Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов построения и способов применения интерактивных графических средств в автоматизированных системах управления технологическими процессами и производствами (АСУТП и П) 10
1.1 Анализ существующих подходов к построению пользовательского интерфейса в АСУТП 10
1.2. Анализ существующих инструментальных средств для создания графического интерфейса АСУТП и АСГШ1 13
1.3. Методы ввода, редактирования и поддержки ограничений целостности 19
1.4. Методы логического вывода ограничений целостности 28
1.4.1 Внешнее представление и реализация методов вывода ограничений в различных системах 29
1.4.2 Методы вывода ограничений целостности 35
1.5. Методы удовлетворения ограничений целостности 41
1.5.1 Постановка задачи. Представление ограничений 41
1.5.2 Анализ методов удовлетворения ограничений 43
1.5.2.1 Численный алгебраический подход 44
1.5.2.2 Символьный алгебраический метод 45
1.5.2.3 Логический вывод 45
1.5.2.4 Метод кластеризации 45
1.5.2.5 Локальное распространение 46
1.6 Выводы по первой главе 49
2. Разработка модели системы с выводом геометрических ограничений целостности 51
2.1 Требования к графическому редактору, использующему вьгаод ограничений целостности 51
2.2 Деталировка задач 55
2.3 Структура графического редактора с выводом геометрических ограничений целостности 56
2.4 Построение системы логического вывода ограничений целостности 61
2.4.1 Прямая и обратная цепочка рассуждений 61
2.4.2 Синтаксис продукционных правил 61
2.4.3 Рабочая память 64
2.4.4 Алгоритм Rete, использующий операции реляционной алгебры 66
2.4.5 Алгоритм работы интерпретатора 74
2.4.6 Разрешение конфликтов 75
2.5 Модуль удовлетворения ограничений целостности 78
2.6 Выводы по второй главе 81
3. Реализация графического редактора с выводом ограничений целостности 82
3.1 Представление реализации графического редактора в обозначениях языка UML 82
3.2 Динамика работы графического редактора с выводом ограничений целостности 88
3.3 Статическое представление графической системы с выводом ограничений целостности 91
3.3.1 Концептуальная схема базы графических данных с выводом ограничений целостности 91
3.3.2 Основные алгоритмы 96
3.3.2.1. Алгоритм вывода ограничений 96
3.3.2.2 Алгоритм удовлетворения ограничений 99
3.4 Пользовательский интерфейс графической системы с выводом ограничений
целостности 102
3.4.1 Основные принципы и функциональные возможности графической системы с выводом ограничений целостности 102
3.4.2 Логика диалога работы графической системы с выводом ограничений 104
3.5 Выводы по третьей главе 108
4. Экспериментальные исследования графического представления элементов машиностроения на компьютерной модели 109
4.1 Особенности применения редактора с выводом ограничений целостности 109
4.2 Применение графического редактора для разработок в области машиностроения 111
4.3. Применение редактора для проектирования кинематических схем 116
4.4 Анализ эффективности системы с выводом ограничений целостности 120
4.4.1 Эффективность алгоритма удовлетворения ограничений 120
4.4.2 Эффективность алгоритма вывода ограничений 121
4.5 Выводы по четвертой главе 122
Основные результаты и выводы 123
Литература 124
- Анализ существующих подходов к построению пользовательского интерфейса в АСУТП
- Требования к графическому редактору, использующему вьгаод ограничений целостности
- Представление реализации графического редактора в обозначениях языка UML
- Применение графического редактора для разработок в области машиностроения
Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время появилось большое количество программных систем, служащих для создания графического пользовательского интерфейса в АСУТП и АСТПП, возрос интерес к методам их создания. Пользователь, как правило, не обладает специализированными знаниями, связанными с управлением сложными вычислительными системами. Поэтому в современных графических пользовательских интерфейсах (ГПИ) применяются различные методы, позволяющие пользователю упростить процесс взаимодействия с системой. Среди этих методов - метод, основанный на метафоре модели мира, прямое манипулирование объектами, вывод геометрических ограничений и т.д. При этом пользователь должен иметь возможность быстро изучать принципы работы с системой и наиболее .эффективно решать свои прикладные задачи.
