计算机辅助设计概述

1、2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 1计算机辅助设计计算机辅助设计谢健文（谢健文（GIS教研室教研室）2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院2计算机辅助设计概述计算机辅助设计概述1 1 计算机辅助设计的内容计算机辅助设计的内容2 2 计算机辅助设计应用举例计算机辅助设计应用举例3 3 计算机辅助设计基本概念计算机辅助设计基本概念4 4 计算机辅助设计发展历史与现状计算机辅助设计发展历史与现状5 5 计算机辅助设计硬件环境计算机辅助设计硬件环境6 6 交互式制图系统的逻辑结构交互式制图系统的逻辑结构7 7 当前的研

2、究动态当前的研究动态2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院31 计算机辅助设计的内容计算机辅助设计的内容 课程相关学科课程相关学科计算机图形学计算机图形学计算机图像处理计算机图像处理计算机辅助设计计算机辅助设计图形制作图形制作图像处理图像处理2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院4计算机辅助设计计算机辅助设计 学科关系学科关系数字图像数据模型图像生成（图像生成（计算机图形学计算机图形学）模型（特征）提取模型（特征）提取（计算机视觉，模式识别）（计算机视觉，模式识别）模型变换模

3、型变换（计算几何）（计算几何）图像变换图像变换（图像处理图像处理）图像图像图形图形计算机辅助设计课程内容计算机辅助设计课程内容2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院52 2 计算机辅助设计应用举例计算机辅助设计应用举例 图形用户界面图形用户界面 发展历程 操作系统 Macintosh，OS/2，Windows，Unix/X-Window人人机机界界面面命令行界面图形用户界面多通道用户界面2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院6计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例

4、（续）2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院7计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续）2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院8计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续） 计算机辅助设计与制造（计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 应用领域：机械，大规模集成电路，建筑，服装，玩具应用领域：机械，大规模集成电路，建筑，服装，玩具 优点：设计周期短，成本低，质量高优点：设计周期短，成本低，质量高2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院

5、 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院9计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续）2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院10计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续） 计算机艺术计算机艺术 书法、艺术图片书法、艺术图片 输入工具：键盘、鼠标、手写笔等等输入工具：键盘、鼠标、手写笔等等 软件工具：软件工具：PhotoShopPhotoShop、CorelDrawCorelDraw、PaintBrushPaintBrush等等等等 优点：功能多、创作轻松、优点：功能多、创作轻松、 调色方便等等调色方便等等

6、缺点：目前难以容入人的缺点：目前难以容入人的 灵感（未来的研究课题）灵感（未来的研究课题）2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院112022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院122022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院13计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续） 电子地图电子地图2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院14计算机辅助设计应用举例（续）

7、计算机辅助设计应用举例（续） 计算机动画及广告影视创作计算机动画及广告影视创作 传统动画：费时费力，质量差，传统动画：费时费力，质量差， 例子：例子：大闹天宫大闹天宫，90*60*24=129，600张胶片，几十位动画工作者近两年的时间张胶片，几十位动画工作者近两年的时间 计算机动画（计算机动画（Computer Animation):效率高，效率高，质量高质量高 例子：例子：侏罗纪公园侏罗纪公园 计算机动画创作工具：计算机动画创作工具：3D MAX, MAYA等等等等2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院15计算机图制图学应用举例（

8、续）计算机图制图学应用举例（续） 电脑游戏电脑游戏 实时性；逼实性；蕴含了先进的图形处理技术实时性；逼实性；蕴含了先进的图形处理技术 多媒体系统多媒体系统 在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、表现、存储、通信、或集成的信息系统，操作、表现、存储、通信、或集成的信息系统，其中媒体至少应包括一种其中媒体至少应包括一种“连续媒体连续媒体”及一种及一种“离散媒体离散媒体” 计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、音频、视频、动画语音、音频、视频、动画 特点：媒体的多样性、特点：媒体的多样性、操作的交互性、操

