计算机辅助设计

发展概况

计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)

20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始显现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60年代初期显现了CAD的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。70年代，完整的CAD系统开始形成，后期显现了能造成逼真图形的光栅扫描表明器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的成长。

80 年代，伴随强有力的超大范围集成电路制成的微处理器和存储器件的显现，工程工作站问世，cad技术在中小型企业逐渐普及。80 年代中期以来，CAD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。一部分标准的图形接口软件和图形功能陆续推出，为CAD 技术的推广、软件的移植和报告共享起了重要的促进作用；系统构造由以往的单一功能变成综合功能，显现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，极大地提升了cad系统的性能；人工智能和专家系统技术引入cad，显现了智能CAD技术，使CAD系统的困难求解能力大为加强，设计过程更趋自动化。

当下，cad 已在电子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木筑、地质、计算机艺术等各个领域得到普遍应用。基本技术

基本技术首要包含交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等。

交互技术

在计算机辅助设计中，交互技术是必不可少的。交互式cad系统，指用户在运用计算机系统执行设计时，人和机器可以及时地交换信息。采取交互式系统，民众可以边构思、边打样、边修改，随时可从图形终端屏幕向上瞧到每一步操作的表明结果，非常直观。

图形变换

图形变换的首要功能是把用户坐标系和图形输出设备的坐标系联系起来；对图形作平移、旋转、缩放、透视变换；通过矩阵运算来达到图形变换。

实体造型

实体造型技术(Solid Modeling)是计算机视觉、计算机动画、计算机虚拟现实等领域中建立3D实体模型的核心技术。实体造型技术是指描述几何模型的形状和属性的信息并存于计算机内，由计算机生成具有真实感的可视的三维图形的技术。系统构成

一般以具有图形功能的交互计算机系统为基础，首要设备有：计算机主机，图形表明终端，图形输入板，绘图仪，扫描仪，打印机，磁带机，以及各种软件。

工程工作站

工程工作站一般指具有超级小型机功能和三维图形处理能力的一种单用户交互式计算机系统。它有较强的计算能力，用规范的图形软件，有高分辨率的表明终端，可以联在资源共享的局域网上工作，已形成最流行的cad系统。

个人计算机

个人计算机（pc）系统价格低廉，操作方便，运用灵活。80年代以后，pc机性能持续翻新，硬件和软件发展迅猛，加上图形卡、高分辨率图形表明器的应用，以及pc机网络技术的成长，由pc机组成的cad 系统已大批涌现，而且呈上升趋势。

图形输入输出设备

作用：

除了计算机主机和一般的外围设备外，计算机辅助设计首要运用图形输入输出设备。交互图形系统对cad 尤为重要。图形输入设备的一般作用是把平面上点的坐标送入计算机。

常见设备：

常见的输入设备有键盘、光笔、触摸屏、操纵杆、追踪球、鼠标器、图形输入板和数字化仪。

设备分类：

图形输出设备分为软拷贝和硬拷贝两大类：

软拷贝设备指各种图形表明设备，是人机交互必不可少的；

硬拷贝设备常用作图形表明的附属设备，它把屏幕上的图像复印出来，以便保存。

常用的图形表明有三种：有向束表明、存储管表明和光栅扫描表明。

有向束表明应用最早，为了使图像清晰，电子束务必持续重画图形，故又称创下表明，它易于擦除和修改图形，适于作交互图形的手段。

存储管表明保存图像而不必创下，故能表明大批报告，且价格较低。

光栅扫描系统能供应彩色图像，图像信息可存放在所谓帧缓冲存储器里，图像的分辨率较高。

CAD软件

除计算机自身的软件如操作系统、编译程序外，cad首要运用交互式图形表明软件、cad应用软件和报告管理软件3类软件。

交互式图形表明软件用于图形表明的开窗、剪辑、观看，图形的变换、修改，以及相应的人机交互。

cad 应用软件供应几何造型、特质计算、绘图等功能，以完成面向各专业领域的各种专门设计。构造应用软件的四个要素是：算法、报告结构、用户界面和报告管理。

报告管理软件用于存储、检索和处理大批报告，包含文字和图形信息。为此，需要建立工程报告库系统。它同一般的报告库系统对比有如下特点：报告类型愈加多样，设计过程中实体关系复杂，库中数值和报告结构经常发生变动，设计者的操作首要是一种实时性的交互处理。CAD系统的功能