Исследования в области построения графического пользовательского интерфейса позволили выявить следующее:
1) Объекты современного графического пользовательского интерфейса
должны сохранять геометрические соотношения.
-
Эти соотношения должны обслуживаться пользовательским интерфейсом вместе с графическими объектами в БД как ограничения целостности.
-
Проблема задания геометрических соотношений - ограничений целостности в пользовательских интерфейсах до конца не решена.
-
Существуют попытки логически выводить ограничения целостности из действий пользователя.
Большинство современных интерактивных программных средств в АСТПП в той или иной мере используют геометрические ограничения целостности. Они находят свое применение в подсистеме ведения графической документации, системе управления интерфейсом пользователя, при создании и управлении оконной подсистемы, в управлении графическими проекциями модели, помогают сохранять целостность самой модели к В_ряде других подсис-
К)С национальна*!
БИБЛИОТЕКА |
4 тем. Однако вопросы, связанные с выводом геометрических ограничений, еще не разработаны до конца. Этим и объясняется актуальность диссертационной работы.
Объектом исследования в данной работе служат алгоритмы и методы построения экспертной и диалоговой подсистем создания графических объектов в АСТПП машиностроения.
В качестве предмета исследования рассматривается подсистема ведения диалога с пользователем, предоставляющая возможность логического вывода геометрических соотношений между графическими объектами.
Цель диссертационной работы: снижение трудоемкости изготовления технологической графической документации в АСТПП машиностроения путем использования алгоритма, построенного на базе усовершенствованного алгоритма Rete.
Указанная цель требует решения следующих задач:
анализ методов и средств ведения технологической графической документации в АСТПП машиностроения;
разработка концептуальной модели подсистемы ведения графической документации с выводом и поддержкой геометрических ограничений целостности;
разработка математической и компьютерной моделей системы; экспериментальное исследование представления графических элементов в АСТПП машиностроения на компьютерной модели. Научная новизна работы:
-
Разработаны новые математические модели и алгоритмы вывода геометрических ограничений целостности, построенные на основе усовершенствованного алгоритма Rete.
-
Разработаны синтаксис и семантика языка продукционных правил для вывода ограничений целостности.
-
Разработаны спецификации графического редактора с выводом ограничений целостности в нотации языка UML.
5 4. Разработан программный продукт для подсистемы ведения графической документации в АСТПП машиностроения. Практическая ценность работы.
-
Разработана математическая и компьютерная модели для подсистемы ведения графической документации в АСТПП с поддержкой геометрических соотношений между графическими объектами.
-
Разработан графический редактор, использующий вывод геометрических ограничений целостности.
Реатазания и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Информационные системы» Орловского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на
следующих научно-технических конференциях: Третья всероссийская научная
конференция молодых ученых и аспирантов, Таганрог (2000 г.); Международ
ная научно-практическая конференция «Финансовый менеджмент, учет и кон
троль с использованием современньж информационных технологий», Орел
(2001 г.); 1-я Международная научно-практическая конференция ЭНЕРГО- И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ - XXI ВЕК, Орел (2002 г.); Научно-техническая кон
ференция учащихся, студентов, аспирантов и молодьж ученьж НАУКОЕМКИЕ
ТЕХНОЛОГИИ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
(TECHNOLOGY&SYSTEMS-2003), Москва (2003 г.); Международная научно-техническая конференция «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (ИТНОП), Орел (2004 г.). По результатам исследований опубликовано 8 работ. Подана заявка на регистрацию программы для ЭВМ «Графический редактор с выводом и поддержкой геометрических ограничений целостности».
Положения, выносимые на защиту.
1. Математическая модель и алгоритмы для вывода геометрических ограничений целостности, построенные на основе усовершенствованного алгоритма Rete.
-
Синтаксис и семантика языка продукционных правил для вывода геометрических ограничений целостности.
