計算機輔助設(shè)計簡介

計算機輔助設(shè)計簡介計算機輔助設(shè)計簡介計算機輔助設(shè)計，是利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作，簡稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負計算、信息存儲和制圖等項工作。CAD能夠減輕設(shè)計人員的勞動，縮短設(shè)計周期和提高設(shè)計質(zhì)量。在設(shè)計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案;各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索;設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成;利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。計算機輔助設(shè)計-概述電子計算機技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標志。在機械工業(yè)中應(yīng)用電子計算機技術(shù)為機械設(shè)計服務(wù)，具有十分重要的意義。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，將計算機具有的運算速度快，計算精度高，存儲容量大和具有邏輯判斷功能等特點與圖形顯示，自動繪圖設(shè)備技術(shù)相結(jié)合，在人機交互作用下，“計算機輔助設(shè)計”應(yīng)運而生。計算機輔助設(shè)計-定義計算機輔助設(shè)計圖冊計算機輔助設(shè)計指利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作，簡稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負計算、信息存儲和制圖等項工作。在設(shè)計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案;各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索;設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成;由計算機自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來，使設(shè)計人員及時對設(shè)計作出判斷和修改;利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD能夠減輕設(shè)計人員的勞動，縮短設(shè)計周期和提高設(shè)計質(zhì)量。計算機輔助設(shè)計-發(fā)展概況CAD作品圖冊20世紀50年代世界上第一臺計算機繪圖系統(tǒng)在美國誕生，開始出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設(shè)計技術(shù)。60年代初期出現(xiàn)了cad的曲面片技術(shù)，中期推出商品化的計算機繪圖設(shè)備。70年代，完整的cad系統(tǒng)開始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動游標、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進了cad技術(shù)的發(fā)展。80年代，隨著強有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲器件的出現(xiàn)，工程工作站問世，cad技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。80年代中期以來，cad技術(shù)向標準化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標準的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為cad技術(shù)的推廣軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進作用;系統(tǒng)構(gòu)造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機輔助設(shè)計與輔助制造聯(lián)成一體的計算機集成制造系統(tǒng);固化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多處理機和并行處理技術(shù)在cad中的應(yīng)用，極大地提高了cad系統(tǒng)的性能;人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)引入cad，出現(xiàn)了智能cad技術(shù)，使cad系統(tǒng)的問題求解能力大為增強，設(shè)計過程更趨自動化?，F(xiàn)在，cad已在電子和電氣、科學(xué)研究、機械設(shè)計、軟件開發(fā)、機器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動化、土木建筑、地質(zhì)、計算機藝術(shù)等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。計算機輔助設(shè)計-系統(tǒng)組成計算機輔助設(shè)計圖冊通常以具有圖形功能的交互計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，主要設(shè)備有：計算機主機，圖形顯示終端，圖形輸入板，繪圖儀，掃描儀，打印機，磁帶機，以及各類軟件。工程工作站一般指具有超級小型機功能和三維圖形處理能力的一種單用戶交互式計算機系統(tǒng)。它有較強的計算能力，用規(guī)范的圖形軟件，有高分辨率的顯示終端，可以聯(lián)在資源共享的局域網(wǎng)上工作，已形成最流行的cad系統(tǒng)。個人計算機(pc)系統(tǒng)價格低廉，操作方便，使用靈活。80年代以后，pc機性能不斷翻新，硬件和軟件發(fā)展迅猛，加之圖形卡、高分辨率圖形顯示器的應(yīng)用，以及pc機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，由pc機構(gòu)成的cad系統(tǒng)已大量涌現(xiàn)，而且呈上升趨勢。