CADCAM技术试样卷

1、样卷一 一、填空题（每空1分，共 30分） 1、按照对几何信息和拓扑信息的描述及存贮方法不同，三维几何建模系统 可划分 为 、 、 2 、 CAD/CAM系 统 根 据 使 用 的 计 算 机 硬 件 及 其 信 息 处 理 方 式 可 分 为 ： 、 、 ，而 根据 是否使用计 算机网络 可分 为： 、 。 3、形体的在计算机内常用五层拓补结 构： 、 、 、 、 来定义，如果包括外壳在 内则为六层。 4、特征信息描述法中，从工艺生成的角度看，特征之间的关系主要 有： 、 5、CAE，是以现代计算力学为基础、 计算机仿真为手段的工程分析技术，是 实现产品优化设计的重要技术。其分析的主要内容

2、是 :、 和 等。 6 、 CAPP 的 中 文 全称 是 ，英文 全称 是 。从其设计原理上 可以分为 和 两大类。 7、逆向工程中点数据的预处理大致可分 为 和 两个部分。 8、通常所说的 CAD CAM系统集成，就信息而言，是指设计与制造过程 中 、 和 三个 主要环节 的软件 集成，有 时也 叫 集成。 二、选择题 （每小题 2分，共 12 分） 1 、 CAD/CAM技术 的普 及应用越来越广泛和深入，CAD/CAM技术正向 着 方向发展。 A、开放化B、集成化C、智能化D、标准化 2、目前， CAD/CAM系统中常用的操作系统有：。 A、 WindowsB、 DOSC、 UNIXD

3、、 XENIX 和表面的有限集合来表示和建立物体的计算机内部模型 曲面构造方法有多种，如图所示的曲面为 3、曲面建模是将物体分解成组成物体的表面、边线和顶点，用顶点、边线 常用 A、 线性拉伸面 B、 直纹面 D、 扫描面 4、拓扑信息是指一个物体的拓扑元素（顶点、边和表面）的个数、类型以 及它们之间的关系， 根据这些信息可以确定物体表面的邻接关系。 对于两个形状 和大小不一的实体的拓扑关系恰好可能是等价的。 与圆柱体的拓扑特性是等价的 A、锥体B、四面体C、立方体D、 球 5 、特征定义的实现方式有 A、基于特征的设计B、特征识别C、特征管理D 、特征 分类 6、目前刀位轨迹仿真法主要方式有

4、。 A、显示验证B、截面法验证C、数值验证D、 试切法 三、判断题 (每小题 1 分，共 6 分) 1、与传统的设计制造方式不同，以 CAD/CAM技术为核心的先进制造技术， 将以人员为中心的运作模式改变为以计算机为中心的运作模式CAD/CAM技术的 普及应用越来越广泛和深入 ( ) 。 2、所谓集成就是向企业提供一体化的解决方案。并行工程是一种集成，企 业的产品数据管理( PDM)也是一种集成 ( ) 。 3、三维实体的处理时，用几何信息表示物体就可以充分的避免出现物体表 示上的二义性问题 ( ) 。 4、计算机图形学在 CAD/CAM方面的应用主要针对点阵图形的处理，但也要 针对矢量图形的

5、处理 ( ) 。 5、主样件和典型工艺是基于 GT技术的 CAPP系统开发的关键。 ( ) 6、视图区大小不变，窗口区放大或缩小时，所显示的图形会相反地缩小或 放大 ( ) 四、简答题 (共 28 分) 1、Bezier 曲线具有哪些特点？ (6 分 ) 2、从描述原理和数据结构两方面，比较边界表示法与构造立体几何法在描 述同一物体时的不同点。 (6 分 ) 3、逆向工程的核心步骤是什么？ ( 8分) 4、CAD/CAM系统的集成方法有哪些？ （8 分） 五、计算、算法题 （24 分 ） 1、已知三角形的 ABC各顶点坐标为 A（0，0），B（25，0），C（25，3 0） ，欲 使此三角形绕

