(机械CAD的硬件组成.docVIP

? CAD技术的进展与发展趋向 任海东 (中国计量学院现代科技学院，310018) 摘要：回顾了过去40年来CAD技术的发展历程，论述了CAD技术在基于历史的造型、参数化设计，曲面造型、 网络化协同设计、数据交换与共享等方面的新进展，并探讨了适应计算环境变革、计算方法改进和产品制造业的需求， 未来CAD技术的发展趋向等问题。 关键词：CAD技术；计算机图形学；造型技术；产品设计；CAD发展趋 机械CAD的硬件组成 根据机械设计与制造的要求，针对系统的应用范围和相应的软件规模，可以选用不同规模、不同结构、不同功能的计算机、外部设备及其生产加工设备。常用的硬件组成类型如图2-5所示。 图1-8? 机械CAD/CAM系统的硬件组成 一、计算机主机 计算机主机是CAD/CAM硬件系统的核心，用于指挥、控制整个系统完成运算、分析工作。主机的类型及性能很大程度上决定了CAD/CAM系统的使用性能。主机由中央处理器（CPU）和内存储器等组成。 中央处理器由控制器、运算器及各种不同作用的寄存器组成，其主要任务是存取指令、分析指令、执行指令等。CPU的主频和寄存器的位数是影响CPU性能和速度的重要因素。 内存，即主存储器是主机内部直接与CPU相连的存储装置，是计算机的记忆及存储部件。用户的程序、所需的数据及计算机系统中的各类软件通常都放在外存储器中，当使用某一软件，或运行某一用户程序时，首先将其从外存调入内存，而系统运行中的信息、输入的原始数据、经过初步加工的中间数据、以及最后处理完成的结果，都在内存中，需要通过相应的命令，从内存送入外存，以便长期保存。内存容量的大小，直接影响到程序运行的速度。内存通常以MB为单位来定义其容量的大小，目前主机的内存已经达到Gb量级。 二、外部存储器 计算机系统都配置了外部存储器，以长期保留程序及数据。常用的外部存储器有磁盘、磁带、光盘等。 磁盘是最常用的外部存储设备，包括软盘存储器和硬盘存储器。软盘存储器由软盘和软盘驱动器组成，由于软盘的容量小，携带不方便等原因，已经很少使用。 硬盘通常是做成固定式的硬盘机与硬盘驱动器，或者装成可移式的硬盘组或硬盘插卡。硬盘是由多个盘片组成，容量可达几十到几百Gb，使用时可以被格式化成几个逻辑盘，用操作系统的分区命令就可实现。利用硬盘分区可以有效地管理计算机系统的资源，也允许在不同的逻辑盘上安装不同的操作系统，以满足用户使用各类应用软件的需要。 磁带是典型的顺序存储设备，在磁带上以物理记录为单位写入或写出。通常，在信息必须按顺序存入及顺序读出的情况下使用磁带。磁带的存储容量比较大，常用来为系统作备份。 光盘是目前计算机系统广泛使用的存储介质之一，它由光盘和光盘驱动器组成。光盘分为一次写入型光盘、可擦写型光盘两类。记录信息时，使用激光照射到介质表面上，用输入数据调制光点的强弱，在盘面上会形成一系列凹凸不平的条纹，信息就以这种方式记录下来了。读出信息时，由于光盘表面的凹凸不平，当激光光源照射到盘面上时，光的强弱变化经过解调就可输出数据。光盘的存储容量可达600MB以上，常用于保存数据、资料、应用软件或常用工具软件。 三、输入设备 不同的场合需使用不同的输入方式输入不同类型的数据，为此，人们开发了各种各样的输入设备。计算机通过输入设备将各种外部数据转换成计算机能识别的电子脉冲信号。 1．? 键盘 键盘是计算机最基本的配置之一，可以用来输入文字和基本命令及选取菜单等。键盘上的键主要分为数字键、字母键、符号键、功能键和控制键。从结构上分，键盘有机械式、电容式、薄膜式三类，其中机械式信号稳定、不易受灰尘干扰；薄膜式触感稍差，但可以防潮；而电容式操作灵活，触感好。目前大多数微机使用电容式键盘。 2．? 鼠标 鼠标有机械式、光电式、感应式和空间球四种。 机械式鼠标的底部配置了一个橡胶球，当鼠标在平面上滑动时，橡胶球在平面上滚动，并带动两个相互垂直的电位器或者旋转编码器旋转，其中一个用于X轴、另一个用于Y轴，电位器阻值或旋转编码器转角的变化使光标在屏幕上同步移动。 光电式鼠标底部装有发光管和光电检测器，当鼠标在专用的鼠标板上移动时，发光管发出的光经过鼠标板反射至光电检测器，从而能够检测到鼠标板上网格发出的0、1红外信号，传到机器内部实现光标的同步移动。 上面介绍的两类鼠标都只能输入二维坐标信息，随着虚拟现实技术在CAD/CAM系统中的应用，出现了空间球（三维鼠标），用来输入三维坐标。 除了鼠标外，还有定位指轮、操纵杆、跟踪球等装置，它们和鼠标的功能非常相似，也是常用的屏幕指示装置。 3．? 光笔 光笔属于指点输入设备，其结构和工作原理如图2-6所示。显示器内电子束产生的光点在整个屏幕上往返移动，当光笔置于显示屏幕某点上接收到光信号后，通过光电转换向计算机输