hệ thống đường ống mà ta phải khai triển cắt góc Các kỹ sư máy tàu và vỏ tàu của Tập đoàn Công nghiệp tàu thủy Việt Nam (VINASHIN) đã thiết kế và chế tạo các bản vẽ trên máy tính dựa vào các phần mềm chuyên dụng như Autoship, Ship Constructor, Nupas-cadmatic…, sau đó các bản vẽ được trực tiếp gửi tới máy CNC Trong việc điều hành, quản lý và quản trị , hệ thống máy tính cũng đóng vai trò ngày càng quan trọng trong những xưởng của các nhà máy đóng tàu Ngày này công nghệ máy tính đang phát triển rất nhanh, khuynh hướng mới là CIM, nghĩ a là hệ thống máy tính tích hợp với chế tạo

Việc sử dụng công nghệ CAD/CAM đại trà đã cho phép, chế tạo sản phẩm cơ

khí nhanh hơn, chế tạo các loại máy công cụ có tốc độ cao, chính xác, thông minh

và hiệu quả hơn

Vì vậy, việc xây dựng CSDL cho công nghệ CAD/CAM có ý nghĩ a trong thực tiễn rất to lớn trong lĩ nh vực kỹ thuật lẫn việc điều hành, quản lý và quản trị …

3 Mục tiêu của đề tài

- Về mặt lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và phương pháp xây dựng CSDL đồ

họa - thuộc tính trên cơ sở áp dụng những thành tựu khoa học của ngành công nghệ thông tin

- Về mặt thực tiễn: Đề xuất phương án sử dụng cơ sở dữ liệu tính toán chế độ cắt

đưa vào hệ số gia công như là một cơ sở dữ liệu hướng đối tượng phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu bằng thực nghiệm

- Tạo lập được cơ sở dữ liệu tính toán chế độ cắt khi thiết kế quá trình công nghệ

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC VÀ CƠ

SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ CÔNG NGHỆ

16

1.2.2 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM 22 1.2.3 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ tích hợp (CIM) 23

1.7 CSDL VÀ QUY TRÌNH XỬ LỸ TRONG HỆ THỐNG CAD/CAM 32

1.7.2.2 Nội dung bài toán xây dựng CSDL đồ họa – thuộc tính và giới

1.8.2 Lựa chọn cơ sở dữ liệu để xây dựng CSDL đồ họa – Thuộc tính 43

2.3.4 Xác định chế độ cắt bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 67

2.3.4.1 Các phương pháp quy hoạch thực nghiệm:

2.3.4.3 Các bước quy hoạch thực nghiệm 68

CHƯƠNG 3 - XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO

3.1.2.2 Giới thiệu về giao diện và thanh công cụ của Visual Studio

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

nguyên

a Chiều dày lớp cắt mm

Hệ số xét đến ảnh hưởng của thông số hình học kết

Kmp Hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu gia công -

[f] Độ võng cho phép theo độ chính xác của chi tiết mm

xv, yv, m Số mũ trong công thức tính vận tốc cắt -

Hệ số xét đến ảnh hưởng của thông số hình học kết

oMi Thời gian cơ bản của máy ở lần thứ i phút

KD Chi phí liên quan đến dao trong một đơn vị thời

CAD/CAM: Thiết kế/ Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính

CAPP: Tự động hóa quá trình thiết kế công nghệ

CAQ: Kiểm tra chất lượng sản phẩm

CSDL: Cơ sở dữ liệu

CSDL CAD/CAM: CSDL phục vụ quá trình CAD/CAM

CSDL CBCN: CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ

HQT CSDL: Hệ quản trị cơ sỏ dữ liệu

HĐT: Hướng đối tượng

NC (Number Control) – Điều khiển số

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính

CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing) – Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

1 Bảng 1.1 Lượng chạy dao tiện thô mặt ngoài và tiện cắt đứt bằng dao

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP

1 Hình 1.1 Vai trò của CAD trong hệ thống sản xuất tích hợp 19

2 Hình 1.2 Quy trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ

6 Hình 1.6 Phương pháp mô hình hóa hình học theo cấu trúc khối 28

8 Hình 1.8 Sơ đồ tổ chức CSDL phục vụ quá trình chuẩn bi

11 Hình 1.11 Đối tượng CAD được mô tả bằng các dữ liệu khác nhau 39

22 Hình 3.9 Cửa sổ thuộc tính Properties 79

23 Hình 3.10 Sơ đồ khối quy trình xây dựng phần mềm chế độ cắt 79

24 Hình 3.11 Giao diện phần mềm xác định chế độ cắt khi tiện thô 92

26 Hình 3.12 Giao diện phần mềm xác định chế độ cắt khi tiện tinh 93

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM VÀ

CƠ SỞ DỰ LIỆU CHO CÔNG NGHỆ CAD/CAM

1.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CAD/CAM/CNC

1.1.1 Giới thiệu về CAD/CAM

Thiết kế và chế tạo có sự tham gia của máy vi tính (CAD/CAM) thường được

trình bày gắn liền với nhau Thật vậy, hai lĩnh vực ứng dụng tin học trong ngành cơ khí chế tạo này có nhiều điểm giống nhau bởi chúng đều dựa trên cùng các chi tiết

cơ khí và sử dụng dữ liệu tin học chung: Đó là các nguồn đồ thị hiển thị và dữ liệu quản lý

cho phép biến một tưởng trừu tượng thành một vật thể thật Hai quá trình này thể hiện rõ trong công việc nghiên cứu và triển khai chế tạo

Xuất phát từ nhu cầu cho trước, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế một mô hình mẫu cho đến khi thể hiện trên bản vẽ biểu diễn chi tiết Từ bản vẽ chi tiết, việc triển khai chế tạo đảm nhận lập ra quá trình chế tạo các chi tiết cùng các vấn đề liên quan đến dụng cụ và phương pháp thực hiện