6、原点逆时针旋转 90，并沿 x 正方向平移 15 个坐标单位，然后沿 x 正向为 10 的错切变换。试求复合变换矩阵 T、变换后四边形 ABC 顶点坐标。 （8 分） 2、试推导相对直线 x+y-1=0 对称的复合变换矩阵。（ 8 分） 3、描述图形消隐算法中的 Z缓冲算法（ 8分） 试题参考答案及评分标准 、填空题 （每空 1分，共 30分） 1、线框建模、 曲面建模、实体建模。 2、主机系统、 工程工作站系统、微机系统、 单机系统、 网络化系统 3、体、 面、 环、 边、点。 4、包容关系、 阵列关系、并列关系。 5、工程数值分析、结构优化设计、强度设计评估与寿命预估、动力学 / 运动 学

7、仿真。 6、计算机辅助工艺过程设计、 Computer Aided Process Planning 、派生式 CAPP系统、 创成式 CAPP系统。 7、点数据前置处理、几何特征的提取（特征曲线、曲面提取） 8、CAD、 CAPP、 NCP、 CAD/CAM/CAP。P 二、选择题 （每小题 2分，共 12 分） 1、ABCD 2、ACD 3、B 4、C 5、AB 6、ABC。 三、判断题 （每小题 1 分，共 6 分） 1、 2、 3、 4、 5、 6、 四、简答题 （共 28分） 1、Bezier 曲线具有哪些特点？ （6 分） 答： Bezier 曲线具有下列特点： （1）、Bezie

8、r 曲线的形状由特征多边形所确定，它均落在特征多边形的各控 制点形成的凸包内，即 Bezier 曲线具有 凸包性 。（ 2 分） （2）、Bezier 曲线首尾端点分别经过特征多边形首末两个端点，并且在首尾 两端点处相切于特征多边形。（ 2 分） （3）、Bezier 曲线 不具有局部控制能力 ，修改特征多边形一个顶点或改变顶 点数量时，将影响整条曲线，对曲线要全部重新计算。（ 2 分） 2、从描述原理和数据结构两方面，比较边界表示法与构造立体几何法在描 述同一物体时的不同点。 （6 分 ） 答：原理不同：（ 3 分） 边界表示法 是通过实体的面的集合来表示， 而每一个面又可以用边来描述， 边

9、通过点，点通过三个坐标值来定义。 构造立体几何法 是通过描述基本体素（如长方体、圆柱、圆锥、球等）和 它们的集合运算（交、并、差）构造实体的方法，任何复杂的实体都可以由某些 简单的体素加以组合来表示。 数据结构不同：（ 3 分） 边界表示法 网状数据结构。 将其按照实体、面、边、顶点描述，在计算机 内部按网状的数据结构进行存贮。 构造立体几何法 树状数据结构 。树叶为基本体素或变换矩阵， 结点为运算， 最上面的结点对应着被建模的物体。 3、逆向工程的核心步骤是什么？ （8 分） 答：逆向工程的核心包括了以下四个步骤： （1）、零件原型的数字化 利用三坐标测量机（ CMM）或激光扫描等测量装 置

10、获取零件原型表面各点的三维坐标值。 （ 2分） （2）、从测量数据中 提取零件原型的几何特征 按测量数据的几何属性进 行分割，采用几何特征匹配与识别的方法获取零件原型所具有的设计与加工特 征。 （ 2 分） （3）、 零件原型 CAD模型的构建 将分割后的三维数据在 CAD系统中分别 做表面模型的拟合，并通过各表面片的求交与拼接获取零件原型的CAD模 型。 （ 2 分） （4）、 CAD模型的检验与修正 根据重构的 CAD模型重新测量或加工出样 品等方法检验建构的 CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标， 对不满足要求 者，重复以上过程，直至达到零件的设计要求。（ 2 分） 4、CAD/CA

11、M系统的集成方法有哪些？ （8 分） 答：CAD CAM系统集成的关键是信息的集成，是信息的交换和共享。 CAD CAM系统的集成方案主要有以下几种： （1）、通过专用数据接口实现集成（ 2 分） （2）、利用数据交换标准格式接口文件实现集成（ 2 分） （3）、基于统一产品模型和数据库的集成（ 2 分） （4）、基于特征面向并行工程的设计与制造集成方法（2 分） 五、计算、算法题 （24 分 ） 1、已知三角形的 ABC各顶点坐标为 A（0，0），B（25，0） ，C（25， 30） ，欲使 此三边形绕原点逆时针旋转 90，并沿 x 正方向平移 15 个坐标单位，然后沿 x 正向为 10 的

