مقاله بررسی تکنولوژی طراحی و تولید به کمک کامپیوتر (CADCAM) در 57 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه

مقدمه نویسنده:

رشد روزافزون تکنولوژی کامپیوتر و قابلیت‌های کنترلی، محاسباتی و گرافیکی آن موجب شده است تا این دستاورد حیرت‌انگیز بشری به عرصه طراحی و تولید قطعات صنعتی قدم بگذارد. استفاده از کامپیوتر در فرآیندهای طراحی و تولید «تکنولوژی طراحی وتولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM

[Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing]

نام دارد . هنگامی که قطعات دارای تنوع و پیچیدگی‌های بسیاری هستند و نمی‌توان برنامة ساخت آنها را توسط ماشین CNC و به کمک دست انجام داد،‌کامپیوترها و نرم‌افزارهای کاربردی در هر دومرحله طراحی و ساخت به کمک انسان می‌آیند. برنامه ریزی فرایند ساخت، برنامه‌ریزی ملزومات مواد، کنترل کیفیت و تمامی مسائل مربوط به مدیریت خودکار تولید،‌با استفاده از این تکنولوژی به راحتی امکان‌پذیر است.

در سالهای اخیر نهدهای صنعتی کشورمان نیز به تدریج به اهمیت شناخت و به کارگیری تکنولوژی CAD/CAM پی‌برده‌اند. اینجانب نیز با توجه به مشغول بودن در صنعت هوافضا و نیاز به ساخت و مدلسازی و طراحی قطعات با استفاده از این فرآیند، اقدام به انتخاب این موضوع برای پروژة پایان تحصیلی خود نمودم. امید است این اقدام، پیش زمینه‌ای برای استفاده بیشتر از این فرایند برای تولید قطعات مورد نیاز کشورمان برای خودم و خوانندگان آن باشد.

1-1 تاریخچة CAD/CAM

در قرن 19 انقلاب صنعتی موجب رشد توان فیزیکی بشر شد. در قرن 20 نیز دومین انقلاب صنعتی با ظهور کامپیوترها به وجود آمده و قابلیت‌های فکری بشر را رشد داده است.

امروزه بدون استفاده از کامپیوتر نمی‌توان پروژه صنعتی مهمی را انجام داد. از اواخر دهه 50 میلادی با قوی شدن ظرفیت ذخیره و سرعت عملیات کامپیوترها، کاربرد آنها در پروژه های مهندسی به طور وسیعی روبه فزونی نهاد. مخصوصاً با ظهور تکنولوژی میکروالکترونیکی VLSI یا مدار مجتمع با مقیاس بسیار بزرگ، سخت‌افزار کامپیوتر هر روز ارزان و ارزان‌تر شد؛ به گونه‌ای که شرکت‌های صنعتی تمایل پیدا کردند، تا از قابلیت‌های آن استفاده کنند. به دلیل کوچک شدن سخت‌افزار کامپیوتر، این ابزار به سرعت در زمینه‌هایی از صنعت نفوذ کرد که به دلیل بزرگ بودن اندازة کامپیوترهای سنتی، امکان نفوذ چندانی نداشت. در نتیجه این تحولات در علم کامپیوتر، “طراحی به کمک کامپیوتر” و “تولید به کمک کامپیوتر” (CAD/CAM) به خاطر قابلیتی که در افزودن “بهره‌وری” داشت ،‌به سرعت در صنایع مهندسی مقبولیت یافت. همان‌طور که نام CAD/CAM نشان می‌دهد، این تکنولوژی می تواند چنین تعریف شود: “استفاده از کامپیوترها به منظور کمک به فرایند طراحی و تولید”؛ به عبارت دیگر CAD/CAM عبارت است از کابرد کامپیوترها در فرایند تولید قطعات مهندسی که از دفتر نقشه کشی شروع شده و پس از دپارتمان تولید، کارگاه ماشین، دپارتمان کنترل کیفیت، نهایتاً به انبار قطعات ساخته شده ختم می گردد.

این تکنولوژی روشی موثر، صحیح و رضایت‌بخش را برای طراحی و تولید محصولات با کیفیت عالی بیان می‌کند. CAD/CAM شامل دو بخش جداگانه به نام‌های ذیل می باشد:

1- طراحی به کمک کامپیوتر Computer Aided Desing

2- تولید به کمک کامپیوتر Computer Aided Manu facturing

این دوبخش در طی 30 سال گذشته به طور مستقل رشد کرده‌اند و هم اکنون هردوی آنها با هم تحت عنوان سیستم‌های CAD/CAM یکپارچه شده‌اند. معنای یکپارچگی این است که کلیه عملیات طراحی و تولید می تواند در یک سیستم واحد مورد نظارت و کنترل قرار گیرد.

طراحی به کمک کامپیوتر، اساساً بریک تکنیک متنوع و قدرتمند به نام گرافیک کامپیوتری (Computer Graphics) استوار است. گرافیک کامپیوتری عبارت است از ایجاد و دستکاری اشکال بر روی یک دستگاه نمایش به کمک کامپیوتر، گرافیک کامپیوتری در سال 1950 در دانشگاه ام.آی. تی آمریکا پایه‌ریزی شد و اولین تصاویر ساده برروی کامپیوتر «ویرل‌ونید» Whirlwind نمایش داده شد. با ظهور سخت‌افزار پیشرفته که حافظه و سرعت آن بالا و ارزان نیز بود، نرم‌افزارهای جدیدتری نیز در زمینه گرافیک به وجود آمدند. نتیجه چنین تحولی، کاربرد روزافزون CAD در صنعت بود. در آغاز، سیستم‌های CAD به صورت ایستگاههای نقشه‌کشی خودکاری بودند که در آن رسام‌های Plotter تحت کنترل کامپیوتر، نقشه‌های مهندسی را تولید می‌نمودند.