圖形輸入輸出設(shè)備除了計算機主機和一般的外圍設(shè)備外，計算機輔助設(shè)計主要使用圖形輸入輸出設(shè)備。交互圖形系統(tǒng)對cad尤為重要。圖形輸入設(shè)備的一般作用是把平面上點的坐標送入計算機。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球、鼠標器、圖形輸入板和數(shù)字化儀。圖形輸出設(shè)備分為軟拷貝和硬拷貝兩大類。軟拷貝設(shè)備指各種圖形顯示設(shè)備，是人機交互必不可少的;硬拷貝設(shè)備常用作圖形顯示的附屬設(shè)備，它把屏幕上的圖像復(fù)印出來，以便保存。常用的圖形顯示有三種：有向束顯示、存儲管顯示和光柵掃描顯示。有向束顯示應(yīng)用最早，為了使圖像清晰，電子束必須不斷重畫圖形，故又稱刷新顯示，它易于擦除和修改圖形，適于作交互圖形的手段。存儲管顯示保存圖像而不必刷新，故能顯示大量數(shù)據(jù)，且價格較低。光柵掃描系統(tǒng)能提供彩色圖像，圖像信息可存放在所謂幀緩沖存儲器里，圖像的分辨率較高。cad軟件除計算機本身的軟件如操作系統(tǒng)、編譯程序外，cad主要使用交互式圖形顯示軟件、cad應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)管理軟件3類軟件。交互式圖形顯示軟件用于圖形顯示的開窗、剪輯、觀看，圖形的變換、修改，以及相應(yīng)的人機交互。cad應(yīng)用軟件提供幾何造型、特征計算、繪圖等功能，以完成面向各專業(yè)領(lǐng)域的各種專門設(shè)計。構(gòu)造應(yīng)用軟件的四個要素是：算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶界面和數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理軟件用于存儲、檢索和處理大量數(shù)據(jù)，包括文字和圖形信息。為此，需要建立工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它同一般的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比有如下特點：數(shù)據(jù)類型更加多樣，設(shè)計過程中實體關(guān)系復(fù)雜，庫中數(shù)值和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生變動，設(shè)計者的操作主要是一種實時性的交互處理。計算機輔助設(shè)計-基本技術(shù)CAD作品圖冊主要包括交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實體造型技術(shù)等。在計算機輔助設(shè)計中，交互技術(shù)是必不可少的。交互式cad系統(tǒng)指用戶在使用計算機系統(tǒng)進行設(shè)計時，人和機器可以及時地交換信息。采用交互式系統(tǒng)，人們可以邊構(gòu)思、邊打樣、邊修改，隨時可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結(jié)果，非常直觀。圖形變換的主要功能是把用戶坐標系和圖形輸出設(shè)備的坐標系聯(lián)系起來;對圖形作平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視變換;通過矩陣運算來實現(xiàn)圖形變換。計算機設(shè)計自動化計算機自身的cad,旨在實現(xiàn)計算機自身設(shè)計和研制過程的自動化或半自動化。研究內(nèi)容包括功能設(shè)計自動化和組裝設(shè)計自動化,涉及計算機硬件描述語言、系統(tǒng)級模擬、自動邏輯綜合、邏輯模擬、微程序設(shè)計自動化、自動邏輯劃分、自動布局布線，以及相應(yīng)的交互圖形系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。集成電路cad有時也列入計算機設(shè)計自動化的范圍。計算機輔助設(shè)計-主要功能現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能包括：設(shè)計組件重用(Reuseofdesigncomponents)簡易的設(shè)計修改和版本控制功能(Easeofdesignmodificationandversioning)設(shè)計的標準組件的自動產(chǎn)生(Automaticgenerationofstandardcomponentsofthedesign)設(shè)計是否滿足要求和實際規(guī)則的檢驗(Validation/verificationofdesignsagainstspecificationsanddesignrules)無需建立物理原型的設(shè)計模擬(Simulationofdesignswithoutbuildingaphysicalprototype)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設(shè)計工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表(BillofMaterials)設(shè)計到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機器的直接輸出計算機輔助設(shè)計-常用軟件AutoCAD：用于二維繪圖、詳細繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計。Pro/E：主要做3D設(shè)計繪圖軟件。solidworks：也是3D繪圖軟件，多用于外型設(shè)計等。MastCAM：可以3D繪圖更好的是可以做加工仿真可以生成CNC加工程序。UG：3D繪圖設(shè)計軟件，可以和pro/E相提并論。