12、错切变换。试求复合变换矩阵 T、变换后四边形 ABC 顶点坐标 8 分） 解： cos90 sin90 0 0 1 0 sin90 cos90 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 T旋转 1） 1 0 0 Tx 向平移010 15 0 1 ( 1) 100 Tx 错切1010 001( 1 ) 01 T 1 0 所以复合变换矩阵 0 0 01 00 1 15 0010 1 0 10 1 0100 0 10 01 1 15 10 00 01 则： 即： 2、 解： 3） A 0 0 B 25 0 C 25 30 1 10 11 1 15 0 15 0 265 1 235 25 25 1 A

13、1 B 1 C 变换后 A(15,0) ，B(265, 25) ，C(235,10) 试推导相对直线 x+y-1=0 对称的复合变换矩阵。（ 8 分） T1 2） 直线 x+y-1=0 ，向左移一个单位变换矩阵 00 1 1） 直线绕原点旋转 45 变换矩阵 cos45 sin 45 0 sin 45 cos 45 0 1） T3 关于 X 轴对称变换矩阵 2） 直线绕原点旋转 -45 变换矩阵 cos( 45 ) sin( 45) sin( 45) cos( 45) 0 T5 （1） 直线 x+y-1=0 ，向右移一个单位变换矩阵 1） T T1 T2 T3 T 4 T5 2） 复合变换矩阵

14、 3、描述图形消隐算法中的 Z缓冲算法（ 8 分） 答：Z 缓冲器算法是一种象空间算法，只适用于光栅显示器。（ 1 分） 在 Z 缓冲器中存储的是对应显示器上每个象素的深度信息。（ 2 分） 开始时，各个象素点的深度都是背景深度，接着对图中存在的每个三维 形体逐一检验，计算连接视点与象素点的直线段与该三维形体的交点，并将 视点至该交点的距离值与 Z 缓冲器内的深度值相比较，保留小值并存储在 Z 缓冲器中。（ 3 分） 用同样方法对所有三维形体处理完成后， Z 缓冲器中存储的就是最前面 的形体表面的深度信息，据此即可显示消隐后的图形。（ 2 分） 样卷二 一、填空题（每空1分，共 30分） 1

15、、 CAD 的 中 文 全 称 英 文 全 称。 2 、 狭 义 CAM 通 常 是 指 NC 程 序 编 制 ， 包 括、 及 等。 3 、 CAD/CAM系 统 根 据 使 用 的 支 撑 软 件 规 模 大 小 可 分 为： 、 、 4、区域填充是指在一个封闭区域内填充某种图案或颜色。一般有两种算 法： 、 5、将三维几何模型变为二维图形表示的过程称为投影变换。投影有 和 之分。 6、光照模型实际上是一个计算公式， 可以根据已知的物体表面特性值和照 明光特性值计算出三维物体图形上每个点的亮度和颜色值。 图形上点明暗度由该 点发出的总光能表示的，总光能由三部分组 成： 7、CAE中文全称英

16、文全 称 。 它 是 以 为基础、 为手段的工程分析技 术，是实现产品的重要技术。 8、派生式 CAPP系统的主要特征是检索预置的零件工艺规程，实现零件工 艺设计的借鉴与编辑。根据零件工艺规程预置的方式不同，可以分为 的 CAPP系统，的 CAPP系统两种主 要形 式。 9 、 CAPP 系 统 中 要 对 零 件 信 息 进 行 描 述 ， 零 件 信 息 包 括： 、 和 10 、 CAD/CAM 集 成 的 关 键 技 术 包 括： 、 、 、选择题 （每小题 2 分，共 12 分） 1、优化设计一般包含以下哪些要素。 A、目标函数B 、设计变量C、约束条件D 、模糊控制 2、CAD/C

