Hệ thống vẽ và thiết kế trợ giúp bằng MTĐT (CADD) xuất hiện vào khoảng giữa những năm 1960 và được sử dụng rộng rãi vào đâu những năm 1980 khi CADD bắt đầu được khai thác trên các máy vi tính. Từ đó số người sử dụng các hệ thống CADD ngày càng nhiều. Các lĩnh vực ứng dụng CADD ngày càng trở nên phong phú và rộng rãi: chế tạo ô tô, máy bay, tàu thuỷ, xây dựng nhà cửa, cầu đường... Với sự phát triển của công nghệ thông tin hiện đại, các hệ thống CADD không ngừng được cải tiến, mở rộng và hoàn thiện hơn.
Một hệ thống CADD gồm hai phân: phần cứng (hardware) còn được gọi là đảm bảo kỹ thuật và phân mêm (soƒtware) còn được gọi là đảm bảo chương trình.
3.2.1. Phần cứng
Phan cứng là tổ hợp các phương tiện kỹ thuật, gồm MTĐT và các thiết bị đưa vào, đưa ra thông tin nói chung và thông tin vẽ nói riêng như sơ đồ miêu tả ở hình 3-3.
49
Phu thuộc vào lĩnh vực ứng đụng cụ thể, MTĐT có thể là cỡ lớn Gmainframe), cỡ nhỏ (minicomputer) với các trạm làm việc (workstations) hoặc máy vi tinh (microcomputer), chúng được sử đụng đơn lẻ hoặc nối thành mạng.
-6poc ~ BẰNG SỐ HÓA.
- BĂNG TỪ TATA : = ~ MÁY QUeT ANH
— MAN HINH
~ BUT SANG
~ CHUOT - BAN PHIM
= = S
SS
MAY VE MAY IN
Hình 3-3. Đảm bảo kỹ thuật của CADD.
Ngoài các thiết bị ngoại vi ruyển thống như máy in, các ô đọc đĩa từ, băng từ, máy đọc băng, bìa đục lỗ... còn bổ sung các thiết bị tùy chọn chuyên dùng để trao đổi thông tin đồ họa.
Các thiết bị đọc bản vẽ như bảng số hóa (digiti2er), máy quét ảnh (scanner)... cho phép biến đổi bán tự động hoặc tự động các thông tin đồ họa thành các thông tin đưới đạng số mà
MTĐT có thể hiểu được. .
Các thiết bị tương tác người-máy là các thiết bị phục vụ hoạt động đối thoại, trao đổi thông tin đồ họa giữa con người va MTDT trong quá trình vẽ, thiết kế. Màn hình của ống phóng tia điện tử cho phép đưa ra nhanh chóng hình ảnh của các đối tượng dang được xử lý trong MTPT. Bàn phím, bút sáng, con chuột... được đùng để đưa thông tin chung và thông tin đồ họa vào bộ nhớ của MTĐT, để nhận dạng hoặc xóa một phần hay toàn bộ hình biểu didn, để điều khiển toàn bộ quã trình làm việc của chương trình.
-Ố BỌC
~ ĐĨA TỪ
- ĐĨA QUANG. -———> MTĐT ||
Các thiết bị đưa ra thông tin đồ họa như máy vé (plotter), mdy in (printer)... c6 cấu tạo và phương pháp hoạt động khác nhau như vẽ trên gidy thường, giấy can... bằng một hay nhiều bút có màu khác nhau, đổi màu giấy bằng phản ứng hóa học, phun mực hay đùng tỉa la-de...
đều đùng để ghỉ lại các bản vẽ, hình ảnh ở giai đoạn trung gian hay cuối cùng của quá trình thiết kế.
3.2.2. Phần mềm
Phân mềm hay đảm bảo chương trình của một hệ thống vẽ-thiết kế bằng MTĐT nói
chung gồm ba phần chính: Hệ điều hành, Các chương trình ứng dụng và Các chương trình dé họa như sơ đồ trên hình 3-4.
Hệ điều hành là tổ hợp các chương inh điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống, trao đối thông tin vào, ra giữa MTĐT và các thiết bị ngoại vi, tự động hóa lập chương trình. Chẳng hạn, hiện nay trên máy tính cá nhân thường đùng Hệ điều hành Windows của hãng Microsoft.