Hai lĩnh vực hoạt động lớn này trong ngành chế tạo máy được thực hiện liên tiếp nhau và được phân biệt bởi kết quả của nó

Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng Các phần mềm CAD là các dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và chia thành hai loại: Các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ

Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí Trong CAM không truyền đạt một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công xuất của trang thiết bị đồ gá và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cơ khí

Nhằm khai thác các công cụ hữu ích, những ứng dụng tin học trong chế tạo không chỉ hạn chế trong các phần mềm đồ họa hiển thị và quản lý mà còn sử dụng

việc lập trình và điều khiển các máy công cụ điều khiển số, do vậy đòi hỏi khi thực hiện phải nắm vững các kiến thức về kỹ thuật gia công

Trong chế tạo , việc sử dụng các dữ liệu tin học phải lưu y đến nhiều mối quan

hệ rằng buộc Các rằng buộc này nhiều hơn trong thiết kế Việc cắt gọt vật liệu trên một máy công cụ điều khiển số hay một máy công cụ vạn năng thông thường là như nhau, trong hai trường hợp vật liệu không thay đổi về tính chất

Trong khi đó các dữ liệu tin học có trong môi trường công nghiệp cũng có trong các xưởng gia công Các nguồn dữ liệu này cải thiện kỹ thuật chế tạo, chuyển đổi phương pháp và dẫn đến thay đổi quan trong trong công việc cho phép điều khiển số các nguyên công gia công, việc thiết kế các dữ liệu tin học mang lại nhiều

sự cải thiện về kết cấu liên quan đến cấu trúc máy và đồ gá, các phương pháp chế tạo và kiểm tra sản phẩm, thiết kế dụng cụ cắt và các cơ cấu tự động khác Mặt khác, các ứng dụng tin học này cũng cho phép khai thác tốt hơn các khả năng mới của máy và dụng cụ

1.1.2 Đối tượng phục vụ của CAD/CAM

Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của quy trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính điện tử (Computer Integrated Manufacturing – CIM)

Các thành phần của hệ thống CIM được quản lý và điều hành dựa trên cơ sở dữ liệu trung tâm với thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình CAD

Kết quả của quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu dể thực hiện phân tích

kỹ thuật, lập quy trình chế tạo, gia công điều khiển số mà chính là dữ liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số như các loại máy công cụ, người máy, tay máy công nghệ và các thiết bị phụ trợ khác

Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng trong việc hình thành bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào

Công việc này bao gồm:

- Chuẩn bị thiết kế (thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp chung của sản phẩm, các cụm máy …)

- Chuẩn bị công nghệ (đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập

- Kế hoạch hóa sản xuất và chế tạo sản phẩn trong thời gian yêu cầu

Hiện nay, qua phân tích tình hình thiết kế ta thấy rằng 90% thời lượng thiết kế

là để tra cứu số liệu cần thiết mà chỉ có 10% thời gian dành cho lao động sáng tạo

và quyết định phương án, do vậy các công việc trên có thể thực hiện bằng máy tính điện tử để vừa tiết kiệm thời gian vừa đảm bảo độ chính xác và chất lượng

CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế

và chế tạo trong đó máy tính điện tử được sử dụng để thực hiện một số chức năng nhất định

CAD/CAM tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động: Thiết kế và Chế tạo

Tự động hóa thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp người

kỹ sư thiết kế, mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa các giải pháp thiết kế

Tự động hóa chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hóa, điều khiển và kiểm tra các nguyên công gia công

1.1.3- Vai trò của CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất

Xu thế phát triển chung của ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến

là liên kết các thành phần của quy trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điều khiển bởi hệ thống máy tính ghép mạng - CIM

Các thành phần của hệ thống tích hợp CIM được quản lý và điều hành dựa trên

cơ sở dữ liệu trung tâm Mà các thành phần quan trọng là dữ liệu CAD Kết quả của quá trình CAD không chỉ là dữ liệu được thực hiện phân tích kỹ thuật CAE , lập quy trình chế tạo - CAPP, lập chương trình gia công điều khiển số - CAM, mà chính

là dữ liệu điều khiển thiết bị CNC phục vụ sản xuất , như các loại máy công cụ, trung tâm gia công, người máy/ tay máy công nghiệp và thiết bị phụ trợ khác Rộng hơn, dữ liệu từ quy trình CAD là cơ sở để hoạch định sản xuất ( Manufacturing Resources Planning – MRP) và điều khiển quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm

- CAQ như ( hình 1.1)

CAD computers Aided Design Thiết kế có trợ giúp của máy tính

CAE computer Aided Engineering Phân tích kỹ thuật

CAPP computer Aided Process Planning Lập quy trình công nghệ có sự trợ

giúp của máy tính

CAM Computer Aided Mannufacturing Lập trình gia công điều khiển số

CNC Computer Numerical Controlled Thiết bị điều khiển số

CAQ Computer Aided Quality Conyrl Kiểm tra chất lượng sản phẩm có sự trợ giúp của máy tính

MRP Manufacturing Resources Planning Hoạch định nguồn nhân lực sản xuất

PP Production Planning Lập kế hoạch sản xuất

Hình 1.1 Vai trò của CAD trong hệ thống sản xuất tích hợp

1.1.4 Chức năng của CAD

Khác biệt cơ bản với qui trình thiết kế theo công nghệ truyền thống, CAD

cho phép quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở

dữ liệu trung tâm, do vậy CAD có khả năng hỗ trợ các chức năng kỹ thuật ngay

Hệ thống CAD được đánh giá có đủ khả năng để thực hiện chức năng yêu cầu hay không, phụ thuộc chủ yếu vào chức năng xử lý của các phần mềm thiết

kế Ví dụ, tại thời điểm năm 2001, những bộ phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế / gia công khuôn mẫu có khả năng thực hiện các chức năng cơ bản sau:

