計算機輔助設計

發展概況
　　計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design)
　　20世

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紀50年代在美國誕生第一臺計算機繪圖系統，开始出現具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設計技術。60年代初期出現了CAD的曲面片技術，中期推出商品化的計算機繪圖設備。70年代，完整的CAD系統开始形成，後期出現了能產生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動遊標、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設備，促進了CAD技術的發展。
　　80 年代，隨着強有力的超大規模集成電路制成的微處理器和存儲器件的出現，工程工作站問世，cad技術在中小型企業逐步普及。80 年代中期以來，CAD技術向標準化、集成化、智能化方向發展。一些標準的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，爲CAD 技術的推廣、軟件的移植和數據共享起了重要的促進作用；系統構造由過去的單一功能變成綜合功能，出現了計算機輔助設計與輔助制造聯成一體的計算機集成制造系統；固化技術、網絡技術、多處理機和並行處理技術在CAD中的應用，極大地提高了cad系統的性能；人工智能和專家系統技術引入cad，出現了智能CAD技術，使CAD系統的問題求解能力大爲增強，設計過程更趨自動化。
　　現在，cad 已在電子和電氣、科學研究、機械設計 、軟件开發、機器人、服裝業、出版業、工廠自動化、土木築、地質、計算機藝術等各個領域得到廣泛應用。基本技術
　　基本技術 主要包括交互技術、圖形變換技術、曲面造型和實體造型技術等。

交互技術

　　在計算機輔助設計中，交互技術是必不可少的。交互式cad系統， 指用戶在使用計算機系統進行設計時，人和

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機器可以及時地交換信息。採用交互式系統，人們可以邊構思 、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果，非常直觀。

圖形變換

　　圖形變換的主要功能是把用戶坐標系和圖形輸出設備的坐標系聯系起來；對圖形作平移、旋轉、縮放、透視變換 ；通過矩陣運算來實現圖形變換。

實體造型

　　實體造型技術(Solid Modeling)是計算機視覺、計算機動畫、計算機虛擬現實等領域中建立3D實體模型的關鍵技術。實體造型技術是指描述幾何模型的形狀和屬性的信息並存於計算機內，由計算機生成具有真實感的可視的三維圖形的技術。系統組成
　　通常以具有圖形功能的交互計算機系統爲基礎，主要設備有：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

　　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。它有較強的計算能力，用規範的圖形軟件，有高分辨率的顯示終端，可以聯在資源共享的局域網上工作，已形成最流行的cad系統。

個人計算機

　　個人計算機（pc）系統價格低廉，操作方便，使用靈活。80年代以後，pc機性能不斷翻新，硬件和軟件發展迅猛，加之圖形卡、高分辨率圖形顯示器的應用，以及pc機網絡技術的發展，由pc機構成的cad 系統已大量湧現，而且呈上升趨勢。

圖形輸入輸出設備

　　作用：
　　除了計算機主機和一般的外圍設備外，計算機輔助設計主要使用圖形輸入輸出設備。交互圖形系統對cad 尤爲重要。圖形輸入設備的一般作用是把平面上點的坐標送入計算機。
　　常見設備：
　　常見的輸入設備有鍵盤、光筆、觸摸屏、操縱杆、跟蹤球、鼠標器、圖形輸入板和數字化儀。
　　設備分類：
　　圖形輸出設備分爲軟拷貝和硬拷貝兩大類：
　　軟拷貝設備指各種圖形顯示設備，是人機交互必不可少的；
　　硬拷貝設備常用作圖形顯示的附屬設備，它把屏幕上的圖像復印出來，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。
　　有向束顯示應用最早，爲了使圖像清晰，電子束必須不斷重畫圖形，故又稱刷新顯示，它易於擦除和修改圖形，適於作交互圖形的手段。
　　存儲管顯示保存圖像而不必刷新，故能顯示大量數據，且價格較低。
　　光柵掃描系統能提供彩色圖像，圖像信息可存放在所謂幀緩衝存儲器裏，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、編譯程序外，cad主要使用交互式圖形顯示軟件、cad應用軟件和數據管理軟件3類軟件。
　　交互式圖形顯示軟件用於圖形顯示的开窗、剪輯、觀看，圖形的變換、修改，以及相應的人機交互。
　　cad 應用軟件提供幾何造型、特徵計算、繪圖等功能 ， 以完成面向各專業領域的各種專門設計。構造應用軟件的四個要素是：算法 、數據結構、用戶界面和數據管理。
　　數據管理軟件用於存儲 、檢索和處理大量數據，包括文字和圖形信息。爲此，需要建立工程數據庫系統。它同一般的數據庫系統相比有如下特點：數據類型更加多樣，設計過程中實體關系復雜，庫中數值和數據結構經常發生變動，設計者的操作主要是一種實時性的交互處理。CAD系統的功能