-
Спецификации графического редактора с выводом ограничений целостности в нотации языка UML.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и изложена на 134 страницах. В диссертационной работе имеется 17 рисунков, 8 таблиц, список использованных источников, содержащий 116 наименований.
Анализ существующих подходов к построению пользовательского интерфейса в АСУТП
В настоящее время существует большое количество различных инструментальных средств, используемых для создания SCADA-систем. Наиболее распространенными среди них являются: Intouch (США), Citect (Австралия), Fix (США), Genesis (США), Factory Link (США), Real Flex (США), Sitex (Великобритания), TraceMode (Россия).
Большую группу программ для решения задач автоматизации составляют программы сбора и обработки данных. Наиболее известными в России являются пакеты Lab VIEW и LabWindows фирмы National Instruments. Пакет LabVTEW представляет собой средство графического программирования для систем сбора информации, а пакет LabWindows - средство интерактивного программирования на языке Си. В общем случае такое ПО не предназначено для автоматизации производства. Оно служит для разработки систем управления приборами, сбора данных и анализа, т. е. для автоматизации научных, лабораторных исследований.
Вторую группу составляют системы, предназначенные для автоматизации собственно технологических процессов - создания АСУ ТП1X1.
Средства визуализации - одно из базовых свойств SCADA-систем. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом. Объекты могут быть простыми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т. д.) и сложные. Возможности агрегирования сложных объектов в разных SCADA-системах различны. Все SCADA-системы включают библиотеки стандартных графических символов, библиотеки сложных графических объектов, обладают целым рядом других стандартных возможностей. Но, тем не менее, каждая SCADA-система обладает присущими только ей особенностями.
Программное обеспечение InTouch фирмы Wonderware является объектно-ориентированным генератором прикладных программ для промышленной автоматизации, управления процессами и сбора информации с человеко-машинным интерфейсом (MMI).
Компонентами среды разработки Intouch являются: - WindowMaker - инструментальная среда разработки приложений; - Application Explorer - представление приложения в иерархическом виде с доступом к любому компоненту приложения и многим часто используемым командам и функциям WindowMaker. Проект, созданный в пакете InTouch, представляет собой набор окон с различными графическими и текстовыми объектами. Свойства каждого окна (наличие заголовка, цвет фона, размеры и т. д.) определяются при его создании. Инструментарий InTouch представлен пятью инструментальными панелями, сгруппированными по функциональному принципу. Одну из них составляет панель рисования Drawing, которая включает инструменты для создания простых и сложных объектов. Ряд инструментов панели рисования предназначен для простых объектов: прямоугольник (квадрат), скругленный прямоугольник, окружность (эллипс), прямая линия, ломаная линия, многоугольник, текстовый объект и трехмерная кнопка. С помощью других инструментов панели рисования могут быть созданы сложные объекты операторских интерфейсов: контейнер для вставки растровых изображений, тренд реального времени и архивный тренд. WindowMaker поддерживает четыре базовых типа простых объектов: линии, заполненные контуры, текст и кнопки. Каждый из этих простых объектов имеет свойства, влияющие на его внешний вид. Такими свойствами являются цвет линии, цвет заполнения, высота, ширина, ориентация и т. д., которые могут быть статическими или динамическими /1/. В итоге, графические средства пакета Intouch предоставляют оператору широкий набор возможностей: - традиционный для пользователей Windows инструментарий; - контекстное меню для окон, графических объектов и полей диалогов; - широкий спектр динамических свойств объектов; - библиотеку мастеров-объектов (wizards). Особенностью SCADА-системы Citect является режим распределенной разработки приложений, поскольку часто необходима многопользовательская разработка приложений. Во-вторых, в SCADA-систему Citect заложено огромное многообразие подходов к разработке приложений, поскольку мера использования внутренних ресурсов системы разработки зависит от профессиональных навыков разработчика, от глубины понимания Windows-технологий, от требований проекта. Компонентами среды разработки Citect являются: - Citect Explorer - представление списка проектов и их стандартных папок в иерархическом виде с