机械CADCAM应用软件开发.ppt

第六章 机械CAD/CAM应用软件开发,1,第六章 机械CAD/CAM应用软件开发,主要内容1 应用软件开发的意义2 软件工程基础3 CAD软件的研制方法4 基于AutoCAD的开发环境,2,1.1 应用软件系统软件的通用性好、适应性好，但效率低企业的要求千差万别二次开发，提高CAD系统的运行效率企业软件具有专有技术，专用软件价格昂贵 商品化CAD/CAM软件系统均配备有用户二次开发接口和工具 AutoCAD系统提供有AutoLisp、ADS、ARX 应用软件的开发具有较强的针对性和实用性，开发工作量和开发难度一般都很大。因此，应用CAD/CAM软件的开发必须结合具体应用的特点、专门知识和要求，制定合适的技术路线，遵循软件工程的原则进行具体实施,1 应用软件开发的意义,第六章 机械CAD/CAM应用软件开发,3,软件要求：所开发的软件应方便用户使用，无需训练。不必具有计算机方面的专门知识和程序编制技术。应使用户尽量少记各种操作规则、专门术语和符号。注重界面友好性。采用灵活的提示信息。可以容忍的响应时间。良好的出错处理、容错能力。对软件开发人员的要求：既掌握计算机应用技术，又懂得产品设计，熟悉了解用户的使用。按照软件工程方法组织应用软件的开发，保证软件的正确可靠，易于软件的使用和维护。,1.2 CAD/CAM应用软件开发应遵循的原则,4,CAD/CAM应用软件开发要求明确对硬件性能指标要求，包括主机速度、存储容量、输入/输出设备等；明确所需的系统软件和软件工具,包括操作系统、编程语言、图形标准等；严格按软件工程的规范执行；制定软件质量保证计划，以确保所开发软件可靠、正确和实用；软件文档的编制应符合文档资料的完整、正确、规范的要求，并力求通俗易懂，避免含糊混淆术语的使用。,5,CAD软件的开发规范-八个主要阶段1 可行性研究阶段：了解用户的要求及现实环境，从技术、经济和社会条件三方面研究，确定要开发的系统是否可行 a）可行性论证报告 b）初步的项目开发计划 c）合同书 d）软件质量保证计划 2 需求分析：确定被开发软件的运行环境、功能和性能要求，编写初步用户手册，软件配置管理计划和确定测试准则，为概要设计提供需求说明书 a）软件需求说明书 b）数据要求说明书 c）修改后项目开发计划 d）测试计划 e）初步的用户手册 f）软件配置管理计划,1.3 CAD/CAM应用软件开发步骤,6,3 概要设计：根据软件需求说明，建立目标系统的总体结构，确定模块间的关系，定义各功能模块间的接口，设计数据结构 a）概要设计说明书；b）数据库/数据结构设计说明书；4 详细设计：详细设计主要对概要设计中产生的功能模块进行过程描述，设计功能模块的内部细节，包括算法和数据结构，为编写源代码提供必要的说明。具体步骤：a）将概要设计产生的各个功能模块逐步细化，形成若干个可编程的程序模块b）采用某种详细设计表示方法（如PDL语言）对各个程序模块进行过程描述c）确定各个程序模块间的详细接口信息；d）编写“模块开发卷宗”e）评审完成后应交付以下文档a）详细设计说明书b）模块开发卷宗,7,5 软件实现:编程，模块测试，检验模块接口与设计说明的一致性，书写“模块开发卷宗”中相应于该阶段的内容。完成后应交付以下文档：a）模块开发卷宗；b）初步的操作手册。6 组装测试：根据概要设计中各功能模块的说明及制订的测试计划，将经过测试的模块逐步进行组装和测试。完成后应提交以下文档：a）可运行的系统源程序清单；b）测试分析报告。,8,7 确认测试：根据软件需求说明书中定义的全部功能和性能要求，并根据测试计划测试系统是否达到了要求，并提交最终的用户手册和操作手册。完成后应提交以下文档：a）测试分析报告；b）经过修改及确认的用户手册和操作手册；c）项目开发总结报告。8 运行和维护：对投入运行后的软件进行修改，改正在开发和测试阶段未发现的错误，使软件能适应环境的改变，实现功能的扩充和性能的改善。完成后应提交以下文档：a）运行日志；b）软件问题报告；c）软件修改报告。