計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)什么是CAID系統(tǒng)CAID是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的CAD(Computer Aided Design)的一種，特別是指能夠進(jìn)行包含設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。普通的CAD工具主要是用來(lái)進(jìn)行制作產(chǎn)品內(nèi)部零部件設(shè)計(jì)圖的制圖等,而CAID工具主要著眼點(diǎn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)全體的形狀和外觀。它裝載了面向工業(yè)設(shè)計(jì)的建模功能，以及繪制完整圖象的功能等。CAID是指以計(jì)算機(jī)硬件、軟件、信息存儲(chǔ)、通訊協(xié)議、周邊設(shè)備和互連網(wǎng)等為技術(shù)手段，以信息科學(xué)為理論基礎(chǔ)，包括信息離散化表述、掃描、處理、存儲(chǔ)、傳遞、傳感、物化、支持、集成和聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)集合。CAID，即在計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合形成的系統(tǒng)支持下，進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)

2、域內(nèi)的各種創(chuàng)造性活動(dòng)。與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)相比，CAID在設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率等各方面都發(fā)生了質(zhì)的變化，它涉及了CAD技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、敏捷制造、優(yōu)化技術(shù)、模糊技術(shù)、人機(jī)工程等許多信息技術(shù)領(lǐng)域，是一門(mén)綜合的交叉性學(xué)科。CAID以工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)為主體，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)為輔助工具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)、色彩、宜人性設(shè)計(jì)和美學(xué)原則的量化描述，從而設(shè)計(jì)出更加實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀、宜人和創(chuàng)新的新產(chǎn)品，滿(mǎn)足不同層次人們的需求。CAID系統(tǒng)的內(nèi)容CAID主要包括數(shù)字化建模、數(shù)字化裝配、數(shù)字化評(píng)價(jià)、數(shù)字化制造以及數(shù)字化信息交換等方面內(nèi)容。數(shù)字化建模是由編程者預(yù)先設(shè)置一些幾何

3、圖形模塊，然后設(shè)計(jì)者在造型建模時(shí)可以直接使用，通過(guò)改變一個(gè)幾何圖形的相關(guān)尺寸參數(shù)可以產(chǎn)生其它幾何圖形，任設(shè)計(jì)者發(fā)揮創(chuàng)造力。數(shù)字化裝配是在所有零件建模完成后，可以在設(shè)計(jì)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)預(yù)裝配，可以獲得有關(guān)可靠性、可維護(hù)性、技術(shù)指標(biāo)、工藝性等方面的反饋信息，便于及時(shí)修改。數(shù)字化評(píng)價(jià)是該系統(tǒng)中集中體現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)特征的部分，它將各種美學(xué)原則、風(fēng)格特征、人機(jī)關(guān)系等語(yǔ)義性的東西通過(guò)數(shù)學(xué)建模進(jìn)行量化，使工業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)體系對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的指導(dǎo)真正具有可操作性。比如生成的渲染效果圖或?qū)嶓w模型，可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)仿真、外型、色彩、材質(zhì)、工藝等方面的分析評(píng)價(jià)，更直觀且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。數(shù)字化制造是在數(shù)字化工廠中完成，它能自動(dòng)生成自動(dòng)識(shí)別加工

4、特征、工藝計(jì)劃、自動(dòng)生成NC刀具軌跡，并能定義、預(yù)測(cè)、測(cè)量、分析制造公差等。數(shù)字化信息交換是基于網(wǎng)絡(luò)，使該設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)與其它平臺(tái)的信息資源共享。CAID系統(tǒng)的模式CAID系統(tǒng)是按照系統(tǒng)工程的思想，以工業(yè)設(shè)計(jì)理論和方法為指導(dǎo)的智能型創(chuàng)新性的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。首先是利用各種信息，在CAID系統(tǒng)平臺(tái)里利用真實(shí)感造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行形態(tài)設(shè)計(jì)、色彩設(shè)計(jì)、材質(zhì)設(shè)計(jì)和人機(jī)設(shè)計(jì)等方面的語(yǔ)義設(shè)計(jì)，然后在數(shù)字裝配系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化裝配，在綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)中進(jìn)行美學(xué)、語(yǔ)義學(xué)等方面的分析評(píng)價(jià)，提出產(chǎn)品造型方案。最后將最終方案輸出到加工設(shè)備，加工出產(chǎn)品，投放到市場(chǎng)，之后再收集有關(guān)信息，反饋到CAID平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)再設(shè)計(jì)。這種方法