امروزه سیستم های CAD می‌توانند به مراتب بیشتر از نقشه‌کشی عادی کار انجام دهند. برخی از سیستم‌ها دارای قابلیت‌های تحلیلی نیز هستند . برای نمونه نرم‌افزارهایی از CAD وجود دارند که با روش المان محدود می توانند قطعات را از نظر مسائل تنش، حرارت و مسائل مکانیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. همچنین نرم افزارهایی از CAD وجود دارند که می‌توانند حرکت قطعات را نیز مورد مطالعه قرار دهند. تولید به کمک کامپیوتر اساساً با ظهور کنترل عددی Numerical) Control) یا (NC) مطرح شد. در اواخر دهة 40 فردی به نام “جان پارسونز” Jon T.parsons روشی خاص برای کنترل یک ماشین ابزار ابداع کرد. در روش او کارت‌های سوراخ شده (Punched Cards) به کار برده شده بود. تا اطلاعات مختصاتی حرکت ماشین به آن ارائه گردد. در این حالت، امکان انجام ماشین‌کاری روی سطوح موردنظر توسط ماشین میسر می‌شد. با مشخص شدن مقادیر عددی برای حرکت محور ماشین ابزار، تحولی در حرکت مکانی ماشین ابزار ایجاد شد. اولین نمونه ماشین NC در سال 1952 ساخته شد. تا بتواند توانایی‌های آن را بیان کند. سپس، سازندگان ابزار و صنایع تولیدی متحداً ماشین‌های NC جدیدی متناسب با نیازهایشان ساختند. در اواخر دهة 50 کامپیوترها در دسترس بودند و مسلم شده بود که آنها می‌توانند مقادیر عددی مورد لزوم ماشین‌های کنترل عددی را تولید نمایند.

در این مرحله نیروی هوایی آمریکا با پرداخت مبالغ زیادی به دانشگاه ام.آی. تی خواستار طراحی یک برنامه‌نویس قطعه شد که بتواند برای تعریف حرکات هندسی ابزار، در ماشین‌های کنترل عددی به کار گرفته شود. نتیجه این کار پیدایش زبان APT [Auto matically Programed Tools] شد،‌که امروزه به عنوان زبان استاندارد ماشین NC ساخته شده است.

APT امکاناتی را فراهم می آورد که برنامه نویس قطعه می‌تواند میان دستورالعمل‌های ماشین‌کاری و ماشین ابزار ارتباط برقرار سازد. با ATP برنامه‌نویس می تواند اشکال ابزار، تلرانس‌ها،‌تعاریف هندسی، حرکات ابزار و فرامین کمکی ماشین را تعریف کند. تعدادزیادی زبان برنامه‌‌نویسی NC نیز براساس زبان APT بعداً به وجود آمدند. همانگونه که شرح داده شد، پیشرفت‌های اولیه CAM عمدتاً در حوزة کنترل عددی تمرکز داشته است. تا این اواخر، فرامین و دستور‌العمل‌های NC هنوز در دست انسان تولید و تصحیح می‌شدند.هم‌اکنون سیستم‌های CAM می‌توانند برنامه‌های NC را با درجه‌ای از صحت ودقت بالا تولید کنند و مسیر ابزار (Cutter Line) را برای مشخص شدن ترتیب مراحل ساخت روی صفحه تصویر Monitor سریعاً نشان دهند. برخی از این سیستم‌ها حتی قابلیت مدیریت کارخانه را نیز دارند؛ و جریان کار و مواد را در طول کارخانه هدایت می‌کنند. دست آورد تکنولوژیک جدیدی که به تدریج به جمع فعالیت‌های CAM پیوست، که در آن بازوهای متحرک خودکار، قطعات کاری و ابزارها را به کار می گیرند. ]رجوع به 1و 8[

2-1 مثالهایی کاربردی از تکنولوژی CAD/CAM در جهان

- درسیستم‌های اولیه CAD/CAM ، بیشتر تجهیزات حجیم بودند و قیمت بالای چند میلیون دلار داشتند. همچنین برای به کاربردن آنها نیاز به یک اپراتور بود که به کارهای برنامه‌ریزی و کاربرد کامپیوتر آشنایی داشته باشد. درنتیجه فقط شرکتهای بزرگ ساخت هواپیما و صنایع هوافضا و خودروسازی قادر به استفاده از آنها بودند؛ و هنوز هم بسیاری از تجیهزات سیستم‌های CAD/CAM تحت استفاده انحصاری این شرکت‌های بزرگ قرار دارد.

اما در حین سیر نزولی که در اندازه و قیمت این مجموعه روزبه روز صورت می‌گیرد، قدرت محاسباتی آنها بالا می‌رود. نتیجه این امر رشد و گسترش وسیع و سریع سیستم‌های مذکور در صنایع عمومی بود که از طریق وارد شدن این سیستم‌های مستقل و نه‌چندان هزینه بر که در آنها استفاده کننده می‌تواند عملیات طراحی خیلی پیچیده، تجزیه و تحلی و دیگر کارهای تولیدی را انجام دهد ،‌صورت گرفت. این امر یعنی بهره گیری از کامپیوترهای کوچک ،‌به استفاده کننده اجازه می‌دهد که بدون آموختن برنامه‌نویسی و نحوة‌ کاربرد کامپیوتر، از مزایای آن بهره بگیرد. اگرچه سیستمهای خیلی پیشرفته در کارخانه‌های بزرگ باقی می‌مانند، ولی بسیاری از کارخانه های کوچک که قبلاً توانایی خرید سیستم‌های CAD/CAM را نداشتند، هم‌اکنون جزواستفاده کنندگان این سیستم ‌ها می باشند. البته مهمترین انگیزه استفاده از CAD/CAM افزایش بهره‌وری Productivity مهندسی است. هزینه‌های بسیار زیاد تولید سنتی سفینه‌های فضایی، این کارخانه ها را واداشت که از چندین سال قبل برای تولید اقتصادی‌تر هواپیما، به فکر تجهیز کارخانه‌هایشان به سیستم‌ CAD/CAM بیفتند. به همین ترتیب ، صنایع خودروسازی این تکنولوژی را به عنوان بهترین راه ‌طراحی و تولید اتومبیل‌ها قلمداد کردند. طراحی وتولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM ،‌امروزه ،‌به همة صنایع سرایت کرده است و در تولید بسیاری از محصولات به کار گرفته می شود.