доступом к любому компоненту проекта; - Project Editor (редактор проектов) - среда создания, конфигурирования и редактирования задач, не связанных с графическими страницами проекта; - Graphics Builder (построитель интерфейсов) - среда создания и редактирование графического интерфейса; - Cicode Editor (редактор Cicode) - полнофункциональная интегрированная среда для создания и отладки программ на языке Cicode. Проект Citect обычно состоит и целого ряда страниц (pages), которые выводятся на экран компьютера. Эти графические страницы обеспечивают "окно в процесс". С помощью графических страниц происходит процесс взаимодействия оператора с системой управления, в том числе восприятие данных и ввод управляющих воздействий. Важно создать графические страницы таким образом, чтобы они охватывали весь технологический процесс и предоставляли one 16 ратору всю необходимую для управления информацию. Причем процесс создания графических страниц проекта должен быть максимально упрощен, и разработчика надо снабдить полным и удобным инструментарием /1/. Chect предлагает разработчику следующие возможности:
Требования к графическому редактору, использующему вьгаод ограничений целостности
Как говорилось в первой главе, применение ограничений в интерактивных графических системах дает много преимуществ. Но в то же самое время возникает целый ряд проблем. Интерактивные графические системы строятся на основе классических подходов объектно-ориентированного проектирования и программирования /2/, в то время как ограничения, возникшие из программирования с ограничениями, требуют иных подходов.
В объектно-ориентированном программировании система представляется объектами, внутренняя структура которых скрыта от пользователя. Для взаимодействия с другими объектами каждый объект системы обладает интерфейсом -множеством методов, применимых к данному объекту. Объекты взаимодействуют друг с другом путем использования объявленных в интерфейсе операций, что обеспечивает динамическое поведение всей системы.
В программировании с ограничениями модель системы представляется в виде графа, включающим ограничения целостности и связываемые ими объекты. В этой системе должны предусматриваться несколько механизмов. Один из них определяет состояния объектов, которые удовлетворяют всем требованиям, установленным ограничениями. Другой механизм позволяет осуществлять вывод ограничений или геометрических зависимостей, которые могут быть установлены между объектами. Таким образом, объекты связываются в единую сеть, и изменение состояния одного объекта ведет к изменениям во всей сети.
В качестве основных функций графического редактора, реализующего вывод геометрических ограничений целостности можно выделить следующие: 1) Визуализация модели. В общей структуре системы графический ре дактор отвечает за визуализацию графических изображений с учетом их гео метрических особенностей. 2) Управление взаимодействием с моделью. Графический редактор должен иметь набор средств для конструирования из элементарных объектов законченных изображений, и должен обеспечивать управление размерами гра фических объектов. Кроме того, в графическом редакторе должен присутство вать механизм, осуществляющий вывод ограничений целостности между объек тами. Перечисленные выше функции графического редактора должны реализо-вываться средствами пользовательского интерфейса. Следовательно, в общей структуре графического редактора с выводом ограничений пользовательский интерфейс занимает одно из центральных мест. Сформулируем основные требования к графическому редактору: 1) Проектируемые в графическом редакторе изображения имеют сложную структуру. Поэтому ПИ должен обеспечивать создание и управление объектами сложной структуры. 2) В процессе редактирования некоторые свойства графических объектов должны оставаться неизменными. Или иными словами, модель проектируемого изображения, с которой в процессе работы взаимодействует пользователь, должна сохранять свою целостность, а не распадаться на отдельные части. 