Особенности организации диалога с графической системой сапр.

Диалог - обобщающий термин для всех видов заранее спланированного взаимодействия человека с автоматизированной системой. Диалог (диалоговое взаимодействие) представляет собой регламентированный обмен информацией между человеком и вычислительной машиной, осуществляемый в реальном масштабе времени и направленный на совместное решение конкретной задачи.

Диалог в САПР является методом решения слабо формализованных задач. При этом разделение функций между человеком и ЭВМ следующее: человек ставит задачу, а система предоставляет средства для решения подзадач. Производится совместное решение подзадач, окончательное объединение результатов, а принятие проектных решений остается за человеком. Диалоговой системой (подсистемой) называется система (подсистема), обеспечивающая функционирование в режиме диалога. Диалоговой режим представляет собой способ организации вычислительного процесса, основанный на диалоговом взаимодействии пользователей и вычислительной машиной (системой).

Тип диалога.

Тип диалога характеризует структурные и лингвистические средства для оформления диалоговых обменов. Рассматриваются следующие типы диалога: абстрактный, конкретный, технической реализации. Абстрактный тип диалога определяет основные свойства диалогового обмена. Для этого типа описываются такие основные компоненты диалогового обмена, как действие и реакция на него, а также их взаимосвязь со следующих позиций: характера инициатора (пользователь или система) и действия; возможности выбора (неограничена, ограничена, фиксирована); однозначности формулировки задачи. Конкретный тип диалога связан с характеристикой сообщений, входящих в диалоговый обмен. При этом рассматриваются следующие составляющие:

- алфавит и словарь (элементы представления сообщений);структура представления сообщений (внутренний и внешний форматы, формальная избыточность);

- структура содержания сообщения (семантические свойства, форма и интерпретация).

Внутренний формат сообщения определяет синтаксис входного сообщения, а внешний формат описывает расположение сообщения на экране.

Форма диалога.

Форма диалога характеризует содержание диалогового разговора, описывает повторение одинаковых типов диалога и сочетание различных типов диалога в одном диалоговом обмене и разговоре. Основные формы диалога следующие:

- директивная;

- табличная;

- фразовая на ограниченно-естественном языке;

- объектно-ориентированная.

При директивной форме диалога применяются директивы (команды). Табличная форма диалога включает конкретные типы диалога: выбор операции для исполнения по меню; заполнение и редактирование бланка (шаблона данных); вывод результатов в табличной форме. Фразовая форма диалога использует ограниченно-естественный язык. Общение ведется в свободном формате, но возможна фиксация отдельных фраз, шаблоны фраз, программируемые клавиши ключевых слов и использование меню. Объектно-ориентированная форма диалога является развитием директивной и табличной и представляет собой аналогию работы в мире объектов предметной области за счет использования системы окон, меню и пиктограмм.

Структура диалога.

Структура диалога - связанная совокупность состояний диалога, достижимых при общении пользователя с диалоговой системой. Состояние диалога включает в себя три компонента:

- используемую форму диалога;

- достигнутую в системе ситуацию, которая определяет совокупность функций, предоставляемых пользователю;

- предысторию диалога - последовательность диалоговых обменов, приведших в это состояние, и содержание областей данных.

Основное графическое представление структуры диалога – диаграмма состояний (граф диалога) - ориентированный взвешенный граф. Каждая вершина графа соответствует определенному состоянию диалога, а дуга определяет смену состояния. Веса переходов характеризуют содержание диалога: входные и выходные сообщения, исполняемые программы и программные условия. Существуют и другие способы описания структуры диалога: сети Петри, таблицы переходов, автоматные модели, формальные грамматики и фреймы.

Сценарий диалога.