1-2 مقدمه:

تعریف و بیان شکل هندسی یک قطعه، اولین و آخرین گام از فعالیت‌های طراحی و مهندسی را تشکیل می‌دهد. درگذشته و به طور سنتی این کار توسط نقشه‌های اجرایی دوبعدی ترسیم شده توسط دست صورت می‌گرفته است.

امروزه با پیشرفت‌های حاصله در زمینه سخت‌افزار و توسعه نرم‌افزارهای قدرتمند گرافیکی، به آسانی می توان با استفاده از داده‌های شکل هندسی یک جسم، مدل کامپیوتری سه بعدی آن را تهیه کرد. منظور از مدل کامپیوتری ، بیان ریاضی شکل هندسی یک جسم در فضای سه‌بعدی و ذخیرة آن در حافظه کامپیوتر است.

عمده‌ترین کاربردهای مدل‌سازی هندسی، به کارگیری آن در فعالیت‌های مختلف طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر است. هنگامی که مدل هندسی قطعه‌ای توسط کامپیوتر تولید شد،اطلاعات آن به صورت یک فایل در حافظة‌ دائمی کامپیوتر ذخیره می گردد. از طریق ایجاد تغییرات در مجموعه انباره داده‌های (data base) مربوط به جسم، می‌توان هرگونه تغییرات دلخواهی را در محیط نرم‌افزار بر روی این مدل اعمال نمود.

بنابراین از دید مهندسی و طراحی مطالعه تکنیک‌های جدید مدلسازی هندسی کامپیوتری توانایی‌ها وابزارهای قدرتمندی را در اختیار مهندسان و طراحان قرار می‌دهد که از آن می‌توانند در فعالیت‌های مختلف طراحی و آنالیز مهندسی و یا ساخت و تولیداستفاده نمایند. عملیاتی مانند ارزیابی طرحها و ایده‌ها، طراحی صنعتی، تهیه نقشه‌های اجرایی، انجام محاسبات طراحی و آنالیز به روش اجزاء محدود،‌شبیه‌سازی سینماتیکی و دینامیکی مکانیزمها و ماشین آلات ،‌تهیه برنامه NC جهت ماشین‌کاری و محاسبات سطح، حجم و خواص جرمی و دیگر مشخصات قطعه و یا محصول بدین روش قابل انجام است. از این طریق بهره‌وری و انعطاف‌پذیری فرایند طراحی و ساخت افزایش یافته و نوع کار آسان می‌شود.

2-3 ابعاد مدل هندسی

بسته به نیاز طراح و نیز توانایی سیستم CAD مورد استفاده ،‌ابعاد مدل هندسی برای بیان یک جسم فیزیکی در حافظه کامپیوتری به یکی از سه صورت زیر ذخیره می شود.

1-2-3 مدل دوبعدی (2D Malel) : که برای نقشه‌های اجرایی و نماهای جسم از دیدهای مختلف و یا ساخت اجسام تخت، مثلاً طراحی مسیر حرکت سیم در فرایند و ایرکات، به کار می‌رود.

2-2-3 مدل دو و نیم بعدی (21/2 D Model)

که برای قطعات با سطح مقطع ثابت،‌بدون دیواره‌های جانبی پیچیده، می‌تواند به کار گرفته شود. برای مثال، هر منشور یا کره می‌تواند توسط تعدادی دیسک شناخته شود.

3-2-2 مدل سه‌بعدی (3D Model)

که برای مدلسازی اجسام سه‌بعدی به کار می‌رود. در این مدل مختصات x,y,z هر نقطه ممکن است با نقطه مجاورش متفاوت باشد. کاربرد این روش مدلسازی در طراحی پره‌توربین، بدنه اتومبیل و … بسیار وسیع است.

3-3 انواع روشهای مدلسازی هندسی

به طور کلی در یک نرم‌افزار CAD بسته به توانایی های آن و ماهیت ساخت مدل در کامپیوتر، به سه روش می‌توان مدل هندسی یک جسم فیزیکی را تولید نمود.

1- مدل قاب سیمی (Wireframe Model)

2- مدل سطوح (Suface Model) یا مدل رویه‌ای یا پوسته‌ای

3- مدل حجمی (Solid Model) یا مدل توپر

1-1-3-3 مدل قاب سیمی (Wireframe Model)

در مدلسازی هندسی به روش قاب سمی (Wireframe Model) ، جسم توسط یالهایش بیان می شود. به عبارت دیگر فقط نقاط، خطوط، قوسها و منحنی هایی که یالهای جسم را در فضا تشکیل می‌دهند، در انبارة داده‌های (data base) مربوط به قطعه در حافظه ذخیره شده و برای کامپیوتر قابل درک و شناسایی هستند. این روش پایین‌ترین سطح مدلسازی کامپیوتری اجسام است. و محدودیت‌های زیادی دارد که اغلب ناشی از نداشتن اطلاعات از هندسه جسم است. شکل
شماره 1 نمونه‌ای از این نوع مدلسازی را نشان می‌دهد.