* Thiết kế mô phỏng ba chiều (3D) những hình dạng phức tạp, có khả năng xử lý hình học NURBS, Bezier, Gregory, Solids

* Giao tiếp với các thiết bị đo , quét tọa độ 3D ( Coordinate Measuring Machine – CMM, scaner) thực hiện nhanh chóng các chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu

* Nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy dao, chính xác cho công nghệ gia công điều khiển số

* Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ hạo chuẩn: DXF,IGES,VDA,STEP, PTC,DWG,Part,

* Xuất dữ liệu đồ họa 3D dưới dạng tập tin STL ( Stereolithograth) để giao tiếp với các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể ( Stereolithograth Apparatus- SLA)

1.2 THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG TẠO HÌNH

Theo lịch sử hình thành và phát triển có thể phân biệt các phương pháp công nghệ thiết kế và gia công tạo hình như sau:

* Thiết kế gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống

* Thiết kế gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

* Thiết kế gia công tạo hình theo công nghệ tích hợp (CIM)

1.2.1 Thiết kế và gia công theo phương pháp truyền thống

Theo công nghệ truyền thống các mặt gia công 3D phức tạp được gia công trên máy vạn năng theo phương pháp chép hình, sử dụng mẫu hoặc đường Chính vì điều này, quy trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống gồm 4 giai đoạn:

a) Tạo mẫu sản phẩm

b) Tạo lập bản vẽ kỹ thuật

c) Tạo mẫu chép hình

d) Gia công chép hình

Các giai đoạn này có thể được mô hình hóa theo sơ đồ :

Hình 1.2 Quy trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống Hạn chế của quy trình:

Khó đạt được độ chính xác gia công ( Đặc biệt là gia công bề mặt phức tạp), chủ yếu do quá trình chép hình

Dễ làm sai do nhầm lẫn hay do hiểu sai, bởi vì phải sử lý một số lượng lớn

trực tiếp tới công nghệ thiết kế và gia công tạo hình , điều này có thể mô tả bởi sơ

đồ sau:

Hình 1.3 Quy trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

Ở đây các quy trình được hình thành như sau :

a) Bản vẽ kỹ thuật được tạo từ hệ thống vẽ và tạo bản dưới sự trợ giúp của máy tính ( Computer Aided và Drawing – CADD)

b) Tạo mẫu thủ công được thay thế bằng mô hình hóa hình học hình học trực tiếp từ giá trị 3D

c) Các mẫu chép hình được thay thế bằng mô hình hóa hình học- mô hình hình học số lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính và ánh xạ lên màn hình dưới dạng khung lưới, hoặc solid

d) Gia công chép hình được thay thế bằng gia công điều khiển số

Về công nghệ, khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống và công nghệ CAD /CAM là thay thế tạo hình theo mẫu bằng mô hình hóa hình học Kết quả là chép hình và công nghệ gia công chép hình được thay thế bằng

mô hình hóa hình học số ( Computer Geometic Model – CGM) và gia công bằng năng lượng Ưu điểm tiếp theo là khả năng kiểm tra kích thước trực tiếp và khả năng lựa chọn chế độ gia công thích hợp ( Gia công thô, bán tinh và tinh)

Theo công nghệ CAD/CAM ( vẽ và mô hình hóa- gia công điều khiển số), phần lớn các khó khăn của quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống được hạn chế bởi vì :

- Bề mặt gia công trở nên chính xác, tinh xảo hơn

- Khả năng hạn chế nhầm lẫn giảm đi đáng kể

- Toàn bộ thời gian thực hiện quy trình thiết kế và gia công tạo hình giảm đi một cách đáng kể

1.2.3 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ tích hợp (CIM)

Từ quy trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD /CAM, không khó khăn để thực hiện ý tưởng kết nối mọi thành phần trong hệ thống tích hợp (hình 1.4) Theo công nghệ tích hợp mô hình hóa hình học (Geomatric Modeling), vẽ và tạo bản vẽ (CADD) được tích hợp trong CAD Kết quả là moi thông tin về hình dáng được lưu lại dưới dạng CGM, lưu trữ trong dữ liệu trung tâm ( hình 1.1) Công nghệ tiên tiến nhất có khả năng hỗ trợ thực hiện toàn bộ và chế tạo công nghệ tích hợp (hình 1.4) :

Hình 1.4 :Quy trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ thích hợp CIM

b) Được trợ giúp bởi thiết bị đồ họa mạnh và công nghệ tô màu,tạo bóng hiện đại (rendering / shading)

c) Có khả năng thực hiện các chức năng phân tích kỹ thuật (CAE) ; Liên kết với các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể (Stereolithograph Apparatus – SLA) ; Lập quy trình lắp ráp ; Tạp phôi

1.3 MÔ HÌNH HÓA HÌNH HỌC TRONG CAD

Bản chất của mô hình hóa hình học là mô tả đối tượng hình học bởi mô hình toán học – mô hình học số (CGM) Trong phần nội dung này sẽ giới thiệu tổng quát

về phương pháp mô tả mặt cong, đường cong, khối hình hình học trên bản vẽ kĩ thuật, phương pháp mô hình hoá hình học theo câú trúc mặt cong

(SurfaceModeling) phương pháp mô hình hóa hình học theo câu trúc khối

(SolidModeling)