9、作的交互性、系统的集系统的集成性成性2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院16计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续） 自然景物仿真自然景物仿真2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院17计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续）日本Yoshinori Dobashi等人绘制的真实感云 2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院18计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计应用举例（续） 虚拟

10、现实系统（虚拟现实系统（Virtual Reality） 或称虚拟环境或称虚拟环境（Virtual Environment) 是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体生成的虚拟世界客体 进行浏览和交互考察。进行浏览和交互考察。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院19计算机辅助设计应用举例（续）计算机辅助设计

11、应用举例（续）2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院203 计算机辅助设计基本概念计算机辅助设计基本概念3.1 CAD3.1 CAD技术概念技术概念 就目前的情况而言，可以认为就目前的情况而言，可以认为CADCAD技术是计算机系统在工程和产技术是计算机系统在工程和产品设计的各个阶段中，为设计人员提供快速、有效的工具和手品设计的各个阶段中，为设计人员提供快速、有效的工具和手段，加快和优化设计过程以达到最佳设计效果的一种技术。段，加快和优化设计过程以达到最佳设计效果的一种技术。3.2 CAD3.2 CAD、CAECAE、CAMCAM与与C

12、IMSCIMS CAD/CAMCAD/CAM：Computer-aided Design/ManufacturingComputer-aided Design/Manufacturing，计算机设计算机设计计/ /辅助制造辅助制造 CAECAE：Computer-aided EngineeringComputer-aided Engineering，计算机辅助工程计算机辅助工程 CIMSCIMS：Computer-Integrated Manufacturing SystemComputer-Integrated Manufacturing System，计算机计算机集成制造系统集成制造系统

13、，是有，是有2020余年历史的余年历史的CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE技术的自然产技术的自然产物物2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院213.3 CAD/CAM3.3 CAD/CAM系统的分类系统的分类 按应用领域划分按应用领域划分有机械有机械CAD/CAMCAD/CAM、建筑、建筑CADCAD、电子、电子CAD/CAMCAD/CAM、工业设计、工业设计CAD/CAMCAD/CAM、地图地图CADCAD、纹织、纹织CAD/CAMCAD/CAM和服装和服装CAD/CAMCAD/CAM等等 按按CAD/CAMCAD/CAM

14、系统所用计算机的类型划分系统所用计算机的类型划分分为大型机分为大型机CAD/CAMCAD/CAM系统、小型机系统、小型机CAD/CAMCAD/CAM系统、工作站系统、工作站CAD/CAMCAD/CAM系统和微机系统和微机CAD/CAMCAD/CAM系统。系统。 在实际应用中，往往在实际应用中，往往按照按照CADCAD系统的规模进行分类，系统的规模进行分类，即网络环境即网络环境下的下的CAD/CAMCAD/CAM系统和单机环境下的系统和单机环境下的CAD/CAMCAD/CAM系统。系统。 现代企业在现代企业在CAD/CAMCAD/CAM的建设过程中，必须考虑到与的建设过程中，必须考虑到与CAPP

15、CAPP、PDMPDM、MISMIS等系统的集成问题。等系统的集成问题。因此，企业应根据其自身的发展来确定因此，企业应根据其自身的发展来确定CAD/CAMCAD/CAM系统的建设。系统的建设。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院224 计算机辅助设计发展历史与现状计算机辅助设计发展历史与现状4.1 CAD4.1 CAD的发展历程的发展历程 2020世纪世纪7070年代末以后，年代末以后，3232位超级微机工作站和微型计算机的出位超级微机工作站和微型计算机的出现对现对CADCAD技术的发展起了极大的推动作用。工作站是属于单用户技术的发