50
sẽ 8
aos Re
ss
Các chương trình ứng dụng được thành lập theo đòi hỏi của lĩnh vực áp dụng và mức dộ tự động hoá hoạt động sáng tạo của con người trong lĩnh vực đó. Các chương trình này phụ thuộc vào các thành tựu vẻ lý thuyết và thuật toán để tự động hóa việc giải các bài toán của từng lĩnh vực áp dụng cụ thể như chế tạo ô-tô, máy bay hoặc kiến trúc, xây dựng...
Chương trình đưa vào thông tin dé xây dựng mô hình của đối tượng đồ hoạ. Chương trình này xử lý các đữ liệu miêu tả đối tượng bằng toạ độ được đưa vào bằng ngôn ngữ lập trình (C, Pascal...) hay hằng thiết bị (bảng số hoá, máy quét ảnh...) để đưa ra kết quả là mô hình số trừu tượng nằm trong Cơ sở đữ liệu.
Các chương trình đồ họa thường bao gồm các nhóm chương trình sau: nhóm chương trình xây dựng và điều khiển mô hình của các đối tượng đồ hoạ; nhóm chương trình sinh ra các loại hình biểu diễn, giải các bài toán hình học, phăn tích, xử lý, biến đổi thông tin vẽ như: các chương trình xây dựng đường cong, mặt cong, ghi kích thước, ký hiệu mật cát vật liệu, xây dựng và biến đổi các loại hình chiếu trục đo, phối cảnh... và nhóm chương trình phục vụ hoạt động tương tác người-máy.
Chương trình đưa ra thông tin điều khiển các thiết bị hiển thị đồ hoạ hoặc máy vẽ để sinh ra bản vẽ trong hoặc sau khi thiết kế, hoặc dùng để điều khiển máy công cụ làm việc theo chương trình chế tạo ra sản phẩm.
~ BẰNG SỐ HÓA. MAY VE
- MAY QUET ANH rt LA
§ HỆ ĐIỂU HÀNH
CHƯƠNG CHƯỞNG ”Ì THÔNG TIN
TRÌNH pe) TRMH
ƯA VÀO BUA RA ế
THONG TIN THÔNGTIN | ĐIỂU KHIỂN
CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG) GHƯƠNG TRÌNH ĐỒ HỌA.
PASCAL -
C... Ngo by MAY DIEU KHIỂN THEO
: CHƯƠNG TRÌNH SỐ
Hink 3-4, Dam bảo chương trình của CADD. * 3.2.3. Đặc điểm của CADD
3.2.3.1. Các ưu điểm của CADD
CADD có nhiều điểm ưu việt mà bản vẽ kỹ thuật truyền thống không thể có được. Trong đó, các ưu điểm cơ bản của nó là tiện dụng, chính xác, “thông mình” và thích nghỉ.
a) Tién dung
Với các lợi điểm đê dàng sửa chữa và sao chép, chính xác và “thông minh”, CADD cho phép thành lặp bản vẽ một cách thuận tiện và nhanh chóng. Nó làm cho hoạt động vẽ vốn 51
tẻ nhạt, đơn điệu trở nên dé chịu, làm cho người vẽ cảm thấy nhẹ nhàng, dé dàng hơn rất nhiều so với cách vẽ truyền thống bằng các dụng cụ vẽ. Giống như trong soạn thảo văn bản, người ta có thể “cất” đối tượng và “đán” nó vào các chỗ khác nhau ở cùng một bản vẽ hoặc ở một bản vế khác. Đối với bản vẽ có nhiêu đối tượng giống nhau nằm ở nhiều chỗ khác nhau, người ta chỉ cân vẽ đối tượng đó một lần rồi đặt nó vào bất kỳ chỗ nào thấy cẩn thiết. Khi cần sửa lại dối tượng này, người ta cũng chỉ cần sửa nó một lần là đối tượng sẽ tự động thay đổi tại mọi chỗ nó
đã được đặt. `
b) Chính xác
CADD cho phép xây đựng bản vẽ chính xác hơn vẽ bằng tay rất nhiễu. Có thể đặt đơn vị đo với độ chính xác mong muốn rồi vẽ theo kích thước thực của đối tượng hoặc theo một tỷ lệ tuỳ ý. Người ta lại có thể chọn tỷ lệ bất kỳ khi đưa một phần hay toàn bộ bản vẽ ra các thiết bị đồ hoạ. Có thể phóng to một chỉ tiết nhỏ nhất của bản vẽ và làm việc với nó như đang nhìn qua kính hiển vi. Chẳng hạn, người ta có thể làm việc trên một bản vẽ biểu điễn một vùng rộng
1km với độ chính xác 1mm.