Vấn đề thiết lập CGM sẽ được giới hạn cho nhưng hình dạng có thể mô tả được Như vậy, đối tượng mô hình hóa hình học (Descriptiv Shape Model –DSM) Khái niệm Mô hình học (Descriptiv Shape Model –DSM) đừf duược sử dụng cho thực thể hình học trên bản vẽ kỹ thuật hay trên man hình

a) Điểm (point)

b) Đường cong (curve) bao gồm cả đoạn thẳng (line)

c) Mặt cong (surface) bao gồm cả mặt (face)

d) Khối (solid – cấu trúc đặc)

DSM được diễn giải bởi con người nhưng hình thức mô tả chúng phải thích hợp, rõ ràng sao cho có thể chuyến chuyển đổi được thành CGM duy nhất Điểm này yêu cầu DSM phải được mô tả bởi giá trị số chính xác nếu có thế

Điểm được mô tả bởi giá trị tọa độ

đường cong đươc mô tả bởi chuối điểm hoặc phuwownh trình

Mặt cong được mô tả bởi tập hợp điểm (hoặc lưới đường cong) hoặc phương trình

Khối được định nghĩa bởi các mặt cong bao quanh

1.3.1 Phương pháp mô tả đường cong

Đường cong 2D đươc mô tả bởi 2 phương pháp:

a) Sứ dụng các đường cong 2D cơ sớ

b) Mô tả như một chuối điểm trên mặt phẳng

Đường cong 3D được mô tả bởi một trong bốn cách:

a) Bởi một chuối điểm 3D

b) Bởi giao tuyến giữa 2 mặt cong

c) Bởi hình chiếu của đường cong 2D lên mặt cong 3D

d) Bởi tập hơp đường cong 2D trên các mặt phẳng hình chiếu trục đo

Phương pháp đơn giản để mô tả đường cong 2D là sự dụng họ đường cong Conic, bao gồm đoạn thẳng, đường elip, đường parabol, hypecbol Họ đường cong bậc 2 được xác định rõ ràng bởi thông số của chúng

Ví dụ: Tọa độ tâm, bán kính, tiêu điểm

Có thể gọi họ đường cong Conic là đường cong cơ cở tạo nên đường cong đa hợp (compound Curve) bằng cách kết nối liên tục theo chuối Nếu có yêu cầu về độ trơ láng, có thể sử dụng góc lượn vị trí yêu cầu Phương pháp phổ biến nhất mô tả đường cong 2D, 3D trong vẽ kỹ thuận là xác định hình chiếu 2D của chúng, sau đó xác định hình chiếu trên mặt cong Thực chất đây chính là phép chiếu ngược

1.3.2 Phương pháp mô tả mặt cong

Không thể vẽ mặt cong hình học xong có thể mô tả chúng trên bản vẽ dưới dạng mô hình:

a) Mặt hình học cơ sở (surface primitive)

b) Mặt nội suy lưới đường cong (mesh curve surface)

c) Mặt quét hình đường mặt cắt (sweeping surface)

d) Mặt nội suy điểm (surface interpolating over 3D point)

e) Mặt kết nối hình (blending/ rounding/ filleting surface)

Sử dụng mặt cong cơ sở - mặt cong bậc 2 là phương pháp đơn giản nhất để mô

tả mặt cong Để mô tả hình dang mong muốn, trong nhiều trường hợp phải thực hiện phép kết nối (compouding) và cắt xén (trimming) trên các mặt cong cơ sở.Nói cách khác, có thể mô tả mặt cong đa hợp (compouding surface) như là kết quả của phép cộng logic (boole) trên các mặt cơ sở

Mô tả mặ cong bởi mô hình lưới đường cong yêu cầu xác đình các đường cong đặc tính quan trọng nhauw là lưới đường cong trơn láng phủ trên mặt cong nội suy

Mô tả mặt cong bởi phép quét hình là một phương thức của mô hình lưới

spine/ drive) Theo phương pháp này, mặt cong xác định bởi phép quét hình đương mặt cắt theo đường định hình

Mặt cong nội suy điểm: Là mô hình nội suy được sử lý trơn láng từ ma trận điểm

Mô hình mặt cong kết nối được sử dụng trong thiết kế tạo hình để thiết lập mặt cong ghép nồi trơn láng giữa các mặt cong kề cận

Hình 1.5 Phương pháp mô hình hóa hình học theo kết cấu mặt cong

1.3.3 Phương pháp mô tả khối hình học

Khác biệt cơ bản với mô hình mặt cong, ngoài dữ liệu hình học thuộc mặt bao, phương pháp mô hình hoa stheo kết cấu khối, cho phép quản lý dữ liệu thuộc miền không gian bên trong thực thể hình học

Về phương pháp tạo hình, phương pháp mô hình hóa hình học theo cấu trúc khối sử dụng thuật toán Boole (phép toán về tập hợp) trên các khối hình học cơ sở Khối hình học cơ sở có thể là:

a) Khối cơ sở bậc 2

b) Khối quét hình: Hình thành trên cơ sở quét hình mặt (Face) gới hạn bởi

đường viền 2D khép kín theo đường định hình

1.3.4 Phương pháp mô hình hóa hình học

Theo phương pháp mô tả điểm, đường cong khối hình học trình bày ở trên có thể xây dựng giải thuật mô hình hóa hình học theo cấu trúc mặt cong (hình 2.5) và cấu trúc khối (hình 2.6) theo quy tắc chung như sau:

Hình 1.6 Phương pháp mô hình hóa hình học theo cấu trúc khối

- Thực thể hình học được mô tả như cấu trúc thể hiện mối tương quan giữa các thực thể hình học cơ sở cùng loại hoặc khác loại

- Mặt cong được mô tả bởi phép nội suy điểm; nội suy lưới đường cong; phép quét hình đường mặt cắt, mặt cong cơ sở bậc 2