17、AM技术在企业的应用主要是靠引进 CAD/CAM系统实现的，它需要 定的工作环境和支撑平台，主要有 。 A、计算机网络B 、CIMS C、操作系统D、数据管理 平台 A、光固化成形 B、薄料叠层 C 、选择性激光烧结成形 D、 3、快速原型的主要工艺方法有 熔丝沉积成形 4、常用的曲面建构方法有。 A、线性拉伸面B 、直纹面C、旋转面 D、扫描面 5、PDM的含义是什么。 A、产品定义模型 B、硬件平台管理C、产品数据管理 D 实体构造 6、变换矩阵0 0 1 所能执行的是 。 A、沿x 方向错切变换 B、沿y 方向作错切变换 C、沿 x、y 两个方向作错切 变换 三、判断题 （每小题 1 分

18、，共 6 分） 10 1、在逆向工程中，点数据预处理包含点数据前置处理和特征曲线的提取两 大部分。 （ ） 。 2、曲面的连续性大致分为位置连续、切线连续、曲率连续三种，其中曲率 连续也就是 2 阶连续。 （ ） 。 3、特征建模中，特征定义的实现有基于特征的设计和特征识别两种方式， 其中特征识别在产品比较复杂时比较有效。 （ ） 。 4、适用于 零件有较强相似性的 CAPP系统是创 成式 CAPP系 统。 （ ） 。 5、窗口区大小不变，视图区缩小或放大时，所显示的图形会相应地缩小或 放大 （ ） 6、实体建模与其它建模技术相比计算机中不能保存面的信息，不如表面建 模 （ ） 四、简答题 （

19、共 28分） 1、NURBS曲线、曲面具有哪些特点？ （8 分） 2、简述形体在计算机内部表示的六层拓补结构。 （6 分） 3、CAD/CAM软件系统的基本组成 （6 分 ） 4、简述 CAD/CAM集成的关键技术。 （8 分） 五、计算、算法题 （24 分 ） 1、已知四边形的 ABCD各顶点坐标为 A（0，0） ，B（15，0） ，C（15，30） ，D（0， 3 0） ，欲使此四边形向两个坐标方向放大 2 倍，绕原点逆时针旋转 90，并沿 x 正方向平移 15 个坐标单位， y 负方向平移 10，试求复合变换矩阵 T、变换后四 边形 ABCD 顶点坐标。（ 8 分） 2、试推导相对直线

20、x+y-1=0 对称的复合变换矩阵。（ 8 分） 11 3、描述线段编码裁剪算法（ 8 分） 试题参考答案及评分标准 一、填空题（每空1分，共 32分） 1、计算机辅助设计、 Computer Aided Design 。 2、刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、 NC代码生成。 3、CAD系统、 CAM系统、 CAD/CAM集成系统。 4、递归填充法（种子填充法）、扫描线区域填充法（多边形填充算法）。 5、平行投影、透视投影。 6、漫射光照产生的光能、点光源照射产生的光能、透明性产生的光能。 7、计算机辅助工程、 Computer Aided Engineering 、计算力学、计算机

21、仿 真、优化设计。 8、基于 GT技术、基于特征技术。 9、总体信息、几何信息、 工艺信息 10、参数化技术、特征技术、产品数据管理技术、产品数据交换技术 二、选择题 （每小题 2分，共 12 分） 1、ABC 2、ABCD 3 、ABCD 4、ABCD 5、C 6、A。 三、判断题 （每小题 1 分，共 6 分） 1、 2、 3、 4、 5、 6、 四、简答题 （共 28分） 1、NURBS曲线、曲面具有哪些特点？ （8 分） 答： NURBS曲线、曲面有以下四个特点： （1）、 B 样条曲线、曲面的所有优点都在非均匀有理 B 样条曲线、曲面中 保留。（ 2 分） （2）、 控制点经过透视变

22、换后所生成的曲线或曲面与原先生成的曲线或曲 面的再变换是等价的。（ 2 分） 12 （3）、 不仅可以表示自由曲线和曲面， 还可以精确地表示解析曲线和曲面， 并能实现两者的统一。（ 2 分） （4）、能给出更多的控制形状的自由度以生成各种形状的曲线与曲面。 （2 分） 2、简述形体在计算机内部表示的六层拓补结构。 （6 分） 答：（ 1）、体 体是由封闭表面围成的有效空间，其边界是有限个面的集 合，外壳是形体的最大边界，是实体拓扑结构中的最高层。（1 分） （2）、壳 壳是由一组连续的面围成，实体的边界称为外壳，如果壳所包 围的空间是个空集则为内壳。（ 1 分） （3）、面 面是形体表面的一部