計算機輔助設(shè)計-繪圖功能CAD系統(tǒng)功能計算機輔助設(shè)計圖冊現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能包括：設(shè)計組件重用(Reuseofdesigncomponents)簡易的設(shè)計修改和版本控制功能(Easeofdesignmodificationandversioning)設(shè)計的標準組件的自動產(chǎn)生(Automaticgenerationofstandardcomponentsofthedesign)設(shè)計是否滿足要求和實際規(guī)則的檢驗(Validation/verificationofdesignsagainstspecificationsanddesignrules)無需建立物理原型的設(shè)計模擬(Simulationofdesignswithoutbuildingaphysicalprototype)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設(shè)計工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表(BillofMaterials)設(shè)計到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機器的直接輸出CAD軟件介紹AutoCAD是國際上著名的二維和三維CAD設(shè)計軟件，是美國Autodesk公司首次于1982年生產(chǎn)的自動計算機輔助設(shè)計軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計?，F(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的.繪圖工具。.dwg文件格式成為二維繪圖的事實標準格式。AutoCAD有著良好的用戶界面，它的多文檔設(shè)計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能非常快的學(xué)會使用。AutoCAD擁有廣泛的適應(yīng)性和良好的兼容性，可以在各種PC系統(tǒng)和工作站上運行，并支持分辨率由320X200到2048X1024的各種圖形顯示設(shè)備40多種，以及數(shù)字儀和鼠標器30多種，繪圖儀和打印機數(shù)十種，這就為AutoCAD的普及創(chuàng)造了條件。浩辰CAD是著名的國產(chǎn)CAD設(shè)計軟件，由蘇州浩辰軟件股份有限公司開發(fā)，目前最新版本為浩辰CAD2012。浩辰CAD完美兼容AutoCAD，在界面、功能、操作習(xí)慣、命令方式、文件格式、二次開發(fā)接口與之基本一致，并根據(jù)國內(nèi)用戶需求開發(fā)大量使用工具，具有更高的性價比，此外浩辰CAD還可以提供針對勘察設(shè)計行業(yè)和制造業(yè)的全面解決方案。2010年，浩辰獲得工信部資金支持，開發(fā)三維建筑協(xié)同設(shè)計軟件，2012年將推出集建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、日照、節(jié)能等專業(yè)軟件及協(xié)同設(shè)計和管理系統(tǒng)于一體的全套解決方案。中望CAD是另一種國產(chǎn)CAD設(shè)計軟件，由廣州中望龍騰軟件股份有限公司開發(fā)并在2001年推出了第一個版本，目前最新版本為中望CAD2011。中望CAD兼容普遍使用的AutoCAD，在界面、功能、操作習(xí)慣、命令方式、文件格式上與之基本一致，但具有更高的性價比和更貼心的本土化服務(wù)，深受用戶歡迎，被廣泛應(yīng)用于通信、建筑、煤炭水利水電、電子、機械、模具等勘察設(shè)計和制造業(yè)領(lǐng)域。中望公司在2010年斥資千萬美元收購了美國著名的三維CAD/CAM設(shè)計軟件公司：VX，并在2010年8月份推出了中望3D2010版，從此中望公司開始涉及三維CAD設(shè)計軟件領(lǐng)域。MicroStation是國際上和AutoCAD齊名的二維和三維CAD設(shè)計軟件，第一個版本由Bentley兄弟在1986年開發(fā)完成。其專用格式是DGN，并兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。MicroStation是Bentley工程軟件系統(tǒng)有限公司在建筑、土木工程、交通運輸、加工工廠、離散制造業(yè)、政府部門、公用事業(yè)和電訊網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域解決方案的基礎(chǔ)平臺。MicroStation具有很強大的兼容性和擴展性，可以通過一系列第三方軟件實現(xiàn)諸多特殊效果。例如用TurnTool等第三方插件，即可直接用MicroStation發(fā)布在線三維展示案例。CAD模型數(shù)據(jù)計算機輔助設(shè)計圖冊CAD設(shè)計軟件會提供一些模型，但更多的模型需要從網(wǎng)上下載的，國內(nèi)一些論壇和平臺也會提供相關(guān)模型下載不過內(nèi)容準確度和豐富性尚待完善。但如果企業(yè)有多種CAD系統(tǒng)并行的局面，那么就需要配置統(tǒng)一的、具備跨平臺能力的零部件數(shù)據(jù)資源庫，將標準件庫和外購件庫內(nèi)的模型數(shù)據(jù)以CAD原始數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出到三維構(gòu)型系統(tǒng)當(dāng)中去，如主流的AutodeskInventor，SolidWorks,CATIA,SolidEdge,Pro/E,AutoCAD,UGNX,Onespace等，更快的幫助設(shè)計人員完成設(shè)計工作，提升效率。基于互聯(lián)網(wǎng)的PLM零部件數(shù)據(jù)資源平臺 PARTcommunity似以云之力構(gòu)建了龐大而豐富的三維模型，在國外，這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)被稱為“零部件圖書館”或“數(shù)據(jù)資源倉庫”。在歐美和日本的PLM用戶中，PARTcommunity(簡稱PCOM)的知名度一點都不亞于今天我們所熟知的BLOG和SNS這樣的網(wǎng)絡(luò)平臺。2010年年初PARTcommunity2.0(簡稱PCOM2.0)正式在德國上線,其簡體中文PCOM2.0站點正式落戶北京(linkable.partcommunity),平臺由北京翎瑞鴻翔科技有限公司與德國卡迪納斯有限公司共同合作開發(fā)，其提供數(shù)百家國內(nèi)外廠商的產(chǎn)品模型供注冊用戶免費下載和使用，能夠滿足