3) В процессе создания и редактирования чертежа должен осуществляться логический вывод геометрических зависимостей между его объектами. Вследствие этого графический редактор должен иметь средства визуального представления выведенных зависимостей пользователю, позволяя ему выбрать и установить некоторое ограничение, тем самым в графический редактор должна быть встроена компонента - «интеллектуальный помощник». Помимо названных требований необходимо отметить и другие, которые учитывают человеческие факторы. Задача создания хорошего ПИ значительно усложняется тем, что при ее решении важно учитывать особенности пользователя-оператора, который в большинстве случаев является специалистом в своей предметной области и не имеет достаточного опыта работы с интерактивными графическими системами. Эти требования называются эргономическими. ПИ графического редактора с выводом геометрических ограничений между объектами основан на принципах прямого манипулирования, разработанных Б. Шнейдерманом /96/: 1) постоянное визуальное представление интересующих пользователя объектов; 2) вместо сложного синтаксиса - перемещение объектов и выбор их с помощью мыши; 3) пошаговые, обратимые операции, воздействие которых на объекты мгновенно; 4) представление для пользователя выведенных ограничений в виде пиктограмм, взаимодействуя с которыми он может принять или отвергнуть определенное ограничений; 5) поуровневый подход к обучению, позволяющий использовать систему с минимальными предварительными знаниями. Однако, в графическом редакторе с выводом геометрических соотношений между объектами, совместно с метафорой модели мира используется разговорная метафора. Ее использование сводится к выбору пользователем с помощью пиктограмм тех ограничений, которые будут установлены между объектами чертежа. Изображение, формируемое в графическом редакторе, реализующем вывод геометрических ограничений целостности, состоит из графических примитивов. Графические примитивы - объекты, неделимые с точки зрения их визуа 54 лизации. Именно графические примитивы составляют основу визуального уровня пользовательского интерфейса. В качестве основных графических примитивов можно выделить ТОЧКУ и ЛИНИЮ. Примитив ТОЧКА непосредственно не используется при формировании визуального представления. Два его атрибута X и Y определяют позицию в экранных координатах, и он служит основой для создания других объектов. Примитив ЛИНИЯ кроме простейших атрибутов ТИП (линии), ЦВЕТ, ТОЛЩИНА содержит информацию о концевых точках, компонентами которой являются начальная и конечная точки линии. С каждым графическим примитивом связывается метод визуализации Show, позволяющий отобразить графический примитив на устройстве вывода. Метод Move, позволяющий переместить графический примитив в указанную позицию. Метод Pick, определяющий выбор пользователем некоторого объекта. И целый ряд других методов, позволяющих взаимодействовать с объектом. Совокупность рассмотренных методов составляют интерфейс объекта. 2.2 Деталировка задач В соответствии с требованиями к графическому редактору с выводом геометрических ограничений целостности необходимо решить следующие задачи: 1) разработать структуру графического редактора с выводом ограничений целостности; 2) разработать систему вывода ограничений целостности; 3) разработать механизм удовлетворения ограничений целостности.
Представление реализации графического редактора в обозначениях языка UML
В соответствие с требованиями к графическому редактору с выводом ограничений целостности и его структуре» рассмотренной в главе 2, разработано представление реализации графического редактора средствами языка UML, изображенное на диаграмме компонентов (рисунок 3.1).
Унифицированный язык моделирования (UML) - язык визуального моделирования для решения задач общего характера, который используется при определении, визуализации, конструировании и документировании артефактов программной системы. С помощью языка UML можно фиксировать решения, принятые при создании различных систем. UML включает в себя семантические концепции, нотацию и руководящие указания. UML состоит из четырех частей, описывающих различные аспекты системы: статические, динамические, организационные и относящиеся к окружению /22/.
UML позволяет отображать и статическую структуру, и динамическое поведение системы. Система моделируется как группа дискретных объектов, которые взаимодействуют друг с другом таким образом, чтобы удовлетворить требования пользователя. В статической структуре задаются типы объектов, значимые для системы и ее реализации, а также отношения между этими объектами. Динамическое поведение определяет историю объектов и, их взаимодействие для достижения конечной цели.
В UML также есть конструкции для распределения моделей по пакетам, с помощью которых можно разделять систему на составные части. В программных разработках эти конструкции управляют различными версиями пакетов, а также описывать и контролировать зависимости между ними. Помимо этого в языке UML есть структуры, позволяющие отображать решения по реализации системы и организовывать выполняемые блоки программы в компоненты /22/.