16、展起了极大的推动作用。工作站是属于单用户的计算机系统，具有较高的响应速度，因而特别适用于的计算机系统，具有较高的响应速度，因而特别适用于CADCAD系统。系统。在这期间，在这期间，计算机交互图形技术计算机交互图形技术日渐成熟并在工业界得到广泛日渐成熟并在工业界得到广泛应用。应用。 2020世纪世纪8080年代中期以后，年代中期以后，CADCAD技术与技术与CAMCAM技术相结合，形成了技术相结合，形成了CAD/CAMCAD/CAM新技术新技术，导致了新理论、新算法的大量涌现。在软件方，导致了新理论、新算法的大量涌现。在软件方面，不仅实现了工程和产品的设计计算和绘图，而且能进行工面，不仅实现了工

17、程和产品的设计计算和绘图，而且能进行工程造型、自由曲面设计、有限元分析、机构及机器分析与仿真、程造型、自由曲面设计、有限元分析、机构及机器分析与仿真、模具设计制造等各种工程应用。特别是实体造型、特征建模、模具设计制造等各种工程应用。特别是实体造型、特征建模、参数化设计等理论的发展与应用，推动了参数化设计等理论的发展与应用，推动了CADCAD技术的发展。技术的发展。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院234.1 CAD4.1 CAD的发展历程的发展历程 从技术角度看：四个发展阶段从技术角度看：四个发展阶段（1 1）CADCAD发展的初

18、级阶段：发展的初级阶段：CADCAD发展的初级阶段为计算机辅助几何设计发展的初级阶段为计算机辅助几何设计，计算机辅助几，计算机辅助几何设计主要研究曲线和曲面的计算机表示、逼近和计算。何设计主要研究曲线和曲面的计算机表示、逼近和计算。计算机辅助几何设计：计算机辅助几何设计：2020世纪世纪6060年代末至年代末至7070年代初，由于法年代初，由于法国雷诺汽车公司的工程师国雷诺汽车公司的工程师BzierBzier和美国麻省理工学院的和美国麻省理工学院的CoonsCoons教授开展的曲线和曲面设计工作而开创教授开展的曲线和曲面设计工作而开创CADCAD技术起步于技术起步于2020世纪世纪5050年代

19、后期。当时的年代后期。当时的CADCAD技术的出发技术的出发点是用传统的三视图方法来表示零件，以图纸为媒介进行技点是用传统的三视图方法来表示零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是典型的术交流，这就是典型的二维计算机绘图技术二维计算机绘图技术。2020世纪世纪6060年代出现的三维年代出现的三维CADCAD系统只是用极为系统只是用极为简单的线框表简单的线框表示的三维模型系统示的三维模型系统，只能表示基本的几何信息，不能有效地，只能表示基本的几何信息，不能有效地描述几何数据间的拓扑关系。描述几何数据间的拓扑关系。 2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农

20、业大学信息学院244.1 CAD4.1 CAD的发展历程的发展历程q到到B Bzierzier算法的提出，才使得人们使用计算机处理曲线和曲算法的提出，才使得人们使用计算机处理曲线和曲面变为可能，同时也使得法国的达索飞机制造公司的开发者们，面变为可能，同时也使得法国的达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系统能在二维绘图系统CADAMCADAM的基础上，开发出以表面模型为特点的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIACATIA。CATIACATIA的推出，标志着的推出，标志着CADCAD技术已经技术已经摆脱了从

21、单纯模仿工程图纸的三摆脱了从单纯模仿工程图纸的三视图的方式，能够用计算机完整描述产品零件的重要信息，视图的方式，能够用计算机完整描述产品零件的重要信息，同同时也使得时也使得CAMCAM技术的实现有了坚实的基础。技术的实现有了坚实的基础。q8080年代初，几乎全世界所有的汽车工业和航空工业制造商都购年代初，几乎全世界所有的汽车工业和航空工业制造商都购买了买了CATIACATIA，其结果是其结果是CATIACATIA跃居制造业跃居制造业CADCAD系统榜首，并保持系统榜首，并保持了多年的榜首地位。了多年的榜首地位。 2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南