از مزایای این نوع مدلسازی می‌توان به سادگی و آسان بودن تولید آن اشاره نمود. همچنین به دلیل اینکه این نوع مدل کمترین حجم حافظه را از کامپیوتر اشغال می‌کند،‌سریع‌تر ایجاد می شود و در نتیجه هزینه کمتری دربرخواهد داشت.

با استفاده از یک سیستم CAD که قابلیت مدلسازی به روش قاب‌سیمی را داشته باشد همچون مدول سه بعدی نرم‌افزار «Auto CAD» و یا نرم‌افزار «Anvil Express» فعالیت‌های مختلف طراحی و ساخت بکار گرفت.

2-1-3-3 برخی از محدودیت‌های این نوع مدل‌سازی را می‌توان به صورت زیر برشمرد:

این مدل حاوی کمترین اطلاعات از جسم است و بنابراین فقط برای اجسام با شکل هندسی ساده و غیر پیچیده قابل استفاده است.

- مدل قاب سیمی چون سطح و حجم جسم را نمی‌شناسند و داده‌های آنها را ندارند، قادر نیست سطوح و یا داخل و خارج جسم را از هم تمیز دهد. بنابراین از تشخیص مرز مشترک ما بین دوجسم متقاطع عاجز است.

- خواص فیزیکی جسم، همچون وزن، سطح مقطع، مرکز ثقل و ممان ایندسی را نیز نمی‌تواند، محاسبه کند.

- مدل قاب سیمی از یک جسم ممکن است،‌به گونه های مختلفی تفسیر شود.

3-1-3-3 برای ابهام زدایی از مدل قاب سیمی و برای اینکه این نوع مدل،‌جسم را به صورت یکه بیان کند، لازم است یکی از دوعملیات زیر در مورد جسم بکار گرفته شود:

استفاده از خطوط بریده(خط‌چین) برای نمایش خطوط نامرئی
بکارگیری تکنیکهای حذف خطوط نامرئی (Hidden Line Removal)

4-1-3-3 مهمترین زمینه های کاربرد نرم‌افزارهای مدلسازی به روش قاب سیمی عبارتند از:

تهیه نقشه‌های اجرایی
ایجاد شبکه (MESH) برای آنالیز اجزاء محدود (F.E.A)
تهیه مسیر ابزار برش برای ماشینکاری CNC

5-1-3-3 اجزای قاب سیمی (Wireframe Entities)

اجزای تشکیل دهنده یک قاب سیمی در سیستمهای CAD/CAM بر دو دسته هستند:

الف) اجزاء تحلیلی (Analytic Entities) : مانند نقطه (Point) خط (line) ،‌قوس (Arc) و منحنی‌های مقاطع مخروطی مانند، بیضی، سهمی و هندلولی. این نوع اجزاء برای ساختن مدل هندسی قطعات ساده استفاده می‌شوند.

ب) اجزاء مصنوعی(Synthetic Entities): مانند انواع قطعه منحنی های اتصالی
(Cubic-Spline, B-Spline) و منحنی‌های بزییر (Bezier)


1-2-3-3 مدلسازی سطوح (Suface Modeling)

به سیستمهای CAD که توانایی توصیف سطوح یک جسم را داشته باشند،‌مدلساز سطوح (Surface Model) می گویند. در این حالت در مقایسه با روش قاب سیمی، حجم بیشتری از اطلاعات در فایل داده‌های مربوط به جسم در کامپیوتر ذخیره می‌شود. یک مدل سطوح را می‌توان به کمک تعریف سطوح روی یک قاب سیمی (Wire frame) ساخت. این عمل را می‌توان با عمل کشیدن پارچه و یا روکش روی مدل قاب سیمی تشبیه کرد.

یک مدل سطوح می‌تواند بسیاری از ابهاماتی که در مدل قاب سیمی وجود داشت را برطرف کند. شکل شماره 2 یک نمونه، مدل Surface model را نشان می‌دهد:

به طور کلی مدلسازی سطوح؛ کاملتر، پیشرفته‌تر از مدل قاب سیمی و ارزان‌تر از مدل حجمی است.

2-2-3-3 محدویت‌های این مدلسازی عبارتند از:

ساختار داده‌ها پیچیده‌تر و در نتیجه محاسبات ریاضی حجیم‌تر و مشکل‌ترند.
نیاز به حجم بیشتری از حافظه کامپیوتر و ظرفیت ذخیره اطلاعات وجود دارد.
سرعت فرایند به دلیل حجم زیاد داده‌ها و محاسبات کندتر است.
نیاز به سخت‌افزار کامپیوتری با سرعت بالا وجود دارد.
پرهزینه‌تر است.
تنها حاوی اطلاعات سطح می باشد و از داخل جسم خبر نمی‌دهد و قادر به انجام محاسبات جرمی نیست.

3-2-3-3 کاربردهای مدلسازی سطوح عبارتند از:

تهیه تصویر پرسپکتیو
ایجاد شبکه (mesh) برای آنالیز اجزاء محدود یا آنالیز اجزاء مرزی
مدلسازی اجسامی که نیاز به اطلاعات داخل حجم ندارند.
تهیه مسیر حرکت ابزار برش جهت ماشین‌کاری CNC.