23、分，且具有方向性，它由一个外环和若干 个内环界定其有效范围。面的方向用垂直于面的法矢表示，法矢向外为正向 面。（ 1 分） （4）、环 环是由有序、 有向的边组成的封闭边界， 环中各条边不能自交， 相邻两边共享一个端点。环有内环、外环之分，外环最大且只有一个，内环的方 向与外环相反。（ 1 分） （5）、 边 边是两邻面（正则形体）或多个邻面（非正则形体）的交线， 直线边由两个端点确定，曲线边由一系列型值点或控制点描述，也可用方程表 示。（ 1 分） （6）、点 点是边的端点，点不允许出现在边的内部，也不能孤立地存在 于物体内、物体外或面内。 点是几何造型中最基本的元素， 它可以是形体的顶点，

24、 也可以是曲线曲面的控制点、型值点、插值点。（ 1 分） 3、CAD/CAM软件系统的基本组成 （6 分 ） 答：根据 CAD/CAM系统中执行的任务及服务对象的不同， 可将软件系统分为 三个层次： （1）、系统软件 系统软件指使用、管理、控制计算机运行的操作系统及语 言处理程序等的集合， 是用户与计算机硬件的连接纽带。 包括操作系统， 编译系 统，图形接口及接口标准。（ 2 分） 13 （2）、支撑软件 是在系统软件基础上开发出来的满足用户需要的通用软件 或工具软件，是 CAD/CAM系统的核心。（ 2 分） （3）、 应用软件 是用户解决实际总是而自行开发或委托开发的程序系统。 它是在系统

25、软件的基础上， 或用高级语言编程， 或基于某种支撑软件， 针对特定 的问题设计研制， 既可为一个用户使用， 也可为多个用户使用的软件。 （2 分） 4、简述 CAD/CAM集成的关键技术。 （8 分） 答：（ 1）、参数化技术 参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动 修改图形的功能， 成为产品系列化设计、 修改、多种方案比较和动态设计的有效 手段。利用参数化设计可以极大地提高产品的设计效率。（ 2 分） 第4 页 （2）、特征技术 为了实现 CADCAPPCAM的集成， CAD、CAPP、CAM之 间的数据交换与共享是亟待解决的重要问题。解决的办法是建立CAD CAPP CAM范围内相对

26、统一的、基于特征的产品定义模型，并以此模型为基础，运用产 品数据交换技术，实现 CAD、CAPP、CAM间的数据交换与共享。（ 2 分） （3）、产品数据管理技术 为了提高数据传输效率和系统的集成化程度， 保 证各系统之间数据一致性、 可靠性和数据共享， 采用工程数据库管理系统来管理 集成数据，使各系统之间直接进行信息交换，真正实现CADCAM之间信息交换 与共享。（ 2 分） （4）、产品数据交换技术在CAD/CAPP CAM的集成中， 有大量数据需要 进行交换，目前的传输方式已无法满足集成化的要求。为了满足CAD CAM集成 的需要，提高数据交换的速度，保证数据传输的完整、可靠和有效，必须

27、使用通 用的数据交换标准。（ 2 分） 五、计算、算法题 （24 分 ） 1、已知四边形的 ABCD各顶点坐标为 A（0，0） ，B（15，0） ，C（15，3 0） ，D（0， 3 0） ，欲使此四边形向两个坐标方向放大 2 倍，绕原点逆时针旋转 90，并沿 x 14 正方向平移 15 个坐标单位， y 负方向平移 10，试求复合变换矩阵 T、变换后四 边形 ABCD 顶点坐标。（ 8 分） 解： 200 T放大0 2 0 001 1） cos90 sin90 0 0 1 0 T旋转sin90 cos90 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 （1） 1 0 0 T平移 0 1 0 15 10 1 （ 1） 101 20 T 0 2 所以复合变换矩阵 0 0 00 0 10 000 0 1 15 0 1515 0 ABCD 0 2 0 2 0 0 15 10 1 0 030 5 545 45 11 即：变换