22、农业大学信息学院254.1 CAD4.1 CAD的发展历程的发展历程（2 2）CADCAD发展的实体造型阶段发展的实体造型阶段 2020世纪世纪7070年代末到年代末到8080年代初，由于计算机技术的大跨步前进，年代初，由于计算机技术的大跨步前进，CAE/CAMCAE/CAM技术也开始有了较大的发展。技术也开始有了较大的发展。SDRCSDRC公司在当时公司在当时星球大战计星球大战计划的背景划的背景下，由美国宇航局支持及合作，开发出许多专用分析模下，由美国宇航局支持及合作，开发出许多专用分析模块，用以降低庞大的太空实验费用，同时在块，用以降低庞大的太空实验费用，同时在CADCAD技术方面也进行了

23、技术方面也进行了许多开拓；许多开拓；UGUG则着重在曲面技术的基础上发展则着重在曲面技术的基础上发展CAMCAM技术技术，以满足麦，以满足麦道飞机零部件的设计和加工需求；道飞机零部件的设计和加工需求；CVCV和和CALMACALMA则将主要精力都放在则将主要精力都放在CADCAD市场份额的争夺上。市场份额的争夺上。 基于对基于对CAD/CAECAD/CAE一体化技术的研究，一体化技术的研究，SDRCSDRC公司于公司于19791979年发布了世界年发布了世界上上第一个完全基于实体造型技术的大型第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAECAD/CAE软件软件I-DEASI-DEAS。实体造型

24、技术的普及应用，标志着实体造型技术的普及应用，标志着CADCAD技术有了质的飞跃。技术有了质的飞跃。实体造型技术既带来了算法的改进和未来发展的希望，也带来了实体造型技术既带来了算法的改进和未来发展的希望，也带来了数据计算量极度增大的问题。数据计算量极度增大的问题。在当时的硬件条件下，实体造型的在当时的硬件条件下，实体造型的计算及显示速度很慢，计算及显示速度很慢，应用于实际的设计过程显得较为勉强。应用于实际的设计过程显得较为勉强。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院264.1 CAD4.1 CAD的发展历程的发展历程（3 3）CADC

25、AD发展的参数化技术阶段发展的参数化技术阶段 进入进入2020世纪世纪8080年代中期，年代中期，CVCV公司提出了一种比公司提出了一种比“无约束自由无约束自由造型造型”更新颖的算法更新颖的算法参数化实体造型方法。参数化实体造型方法。它主要的特点是它主要的特点是基于特征、全尺寸约束、全数据相关和尺寸基于特征、全尺寸约束、全数据相关和尺寸驱动设计与修改。驱动设计与修改。CVCV公司最终否决了参数化技术方案。参数化技术的策划者在公司最终否决了参数化技术方案。参数化技术的策划者在其新思想无法实现时，集体离开了其新思想无法实现时，集体离开了CVCV公司，另行成立了一个公司，另行成立了一个参数技术公司参

26、数技术公司 (Parametric Technology Corp.) (Parametric Technology Corp.) ，开始研，开始研制命名为制命名为Pro/EPro/E（Pro/EngineerPro/Engineer）的参数化软件。的参数化软件。 2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院274.1 CAD的发展历程（4 4） CADCAD发展的变量化技术阶段发展的变量化技术阶段 SDRCSDRC的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术技术

27、更为先进的实体造型技术变量化技术。变量化技术。 SDRCSDRC从从19901990至至19931993年，历经年，历经3 3年的时间，投资一亿多美元，年的时间，投资一亿多美元，将软件全部重新改写，于将软件全部重新改写，于19931993年推出全新体系结构的年推出全新体系结构的I-I-DEAS Master SeriesDEAS Master Series软件。软件。 2020世纪世纪9090年代以后，随着机硬件设备的快速发展以及年代以后，随着机硬件设备的快速发展以及WindowsWindows操作系统的日益完善，以操作系统的日益完善，以WindowsWindows为平台的为平台的CADCAD