مقاله بررسی تأملی کوتاه در رابطه فرهنگ و تکنولوژی،تکنوپولی در 20 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه

اغلب انسانها به «تکنولوژی» به عنوان یک رفیق قابل اعتماد می نگرند؛ به دو دلیل، نخست اینکه: تکنیک و صنعت زندگی را آسان تر، تمیزتر و طولانی تر می سازد. مگر از یک دوست و رفیق چه توقعی غیر از اینها می توان داشت؟ دوم اینکه: تکنیک از مدتها قبل و از همان آغاز رابطه ای بسیار نزدیک و در عین حال انعطاف ناپذیر با فرهنگ داشته است. به دلیل همین نزدیکی و اثرگذاری، بررسی تاثیر تکنولوژی در فرهنگ چندان ضروری به نظر نمی رسیده است. تکنیک در زمرة آن گروه از دوستان است که اعتماد و متابعت ما را طلب می کند؛ و از آنجا که این دوست نعمتهای بیشماری را به ما ارزانی می دارد، اغلب انسانها به خواستة او تن داده و اعتماد به او و متابعت از او را پذیرفته اند. اما چهره این دوست بخش تاریکی نیز دارد، هدایای او مستلزم هزینه های سرسام آوری است. اگر بخواهیم خطرات آن را گوشزد کنیم باید بگوییم که رشد افسار گسیخته و غیرقابل کنترل تکنولوژی، تمام چشمه ها و کانونهای لازم زندگی و حیات را نابود می سازد. تکنولوژی مبانی اخلاقی را از فرهنگ زدوده و روابط روحی و روانی انسانها را، که در حقیقت ارزشهای حیات انسانی است، به گور می سپارد. به طور خلاصه: تکنولوژی برای ما هم دوست است و هم دشمن.


قضاوت تاموس

در یکی از آثار افلاطون، به نام فایدروس (Phaidros) به داستانی برمی خوریم دربارة یکی از پادشاهان مصر علیا به نام تاموس.

«روزی یکی از خدایان به نام تئوت (Theuth) نزد تاموس میهمان بود. تئوت صاحب اختراعات و دانشهای بیشماری بود، از جمله، اعداد، علم حساب، هندسه، نجوم و کتابت. او اختراعات خود را به شاه عرضه داشته و از او می خواهد که مصریان را با این اختراعات آشنا ساخته و آنان را بهره مند کند.» سقراط سپس چنین ادامه می دهد: «تاموس دربارة هر کدام از این اختراعات سوال می کرد و بسته به پاسخی که از تئوت دربارة فواید و کاربرد هر کدام می شنید، براساس استنباط خود که کدام را مفید و یا مضر تشخیص می داد، وی را تمجید و یا سرزنش می کرد، بیان تمام آنچه که تئوت درباره فواید و کاربرد اختراعات خود به شاه گفته است موجب اطالة کلام می گردد. اما زمانی که او موضوع «کتابت» و اختراع «حروف» را مطرح کرد، به شاه گفت: این هنر و فن خرد مصریان را بهبود بخشیده و قدرت حافظة آنان نیز به وسیله این حروف افزوده خواهد شد. چه مهم ترین کاربرد این حروف کمک به یادآوری اندوخته های ذهنی است. شاه در پاسخ گفت: ای تئوت هنرآفرین! فردی لازم است تا خواص آنچه را که آفریده ای روشن سازد ولی شخص دیگری نیز لازم است که فواید و مضرات آفریده های تو را برای کسانی که از آن استفاده می کنند گوشزد نماید. حتی خود تو به عنوان پدر و خالق حروف نتیجه ای را که از فراگیری آن حروف بیان کردی خلاف فایده ای است که از آنها برشمردی؛ این حروف ذهن آموزنده را بیشتر به طرف فراموشی سوق می دهد. زیرا اعتماد و اتکا به این وسیله، که از خارج باعث یادآوری و به خاطر آوردن محفوظات است، نیروی درونی و خلاقه دماغی او را که مایة اصلی قدرت حافظه است می کاهد و کم کم از بین می برد. آنچه تو اختراع کرده ای، در حقیقت برای تقویت حافظه نیست، بلکه وسیله ای است برای حفظ یک خاطره. و آنجا که می گویی به کمک این حروف صاحب خرد و شعور برتر می شوند، در حقیقت سرابی را نشان می دهی بدون آنکه به آبی دسترسی باشد. چه زمانی که آنان مطالبی را می بینند، بدون آنکه آنها را آموخته باشند، خیال می کنند جزو دانایان هستند در حالی که نادانانی هستند که برای اجتماع نکبت می آفرینند و این در شرایطی است که خود را خردمند و صاحب شعور می دانند.

امروزه بر هر کس که حداقل لحظاتی به این واقعیت بیندیشد، این نکته که گفتیم مبرهن است؛ اما با وجود آن، در حول و حوش خود انبوهی از «تئوت» های مصر و متعصب و پیامبران پرخروشی را که فقط با یک چشم ، قدرت نگریستن دارند می بینیم که فقط به تواناییهای صنعت و تکنیک چشم دوخته اند، بدون آنکه به این جنبه نیز بپردازند که تکنولوژی چه چیزهایی را ویران ساخته است. این گونه افراد را می توان «تکنوفیل» (دلباختگان تکنولوژی) دانست که مانند یک عاشق که به معشوق خود نظاره می کند، به تکنیک می نگرند بدون آنکه لحظه ای نقاب از دیگر چهرة آن برداشته و یا حتی ذره ای به عواقب آتی آن بیندیشند. این چنین انسانهایی خطرناکند و باید با احتیاط با آنان روبه رو شد.

واقعیت این است که قراردادی منعقد می شود که براساس آن تکنیک هم می دهد و هم می ستاند. فقط کسانی که دارای قدرت تعقل و عقل سلیم هستند می توانند خود را از هیجان زدگیهای ناشی از تحول و نوآوری تکنیک مصون نگاه دارند و عنان از کف ندهند.

این است که اگر در موردی و یا زمینه ای راه را برای صنعت و تکنیک بازگشودیم، باید تمام تبعات آن را بپذیریم. زیرا هر چه را که در توان و بالقوه داراست و بدان منظور فراهم آمده است به انجام خواهد رساند. تنها وظیفه ای که ما عهده دار آن هستیم در این خلاصه می شود که این کاربرد و هدف و وظیفه تکنولوژی را بشناسیم. به عبارت دیگر اگر راهی را برای ورود تکنیک به فرهنگ خود باز کردیم، باید این امر را با بصیرت و چشمان باز انجام دهیم.