- Khối hình học được mô tả bởi phép quét hình mặt cắt; khối cơ sở bậc 2

1.4 PHÂN TÍCH KỸ THUẬT TRONG CAD

Khi khai triển một đồ án thiết kế kỹ thuật thường cần đến một sự phân tích nào

đó tùy theo loại công trình Ví dụ các đồ án công nghiệp, sự phân tích thường liên quan đến các loại bài toán về ứng suất biến dạng, tình toán truyền nhiệt hoặc vận dụng các phương trình vi phân để mô tả đặc tính động lưc học của hệ thống được thiết kế ra Máy tính có thể giúp thưc hiện các nhiệm vụ này một cách nhanh chóng

và có hiệu quả

Đối với những bài toán thiết kế cụ thể, nhóm phân tích kỹ thuật có thể tự viết lấy phần mềm chuyên biệt để sử dụng trong nội bộ, còn đối với những bài toán phổ dụng thì thường được giải quyết bởi các nhóm phần mềm mua trên thị trường Các hệ CAD/CAM kiểu chìa khóa trao tay có bán trên thị trường bao gồm các phần mềm phân tích kỹ thuật hoặc ít ra cũng có giao diện với phần mềm này Ta xét đến hai ví dụ quan trọng trong các phần mềm phân tích kỹ thuật

Phân tích thuộc tính khối lượng: Đây là nét đặc điểm của một hệ thống CAD được ứng dụng rộng rãi nhất Nó cung cấp cho các thuộc tính đối tượng mà ta cần phân tích như: Diện tích bề mặt, trọng lượng, thể tích, trọng tâm, momen quán tính Đối với mặt phẳng (hoặc tiết diện ngang của vật thể) thì nó còn cho ta biết cả chu

vi và các thuộc tình quán tính nữa

Phân tích phần tử hữu hạn: là một trong những khả năng mạnh nhất của một hệ CAD Với kỹ thuật này, vật thể được chia thành nhiều phần tử với số lượng tùy ý (nhưng không phải là vô hạn) Mối phân tử là một ô chữ nhật hoặc tam giác, tất cả tạo nên một mạng lưới gồm các nút bằng cách sử dụng máy tình có khả năng tính toán mạnh, thông qua tính toán trạng thái tất cả các nút mà vật thể đươc phân tích

về ứng suất – biến dạng, truyền nhiệt hoặc các đặc tính khác tùy từng bài toán cụ thể Nhiều hệ CAD có khả năng tự động phân chia các nút và xác định cấu trúc mạng lưới của toán vật thể, người sử dụng chỉ cần đưa ra một vài thông số cần thiết cho mô hình phân tử hữu hạn rồi hệ CAD sẽ làm các công việc tính toán tiếp theo Đầu ra của bài toán phân tích phân tử hữu hạn thường được thực hiện dưới dạng đồ họa lên màn hình máy tính để người sử dụng dễ quan sát Chẳng hạn khi phân tích ứng suất biến dạng của một vật thể đầu ra được thực hiện thành một vật thể đã biến dạng chồng lên một hình chưa biến dạng

Đầu ra dưới dạng đồ thị màu cũng có thể dùng làm nổi bật đối sánh hình dạng trước và sau biến dạng của vật thể Sau khi xem xét nếu thấy trạng thái của vật thể không đạt yêu cầu thì người thiết kế sẽ sửa đổi một vài đặc tính của nó như hình dạng hình học hay vật liệu chẳng hạn rồi thực hiện lại bài toán phân tích phân tử hữu hạn, cứ như vậy cho đến khi đạt yêu cầu thì thôi

1.5 CAD VÀ TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ SẢN PHẨM

Trong thực tế, thiết bị, máy móc, cụm kết cấu gọi chung là sản phẩm đều được hình thành từ các chi tiết đơn lẻ Tùy theo yêu cầu thực tế của sản phẩm mà chúng

có cấu tạo từ số lượng sản phẩm và chủng loại các chi tiết khác nhau Quá trình hình thành nên sản phẩm là quá trình lắp ráp từ các chi tiết này, trong đó có những chi tiết tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn Khi cần thể hiện nội dung kỹ thuật của sản phẩm thì ngươi ta dùng các quy tắc vẽ kỹ thuật, thể hiện chúng trong không gian bản vẽ với các hình chiếu, mặt cắt khác nhau tùy theo tiêu chuẩn áp dụng, và như vậy ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác thiết kế (CAD) nếu chỉ quan niệm như trên thì CAD mới chỉ thay thế con người trong thao tác cụ thể với bút, thước, compa Trên không gian giấy để thể hiện nội dung kỹ thuật mà thôi Ngày nay với những thành tựu phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin cả về phần cứng lẫn phần mềm, chúng cho phép máy tính (PC) làm việc và sử lý với chế độ đồ họa cao và nhanh hơn rất nhiều Cũng từ đây quan điểm ứng dụng công nghệ thông tin trong

mô hình hóa sản phẩm đã thay đổi Từ những mong ước của con người là mong muốn có được một quá trình mô phỏng lại qúa trình thực, nhằm mô hình hóa và mô phỏng sản phẩm trước khi thực hiện quá trình gia công chế tạo thực, đế có thể phát hiện tối đa nhưng sai xót và vướng mắc có thể tồn tại trên sản phẩm mà trong quá trình thiết kế thuần túy không lường hết được, và trợ giúp tốt nhất cho con người trong công tác thiết kế, trực tiếp chuyển giao dữ liệu thiết kế cho quá trình CAPP ,CAM,CAQ nhằm nhanh chóng đưa ra sản phẩm như mong muốn Xuất phát từ những nội dung trên, ngày nay ứng dụng công nghệ thông tin trong thiết kế (CAD) thực sự đã có những sự phát triển vượt bậc, quan điểm thiết kế hoàn toàn mô phỏng lại quá trình thực Quá trình thiết kế bao gồm ba không gian chính đó là:

- Không gian mô hình hoá chi tiết (Part)