28、软件软件快速发展。与快速发展。与WindowsWindows无缝连接、价格低廉、易学易用的中、无缝连接、价格低廉、易学易用的中、低端低端CADCAD软件不断涌现。软件不断涌现。Solid EdgeSolid Edge和和SolidWorksSolidWorks等一系列等一系列三维三维CADCAD软件基本上全盘继承变量化技术，并在此基础上继软件基本上全盘继承变量化技术，并在此基础上继续发展。续发展。变量化技术己经成为变量化技术己经成为CADCAD软件公认的发展方向。软件公认的发展方向。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院284.2 C

29、ADCAD技术的现状技术的现状 随着微机随着微机CPUCPU芯片的性能改进和芯片的性能改进和WindowsWindows操作系统的不断发展，操作系统的不断发展，以前只能运行在工作站上的以前只能运行在工作站上的CAD/CAMCAD/CAM软件现在也可以运行在微机软件现在也可以运行在微机上上。由于微机的价格远远低于工作站，性能也不比中低档工作。由于微机的价格远远低于工作站，性能也不比中低档工作站逊色多少，所以，微机平台为普及站逊色多少，所以，微机平台为普及CAD/CAMCAD/CAM创造了良好的条件。创造了良好的条件。 一方面，工作站上著名的一方面，工作站上著名的CAD/CAMCAD/CAM软件（

30、如软件（如UGUG和和CATIACATIA等）等）全面全面地移植到微机平台地移植到微机平台，使微机完全实现了工作站环境的处理能力；，使微机完全实现了工作站环境的处理能力；另一方面，另一方面，CAD/CAMCAD/CAM软件摆脱了原有软件摆脱了原有UnixUnix操作系统的束缚，得到操作系统的束缚，得到了了在在WindowsWindows平台上的全面拓展。平台上的全面拓展。 运行于运行于WindowsWindows操作系统之上是推出的新一代微机操作系统之上是推出的新一代微机CAD/CAMCAD/CAM软件软件的共同特点。的共同特点。WindowsWindows平台上的新一代平台上的新一代CAD/

31、CAMCAD/CAM软件基本上软件基本上都采都采用典型的用典型的WindowsWindows界面和操作规范界面和操作规范，同时由于，同时由于DDEDDE和和OLEOLE技术的广技术的广泛应用，泛应用，这些这些CAD/CAMCAD/CAM软件可以与软件可以与WindowsWindows平台的其他软件进行平台的其他软件进行动态数据交换，动态数据交换，也可以在不退出也可以在不退出CAD/CAMCAD/CAM软件的前提下嵌入（或软件的前提下嵌入（或链接）其他应用程序的对象。链接）其他应用程序的对象。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院294

32、.2 CAD4.2 CAD的技术现状的技术现状 在我国在我国CADCAD市场上，已形成了国外大型市场上，已形成了国外大型CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE高端软件、高端软件、国外普及型的三维国外普及型的三维CADCAD软件、国外二维软件、国外二维CADCAD软件平台、国产二维软件平台、国产二维CADCAD软件、国产三维软件、国产三维CADCAD软件等多品种、多层次的产品共存的局软件等多品种、多层次的产品共存的局面，各类产品之间的竞争愈演愈烈。面，各类产品之间的竞争愈演愈烈。 国内在二维国内在二维CADCAD软件方面，有两个发展方向。软件方面，有两个发展方向。一个是以一个是以AutoC

33、ADAutoCAD为平台的二次开发应用软件；另一个是自主平台的为平台的二次开发应用软件；另一个是自主平台的CADCAD软件软件，即，即从最低层进行开发，不依赖于国外的平台软件，这类软件主要从最低层进行开发，不依赖于国外的平台软件，这类软件主要以学校和研究部门的产品为主。以学校和研究部门的产品为主。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院304.3 4.3 常用的常用的CADCAD软件软件 以产品结构设计为主的以产品结构设计为主的CADCAD软件。软件。 以工业造型设计为主的以工业造型设计为主的CADCAD软件。软件。 以动画和效果图设计