تکنولوژیهای مهم، «دانش انحصاری» را برای بهره مندان از خود پدید می آورد و این افراد اطلاعاتی را در «انحصار» خود می گیرند و این دقیقا همان نکته ای که تاموس بیان می دارد: کسانی که با بهره گیری و یا به کارگیری تکنولوژی خاصی را در کنترل خود دارند، خواسته یا ناخواسته و رفته رفته صاحب اقتداری خاص و تسلطی انکارناپذیر خواهند شد و آن را بر کسان دیگری که از این قدرت محرومند و افسار این تکنولوژی را در دست ندارند بی رویه اعمال می کنند.

به این ترتیب، اگر بتوان این واقعیت را یک توطئه نامید، می توان گفت که این امر توطئه یک جامعه و فرهنگ است علیه خودش.

در اینجا فقط به ذکر یک مثال می پردازم که چگونه تکنولوژی جدید برداشت جدیدی از «آنچه واقعیت دارد» را به جای استنباط قدیمی آن باعث می شود، و چگونه با خلق یک مفهوم جدید از یک واقعیت قدیم، استنباط قدیمی را از همان واقعیت به گور می‌سپارد.

این روش به ظاهر بی اشکال ارزیابی آموخته های یک دانش آموز و یا دانشجو را در نظر بگیرید. با دریافت پاسخ سوالاتی که از یک داوطلب در امتحان می شود، به او «نمره» می دهیم. این روش در نزد و ذهن اغلب قریب به اتفاق ما امری طبیعی می نماید، چنانکه هرگز دربارة ماهیت آن نمی اندیشیم و از معنای واقعی آن غافل هستیم. شاید درک این مطلب برای اغلب ما دشوار باشد که اعداد و نمره در واقع یک ابزار و وسیله و اگر بهتر بخواهید یک تکنولوژی است که ما به کمک آن قضاوت خود را درباره دیگران اعلام می داریم. چه بسا باشند کسانی که درک این نکته برایشان مشکل باشد که کاربرد این ابزار و تکنیک چقدر شگفت آور و نامناسب است.

برای اولین بار در سال 1792 در دانشگاه کمبریج، براساس پیشنهاد یک استاد به نام ویلیام فاریش انشا و نوشته های دانشجویان را با نمره ارزیابی کردند. در مورد این ویلیام فاریش اطلاع زیادی در دست نیست و جز معدودی افراد کسی دربارة او و از او چیزی نشنیده است. با این همه پیشنهاد او برای تعیین مقدار کمی قدرت تفکر انسانی، گام تعیین کننده ای شد برای ساختار جدیدی از مفاهیم ریاضی و به ریاضیات و معیارهای آن مفهوم و تصوری دیگر اعطا کرد.

اگر بتوان قدرت کیفی یک اندیشه را با عدد مشخص کرد، پس به تبع آن باید بتوان قدرت کیفی بخشایش، عشق،‌ نفرت، زیبایی، آفرینندگی، هوشمندی، و حتی تندرستی را با ارقام و اعداد بیان و ارزیابی نمود. هنگامی که گالیله اظهار داشت زبان طبیعت، زبان ریاضیات است، هرگز به ذهنش خطور نمی کرد که حوزه و میدان احساسات بشری و تواناییها و معارف انسانی را در درون این زبان- ریاضیات- بگنجاند. اما امروزه روز اغلب ما به چنین کاری مشغولیم. روان شناسان ما، جامعه شناسان و آموزگاران و مربیان ما عدم استفاده از اعداد را برای ارزیابی کارهاشان غیرممکن می دانند. آنها بر این عقیده اند که دانش قابل اعتماد را بدون کمک از اعداد نه می توان تحصیل کرد و آموخت و نه می توان بیان کرد و ارزش گذاری نمود. من نمی خواهم ادعا کنم که این برداشت و تصور، احمقانه و یا خطرناک است، بلکه می گویم، حداقل عجیب و درخور شگفتی و تعمق است و شگفت آورتر اینکه بسیاری از ما در این امر هیچ شگفتی و نکتة درخور توجه و تعمق نمی بینیم.

اگر گالیله، شکسپیر یا توماس جفرسون می شنیدند که از فلان شخص انتظار قدرت خلاقه بیشتری می رود زیرا درجه هوش و ذکاوت او 134 است و یا آن دیگری دارای درجه حساسیت 2/7 است و یا مثلا ارزش مقاله این شخص دربارهرشد و شکوفایی کاپیتالیسم با عدد 20 و در مقابل نوشته دیگری با عدد 12 ارزیابی شده است، از هوش می رفتند.


از تکنوکراسی تا تکنوپولی

در نظام تکنوکراسی، یعنی در جامعه ای که سنن و آداب مذهبی فقط رنگ و لعاب و پوسته ای ظاهری را داراست و در عوض، کوشش و تلاش در جهت اختراع و نوآوری است، دست و بازویی نامرئی، نفوذ و اعتبار کم عرضگان و بی جربزگان را از آنها می رباید و در عوض به کسانی پاداش می دهد که کالاهای موردنیاز و علاقه انسانها را مرغوب و ارزان تولید می کنند.

در هر صورت در اواخر قرن هیجدهم تکنوکراسی گام خود را برای حرکت به پیش و گسترش سیطرة خود برداشت، خصوصا بعد ازآنکه ریچارد آرک رایت که در اصل یک آرایشگر بود، طرحی را برای یک سیستم کارگاهی تکمیل کرد. در کارگاه پنبه ریسی خود به کارگران که عمدتا کودکان بودند آموخت که چگونه نظم و سرعت کار خود را با کار ماشینها هماهنگ سازند و بدین وسیله به شکوفایی روش مدرن سرمایه داری صاحب خصلت تکنوکراسی جهش و شتابی فوق العاده بخشید.