5、利用網(wǎng)絡(luò)和其它平臺(tái)相連接，使設(shè)計(jì)人員從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品生命周期的所有環(huán)節(jié)，把設(shè)計(jì)、制作、使用等方面合理組織起來(lái)，及時(shí)解決不同環(huán)節(jié)之間的沖突，充分調(diào)動(dòng)了所有人的積極性和創(chuàng)造性。計(jì)算機(jī)被普遍應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)之中,CAD成為工業(yè)設(shè)計(jì)不可缺少的手段。當(dāng)前,世界上大型的CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)如Pro/Engineer、EDS UnigraPhics、EUCLID、Autodesk、Solidworks等都提供了有關(guān)產(chǎn)品早期設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模塊,它們稱(chēng)之為工業(yè)設(shè)計(jì)模塊、概念設(shè)計(jì)模塊或草圖設(shè)計(jì)模塊。Pro/EngineerPro/Engineer包含一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)模塊Pro/Design,用于支持自上而下的

6、投影設(shè)計(jì),以及在復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中所包含的許多復(fù)雜任務(wù)的自動(dòng)設(shè)計(jì)。此模塊工具包括用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的二維非參數(shù)化裝配布局編輯器、用于概念分析的二維參數(shù)模型的布局以及用于組件的三維布局編輯器。EDS Unigraphics EDS Unigraphics從V13版本后推出了概念設(shè)計(jì)WAVE(Whatif Alternative Value Engineering)技術(shù),它為協(xié)同概念設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持,使不同部門(mén)的工程師在設(shè)計(jì)的早期階段就可以站在系統(tǒng)工程的角度,同時(shí)針對(duì)多種可選的設(shè)(Associative Control Structure)中去,可使設(shè)計(jì)師十分有效地控制各種設(shè)計(jì)變更。此外,WAVE

7、也支持"概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)工程"(Conceptto Detail Engineering),即先作出設(shè)計(jì)決策 ,然后設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。Internet Intranet環(huán)境下的工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究，國(guó)內(nèi)還主要在一些高校和科研院所進(jìn)行。香港大學(xué)機(jī)械系在Internet上構(gòu)建了一個(gè)基于Web的遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)系統(tǒng),用于花瓶的造型設(shè)計(jì)，西安交通大學(xué)CIMS研究所構(gòu)建了一個(gè)遠(yuǎn)程協(xié)同工作原型系統(tǒng),解決遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)用戶(hù)共享設(shè)計(jì)工具的問(wèn)題,它可以通過(guò)Internet讓遠(yuǎn)程用戶(hù)使用研究所的Solidwork、ProE、MDT等專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)平臺(tái)。四川大學(xué)CAD/CAM研究所構(gòu)建了凸輪遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng),讓用戶(hù)能夠通過(guò)

8、Internet對(duì)凸輪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輪廓面進(jìn)行設(shè)計(jì),此系統(tǒng)發(fā)布在四川大學(xué)制造學(xué)院的網(wǎng)站上。但這些系統(tǒng)距離實(shí)用化都還有一定的距離。CAID系統(tǒng)中的信息可以分為數(shù)字信息和非數(shù)字信息兩大類(lèi)。數(shù)字信息都是可以交換的，而非數(shù)字信息是暫時(shí)不能交換。其中的數(shù)字信息有：產(chǎn)品造型的尺寸結(jié)構(gòu)、色彩、材料、人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)尺度、符合規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)等，多數(shù)涉及產(chǎn)品或人的生理和物理屬性。而其中的非數(shù)字信息有：對(duì)美感的評(píng)價(jià)、產(chǎn)品的創(chuàng)意、色彩或形式帶來(lái)的心理反應(yīng)等，多數(shù)涉及人的心理屬性，是復(fù)雜多變的。數(shù)字信息是非數(shù)字信息的一種表現(xiàn)，是容易用數(shù)據(jù)表示并用計(jì)算機(jī)來(lái)描述的，而非數(shù)字信息目前只起到輔助的作用，按照工業(yè)設(shè)計(jì)以人為本、強(qiáng)調(diào)創(chuàng)意、張揚(yáng)個(gè)性的發(fā)展趨