,9,一、软件工程的内涵 是指开发、运行、维护和修改软件的系统方法，即制定和采用合理的工程原则，以最低的成本、最短的时间、最好的质量开发出满足用户需求的软件。软件工程的核心思想是把软件看作是一个工程来处理，把需求计划、可行性研究、工程审核、质量监督等工程化的概念引入到软件产品的开发设计过程，以期达到工程项目的三个基本要素精度、经费和质量的综合优化。软件工程是为了解决软件开发过程不容易控制、开发工作量估算困难、软件质量低、项目失败率高、软件可维护性差等“软件危机”问题而提出的一种软件产品开发的工程方法。软件工程强调软件的开发不是个体性的劳动，而是一种各类相关人员共同协作的工程项目。,2 软件工程基础,第六章 机械CAD/CAM应用软件开发,10,二、软件生存周期 所谓软件生存周期，就是从软件产品提出开始直到该软件产品被市场淘汰的全过程。我国将软件的研制分为六个阶段：1、可行性研究与计划阶段 确定总体目标和要求-“要做什么”，明确软件的功能、目标和规模；进行可行性分析-“是否能做”，研究难度、深度和广度，估算成本和效益，分析包括技术、设备、人员以及市场在内的开发工作的可行性；制订软件开发计划-“如何做”，制订包括技术路线、资源工具、时间进度等开发计划。,11,2、需求分析阶段 软件开发人员和用户配合，进行系统分析，了解用户的具体要求，确定软件功能和设计约束，构建用户确认的系统概念模型。3、设计阶段 确定设计方案，包括软件结构、模型划分、功能分配以及流程处理等。4、软件编制 完成源程序的编码、编译和无语法错误的程序清单；编制各类文档资料，作为软件系统测试的依据。5、测试阶段 组装测试是根据软件总体的结构,把经过单元测试的软件模块进行装配,测试检查各软件模块的可装配性；确认测试是根据系统功能，由第三方对软件系统进行验收，撰写测试分析报告，对软件产品作出评价。,12,6、运行与维护阶段1）改正性维护-诊断和纠正运行中发现的软件错误；2）适应性维护-修改软件以适应环境的变化；3）完善性维护-根据用户的要求改进或扩充软件使其更加完善；4）预防性维护-修改软件为将来的维护活动做预备。软件开发各个阶段相对独立，便于不同部门和人员的分工协作，降低了软件开发的难度；,每个阶段提交的阶段产品，要经过严格的管理和技术审查，使软件开发人员职责明确，便于质量控制，及时发现错误和重大返工现象。,测试10%,设计15%,需求分析5%,运行3%,维护67%,13,三、软件的开发模型 常见的软件开发模型：瀑布模型 原型模型 螺旋模型,第二节,14,1、瀑布模型 根据瀑布模型制定开发计划，进行成本预算，组织开发力量，以项目的阶段评审和文档控制为手段有效地对整个开发过程进行指导。缺陷：1）无法解决软件需求不明确的问题；2）严格按照软件开发阶段顺序进行，缺乏灵活性；3）用户必须等到软件开发后期才能看到软件的全貌；4）每个阶段需严格审查和确认，后阶段只有等前阶段审察结束后才能进行，使开发工作常常被耽搁。,15,2、原型模型原型模型从需求收集开始，由软件人员与用户共同定义总体目标，标识已知的需求，并快速开发软件的原型。然后，将原型交由用户评估和测试，由用户提出修改意见和细化的需求，在此基础上对原型进行修改和调整，直至满足用户需求为止。,特点：1.可以处理模糊需求；2.原型系统可作培训环境，有利于用户培训和开发的同步；3.易于维护，对用户更为友好；4.总的开发费用低，时间短。,缺陷：1.易将次要部分当主要框架，做出不切题的原型；2.易忽略用户环境与原型环境的差异；3.易放松对软件的开发管理；在不能确定用户详细需求时，原型模型是一种较好方法。,16,3、螺旋模型 是瀑布模型与原型模型的有机结合；开发过程是经过一次次迭代完成的，每迭代一次，螺旋线就增加一周，软件开发又前进一个层次，系统又生成一新版本。,第二节,内容：1)用户交流-了解用户需要；2)计划制定-确定软件目标，实施方案，分析限制条件、资源和开发进度；3)风险分析-考虑如何识别风险和消除风险；4)工程实施-编制软件程序；5)测试与分析-测试原型系统6)用户评估-评价开发工作，提出修正建议。