元件設計流程   

關於『機電元件設計』的部份,主要以四個階段來加以設計:確認設計任務(找出所要設計的機電元件)、概念設計、實質設計、及細部設計。 

四個階段主要的工作重點

這四個階段主要的工作重點大致包含:

1.      確認設計任務:

Ø          找出所要設計的機電元件

Ø          收集設計要求相關的資訊

Ø          推敲形成設計規範

2.      概念設計:

Ø          尋找可用於本設計的原理、原則

Ø          決定輸入(Input)、輸出(Output)

Ø          建立設計之功能架構

3.      實質設計:

Ø          依據構想設計所產生的構想,決定草案

Ø          初步程式編寫

Ø          檢討失誤與疏忽

4.      細部設計:

Ø          建立優良的人機介面

Ø          程式化

Ø          測驗

Ø          完成所又零組件之詳細設計

Ø          完成所有設計材料之材料表

Ø          完成各項機電元件之書面資料(如:程式註解、參考資料……等)

元件設計技巧之簡介

“機電整合軟體”的元件設計部份有別於之前學長利用Visual Basic(後面簡稱VB)親切的使用介面來編寫程式,由於VB在程式編寫方面雖然已比一般的傳統程式編寫簡單許多,但變數的繁瑣定義與各表單間轉換的不方便,如今的設計部份則是利用更快速、更簡易的文字檔形式來加以編寫,而編寫完成的程式再經由VB Script的內定函數提供轉換,已達到程式的運算與編輯。而此種創新更爲往後的元件擴充帶來更方便、更快速的編寫模式。

“機電整合軟體”中最重要的部份即“機電元件設計”,這也是另一項需要不斷開發、擴充的重要部份。而在初編寫時需先打開一記事本,才能開始做程式編寫的動作。如圖2-2 所示。

2-2

元件設計部份大致被分爲五大部份,分別是:1.檔案名稱2.元件名稱與ICON設定3.輸入項4.輸出項5.程式編寫區域。如圖2-3 所示。

圓角矩形圖說文字: 1.檔案名稱
圓角矩形圖說文字: 2.元件名稱與ICON設定

 

 


 

圓角矩形圖說文字: 3.輸入項
圓角矩形圖說文字: 5.程式編寫區域
圓角矩形圖說文字: 4.輸出項

2-3

元件設計製作

    由圖二清楚看出利用文字文件的形式來建立元件的程式碼,大致可分爲五大項,再此將以一範例說明,使讀者更能瞭解此種編寫模式的簡易與快速。

一、檔案名稱

檔案名稱所指的是將此檔案儲存時,所賦予簡單易了的代號名,此名稱應與所設計的機電元件相關才可,以免當設計人員從事修改的動作時,找不到機電元件的檔案。再此開啓一新記事本並將其檔案存檔,檔名爲正齒輪減速機構。如圖2-4 所示。

2-4

二、元件名稱與ICON設定

此項所代表的可分爲三個小部份,依序分別是元件名稱、元件代表圖形與圖形的長寬。在此將「齒輪組, 正齒輪.GIF,1800,1200」輸入於記事本中。如圖2-5 所示。

2-5

三、輸入項

設計一機電元件,最主要的工作便是利用已知的條件來運算出設計者所需要的數值,相對的,設計者所輸入的專案便會影響到一個元件最後運算的數值,因此我們必須知道設計一機電元件時,我們所能知道的是哪些數值,而這些數值就是我們所要的輸入項了。

當設計者利用記事本輸入所需的輸入項時,應於元件名稱下打上兩個*號後再依序輸入所需的輸入項,而每一輸入項的輸入值亦有規定,依序分別爲輸入專案、運算代號、預設值與備註(即單位名稱),而每一輸入值再以逗號加以區隔。再此將齒輪組所需要的輸入項依規定一一輸入。如圖2-6 所示。圖中有一較特別的地方,在一些輸入項的備註地方可以看到「Mdb」這個字,這所代表的是資料庫的連結與抓取,將於稍後再做說明。

2-6

四、輸出項

機電元件設計中,另一重要的便是輸出項了,由此項所獲得的數值可以判斷元件是否符合設計者的需求,因此此項的功用即在把設計者所需的需求一一表現出來。而在記事本中,輸出項的輸入模式和輸入項的規定是相同的,設計者只要將所需的輸出值依規定一一輸入即可。如圖2-7 所示。

2-7

五、程式編寫區域

當設計者把輸入項與輸出項都決定好了以後,所欠缺的便是運算式了,而在此程式編寫區域中,所做的動作便是把一條又一條的運算公式以程式碼的方式呈現出來,而在此編寫的區域當中,又可分為幾部份,分別為函數的建立、輸入值是否合適的判斷、資料庫數值的抓取與計算區。如圖2-8 2-92-10 所示。