- Không gian mô hình hóa sản phẩm ( Assembly)

- Không gian giấy (Drafting)

Với ba không gian này, trợ giúp của công nghệ thông tin bây giờ là con người phải làm thế nào để hình thành nên sản phẩm thì tiến trình thiết kế làm đúng như vậy Phải tiến hành thiết kế chi tiết trong không gian Part, sau đó lắp ráp sản phẩm trong không gian Assembly, và cần thể hiện nội dung kỹ thuật của sản phẩm, cụm kết cấu hay chi tiết thì chuyển giao thực hiện trong không gian Drafting Toàn bộ quá trình đó, chính là một quá trình con người mong muốn có được trước khi tiến

con người hoàn toàn tối ưu hóa với thiết kế của mình Mặt khác dữ liện thiết kế bây giờ được thể hiện như vốn bản tính của sản phẩm, nên hoàn toàn có thể trực tiếp chuyển giao cho quá trình FEA, CAPP, CAM, CAQ, thực hiện trên sản phẩm một cách tối ưu và giảm thiểu thời gian hình thành nên sản phẩm

1.6 LỢI ÍCH CỦA CAD

Lợi ích của CAD có nhiều, song một số có thể định lượng được, một số lợi ích khác khó có thể lượng hóa mà chỉ thể hiện ở chố chất lượng công việc được nâng cao, thông tin tiện dụng, điều khiển tốt hơn Các lợi ích dễ thấy có thể kể ra như sau:

- Nâng cao năng suất kỹ thuật

- Giảm thời gian chỉ dẫn

- Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật

- Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hàng

- Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường

- Tránh phải ký các hợp đồng con để kịp tiến độ

- Hạn chế lỗi sao chép ở mức độ tối thiểu

- Độ chính xác thiết kế cao

- Khi phân tích dễ nhận ra các tương tác giữa các phân tử cấu thành

- Phân tích các chức năng vận hành tốt hơn do đó làm giảm khâu thử nhiệm trên mẫu

- Thuận lợi cho việc thiết lập hồ sơ tài liệu

- Bản thiết kế có tính tiêu chuấn cao

- Nâng cao năng suât thiết kế dụng cụ cắt

- Dễ tiên liệu chi phí giá thành

- Giảm thời gian đào tạo hội họa viên và lập trình viên cho máy CNC

- Ít sai xót trong lập trình cho máy NC

- Giúp tăng cường sủ dụng các chi tiết máy và dụng cụ sắt có sẵn

- Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ ác thuật toán tối ưu

- Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế

- Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp

- Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin và dễ hiểu nhau hơn giữa các nhóm kỹ

sư, thiết kế viên, hội họa viên,quản lý và các nhóm khác

1.7 CSDL VÀ QUY TRÌNH XỬ LÝ TRONG HỆ THỐNG CAD/CAM 1.7.1 Cơ sở dữ liệu và quy trình xử lý

Như phân tích trong phần [1.1.2], CSDL chuẩn bị công nghệ tham gia vào toàn

bộ quá trình CAD/CAM, đóng một vai trò quan trọng trong toàn bộ tiến trình, bắt đầu từ khi hình thành ý tưởng sản phẩm cho đến khi hoàn thiện sản phẩm Tuy nhiên nhìn trên góc độ của hệ thống sử lý, CSDL CAD/CAM bao gồm: CSDL hình học số đối tượng gia công, CSDL dao cụ, đồ gá, CSDL vật liệu gia công, CSDL tham số máy … như (hình 1.7)

Hình 1.7 CSDL và quy trình xử lý trong hệ thống CAD/CAM

1.7.2 Bài toán xây dựng CSDL phục vụ quá trình CAD/CAM

1.7.2.1 Phân tích bài toán

Trong toàn bộ CSDL phục vụ quá trình công nghệ đã được thiết kế tại mục [2.7.1] nếu xét theo khía cạnh đặc điểm dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu thì

dữ liệu phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ CAD/CAM được phân thành:

- Dữ liệu thuộc tính: Tiêu chuẩn dung sai, tiêu chuẩn vật liệu, chế độ cắt…

- Dữ liệu đồ họa: Dữ liệu dưới dạng các bản vẽ như bản vẽ chi tiết, khung tên, bản vẽ nguyên công, phiếu nguyên công…

- Dữ liệu kết hợp với thuộc tính như là tiêu chuẩn về máy, dụng cụ, đồ gá…

Nó bao gồm ngoài bản vẽ chi tiết còn kèm theo các giá trị của các thông số

cụ thể

Hình 1.8 Sơ đồ tổ chức CSDL phục vụ quá trình chuẩn bi CAD/CAM

a) Dữ liệu thuộc tính phục vụ quá trình chuẩn bị CAD/CAM thường được mô tả dưới dạng các bảng giá trị chế độ cắt, dung sai, sai lệch hình dạng vị trí … thể hiện (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Lượng chạy dao S khi tiện thô ngoài mm/vòng b) Dữ liệu đồ họa (hình 2.9) và đồ họa kèm theo thuộc tính (hình 2.10) là loại dữ liệu phức tạp khó cấu trúc hóa, hơn nữa dữ liệu đồ họa còn phụ thuộc vào dữ liệu thuộc tính trong trường hợp dữ liệu đồ họa kèm theo thuộc tính Điển hình như các chi tiết hoặc cụm máy tiêu chuẩn khi mà các giá trị thuộc tính là các tham số kích thước và với các bộ tham số kích thước khác nhau đó tá sẽ

có bản vẽ chi tiết hoặc cụm máy khác nhau, hay nói cách khác dữ liệu đồ họa phụ thuộc vào giá trị thuộc tính( cụ thể là các tham số kích thước) Dạng dữ liệu này ta gọi là dữ liệu tham số Đối với dữ liệu đồ họa tham số, nếu ta đưa vào CSDL đồ họa dưới dạng bản vẽ chi tiết hoặc cụm máy tiêu chuẩn đã được triển khai theo các bộ tham số sẽ dẫn tới việc tăng khối lượng nhập liệu (tạo lập bản vẽ), đồng thời làm tăng kích thước cuả CSDL hoặc nếu ta tiến hành lập trình cho từng chi tiết hoặc cụm máy cụ thể để có thể thay đổi theo từng bộ tham số kích thước phù hợp khi khối lượng lập trình rất lớn vì chủng

loại các chi tiết hoặc cụm máy thuộc CSDL phục vụ quá trình CAD/CAM rất nhiều, lại còn mang tính đặc thù đối với từng công ty, xí nghiệp sản xuất, do