,17,整个软件开发共应提交12种标准文档可行性研究报告 项目开发计划 软件需求说明书 用户手册 测试计划概要设计说明书详细设计说明书 源程序清单 测试分析报告 软件问题报告 软件修改报告 开发总结报告,四、软件文档的编制,18,一、CAD/CAM应用软件的开发步骤1、进行软件系统的分析-可行性和需求分析 明确CAD软件的应用环境、功能要求和目标；分析系统的可行性，从技术、经济和社会条件方面确定系统是否可行，并编写可行性报告，技术报告对系统的目标、功能、研制的计划进度、费用等进行说明。2、总体设计和详细设计 3、软件编制 4、软件测试 5、运行和维护,3 CAD软件的研制方法,第六章 机械CAD/CAM应用软件开发,19,把一个抽象的、复杂的问题分解成为若干具体的、功能相对单一、结构较简单的子模块，从而将系统的复杂程度降低。建立系统的功能模型及其输入和输出，提出系统实现的主要技术方案；通常采用自顶向下的设计方法来进行功能模块的设计。按照层次关系将模块进行逐层分解，直到子功能块不宜再分为止。最末的功能块只完成一个独立的、具体而明确的功能,二、系统的总体设计,20,1.减速器设计的功能模块结构,21,模块间具有相对的独立性一个或几个简单功能仅在一个模块内全部完成；每个模块都能被单独地被理解、编程、测试、排错和修改；遵循“模块内联系大、模块间联系小”的原则；模块内的代码和数据（即模块的内部特性）不允许其它模块访问；在模块间的联系只通过特定的数据接口来实现。层次性的模块化结构上层模块控制下层模块，下层模块的集合完成上层模块的功能要求；同层模块间，各个模块基本相互独立；在构造整个系统时，就好像搭积木一样，按照模块的层次结构把各子模块进行装配就可以实现某一复杂的功能；各模块可以同时并行开发，便于项目的组织和管理，提高了软件的生产效率。,2.保证模块间具有高的内聚度和低的耦合度,22,目的：根据每个模块的功能要求提出具体、明确的实现方法。内容：1）建立数学模型和具体算法 对实际问题进行深入的分析，并抽象化为数学问题来求解，即建立求解问题的数学模型；在建立了数学模型后还要制订出求解该数学模型的具体算法；可以用程序流程图来表达算法的具体过程。,三、详细设计,23,2）工程设计数据、资料的处理 数据有各种形式，有表格、曲线、经验公式等，应从软件的开发目标和性能需求、用户的要求以及方便性、可行性等方面综合考虑。3）模块数据结构设计 数据在计算机中如何存储、管理和操作是CAD系统开发中一个十分重要的问题，它对系统的性能、效率以及解决问题的算法和过程都有着很大的影响。CAD系统中涉及的数据量非常大，数据的类型也比较多，不能仅仅采用简单变量或数组来表示。根据系统的复杂程度可以采用线性链表、树、图等复杂的数据结构。具体数据结构设计可参考相关的参考资料,24,4）数据输入/输出和人机交互方式 输入的数据有各种类型：数值型、字符型，点、线、面选项或设定。充分利用开发系统提供的各种资源，使设计的人机交互过程简单、方便、直观。在数据的输入中还应考虑到系统的容错能力，能及时地对用户的输入数据进行检查，如果有错，应能及时反馈。数据的输出：主要是对设计结果的及时反馈,25,CAD应用软件二次开发技术,CAD应用软件二次开发环境与工具利用计算机高级语言开发，如VC、VB等；以商用CAD/CAM系统作为基础平台，利用其开发工具进行CAD应用软件的二次开发。构造面向CAD开发的CASE（Computer Aided Software Engineering,计算机辅助软件工程）环境。,26,AutoCAD二次开发工具：AutoCAD具有开放的体系结构和先进的ACIS图形造型内核，是应用最广泛的交互式辅助设计系统，提供了丰富的开发环境。1、AutoLISP/Visual LISPAutoLISP：具有直观、方便、程序文件小、通用性强、易掌握特点，但运行速度慢、保密性差等不足。Visual LISP：可视化开发工具，克服了AutoLISP不足。