圓角矩形圖說文字: 函數的建立

2-8

 

圓角矩形圖說文字: 資料庫數值的抓取
圓角矩形圖說文字: 輸入值是否合適的判斷

2-9

圓角矩形圖說文字: 計算區

2-10

當所有的判斷式與運算公式都輸入完後,即完成了元件設計的最初步,將檔案儲存於主程式的資料夾中,再開啟主程式來對元件做第一步的測試動作,當元件有錯誤訊息或有更新的資料時,開啟元件檔案加以修改,直到元件達到設計者的使用需求為止。

資料庫的建立

在設計一機電元件時,除了主要的運算公式外,另一項就是相關資料數值的建立、查詢與抓取,而資料庫的建立,在本軟體中,採用VB增益集中的“資料庫管理員”來建立資料庫。如圖2-11 所示。

2-11

    開啟“資料庫管理員”後,將滑鼠移至檔案的地方按壓右鍵,即出現功能表,再依序選擇新增→Microsoft Access→Version 7.0 MDB,當按壓Version 7.0 MDB後,“資料庫管理員”會要求先輸入檔案名稱,將檔名為齒輪材料輸入後,即可開始建立資料檔。如圖2-12 所示。

2-12

    檔名輸入完畢後,可以看到如圖2-13 所示圖案。將滑鼠移至資料庫視窗中Properties的地方按壓右鍵,使其出現功能表,再選擇新增資料表,點選後出現如圖2-14 所示的圖案。這時要先建立資料表的名稱與資料表中各欄位的名稱與設定。當所有的欄位名稱與設定都輸入完畢,點選建立資料表,此時即完成建立一新資料表的動作。

2-13

2-14

如圖2-15 所示,點選用黃線圈起來的工具圖檔後,再將滑鼠移至紅線區域,雙擊齒輪用材料這個資料表,會出現一資料表,此時將各項資料一一輸入,重複做更新與新增的動作,直到能滿足設計者的需求為止,當輸入完畢後,選擇資料表上的關閉選項,再於“資料庫管理員”上按壓檔案→關閉,即完整建立一資料檔,日後可於程式上提供資料庫的連結與各數值的抓取。

2-15

資料庫的連結與資料的抓取

在設計元件時,常常會利用各項資料表的數值對元件做更快速與準確的運算,而在本設計軟體中也提供了資料的連結與查詢,使得設計者可以免去繁瑣的查表動作,而達到更快速的設計。

首先對資料庫如何連結先做說明,打開記事本於輸入項的備註做資料庫的連結,以連結正齒輪所用材料表為例,其程式碼為〝Mdb正齒輪所用材料.齒輪用材料.材料〞,「Mdb」所代表的是資料庫的副檔名,也是主程式中讀取資料庫時的關鍵字,「正齒輪所用材料」所代表的是資料庫的檔案名稱,「齒輪用材料」所代表的是資料表的名稱,「材料」所代表的是所要連結的欄位,當所有輸入與設定完成後,於主程式所表現出的資料表模式為一下拉式選單,如圖2-16 所示紅色區域所示。

2-16

    資料庫連結完畢後,所要做的動作便是資料的抓取與應用,以抓取材料表中的容許覆變抗彎應力值為例,其程式碼為SB=Fun.MdbTab("正齒輪所用材料.齒輪用材料.材料",MAT,"容許覆變抗彎應力(kg/mm^2)",0),其中「SB」為一變數代號,在此所代表的是容許覆變抗彎應力值,「Fun.MdbTab」為主程式中的一內建函數,當程式跑到此項時,可以辨別出此為一資料搜查的指令,「"正齒輪所用材料.齒輪用材料.材料"」為資料搜尋的所在地,其寫法就如同資料連結的方法一樣,值得一提的是它可以變數代替,其寫法為變數="正齒輪所用材料.齒輪用材料.材料",而此種利用變數的替代方法可以省去重複輸入的動作,有助於程式的簡潔與寫程式的便利,另一項「MAT」,為選擇材料時所代表的變數,「"容許覆變抗彎應力(kg/mm^2)"」所代表的是將要抓取資料的欄位,「0」所代表的是將要抓取的資料值,若將0更改為-1或“Previous”代表取前一項,若更改為1 or“ Next” 則代表取後一項,而資料的抓取方式如圖2-17 所示。

直線圖說文字 3 (無框線): 下一筆資料
直線圖說文字 3 (無框線): 所要的資料
直線圖說文字 3 (無框線): 上一筆資料
文字方塊: 2.再依所要抓取資料的欄位抓取資料
文字方塊: 1.先找出所選的材料