第六章機械CAD/CAM應用軟件開發

6.1軟件工程基礎

6.2機械CAD/CAM應用軟件開發原則和步驟

6.3機械CAD應用軟件二次開發技術6.1軟件工程基礎提出背景：是為解決20世紀60年代所出現的軟件開發過程不容易控制、開發工作量估算困難、軟件質量低、項目失敗率高等“軟件危機”問題而提出的一種軟件產品開發的工程方法。軟件工程定義：是指開發、運行、維護和修改軟件的系統方法，即制定和采用合理的工程原則，以最低的成本、最短的時間、最好的質量開發出滿足用戶需求的軟件。核心思想：把軟件看作是一個工程來處理，把需求計劃、可行性研究、工程審核、質量監督等工程化的概念引入到軟件產品的開發設計過程，以期達到工程項目的三個基本要素－精度、經費和質量－綜合優化。軟件生存周期：可行性研究與計劃階段需求分析階段設計階段軟件編制測試階段運行與維護階段測試10%設計15%需求分析5%

維護

67%運行3%軟件開發各階段成本

計劃需求分析設計編碼測試運行維護軟件開發模型1.瀑布模型各項軟件工程活動如同瀑布流水，逐級下落，自上而下、相互銜接的固定次序。瀑布式軟件開發模型缺陷：無法解決軟件需求不明確的問題；嚴格按照軟件開發階段順序進行，缺乏靈活性；用戶必須等到軟件開發后期才能看到軟件的全貌；每個開發階段需要嚴格審查和確認，后一階段工作只有等到前一階段審察結束后才能進行，致使開發工作常常被不必要地耽擱。2.原型模型根據已知需求，快速開發所需軟件的原型，然后對軟件原型進行評估和測試，進行修改和細化，直至完善為止。需求收集構造原型用戶測試運行原型意見反饋原型修改補充完善原型式軟件開發模型特點：可以處理模糊需求，開發者與用戶充分交流；原型模型系統可作為培訓環境，有利于用戶培訓和開發同步；易于維護，對用戶更為友好；總的開發費用低，開發時間縮短。缺陷：易將次要部分當作主要框架，做出不切斷的原型；容易忽略用戶環境與原型環境的差異；容易放松對軟件的開發管理；常常用盡快實現的需要而忽略一些基本點等。3.螺旋模型是瀑布模型與原型模型的有機結合，其開發過程經一次次迭代完成，每迭代一次，軟件開發前進一個層次，直到得到用戶滿意。風險分析工程實施測試分析布用戶評估用戶交流計劃制定螺旋模型螺旋模型一般被分為3-6個任務區域：用戶交流：建立開發者與用戶交流，不斷了解用戶確切需要；計劃制定：確定軟件目標，選定實施方案，分析開發限制條件，定義資源和開發進度；風險分析：分析所選方案，考慮如何識別風險和消除風險；工程實施：進行軟件設計，編制軟件程序；測試與分析：測試原型系統，分析系統性能指標；用戶評估：評價開發工作，提出修正建議。CAD/CAM應用軟件開發原則：高素質的軟件開發人才，既掌握計算機應用技術，又懂得產品設計，熟悉了解用戶的具體需求；所開發的軟件應方便用戶使用，無需對用戶做過多的培訓；應盡量使用戶少記各種操作規則、專門術語和符號；采用靈活的信息提示；可以容忍的響應時間；良好的出錯處理。應按照軟件工程方法組織CAD/CAM應用軟件的開發。6.2機械CAD/CAM應用軟件開發原則和步驟CAD/CAM應用軟件開發要求明確對硬件性能指標要求，包括主機速度、存儲容量、輸入/輸出設備等；明確所需的系統軟件和軟件工具,包括操作系統、編程語言、圖形標準等；嚴格按軟件工程的規范執行；制定軟件質量保證計劃，以確保所開發軟件可靠、正確和實用；軟件文檔的編制應符合文檔資料的完整、正確、規范的要求，并力求通俗易懂，避免含糊混淆術語的使用。CAD/CAM應用軟件開發步驟可行性研究①可行性論證報告；②初步項目開發計劃；③合同書；④軟件質量保證計劃。需求分析①軟件需求說明書；②數據要求說明書；③修改后項目開發計劃；④測試計劃；⑤初步用戶手冊；⑥軟件配置管理計劃。總體設計①總體設計說明書；②數據庫/數據結構設計說明書。詳細設計①細化總體設計說明書；②對各個程序模塊進行過程描述；③確定各個模塊間的接口信息；④編寫模塊開發卷宗；⑤評審。軟件編制①模塊開發卷宗；②初步操作手冊。軟件測試①可運行系統源程序清單；②測試分析報告；③用戶手冊和操作手冊；④項目開發總結報告。運行和維護①運行日志；②軟件問題報告；③軟件修改報告。CAD/CAM應用軟件的總體設計主要任務：進行系統功能分析，建立系統功能模型，提出系統主要技術方案。通過功能分析和功能模塊的劃分，把一個抽象的、復雜的問題分解為若干具體的、功能相對于單一、結構簡單的功能子模塊，從而降低了系統的復雜程度，便于系統的開發。例如P156圖6-5減速器CAD系統的功能模型。為了使軟件系統各模塊之間具有高的內聚度和低的耦合度，在進行功能模塊劃分時應遵循如下原則：保持各模塊相對獨立原則；“模塊內聯系大、模塊間聯系小”原則；層次性模塊化結構CAD/CAM應用軟件的詳細設計其目的為：對總體設計階段的模塊功能要求提出具體、明確的解決實現方法。主要包括如下各方面：建立數學模型和具體算法；工程設計數據、資料的處理；數據結構設計；數據輸入/輸出過程中的人機交互方式設計。6.3CAD應用軟件二次開發技術CAD應用軟件二次開發環境與工具利用計算機高級語言開發，如VC、VB等；以商用CAD/CAM系統作為基礎平臺，利用其開發工具進行CAD應用軟件的二次開發。構造面向CAD開發的CASE（ComputerAidedSoftwareEngineering,計算機輔助軟件工程）環境。AutoCAD二次開發工具：AutoCAD具有開放的體系結構和先進的ACIS圖形造型內核，是應用最廣泛的交互式輔助設計系統，提供了豐富的開發環境。1、