现代CAD系统的功能

现代CAD系统的功能包含:

(1)设计组件重用(Reuse of design components)

(2)简易的设计修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)

(3)设计的标准组件的自动造成(Automatic generation of standard components of the design)

(4)设计能否满足要求和事实规则的检验(Validation/verification of designs against specifications and design rules)

(5)无需建立物理原型的设计模拟(Simulation of designs without building a physical prototype)

(6)装配件(一堆零件或者其它装配件)的自动设计

(7)工程文档的输出，比如制造图纸，材料明细表(Bill of Materials)

(8)设计到生产设备的直接输出

(9)到迅速原型或迅速制造工业原型的机器的直接输出

CAD软件介绍

AutoCad是国际上著名的二维和三维CAD设计软件，是美国Autodesk公司第一次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经形成国际上广为流行的绘图工具。.dwg文件格式形成二维绘图的事实标准格式。

Autocad有着不错的用户界面，它的多文档设计环境，让非计算机专业人士也能非常快的学会让用。AutoCd拥有大量的适应性和不错的兼容性，可以在各种PC系统和工作立稳运行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各种图形表明设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为AutoCAD的普及创造了条件。

中望CAD是著名的国产CAD设计软件，由广州中望龙腾软件股份有限公司开发并在2001年推出了第一个版本，当前最新版本为中望CAD 2011。

中望CAD兼容当前广泛运用的AutoCAD，在界面、功能、操作习惯、命令方式、文件格式上与之基本统一，但具有更高的性价比和更贴心的本土化服务，深受用户欢迎，被普遍应用于通信、建筑、煤炭、水利水电、电子、机械、模具等勘察设计和制造业领域。

中望公司在2010年斥资千万美元收购了美国著名的三维CAD/CAM设计软件公司：VX，并在2010年8月份推出了中望3D2010版，从此中望公司开始涉及三维CAD设计软件领域。

MicroStation 是国际上和AutoCAD齐名的二维和三维CAD设计软件，第一个版本由Bentley兄弟在1986年开发完成。其专用格式是DGN，并兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。

MicroStation是Bentley 工程软件系统有限公司在建筑、土木工程、交通运输、加工工厂、离散制造业、政府部门、公用事业和电讯网络等领域处理方案的基础平台。

MicroStation具有很强大的兼容性和扩展性，可以通过一连串第三方软件达到诸多特殊效果。比如用TurnTool等第三方插件，即可直接用MicroStation公布在线三维展示案例。计算机设计自动化

计算机本身的cad，旨在达到计算机本身设计和研制过程的自动化或半自动化。研究内容包含功能设计自动化和组装设计自动化，涉及计算机硬件描述语言、系统级模拟、自动逻辑综合、逻辑模拟、微程序设计自动化、自动逻辑划分、自动布局布线，以及相应的交互图形系统和工程报告库系统。集成电路 cad有时也列为计算机设计自动化的规模。图书信息

计算机辅助设计--AutoCAD 2009 实用教程

作者：孙江宏主编

出版社：水利水电出版社

出版时间： 2009-10-1

开本： 16开

ISBN ： 9787508468686

定价：￥32.00

内容简介

本教材依据教育部工程图学教学指导委员会最新修订的“普通高等院校工程图学课程教学基本要求”以及“普通高等院校计算机图形学基础课程教学基本要求”以及国家标准“机械工程CAD制图规则”编撰完成。

本书共分11章，从入门的角度讲解AutoCAD 2009中文版的基本应用技术。全书循序渐进，从机械制图的角度，讲解该软件与工程制图之间的关系，执行图档管理、平面视图与三维视图操作、平面绘图与标注、三维对象绘制等。

本书适合作为普通高等院校本科机械与近机类专业学生学习工程制图的教材，也可以供应给有关专业的工程技术人士参考。