На рисунке 3.1 показаны компоненты, представленные в системе, и существующие между ними зависимости.
Компонент диаграммы «Действия пользователя» обрабатывает действия пользователя при работе с графическим редактором. Действия пользователя при работе с графическим редактором можно разделить на две группы: действия, связанные с внесением или изменением информации о графических объектах, и действия, связанные с выбором или отклонением ограничений из некоторого набора представленных пользователю пиктограмм. При взаимодействии пользователя с системой происходит создание, модификация, удаление графических объектов (методы Insert, Pick, Move, Delete), а вместе с тем изменение информации об объектах в базе фактов, где данные о них представлены в виде атрибутной грамматики. Результатом работы компонента является модифицированное состояние базы фактов.
Компонент «База данных фактов» формирует представление информации о графических объектах и ограничениях, принятых в системе.
Компоненты на построенной диаграмме взаимодействуют посредством интерфейсов. Интерфейсы на диаграмме представлены в виде кружков. Непрерывная линия, идущая от компонента к кружку-интерфейсу, указывает на то, что данный компонент обеспечивает работу интерфейса. В том случае, когда от компонента к интерфейсу идет пунктирная стрелка, это означает, что компонент требует для своей работы наличия доступа к данному интерфейсу /22/.
Так на диаграмме компоненты «Действия пользователя» и «База данных фактов» взаимодействуют через интерфейс «Изменение данных об объектах». Результатом работы данного интерфейса является модификация базы данных фактов.
Компонент «Визуализация» осуществляет представление информации о графических объектах в графическом виде, удобном для пользователя. Так как вся информация о графических объектах хранится в базе фактов, то для их ви 85 зуального представления необходимо выполнить процедуры выбора информации об интересующих пользователя объектах. В дальнейшем выбранная информация используется для представления объектов в рабочей области окна графического редактора.
В результате компоненты «Визуализация» и «База данных фактов» взаимодействуют посредством интерфейса «Выбор данных об объектах». Основной задачей этого интерфейса является обеспечение процедур выбора информации о графических объектах, которые должны быть визуально отражены.
Разрабатываемый графический редактор с выводом геометрических ограничений целостности должен обладать свойством универсальности. Это значит, что внутри него должны присутствовать средства настройки системы для работы с конкретной предметной областью. В нашем редакторе функции настройки системы выполняет человек-эксперт. Основными задачами эксперта является редактирование продукционных правил, использующихся в системе вывода, исходя из требований заданной предметной области. Для вьшолнения этих задач на диаграмме введен компонент «Редактор правил». Основной задачей этой компоненты является редактирование продукционных правил, используемых для вывода используемых в системе ограничений. Возможность редактирования продукционных правил дает возможность задавать точность и правильность работы системы логического вывода..
Все правила, используемые графическим редактором с выводом ограничений целостности, хранятся в базе данных правил. На диаграмме (рисунок 3.1) набору правил соответствует компонент «База данных правил».
Применение графического редактора для разработок в области машиностроения
Конструирование деталей машиностроения имеет свои особенности. При создании узлов входящие в них детали стыкуются и, следовательно, между их размерами и взаимным расположением существуют явные зависимости, которые могут устанавливаться с помощью ограничений. При сопряжении одних деталей необходимы зазоры, другие детали требуют точного совпадения размеров. Например, диаметры отверстия и входящей в него оси явно зависят друг от друга /107/.
Иногда от размеров одной детали полностью зависят размеры другой. В таких случаях использование ограничений особенно эффективно. Конструктор изменяет форму только одной детали, адекватное изменение размеров другой детали обеспечивает механизм ограничений.
При разработке проектно-конструкторской документации значительное время занимает рутинное вычерчивание типовых элементов конструкции. Одни из них стандартизованы и, следовательно, изображаются заранее известным набором линий; другие (например, валы, втулки, шестерни) также имеют сходные виды в пределах некоторой группы. В том и другом случае существуют предпосылки для автоматизированного ввода графических данных.