c) “Thông minh”
Một đặc điểm mà bản vẽ bằng tay không thể có được là khả năng gán thông tin văn bản vào một đối tượng hay một bản vẽ. Thông tin như vậy được gọi là một thuộc tính và khả năng gan cdc thuộc tính vào bản vẽ làm cho bản vẽ trở nên “thông minh”. Trên bản vẽ, một thuộc
tính có thể được hiển thị hay không được hiển thị. Chẳng hạn, khi đã gán các thông tin vẻ thời hạn sử đụng, vặt liệu hay giá thành cho các chỉ tiết, người ta có thể rút ra các thông tin này từ bản vẽ để đưa vào xử lý trong một chương trình quản trị đữ liệu hay một bảng tính để tính toán
khấu bao hay giá thành sản phẩm. `
4) Thích nghỉ
Day là khả năng tự động hoá các công việc lặp đi lập lại. Chẳng hạn, trong thiết kế kiến trúc, xây dựng người ta phải vẽ đi vẽ lại rất nhiều lân các ký hiệu như cửa ra vào, cửa số, các thiết bị vệ sinh, đồ đạc nội thất... CADD cho phép lưu trữ các ký hiệu thường đùng như vặy và rồi có thể chèn chúng vào bất kỳ bản vế nào. Với đặc điểm này, người ta thường tạo sẩn các thư viện các ký hiệu, chỉ tiết hay đùng cho từng lĩnh vực cụ thể và chính vì vặy CADD trở thành dễ đàng thích nghỉ với mọi loại hình thiết kế.
3.2.3.2. Các điểm hạn chế của CADĐ
Với các điểm ưu việt kể trên, CADD đã trở thành một công cụ thiết kế đây sức mạnh, làm tăng khả năng đổi mới và sáng tạo của người kỹ sư, kiến trúc sư trong khi phải giải quyết các nhiệm vụ ngày càng to lớn và phức tạp. Tuy nhiên hệ thống CADD vẫn có những hạn chế riêng sau đây:
a) Chi phi
Một trạm làm việc CADD hoàn thiện có thể có giá tit 10.000 đến 50.000 USD, trong khi trang bị cho một chỗ làm việc theo phương pháp truyền thống chỉ cần 200 đến 500 USD. Tuy nhiên chí phí cho các phần cứng ngày càng giảm đần.
b) Thời gian đào tạo
Cân có một thời gian đào tạo đáng kể để có thể làm việc thành thạo trong một hệ thống CADD. Đề thích ứng với một hệ thống CADD khác lại phải được đào tạo thêm. Tất nhiên nó sẽ nhanh hơn việc đào tạo lần đầu rất nhiễu.
s2
c} Gigi han cua hé théng
Một hệ thống CADD bao gồm một bộ các chương trình máy tinh, vì vậy nó chỉ có thể thực hiện các công việc đến giới hạn mà nó đã được lập trình. Tuy nhiên, vì các hệ thống CADD ngày càng hiện đại, tỉnh vi nên các công việc được thực hiện đã tăng lên rất nhiều,
đ) Tác động ngược đến tính sáng tạo
Một mặt, CADD tạo ra được các bản vẽ được chuẩn hoá, đễ sử đụng nhưng mặt khác, nó lại làm giảm tính sáng tạo của người thiết kế. Tuy nhiên, việc đễ đàng sửa đổi hình đạng, kích thước và hình biểu diễn của đối tượng lại kích thích người thiết kế thực hiện những công việc trước đây là quá khó, quá mệt mỏi.