現代CAD系統的功能

　　現代CAD系統的功能包括:
　　(1)設計組件重用(Reuse of design components)
　　(2)簡易的設計修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)
　　(3)設計的標準組件的自動產生(Automatic generation of standard components of the design)
　　(4)設計是否滿足要求和實際規則的檢驗(Validation/verification of designs against specifications and design rules)
　　(5)無需建立物理原型的設計模擬(Simulation of designs without building a physical prototype)
　　(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設計
　　(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表(Bill of Materials)
　　(8)設計到生產設備的直接輸出
　　(9)到快速原型或快速制造工業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設計軟件，是美國Autodesk公司首次於1982年生產的自動計算機輔助設計軟件，用於二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。現已經成爲國際上廣爲流行的繪圖工具。.dwg文件格式成爲二維繪圖的事實標準格式。
　　Autocad有着良好的用戶界面，它的多文檔設計環境，讓非計算機專業人員也能非常快的學會使用。AutoCd擁有廣泛的適應性和良好的兼容性，可以在各種PC系統和工作站上運行，並支持分辨率由320×200到2048×1024的各種圖形顯示設備40多種，以及數字儀和鼠標器30多種，繪圖儀和打印機數十種，這就爲AutoCAD的普及創造了條件。
　　中望CAD是著名的國產CAD設計軟件，由廣州中望龍騰軟件股份有限公司开發並在2001年推出了第一個版本，目前最新版本爲中望CAD 2011。
　　中望CAD兼容目前普遍使用的AutoCAD，在界面、功能、操作習慣、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，深受用戶歡迎，被廣泛應用於通信、建築、煤炭、水利水電、電子、機械、模具等勘察設計和制造業領域。
　　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設計軟件公司：VX，並在2010年8月份推出了中望3D2010版，從此中望公司开始涉及三維CAD設計軟件領域。
　　MicroStation 是國際上和AutoCAD齊名的二維和三維CAD設計軟件，第一個版本由Bentley兄弟在1986年开發完成。其專用格式是DGN，並兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。
　　MicroStation是Bentley 工程軟件系統有限公司在建築、土木工程、交通運輸、加工工廠、離散制造業、政府部門、公用事業和電訊網絡等領域解決方案的基礎平臺。
　　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諸多特殊效果。例如用TurnTool等第三方插件，即可直接用MicroStation發布在线三維展示案例。計算機設計自動化
　　計算機自身的cad，旨在實現計算機自身設計和研制過程的自動化或半自動化。研究內容包括功能設計自動化和組裝設計自動化，涉及計算機硬件描述語言、系統級模擬、自動邏輯綜合、邏輯模擬、微程序設計自動化、自動邏輯劃分、自動布局布线，以及相應的交互圖形系統和工程數據庫系統。集成電路 cad有時也列入計算機設計自動化的範圍。圖書信息
　　計算機輔助設計--AutoCAD 2009 實用教程
　　