装载运行步骤：激活Visual LISP文本编辑器窗口,进行程序编辑；点击Run工具条按钮，提示“程序已经被装载”信息；在控制台提示处输入带有括号的AutoLISP程序名，便开始运行该程序。通过菜单FileExit或窗口关闭按钮退出。,27,4 基于AutoCAD的开发环境,2.ADS(Advanced Development System)是自AutoCAD R11版所提供的一种C语言开发工具，提供了一套应用程序接口API，可使用丰富的C语言函数库，能够完成一些AutoLISP无法完成的任务，运行速度明显提高。ADS实质是AutoLISP一种C语言版本，需要通过AutoLISP与AutoCAD通讯来运行自身应用程序,不能脱离AutoLISP环境独立运行。,28,3.Object ARX(AutoCAD Runtime eXtension)是自AutoCAD R13版所提供的面向对象VC+语言开发工具，是第三代用户开发工具。ARX采用面向对象技术，直接访问AutoCAD数据库，独立进行应用软件开发，是对AutoCAD的实时扩展。ARX应用程序实质为Windows动态连接库(DLL)，可共享AutoCAD进程和内存空间，可以与AutoCAD直接通信，允许直接访问AutoCAD图形库。ARX所需环境包括：支持ARX和AutoCAD平台的操作系统、VC语言编译系统、Object ARX所提供的开发软件包SDK等。,4.VBA（Visual Basic for Application programming environment）提供VB语言开发ADS应用程序的接口VBA，丰富了AutoCAD二次开发手段。这些接口文件成为AutoCAD的一个标准安装组建。,29,AutoLISP编程技术AutoLISP是一种由一对对圆括号构造的表处理结构，可多层嵌套，采用“前缀表示法”。通用格式为：(函数名 参数)例如：数学表达式：X=(A+B)*CAutoLISP赋值函数:(setq X(*(+A B)C)表元素可为整数、实数、字符串、表、图元名、符号和变量等多种数据类型。常用AutoLISP函数有：计算函数、关系运算与逻辑运算函数、字符处理函数、命令函数、表处理函数、条件循环函数、文件处理函数、输入/输出函数、自定义函数等。,30,31,例：已知一板长L，宽为B，若在其上截取直径为B的圆形板料，画出排料图。,（defun c:div()(setq p0(getpoint“Base Pointn”)(setq L(getreal“L=”)(setq B(getreal“B=”)(setq R(*B 0.5)(setq p1(polar(polar p0 0 L)1.5708 B)(command“rectangle”p0 p1)(setq num(fix(/L B)a 0)(setq p2(polar(polar p0 1.5708 R)0 R);(while(a num)(setq p2(polar p2 0 B)(command“circle”p2 R)(setq a(1+a),32,VisualLisp的编辑运行步骤：1）进入VisualLisp环境:从AutoCAD菜单中选择工具 AutoLisp Visual LISP编辑器，或在命令行输入命令：Vlisp,33,2）编辑Lisp程序:Visual LISP界面 编辑框是Visual LISP专用的文本编辑器，是Visual LISP编程环境的核心部分，具有以下功能：（1）能自动按语法结构配有不同的颜色；（2）可以设置文本的格式，便于代码的阅读；（3）检测括弧的匹配情况；（4）执行表达式；（5）符号和表达式查询；（6）对源代码进行语法检查。,34,加载活动编辑窗口图标,加载选定代码图标,检查编辑窗口图标,检查编辑窗口图标,3）加载活动编辑窗口:：选择工具 AutoLisp 加载,35,4）在控制台键入(程序名)，便开始运行开发程序,输入绘图基点，输入参数便在Autocad上完成图形绘制,36,37,谢谢！,38,