Bất kể những hạn chế trên, các hệ thống CADD đã hoàn toàn chiếm ưu thế so với các phương pháp đổ hoạ truyền thống đo tính hiệu quả ngày càng tăng và giá thành ngày càng giảm của chúng.
Với các đặc điểm ưu việt kể trên của CADD phải chăng các kiến thức vẻ hình học hoạ hình và vẽ kỹ thuật không còn cần thiết đối với các kỹ sư, kiến trúc sư tương lai? Thực tế không phải như vậy. Để sử đụng được các phần mẻm CADD người sử dụng phải có các kiến thức cơ bản về tin học, phải thay đổi cách làm việc và biết sử đụng các công cụ mới là con chuột, bàn phim... thay cho các dụng cụ vẽ cũ là thước kẻ, ê-ke, com-pa... Tuy nhiên, một phần mềm dù hiện đại và hoàn thiện đến đâu cũng không thể thay thế được mọi hoạt động trí tuệ của con người. Người sử đụng hiệu quả các phần mềm CADD là người có các kiến thức vững vàng về hình học họa hình và vẽ kỹ thuật. Chính vì vậy, vai trò của các môn học hình học hoạ hình và vẽ kỹ thuật không những không giảm di mà còn phải được nâng cao hơn trong việc đào tạo các kỹ sư, kiến trúc sư tương lai sẽ làm việc trong các hệ thống CADD.
Nhu vậy có thể kết luận rằng để sử đụng có hiệu quả một hệ thống CADD điều quan trọng nhất vẫn là kiến thức và năng lực của người sử dụng và có thể coi người sử đụng là thành phần thứ 3 có tính quyết định trong một hệ thống CADD.
3.2.4. Các hệ lệnh
Ngày nay các giao điện của một phần mềm CÁADD tất than thiện với người dùng vì chúng sử dụng các loại hực đơn (menu) và các thanh công cụ (toolbar). Chẳng hạn, khi muốn vẽ đường tròn, chỉ việc chọn hạng mục CIRCLE trên thực đơn, hạng mục này sẽ gọi một lệnh (thực chất là gọi một chương trình) để tạo thành một đường tròn trên màn hình. Khả năng tương tác này làm cho việc vẽ bằng MTĐT trở nên rất đơn giản va dé sit đụng nếu người dùng đã có vốn kiến thức cơ bản vẻ hình học và đã biết sơ bộ về việc thành lập bản vẽ kỹ thuật.
Các lệnh của một bộ chương trình vẽ bằng MTĐT được nhóm thành một số hệ lệnh chính. Mỗi hệ lệnh sẽ thực hiện một số yêu cầu cụ thể trong việc xây dựng và biểu điễn đối tượng. Trong các bộ chương trình khác nhau các lệnh này có thể có tên gọi khác nhau, nhưng các tên gọi đều được miêu tả một cách chung nhất. Diều này cho phép người sử dụng có thể chuyển làm việc từ bộ chương trình này sang bộ chương trình khác một cách đế đàng. Một số hệ lệnh chính thường thấy trong các phần mềm là:
3.2.4.1. Hệ lệnh quản lý tệp chứa các lệnh dùng để lập tệp bản vẽ mới; mở tệp bản vẽ đã có; ghỉ tệp bản vẽ vào 6 đĩa; xuất bản vẽ ra máy vẽ hoậc mầy in...
53
3.2.4.2. Hệ lệnh điều khiển và xây dựng hình biểu diễn chứa các lệnh dùng để phóng to,thu nhỏ hình biểu diễn trên màn hình; trượt hình biểu diễn trên màn hình; xây dựng hình chiếu trục đo, hình chiếu phối cảnh...
3.2.4.3. Hệ lệnh xác lập chứa các hạng mục và các lệnh dùng để xác lập đơn vị đo và cách biểu điễn con số, giới hạn bản vẽ; loại nét vẽ; kiểu chữ; vị trí hệ tọa độ theo yêu cầu của người sử dụng...
3.2.4.4. Hệ lệnh về các đổi tượng cơ bản chứa các lệnh vẽ đoạn thẳng; cung, đường tròn...
3.2.4.5. Hệ lệnh sửa đổi đối tượng chứa các lệnh đùng để tẩy xóa, biến đổi đối tượng...