انسانها آموختندکه چگونه می توان چیزی را اختراع کرد؛ و این سوال که چرا اصولا باید چیزی را اختراع کرد از وزنه و اعتبار ساقط شد. ماحصل فرهنگ قرن نوزدهم در واقع این است که «هرکس ملزم به آن کاری است که توانایی آن را داراست.»

و سرانجام پایة این اعتقاد ریخته شد که برای تضمین حرکت و رشد و تکامل صنعتی بهتر آن است که انسانها را نه به عنوان فرزندان خدا، بلکه به مثابه مصرف کنندگان و اجزایی از بازار به حساب آوریم.

طبیعی است که مقاومتهایی در برابر این عقیده اظهار شد؛ مثلا ویلیام بلاک از کارخانجات سیاه و شیطانی نام برد که روح انسان را از او می رباید و یا ماتیو آرنولد اخطار کرد که اعتقاد به ماشین بزرگ ترین تهدید و خطر برای بشریت است. کارلیل، روسکین و ویلیام موریس علیه این سقوط معنوی و تنزل روحی، که پیشرفت صنعتی به دنبال خود خواهد داشت، خروش برآوردند. در فرانسه نیز بالزاک، فلوبر و زولا در رمانهای خود به فقر و عزلت روحی انسان اقتصادی، که نتیجة پیروزی غریزه افزون طلبی و سودگرایی اوست، گواهی دادند.

زمان، عنصر مقاوم و ستیزه جویی شد که تکنولوژی بر آن پیروز گردید و سرانجام این پیروزی آن شد که دیگر مجال و زمانی باقی نماند که به گذشته نگاهی افکنده شود و تفکری صورت گیرد تا معلوم شود که چه چیز قربانی شده و از دست رفته است.

با ظهور تکنوپولی (انحصارگری تکنولوژی) یکی از این دو جهان فکری از صحنه حذف می گردد. امپراتوری تکنولوژی به حذف رقیب خود می پردازد. روشی را که برای از میدان به در کردن به کار می برد، آلدوکس هاکسلی در کتاب خود به نام دنیای قشنگ جدید توصیف می کند. این امپراتور رقیب خود را از مشروعیت ساقط نمی کند، به او انگ بی خردی و جنون نمی زند، و حتی از شهرت او نمی کاهد، بلکه او را نامرئی ساخته و بی تاثیر می کند. و این توفیق را از این راه به دست می آورد که به مذهب، هنر، خانواده ، سیاست، تاریخ، حقیقت، حوزة شخصی افراد، هوشیاری و روشنفکری، مفاهیمی دیگر می دهد، آنها را آنطور معنی و معرفی می کند که توقعات این امپراتور آن را ایجاب می کند. به عبارت دیگر تکنوپولی، تکنوکراسی غلبه یافته مستبد و بلامنازع است. این امپراتور، همان تکنوکراتی است که اینک حاکم تمام عیار است.

ترجمه مقاله بررسی تکنولوژی F.P.G.A در 16 صفحه ورد قابل ویرایش

since the beginning of the FPGA technology, Xilinx has pushed the boundaries of reconfiguration . In earlier FPGA families, it was only possible to reconfigure the whole FPGA. With the introduction of the Virtex FPGA families, it became possible to partially configure an FPGA. It is also now possible to reconfigure a remote FPGA via the internet using Xilinx internet Reconfigurable Logic (IRL) technology. However, only a few companies a few of all FPGA designs make use of IRL technology, because of the perception it is expensive, complicated, and mostly a proprietary solution.

What if we could securely reconfigure FPGAs in the field simply by sending an - email message? In this article. We will show you just how easu and cost- effective that can be.

Protocol stack

Xilinx IRL reconfiguration technology uses the same transmission protocols as everyday Internet e-mail:

CP/IP Transmission controls Protocol over Internet Protocol transports the e-mail. Over the Internet to its destination. SMTP Simple mail Transfer Protocol is used to deliver the message. POP 3 post office Protocol3 retrieves the messages. Each layer of the protocol stack is an abstraction level hiding details from other layers on top or below. For example, the network access layer does not need to know what kind of data it is carrying.

Figure 2- Basic design setup Fail- safe setup You can make the download more reliable by storing the downloaded bitstream into semipermanent memory (flash RAM) . The FPGA can then be reconfigure form the flash memory.

Figure3- safe download An even more secure solution is to work with two memories. A basic configuration can be loaded into the FPGA when it is shipped from the manufacture. During operation in the field, the microcontroller can connect to the Internet and download a new configuration into the second memory. The new configuration bitsrream would be downloaded into the FPGA at next boot.

When the download works, the new configuration will be used. If the new programming bistream fails, the microcontroller will l boots again from original memory.

Internet Microcontrollers Internet microcontrollers for FPGAs come in the MicroBlaze software and the hardware-embedded Power pc405 processor in Virtex- II pro device. (As a point of interest, the Virtex-II pro platform FPGA can be configured with both the MicroBlaze software and the Power PC 405 processor, but the is beyond the scope of this article).

While there are significant advantages of having microcontrollers onboard Virtex platform FPGAs, there are also factors, in this design case, that require special consideration.

In both cases of soft and hard microcontrolles, the Internet protocol stack must be programmed (ported) onto the FPGA. The FPGA must get a basic (possible partial) bitstream to download the microBlaze controlles, its memory and peripherals. The Power PC Virtex- II pro platform FPGA must have memory and peripherals downloaded before it s able to boot. The small control algorithm that was done in the previous description within the external microcontrollers must now be impleemented in a small CoolRunner CPLD.

