Интеллектуальные терминалы и машинная графика

Обычно оборудование САПР состоит из следующих компонент. Во-первых, это вычислительные средства, включающие один или несколько компьютеров. Чаще всего используются 16- и 32-разрядные мини - или микрокомпьютеры, включая и персональные компьютеры. В случае необходимости они могут подключаться к мощным компьютерам или вычислительным сетям. Во-вторых, это современные средства хранения больших объемов информации (магнитные диски, магнитные ленты и т. п.). В-третьих, это средства ввода графической и символьной информации на базе графических и алфавитно-цифровых дисплеев. В-четвертых, это графические средства вывода графической информации и программного продукта.

Интеллектуальные терминалы и машинная графика

Рассмотрим более подробно два последних типа оборудования САПР. Они непосредственно используются на рабочем месте проектировщика для визуализации и реализации диалога. Начнем со средств визуализации. К ним относятся устройства динамической и пассивной графики.

Динамическая графика реализуется с помощью алфавитно-цифровых и графических дисплеев. Они формируют изображение текста, таблиц, графиков, чертежей или объектов, которое может быть быстро изменено в любой момент времени. Основной функцией алфавитно-цифровых дисплеев является ввод текста.

Графические дисплеи позволяют выводить изображение проектируемого объекта, чертежи его элементов или графиков, характеризующих их работу. Генерация изображений осуществляется графическим процессором, который декодирует и исполняет команды, поступающие из компьютера.

Средства пассивной графики формируют изображение, которое не может быть изменено. К ним относятся графопостроители различных типов (планшетные, рулонные, барабанные и т. п.). Они используются для получения графических документов высокого качества (в том числе и цветных). Помимо чертежей и графиков устройства пассивной графики позволяют получать "твердые" копии изображения, которое проектировщик видит на экране дисплея.

Описанные средства машинной графики особенно удобны для геометрического моделирования систем и их элементов. Необходимость в этом возникает, например, при проектировании исполнительных механизмов робота, при исследовании его поведения в среде с препятствиями или при моделировании различных вариантов компоновок робототехнических комплексов.

Цель геометрического моделирования заключается в машинном представлении и визуализации формы и размеров проектируемого объекта. Для этого нужно прежде всего построить геометрическую модель объекта. Двумерные модели обычно используются для формирования и изменения чертежей. Трехмерные модели позволяют формировать каркасные, поверхностные или объемные модели объекта проектирования.

Диалог между проектировщиком и компьютером - это обмен информацией. Мы рассмотрели средства машинной графики, используемые при передаче информации от компьютера к проектировщику. Вся эта информация (рисунки, чертежи, объемные изображения) отражает состояние компьютера на определенном этапе проектирования. Она предназначена для того, чтобы проектировщик мог проанализировать ситуацию и принять то или иное решение.

Однако не менее важен и обратный процесс - передача информации от проектировщика к компьютеру. Для этого служат устройства ввода, позволяющие проектировщику выражать свои намерения. К ним относятся световое перо, алфавитно-цифровая или функциональная клавиатура и устройства прямого или косвенного целеуказания. С помощью этих устройств проектировщик воздействует либо на процедуры проектирования (путем выбора соответствующей команды из представленного на экране меню), либо на данные (путем ввода алфавитно-цифровой информации или координат графических элементов на экране).

Алфавитно-цифровая клавиатура позволяет вводить информацию с помощью клавиш. Она идентична клавиатуре пишущих машинок. Функциональная клавиатура представляет собой набор клавиш, каждой из которых соответствует определенная функция. При нажатии клавиши ее номер передается в компьютер для исполнения соответствующей функции. Иногда клавиши, функциями которых можно воспользоваться в данный момент, подсвечиваются.

К устройствам прямого целеуказания относятся световое перо (с фотоэлементом, реагирующим на освещенность), курсор в виде креста на экране и средства указания пальцем. Действие этих устройств сводится к вводу в компьютер координат выбранной на экране точки.

Устройства косвенного целеуказания также служат для задания координат. Однако они задаются не на экране (хотя координаты вводимой точки обычно отображаются на экране в виде светового символа). К этому классу устройств относятся графические планшеты и манипуляторы типа "электронная мышь".

Роль описанных устройств ввода сводится к формированию сигналов, которые прерывают работу компьютера для передачи данных. Вид данных зависит от устройства ввода. В случае алфавитно-цифровой клавиатуры это последовательность букв или цифр, в случае функциональной клавиатуры - номер клавиши, в случае целеуказывающих устройств - координаты вводимой точки.

В режиме интенсивного диалога может нарушиться нормальная работа компьютера. Главная причина - высокая частота прерываний при вводе данных. Чтобы оградить компьютер от неблагоприятных воздействий устройств ввода, дисплей снабжается собственным процессором с соответствующим программным обеспечением. Такой дисплей со встроенным лингвистическим процессором называют интеллектуальным терминалом. Он берет на себя функции по управлению вводом данных и высвобождает компьютер для решения основных задач диалогового проектирования.