Сценарий диалога - детальное описание структуры и содержания диалога, достаточное для его реализации автоматическим путем. Явное выделение сценария позволяет контролировать допустимые последовательности состояний, локализовать изменения структуры диалога, упростить разработку и отладку диалоговых программ, обеспечивает независимое тестирование диалога. Сценарий диалога кроме описания структуры включает в себя информационную и операционную модели диалога. Формально сценарий определяется следующим образом:

D = < S, A, C, R, G, I, W >, где S - множество состояний; A - множество операций; C = Q U F - множество условий; Q - множество входных сообщений (запросов); F - множество программных условий; R - множество выходных сообщений (реакций); G: S х С -> S структура (граф) диалога; S -> R, I: - информационная модель диалога; S Х С -> R, S -> A, W: - операционная модель диалога.

S Х C -> A

Автоматическое ведение диалога согласно сценарию диалога называется интерпретацией диалога. Основными чертами реализации сценария являются: формальный аппарат, лежащий в основе описания сценария; способ описания сценария диалога; поддерживаемая форма и структура диалога; структура узла сценария диалога; возможность вложенного описания сценария; способ хранения и формат сценария; наличие средств сохранения и восстановления состояния диалога; наличие протокола состояний диалога и средств для возврата к предыдущим состояниям; организация диалоговой прикладной программы при использовании сценария. В качестве формального аппарата для спецификации сценария диалога используется теория графов, теория автоматов, теория формальных грамматик, сети Петри и теория игр. Описание сценария производится в табличном виде или с помощью специального языка, возможно также графическое представление сценария диалога.

Особенности организации диалога в САПР.

Анализ процедур и операций проектирования, исследование технологии обработки данных, лежащих в их основе, показали, что организации диалога в САПР присущи следующие особенности:

• коллективное использование проектировщиками информационных и операционных ресурсов;

• совмещение диалогового и пакетного режимов обработки;

• большой объем данных, вводимых и выводимых программами;

• значительная доля текстовой обрабатываемой информации;

• многоаспектное представление проектной информации в системе;

• наличие нескольких источников получения исходных данных и нескольких потребителей результатов;

• необходимость ввода, редактирования и отображения информационных объектов сложной структуры требует обеспечение целостности и непротиворечивости, синхронного отслеживания изменений во внешних и внутренних представлениях одного и того же объекта;

• сложная и изменчивая структура диалога;

• диалог ведется с различными категориями пользователей, в основном с пользователями-непрограммистами.

28. Работа с графическими изображениями в САПР (отображение, преобразование, идентификация, конфигурирование).

Графическая информация в САПР делится на две основные категории - векторная (структурное представление изображение) и растровая (позиционное представление изображения).

Векторная категория представляет собой изображение, состоящее из базовых примитивов (точка, линия, полигон). Внутреннее представление таких примитивов заключается в фиксации списка их экранных координат. Преимуществами подобного подхода к организации графической информации являются:

• малый объем требуемых ресурсов памяти;

• высокая гибкость при изменениях систем координат, проекций, масштаба и т.п.;

• удобство редактирования;

• возможность выделения в изображении независимых друг от друга объектов (их группировка и разгруппировка), т.е. объектно-ориентированный подход к построению изображения;

• возможность разнесения объектов по тематическим слоям, т.е. подчинение принципу абстрагирования;

• возможность проведения тех или иных измерений внутри изображения (длины, периметры, площади объектов и т.п.);

• отсутствие “шумов” в изображении;

• возможность трехмерного представления объектов;

• высокое качество получаемых с изображения твердых копий;

• эффективность алгоритмов сжатия векторных данных.

К недостаткам графических данных векторной категории можно отнести:

• большая трудоемкость получения векторного изображения (дигитализация, векторизация и т.п.);

• отсутствие фотореалистичности изображения.