Figure 4- Internal processor In either case, the first bitstream must contain the basic application of the FPGA. This way the system can operate as a standalone unit with out problems. However, during operation, the FPGA microcontroller can contact the internet and download new bitsreams as they became available.

The basic setup for external microcontrollers described above cannot be applied to internal microcontrollers, because the downloaded bitstream must be stored by the FPGA in some semipermanent (flash) memory. The final design of embedded microcontrollers can have different levels of fail-safe operation, depending on the system requirements.



از ابتدای تکنولوژی F.P.G.A شرکت xilinx مرزهای این تکنولوژی جدید را پیمود. در خانواده های قبلی F.P.G.A امکان تغییر ساختار فقط بطور کمی امکان پذیر بود. با معرفی خانواده virtex F.P.G.A امکان تغییر پیکربندی (ساختار) برای یک F.P.G.A بوجود آمد. هم کانون امکان برنامه ریزی (تغییر ساختار) یک F.P.G.A در مکان دور بوسیله اینترنت با بکارگیری تکنولوژی xilinx با نام منطق قابل بارگزاری اینترنتی (IRL) امکان پذیر است به هر ترتیب تکنولوژی IRL برای استفاده در بخش کمی از طراحی های F.P.G.A و شرکتها به طور محدود استفاده می‎شود زیرا این تکنولوژی قیمت بالایی دارد و تا حدود زیادی پیچیده و بیشتر یک راه حل اختصاصی است. چه می‎شود اگر می توانستیم بوسیله ارسال یک Email ساده یک F.P.G.A را به طور ایمنی تغییر دهیم. در این مقاله ما می خواهیم به شما نشان دهیم که این کار چقدر آسان است و از لحاظ هزینه نیز چه مقدار می‎تواند مؤثر باشد.

Protocol stack - پشته پروتکل

تکنولوژوی IRL شرکت xilinx همان پروتوکلی را استفاده می‎کند که همه روزه در Email های اینترنتی استفاده می‎شود.

CP/IP : پشته CP/IP یک پشته کنترل پروتکل (CP) بر روی پروتکل اینترنت (IP) است که Email ها در اینترنت به مقصد می رساند. SMTP پروتکل انتقال Email در اینترنت برای ارسال پیامها استفاده می‎شود. Pop3 یا پروتکل پشته اداری پیامها را دریافت می‎کند، هر لایه پشته پروتکل جزئیات را از لایه های دیگر زیرین یا بالایی خود پنهان می‎کند، بعنوان مثال لایه دسترسی به شبکه (Network Pilcess) نیاز ندارد که بداند چه نوع داده ای در حال جریان است داده ها تصویر است یا صدا ویا چیز دیگر است این مساله برای لایه دسترسی به شبکه بی اهمیت است.

- تنظیم طرح پایه - تنظیم ایمنی از خط - شما می توانید عمل پیاده سازی و بارگذاری را با ذخیره سازی جریان داده، در یک حافظه موقت مثل حافظه Flash مطمئن تر کنید. به این ترتیب FPGA می‎تواند بوسیله حافظه Flash دوباره تنظیم شده، یک پیاده سازی مطمئن از بکارگیری دو حافظه راه حل مطمئن تری می‎باشد. تنظیمات اصل در یک FPGA می‎تواند توسط سازنده صورت پذیرد یک فضای کاری جدید میکروکنترلر می‎تواند در راه اندازی مجدد دوباره FPGA بارگذاری و پیاده سازی شود وقتی که تنظیمات دریافتی کار می‎کند تنظیمات جدید می‎تواند به کار رود اگر برنامه جدید ناقص انجام شود میکروکنترلرهای داخلی - میکروکنترلرهای داخل برای FPGA ها می‎تواند به شکل نرم افزار microBlazse و سخت افزارهای جانبی power pc405 در دستگاه های uitex-Iiprc تبین شوند. (بعنوان یک موضوع جالب می تواند مساله تنظیم یک uitex-Iiprc در FPGA بوسیله نرم افزار microBlaze و پردازنده power PC405 باشد که این مساله از موضوع مقاله خارج است) .

تا زمانیکه مزایای عمده ای از داشتن میکروکنترلرهای داخلی در virtex platform FPGA وجود دارد در آغاز مرحله طراحی و عمل وجود دارند لازم است مسائل زیر مدنظر قرار گیرند: در هر دو حالت میکروکنترلرهای سخت و فرم بخش اصلی اطلاعات (بخش ممکن) تا برای بارگذاری در microBlaze و حافظه و سایر تجهیزات جانبی دریافت کند pow erpl-virtexII در FPGA می بایست حافظه و ابزار پیاده سازی ناقص راه اندازی مجدد داشته باشد. یک الگوریتم کنترل کوچک که دربخش قبل کنترلرهای بیرونی پیاده سازی شده می بایست در بخش codRunner دوباره پیاده سازی شود.

پردازنده دائمی - در هر حال اولین جریان اطلاعات می بایست شامل بخش اصلی برنامه FPGA باشد در این حالت سیستم می‎تواند همچون یک واحد مجزا و بدون مساله باشد. در هر حال در فصل انجام عمل میکروکنترلر FPGA می‎تواند به اینترنت متصل شود و اطلاعات جدید را در صورتی که آماده باشد دریافت کند.

روش بارگذاری پایه که در مورد میکروکنترلرهای بیرونی گفته شد نمی تواند در مورد میکروکنترلرهای داخلی به کار رود به این دلیل که بارگذاری داده ها می بایست بوسیله یک FPGA و در حافظه موقت آن (flash) ذخیره شود. طرح نهایی از اتصال میکروکنترلرها می‎تواند طرح متفاوت اطمینان و عمل را داشته باشد و وابستگی زیادی به نیازمندی های سیستم دارد.