Наиболее высокая степень автоматизации проектирования может быть достигнута с помощью специальных программ, каждая из которых генерирует в указанных областях чертежа проекции деталей или узлов определенной группы (винтов, гаек, подшипников и др.). Объем данных, которые вводят вручную, минимален: порядковый номер или код представителя группы, точка привязки и угловая ориентация его проекции. Разработка подобного программного обеспечения требует значительных трудозатрат квалифицированных программистов и оправдана при условии его интенсивного использования, когда проектируемые конструкции однообразны и содержат большое количество типовых элементов ограниченной номенклатуры. В противном случае применяют более универсальные средства автоматизации проектирования, позволяющие трансформировать изображения технических объектов, размерами и пропорциями которых варьируют в соответствии с конкретными условиями применения.
Изображения стандартных или типовых деталей часто приходится вставлять в различные чертежи. Если при этом изменяют соотношение размеров деталей, то большинство программ, работающих с чертежами, создают базовое изображение как параметризованный объект, который впоследствии можно трансформировать, изменяя значения различных параметров.
На рисунке 4.2, б-г показаны чертежи втулок, полученные трансформированием базового чертежа (рисунок 4.1). Чтобы получить трансформированный объект, большинству программ, работающих с чертежами, достаточно ввести имя базового объекта и необходимые значения параметров. Остальные данные вводятся автоматически, они являются постоянными для данной группы объектов либо зависимыми от значений параметров /107/.
Изображение, представленное на рисунке 4.1 представляет собой базовый чертеж. Нетрудно видеть, что на нем представлены зависимости или ограничения, с которыми работает система. Так отрезки с длинами db &i и Другие являются горизонтальными и должны таковыми оставаться. Отрезки с длинами I1-I2, Ь являются вертикальными и при модификации или трансформировании чертежа, эта зависимость должна оставаться. Также на базовом чертеже углы наклона отрезков 13 остаются неизменными, а именно равными 45.
Как видно из рисунка 4.2 возможно не только изменение размеров базового объекта, но также упрощение его формы. Компьютерные технологии, обеспечивающие трансформирование чертежей и основанные на методах параметризации, например, позволяют получить изображение без выступа, представленное на рисунке 4.2, г, заданием следующих параметров:
Изображение, показанное на рисунке 4.2, в можно получить если при использовании методов параметризации установить значение R=0. На рисунке 4.2, г, чертеж формируется в результате задания ширины фаски, равной нулю, т.е. Ь=0.
Разработанная система работает на иных принципах. Здесь пользователь интерактивно взаимодействует с системой как при создании чертежа, так и при его модификации.
При этом пользователю не нужно вводить числовые значения параметров объектов чертежа. Например, при создании отрезка Ь на рисунке 4.1, пользователь просто рисует отрезок так, как он должен приблизительно располагаться. При этом система оповещает пользователя о возможных углах наклона отрезка, т.е. происходит вывод ограничений целостности на стандартные значения угла (0,15, 30, 45,60 градусов и т.д.). Выведенное системой ограничение отображается для пользователя в виде пиктограммы и он имеет возможность принять или отклонить ограничение.
Гибким инструментом является как раз возможность отказаться от ограничения, которое ранее было принято. Это зачастую необходимо при модификации или трансформировании чертежа, т.е. когда пользователь желает изменить некоторые объекты на нем. В результате при отказе от ограничения и изменении свойств объекта, пользователю предоставляется новый выбор, который он может принять или отвергнуть. В дальнейшем все ограничения, которые были ранее приняты пользователем, сохраняются и удовлетворяются системой за счет механизма удовлетворения ограничений целостности. Так, чтобы получить изображение, подобное рисунку 4.2, б, пользователю необходимо трансформировать отрезок 13 таким образом, чтобы он был расположен приблизительно вертикально. В результате будет выведено ограничение о том, что угол наклона отрезка Із составляет 90, которое пользователь может принять. В дальнейшем он может изменить длину отрезка 1Г12.