Растровая категория представляет собой изображение, состоящее из совокупности точек (пикселов), каждая из которых обладает цветом, интенсивностью цвета, двумя экранными координатами (x,y). Внутреннее представление такого изображения заключается в необходимости запомнить эти три основных атрибута для каждого пиксела. Преимуществами растрового подхода являются:

• относительная простота получения изображения (напр.: сканирование, цифровая фотография и т.п.);

• возможность получения фотореалистичных изображений;

• возможность проведения разнообразных графических эффектов при помощи специальных программ-фильтров (изменение яркости и контраста, инверсия, удаление/добавление “шума”, размывка/увеличение резкости контуров и т.п.);

• высокий процент компрессии малоцветных изображений;

К недостаткам растровой модели изображения относят:

• высокий требуемый объем производительных и емкостных ресурсов для хранения и обработки изображения;

• невозможность смены проекций и потеря качества изображения при масштабировании;

• растровое изображение учитывает координаты только двух измерений;

• как отсутствие возможности осуществлять редактирование по-объектно, так и невозможность выделения самих объектов - растровое изображение есть единый неделимый объект;

• невысокий процент сжатия полноцветных изображений.

Программу, позволяющую осуществлять ввод, хранение, редактирование и вывод графических изображений принято называть графическим редактором. По функциональным характеристикам графические редакторы делятся на специализированные и общего назначения. Как правило, графические редакторы общего назначения являются автономными программами, цель которых – обработка изображений как таковых, т.е. без учета их дальнейшего использования.

Специализированный графический редактор чаще всего выступают в роли подсистемы, обеспечивающей обработку изображений в рамках функционирования более крупной системы. Такое редактирование подразумевает владение информацией относительно предыдущего и последующего использования изображения, т.е. не является конечной целью, а лишь промежуточным этапом в решении какой-либо задачи, требующей графической обработки данных.

По типу обрабатываемых изображений графические редакторы делятся на три типа:

• растровые;

• векторные;

• гибридные.

Растровые графические редакторы предполагают, что объектом редактирования является растровое изображение, полученное со сканера, планшета и т.п. Виды редактирования (коррекции) можно разбить на три группы:

• фильтрация исходного изображения. Редактор должен устранять погрешности сканированного изображения, вызванные недостатками исходного материала. Для этого используется ряд разнообразных функций-фильтров, применяемых по отдельности или совместно. К таким фильтрам можно отнести фильтр удаления “шума”, фильтр компенсации неравномерности фона (сглаживание неравномерной плотности фона), фильтр инверсии (получение негатива вместо позитива и наоборот), фильтр сглаживания линий (устранение “шума на границах элементов изображения), фильтр коррекции толщины линий (утолщение или утоньшение линий до нужной степени) и т.д.

• макрокоррекция, подразумевающая изменения всего изображения в целом. Сюда входят: поворот изображения на заданный угол, выравнивание, зеркальные повороты, изменения цветовых составляющих и т.п.

• коррекция нелинейных искажений изображения. К таким искажениям можно отнести деформацию бумаги при сканировании, погрешности механики сканирующего устройства. Для устранения подобных погрешностей применяется метод сравнения с эталоном (бумагой) и соответствующих нелинейных трансформаций растра: на исходный бумажный носитель наносится регулярная сетка и такая же сетка наносится на сканированное изображение, далее определяются положения эталонных точек после искажения для того, чтобы вернуть их в первоначальное положение вместе с соответствующими участками искаженного изображения.

Хорошо известными примерами растровых графических редакторов являются пакеты Adobe PhotoShop, Corel PhotoPaint, Fractal Design Painter, PaintBrush и т.п.

Векторные графические редакторы оперируют изображениями векторно-цифрового вида. Такие изображения могут быть получены в результате дигитализации (“сколки” изображения с бумажного носителя по точкам с помощью дигитайзера), векторизации (преобразование в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режимах растрового изображения в совокупность векторных примитивов), построения вручную из базовых примитивов и т.п.