đó quá trình xây dựng CSDL sẽ bị phụ thuộc nhiều vào quá trình lập trình

bị công nghệ phục vụ CAD/CAM cần tổ chức nó theo hai dạng phụ thuộc vào tính chất của dữ liệu đó là: CSDL thuộc tính và CSDL đồ họa và đồ họa kèm thuộc tính ( gọi tắt là CSDL đồ họa – thuộc tính) như được mô tả trên hình 2.8 Đối với CSDL thuộc tính, việc xây dựng CSDL hiện thường được triển khai theo mô hình CSDL quan hệ Mô hình CSDL quan hệ là dạng mô hình CSDL đã được nghiên cứu kỹ và được thương mại hóa như các CSDL ORACLE,

Microsoft Access, SQL Server… Cho nên trong nội dung của đề tài sẽ không trình bày cụ thể về phương pháp xây dựng mà chỉ ứng dụng các CSDL quan hệ

có sẵn vào việc xây dựng CSDL thuộc tính phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ như là CSDL tiêu chuẩn vật liệu, dung sai, sai lệch hình dạng, vị trí và nhám bề mặt

2lo d2 b

Còn đối với CSDL đồ họa thuộc tính, phương pháp xây dựng hiện nay còn chưa được nghiên cưu đầy đủ và đưa vào áp dụng một cách rộng rãi Cho nên trong nội dung của đề tài sẽ tập chung chính vào việc nghiên cứu cơ sở lý thuyết và phương pháp xây dựng CSDL đồ họa thuộc tính

Cụ thể Nội dung đề tài sẽ tập trung giải quyết hai vấn đề chính đó là:

a) Phương pháp xây dựng CSDL đồ họa- thuộc tính phụ vụ qua trình

CAD/CAM

b) Giải quyết vấn đề nhập liệu các chi tiết hoặc cụm máy trong quá trình xây dựng CSDL đồ họa- thuộc tính

Với viêc giải quyết các vấn đề nêu trên trong nội dung của luận văn sẽ góp phần vào việc tạo ra được phương pháp tổ chức xây dựng CSDL phục vụ quá

CAD/CAM và đặ biệt là CSDL các chi tiết, cụm máy tiêu chuẩn để có thể áp dụng vào thực tế của quá trình sản xuất cơ khí sử dụng thiết bị điều khiển số hiện nay Đồng thời có thể áp dụng để triển khai cho các CSDL phục vụ quá trình CAD/CAM nói chung khi mà chúng có các đặc điểm chung về mặt với CSDL phục vụ quá trình chuẩn bị công ngệ như trong nội dung của luận văn đề cập tới

1.7.2.2 Nội dung bài toán xây dựng CSDL đồ họa – thuộc tính và giới hạn nội dung

Từ những đặc điểm dữ liệu và những yêu cầu đối với CSDL đồ họa - thuộcj tính, bài toán xây dựng CSDL đồ họa – thuộc tính phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ cần tập trung giải quyêt những nội dung sau đây:

a) Nghiên cứu, chọn lựa mô hình CSDL phù hợp với CSDL đồ họa – thuộc tính b) Nghiên cứu, chọn lựa dạng CSDl theo mô hình đã chọn và môi trường CAD thích hợp để triển khai việc xây dựng CSDL đồ họa - thuôc tính

c) Nghiên cứu đề xuất mô hình dữ liệu đồ họa tham số ở mức độ sát với thực tế của quá trình công nghệ nhằm mục đích đơn giản hóa quá trình nhập liệu và quản trị CSDL về mặt lý thuyết đồng thời đưa ra phương pháp triển khai mô hình đối tượng dữ liệu đồ họa tham số đó trong thực tiễn

d) Nghiên cứu đê xuất mô hình xây dưng CSDL đồ họa – thuộc tính phục vụ quá trình chuẩn bị công nghệ về mặt lý thuyết cũng như triển khai trong thực

công nghệ và đặc biệt là CSDL các chi tiết và cụm máy tiêu chuẩn để có thể

áp dụng vào thực tế quá trình sản xuất cơ khí Đồng thời có thể áp dụng để triển khai cho các CSDL phục vụ quá trình CAD/CAM nói chung khi mà chúng có đặc điểm chung về mặt dữ liệu với CSDL phục vụ quá trình chuẩn

bị công nghệ như trong nội dung luận văn đề cập tới cụ thể, có thể áp dụng CSDL dã được xây dựng nhằm quản lý hàng triệu chi tiết, cụm máy và hồ sơ

kỹ thuật dưới dạng bản vẽ điện tử tại các công ty, xí nghiệp thuộc ngành cơ khí cũng như các ngành kinh tế khác