AutoLISP/VisualLISPAutoLISP：具有直觀、方便、程序文件小、通用性強、易掌握特點，但運行速度慢、保密性差等不足。VisualLISP：可視化開發工具，克服了AutoLISP不足。裝載運行步驟：

激活VisualLISP文本編輯器窗口,進行程序編輯；點擊Run工具條按鈕，提示“程序已經被裝載”信息；在控制臺提示處輸入帶有括號的AutoLISP程序名，便開始運行該程序。通過菜單File→Exit或窗口關閉按鈕退出。編輯器跟蹤窗控制臺狀態行菜單區工具欄

VisualLISP工作界面ADS(AdvancedDevelopmentSystem)

是自AutoCADR11版所提供的一種C語言開發工具，提供了一套應用程序接口API，可使用豐富的C語言函數庫，能夠完成一些AutoLISP無法完成的任務，運行速度明顯提高。

ADS實質是AutoLISP一種C語言版本，需要通過AutoLISP與AutoCAD通訊來運行自身應用程序,不能脫離AutoLISP環境獨立運行。

ObjectARX(AutoCADRuntimeeXtension)

是自AutoCADR13版所提供的面向對象VC++語言開發工具，是第三代用戶開發工具。

ARX采用面向對象技術，直接訪問AutoCAD數據庫，獨立進行應用軟件開發，是對AutoCAD的實時擴展。

ARX應用程序實質為Windows動態連接庫(DLL)，可共享AutoCAD進程和內存空間，可以與AutoCAD直接通信，允許直接訪問AutoCAD圖形庫。

ARX所需環境包括：支持ARX和AutoCAD平臺的操作系統、VC＋＋語言編譯系統、ObjectARX所提供的開發軟件包SDK等。

VBA（VisualBasicforApplicationprogrammingenvironment）提供VB語言開發ADS應用程序的接口VBA，豐富了AutoCAD二次開發手段。這些接口文件成為AutoCAD的一個標準安裝組建。AutoLISP編程技術AutoLISP是一種由一對對圓括號構造的表處理結構，可多層嵌套，采用“前綴表示法”。通用格式為：

(函數名參數)例如：數學表達式：X=(A+B)*CAutoLISP賦值函數:(setqX(*(+AB)C))表元素可為整數、實數、字符串、表、圖元名、符號和變量等多種數據類型。常用AutoLISP函數有：計算函數、關系運算與邏輯運算函數、字符處理函數、命令函數、表處理函數、條件循環函數、文件處理函數、輸入/輸出函數、自定義函數等。

類型函數功能計算函數(+<數1><數2>…)返回所有數的和(-<數1><數2>…)返回<數1>與后面所有數的差(*<數1><數2>…)返回所有數的乘積(/<數1><數2>)返回<數1>除以<數2>的商(minusp<數>)檢查<數>是否為負數，若為負數，返回T，否則返回nil(zerop<數>)檢查<數>是否為零，若為零，返回T，否則返回nil(1+<數>)返回<數>加1后的值，注意1與＋之間不能有空格(1-<數>)返回<數>減1后的值，注意1與－之間不能有空格(abs<數>)返回<數>的絕對值(sin<角度>)返回<角度>的正弦值，<角度>單位為弧度(cos<角度>)返回<角度>的余弦值，<角度>單位為弧度(atan<數1><數2>)若無<數2>，返回<數1>的反正切，單位為弧度；若有<數2>，返回<數1>/<數2>的反正切；若<數2>為零，返回例：已知一板長L，寬為B，若在其上截取直徑為B的圓形板料，畫出排料圖。（defunc:div()(setqp0(getpoint“BasePoint\n”))(setqL(getreal“L=”))(setqB(getreal“B=”))(setqR(*B0.5))(setqp1(polar(polarp00L)1.5708B))(command“rectangle”p0p1)(setqnum(fix(/LB))a0)(setqp2(polar(polarp01.5708R)0R));(while(<anum)(setqp2(polarp