Кроме этого, графический редактор должен выполнять такие функции, как выбор объекта (мышью, рамкой, по типу, по имени и т.п.); редактирование векторных примитивов на уровне точек (узлов), линий (сегментов), полигонов (объектов); разбиение всей совокупности объектов по тематическим слоям; скрытие из видимости как отдельных объектов, так и целиком слоев; удаление объектов; проведение измерений; логические операции между объектами; смена проекций, смена системы координат (мировые, нормированные и координаты рабочей области); создание и редактирование библиотек векторных объектов.

Широко известными векторными редакторами являются CorelDraw, Adobe Illustrator, AutoCAD ранних версий.

Гибридные графические редакторы стремятся объединить в себе достоинства и устранить недостатки первых двух типов. Совмещение растровой фотореалистичности с векторной точностью превращают гибридные редакторы в универсальное средство обработки графических изображений любого рода.

Как правило, в подобных редакторах растр используется либо в виде подложки, либо в виде “материала” для векторных каркасных объектов.

Наиболее мощными гибридными пакетами являются AutoCAD+дополнительные подключаемые модули (напр. RasterDesk Pro), 3DStudio/3DStudio MAX, Corel Xara, MicroStation и т.п.

В настоящее время, для хранения графической информации используется широкий спектр разнообразных форматов. Среди растровых известными представителями являются: TIFF (.tif) – Tagged Image File Format; растровый EPS (.eps,.epsf) – Encapsulated PostScript; растровый PICT (.pict,.pct) – по большей части для компьютеров Macintosh; BMP (.bmp) – Windows Bitmap; TARGA (.tga); JPEG (.jpg) – Joint Photographic Experts Group и многие другие.

Среди векторных форматов можно назвать такие как: формат пакета CorelDraw! (.cdr), формат пакета AutoCAD (.dxf), формат пакета Adobe Illustrator (.ai); векторный EPS; формат пакета 3DStudio / 3DStudio MAX (.3ds/.max) и т.п.

Требования к аппаратному и программному обеспечению САПР для работы с графическими изображениями.

Комплектование технических средств САПР производится на основе следующих требований:

- полноты,

- унификации,

- расширяемости,

- резервируемости,

- экономичности разработки и эксплуатации,

- эксплуатационного удобства и технологичности.

Полнота технических средств означает наличие в САПР набора технических средств всех групп для выполнения операций по всему циклу автоматизированного проектирования.

Унификация технических средств означает использование однотипных единиц оборудования для выполнения одних и тех же функций на различных уровнях САПР.

Расширяемость (открытость) технических средств означает возможность количественных и качественных изменений в составе технических средств по изменению требований к производительности и степени автоматизации проектирования, а также появления новых более совершенных типов оборудования.

Резервируемость технических средств реализуется дублированием тех или иных средств и позволяет снизить влияние их сбоев и отказов на функционирование САПР. Избыток технических средств не только повышает живучесть САПР, но и является обязательным условием успешной обработки потока задач, интенсивность которого изменяется во времени.

Экономичность разработки технических средств позволяет удешевить создание и внедрение САПР за счет последовательного многоэтапного ввода оборудования и наращивания мощности САПР с небольшим опережением относительно роста текущих потребностей.

Экономичность эксплуатации технических средств позволяет снизить непроизводительные потери за счет сочетания режимов реального времени с пакетной обработкой, коллективного использования рабочих мест.

Эксплуатационное удобство технических средств позволяет увеличить производительность разработчика и снизить уровень ошибок при взаимодействии оператора с ЭВМ за счет совершенства программно-аппаратного обеспечения.

Технологичность технических средств характеризуется степенью соответствия состава оборудования перечню проектных операций, свойственных применяемой технологии проектирования заданного объекта.

В соответствии с этими требованиями в последнее время признаны наиболее целесообразными САПР из унифицированных модулей. Они имеют достаточно развитые технические и базовые программные средства. В составе периферийных модулей широкое распространение получили "интеллектуальные терминалы" и "инженерные графические станции", создаваемые на основе микропроцессорных вычислительных средств.