1.8 LỰA CHỌN MÔ HÌNH CSDL ĐỒ HỌA –THUỘC TÍNH

1.8.1 Lựa chọn mô hình CSDL

Trước khi xây dựng CSDL nào đó, việc đầu tiên cần phải tiến hành đó là lựa chọn mô hình CSDL phù hợp với dữ liệu cần lưu trữ để dữ liệu trong CSDL được tổ chức chặt chẽ, khoa học sao cho có thể cập nhập và truy tìm một cách dễ dàng và nhanh chóng nhằm đáp ứng nhu cầu về sử lý, khai thác dữ liệu Việc xây dựng, khai thác CSDL sau này phụ thuộc rất nhiều vào mô hình CSDL được chọn Như vậy, CSDL vợi dữ liệu dạng đồ họa – thuộc tính cần được xây xựng theo mô hình CSDL nào cho thích hợp là một trong các nhiệm vụ đầu tiên của bài toán

1.8.1.1 Phân tích đánh giá các mô hình CSDL

Hính 1.11 Đối tượng CAD được mô tả bằng các dữ liệu khác nhau

Cơ sở dữ liệu đồ họa – thuộc tính mà trong nội dung luận văn đề cập đến được sử dụng để lưu dữ liêu đồ họa ( bản vẽ) cộng với các loại dữ liệu có tổ chức khác của chi tiết hoặc cụm máy Về cơ bản các dữ liệu đó mô tả một đối tượng CAD là chi tiết hoặc cụm mạy cụ thể

Như ta đã biết, đối tượng CAD được xác định bởi các khối, các khối được xác định bởi các mặt, bề mặt được xác định bởi các đường biên (cacnhj) đến lượt các đường biên được xác đinh bởi các đỉnh và cuối cùng đỉnh được xác định bởi các tọa

độ XYZ (hình 1.12) Số lượng các đỉnh, các cạnh và các bề mặt là không cố định trong bản thân từng đối tượng CAD cũng như trong các đối tượng khác nhau Ngoài

ra, còn có các thuộc tính về kiểu nét, yêu cầu kỹ thuật, công nghệ … đi kèm Như vậy, dữ liệu của đối tượng CAD thuộc loại dữ liệu khó cấu trúc hóa dưới dạng các bảng giá trị

Từ trước tới nay một số mô hình CSDL được sử dụng để xây dựng CSDL đồ họa (bản vẽ) nói riêng, cũng như CSDL CAD/CAM nói chung bao gồm:

a) Mô hình CSDL phân cấp

b) Mô hình CSDL mạng

c) Mô hình CSDL quan hệ

d) Mô hình CSDL hướng đối tượng

Tuy nhiên hiện nay đối với CSDL thường được xây dựng trên cơ sở mô hình CSDL quan hệ và mô hình CSDL hướng đối tượng Cho nên, ta cần xem xét cụ thể hai mô hình CSDL trên và hình họa cấu trúc dữ liệu theo ví dụ dữ liệu của đối tượng CAD được thực hiện trên hình 3.1 nhằm mục đích chọn được mô hình CSDL phù hợp với CSDL đồ họa – thuộc tính mà ta cần nghiên cứu xây dựng

a Mô hình CSDL quan hệ

Mô hình CSDL quan hệ ra đời dựa trên cơ sở khái niệm lý thuyết tập hợp của các quan hệ, tức là tập hợp các K- bộ với các K cố định.Các quan hệ đó có thể được thể hiện dưới dạng các bảng 1.2 trên cơ sở thể hiện đối tượng CAD tại hình

1.11.Các quan hệ được lưu trữ có thể được truy cập tuần tự hoặc theo chế độ truy cập ngẫu nhiên [4]

Mô hình CSDL quan hệ có ưu điểm là luôn đồng bộ và rất mềm dẻo trong việc thao tác các mối quan hệ dữ liệu Tuy nhiên, mô hình CSDL quan hệ có hạn chế trong trường hợp đối tượng dữ liệu phức tạp như của đối tượng CAD khi mà số đỉnh của đường, số đường hạn chế bề mặt và số bề mặt của đối tượng CAD có giá trị thay đổi Hơn thế nữa ,đối với dữ liệu đồ họa –thuộc tính , ngoài các dữ liệu hình

rất cần thiết cho việc thể hiện bản vẽ chi tiết hoặc cụm máy cũng như quá trình gia công sau này

Bảng 1.2 Dữ liệu đối tượng CAD theo mô hình CSDL quan hệ

*Ưu điểm mô hình CSDL quan hệ:

a) Đơn giản hóa của mô hình dữ liệu ở mức người dùng Các bảng là cách thể hiện dữ liệu đơn giản, tự nhiên và đồng nhất và nó là dễ hiểu với người sử dụng b) CSDL quan hệ có tính mềm dẻo cao, nên chúng có thể dễ dàng được bổ sung trong từng giai đoạn Lược đồ quan hệ có thể thêm bớt, mở rộng một cách dễ dàng

và nhanh chóng

c) Mô hinh dữ liệu quan hệ cho phép người dùng tự do truy cập thẳng tới bất kỳ giá trị nào trong CSDL bằng tham chiếu tới các giá trị của chúng Đối với các CSDL không phải dạng quan hệ, dữ liệu được truy cập thông tin qua vị trí của chung hoặc bằng con trỏ

d) các ngôn ngữ thao tác dữ liệu quan hệ thực hiện trên các tập hợp bảng ghi chú chứ không phải từng bảng ghi chú như là các hệ thống không phải dạng quan

hệ

e) Các CSDL quan hệ rất thuận lợi cho việc tạo các chương trình ứng dụng Có thể truy cập và thao tác trên các hệ thộng CSDL quan hệ bằng cách nhúng các lệnh cảu ngôn ngữ định nghĩa và thao tác dữ liệu trong ngôn ngữ chủ của chương trình ứng dụng

* Nhược điểm của mô hình CSDL quan hệ:

CSDL quan hệ sử lý các loại dữ liệu quen thuộc như: số, chữ, ngày, tháng, logic Riêng đối với các đối tượng có cấu trúc phức tạp như: Một chi tiết, một siêu