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作　者： 孫江宏 主編
　　出 版 社： 水利水電出版社
　　出版時間： 2009-10-1
　　开　本： 16开
　　ISBN ： 9787508468686
　　定價：￥32.00

內容簡介

　　本教材根據教育部工程圖學教學指導委員會最新修訂的“普通高等院校工程圖學課程教學基本要求”以及“普通高等院校計算機圖形學基礎課程教學基本要求”以及國家標準“機械工程CAD制圖規則”編寫完成。
　　本書共分11章，從入門的角度講解AutoCAD 2009中文版的基本應用技術。全書循序漸進，從機械制圖的角度，講解該軟件與工程制圖之間的關系，進行圖檔管理、平面視圖與三維視圖操作、平面繪圖與標注、三維對象繪制等。
　　本書適合作爲普通高等院校本科機械與近機類專業學生學習工程制圖的教材，也可以提供給相關專業的工程技術人員參考。

目錄

　　序
　　前言
　　第1章 AutoCAD 2009與工程制圖
　　1.1 工程圖與畫法幾何
　　1.1.1 基本概念

pic-info">計算機輔助設計CAD教材

1.1.2 工程制圖的基本要求
　　1.1.3 工程制圖的國際標準與國家標準
　　1.1.4 計算機輔助繪圖
　　1.2 AutoCAD 2009與工程制圖
　　1.2.1 AutoCAD的發展歷程
　　1.2.2 AutoCAD 2009的界面
　　1.2.3 AutoCAD 2009的工具與工程制圖的關系
　　1.3 圖紙
　　1.3.1 圖紙幅面與比例
　　1.3.2 AutoCAD中圖紙幅面的設置
　　1.4 文字、线條與尺寸
　　1.4.1 字體
　　1.4.2 圖线
　　1.4.3 尺寸
　　1.5 三維對象與平面圖
　　1.5.1 三維空間與二維投影
　　1.5.2 AutoCAD 2009三維操作空間與二維工程圖
　　習題一
　　第2章 工程圖文檔管理
　　2.1 工程圖檔與AutoCAD文件
　　2.1.1 概述
　　2.1.2 AutoCAD 2009文件操作
　　2.2 AutoCAD 2009命令
　　2.2.1 命令的輸入方式
　　2.2.2 命令類型
　　2.2.3 輸入命令參數
　　2.3 坐標系統
　　2.3.1 笛卡爾坐標系與極坐標系
　　2.3.2 用戶坐標系
　　2.4 設置圖層、线型和顏色
　　2.4.1 基本概念
　　2.4.2 設置圖層
　　2.4.3 設置线型
　　2.4.4 設置顏色
　　2.4.5 設置线寬
　　2.4.6 利用工具欄設置
　　習題二
　　第3章 平面視圖操作與編輯
　　3.1 平面視圖操作
　　3.1.1 縮放視圖
　　3.1.2 平移視圖
　　3.1.3 鳥瞰視圖
　　3.1.4 刷新視圖
　　3.2 對象的選擇和特性更改
　　3.2.1 對象的多種選擇方式
　　3.2.2 選擇集模式和夾點編輯
　　3.2.3 編輯對象特性
　　3.3 對象常規編輯
　　3.3.1 對象刪除和恢復
　　3.3.2 對象的復制
　　習題三
　　第4章 三維繪圖基礎
　　4.1 工作空間與三維建模空間
　　4.2 標準三維坐標系與用戶坐標系
　　4.2.1 標準三維坐標系
　　4.2.2 用戶坐標系（UCS）
　　4.3 三維圖像的類型與管理
　　4.3.1 三維圖像的類型
　　4.3.2 視覺樣式管理器
　　……
　　第5章 三視圖與基本投影元素繪制
　　第6章 基本繪圖命令
　　第7章 AutoCAD2009對象修改
　　第8章 尺寸標注
　　第9章 技術要求與表格處理
　　第10章 裝配圖及輔助工具
　　第11章 三維對象繪制與編輯
　　參考文獻