Требование к аппаратному и системному программному обеспечению для работы с системой UG. Начало работы с системой.

Настройки системы

Сеанс работы в системе Unigraphics начинается с теми настройками, которые были установлены в специальном файле. Этот файл находится в папке <BASE>\UGII (<BASE> — базовый каталог, в котором установлена система) и имеет имя ugii_env.dat. Он содержит настройки по умолчанию: значения, а также ссылки па файлы, в которых более подробно описано множество относящихся к данной области параметров. В качестве установочных значений могут быть либо цифровые значения, либо выключатели соответствующих функций. В этом же файле указывается путь к каталогам на диске, где хранятся файлы, описывающие структуру хранения наборов шаблонов, библиотек, символов и прочих элементов.

В качестве примера рассмотрим настройку системы мер. Когда создается новый файл, в окне предлагается выбрать либо метрическую систему мер, либо дюймовую. В начальный момент переключатель установлен на дюймовой системе мер, поскольку именно она указана в файле настроек, скопированном с установочного диска.

Любая установка производится через системную переменную, которая еще называется логическим ключом. Переменная, отвечающая за систему мер, называется UGII_DEFAULTS_FILE.

Эта системная переменная может быть настроена на файл ug_english.def или ug_metric.def, т.е. на английскую или метрическую систему мер.

Полностью вся настройка системной переменной на метрическую систему мер будет иметь вид;

UGII_DEFAULTS_FILE=${UGIOASE_DIR}\ugii\ug_metric.def

После выполнения настроек файл необходимо сохранить (Save). Новый сеанс работы системы начнется с новыми настройками.

В файле ug_metric.def содержится множество переменных, которые присваивают значения по умолчанию параметрам в отдельных областях различных приложений (т.е. модулей), как-то: модуля Gateway, области Sketch и области твердотельного моделирования модуля Modeling, модулей Drafting, Assemblies и т.п. Допускаемые настройки перечислены в комментариях, описывающих данную системную переменную.

Например:

• Переменная UG_objectColor определяет номер цвета для создаваемого объекта. В начальный момент переменная установлена на значении 2, что соответствует зеленому цвету.

• Переменная UG_fitPercentage определяет соотношение площади экрана, занимаемой моделью, ко всей площади экрана в процентах после выполнения видовой операции Fit. Первоначальное значение 100%, рекомендуемое — 80-85%.

• Переменная Solids_tolerDist_MU устанавливает значение линейной точности (в мм), с которой производятся вычисления при построениях.

• Переменная Solids_tolerAngl устанавливает значение угловой точности (в градусах), с которой производятся вычисления при построениях.

Рекомендуется после задания различных настроек в файле ug_metric.def проверять правильность их определения. Такую проверку осуществляет специальная программа ug_validate.exe, находящаяся в той же директории <BASE>\UGII. Формат запуска этой программы выглядит так:

ug_validate - g ug_metric.def.

Аналогично выполняются настройки для отдельных приложений — Modeling, САМ, Sheet Metal, Die Engineering — в файлах ug_modeling.def, ug_cam.def, ug_smd.def и ug_bodydes.def.

Проверка настроек в этих файлах выполняется путем запуска той же программы в следующих форматах: ug_validate -m ugjnodellng.def; ug_validate -с ug_cam.def; ug_validate -s ug_smd.def; ug_validate -b ug_bodydes.def

Для того чтобы посмотреть все переменные и их значения в файлах, где они хранятся, не обязательно искать и открывать эти файлы. Можно в течение сеанса работы в системе выбрать из главного меню File -> Utilities -> Customer Defaults. Опция Customer Defaults выведет в информационном окне общесистемный файл значений по умолчанию ug_jnetric.def (или ug_english.def) и файлы параметров Modeling, CAM, Sheet Metal, Die Engineering. Для наглядности эти файлы выводятся в одном листинге.