34、为主的以动画和效果图设计为主的CADCAD软件。软件。 以电子电路及印刷电路板设计为主的以电子电路及印刷电路板设计为主的CADCAD软件。软件。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院314.3 4.3 常用的常用的CADCAD软件软件以产品结构设计为主的以产品结构设计为主的CADCAD软件软件 美国的美国的AutodeskAutodesk公司：公司：该公司成立于该公司成立于2020世纪世纪7070年代，其旗舰产品为年代，其旗舰产品为AutoCADAutoCAD，后又加入了，后又加入了3DStudioMAX3DStudioMAX，另外两

35、个三维，另外两个三维CADCAD软件也有很高的软件也有很高的知名度，即知名度，即MDTMDT和和InventorInventor。 美国的美国的UG SolutionsUG Solutions公司和公司和SDRCSDRC公司公司UG SolutionsUG Solutions公司创建于公司创建于2020世纪世纪7070年代，其主打产品年代，其主打产品UniGraphicsUniGraphics起家于美国麦道飞机公司，简称为起家于美国麦道飞机公司，简称为UGUG，最初只是一个计算机辅助，最初只是一个计算机辅助加工软件（加工软件（CAMCAM），后来逐渐增加了计算机辅助设计（），后来逐渐增加了计算

36、机辅助设计（CADCAD）和计）和计算机辅助工程（算机辅助工程（CAECAE）等功能，但）等功能，但CAMCAM功能一直是该软件的最强项，功能一直是该软件的最强项，而且该功能也是目前世界上所有通用而且该功能也是目前世界上所有通用CAMCAM软件中功能最好的软件之软件中功能最好的软件之一。一。美国的美国的SDRCSDRC公司，它的主打产品是公司，它的主打产品是I-DEASI-DEAS。美国的美国的EDSEDS公司先将公司先将UG SolutionsUG Solutions公司收归旗下，后又将公司收归旗下，后又将SDRCSDRC公司公司收购，同时将收购，同时将UniGraphicsUniGraph

37、ics和和I-DEASI-DEAS两个强强产品融合在一起，于两个强强产品融合在一起，于20022002年推出了年推出了UniGraphics NX UniGraphics NX 。EDSEDS公司的公司的Solid EdgeSolid Edge中高档三维设计软件也是当今最为流行的三中高档三维设计软件也是当今最为流行的三维设计软件之一。该软件主要用于机械产品的设计和仿真，它向维设计软件之一。该软件主要用于机械产品的设计和仿真，它向用户提供了机械产品设计流程所必须的从三维零件建模、装配设用户提供了机械产品设计流程所必须的从三维零件建模、装配设计到最终的二维工程图绘制等一整套完善的功能模块，是现代制

38、计到最终的二维工程图绘制等一整套完善的功能模块，是现代制造企业工程师级的首选开发工具之一。造企业工程师级的首选开发工具之一。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院324.3 4.3 常用的常用的CADCAD软件软件 以产品结构设计为主的以产品结构设计为主的CADCAD软件软件 美国的美国的PTCPTC公司：公司：2020世纪世纪9090年代初，年代初，PTCPTC公司推出了它的最有代公司推出了它的最有代表性的表性的CADCAD产品产品Pro/EPro/E，该产品采用了基于尺寸驱动和特征，该产品采用了基于尺寸驱动和特征设计的参数化设计技

39、术，完全打破了这之前主要采用几何实体设计的参数化设计技术，完全打破了这之前主要采用几何实体构建（构建（GSCGSC）技术，创建三维模型所存在的效率低、无法对中间）技术，创建三维模型所存在的效率低、无法对中间结果进行修改的限制。结果进行修改的限制。 法国的达索系统（法国的达索系统（Dassault SystemDassault System）公司）公司：该公司的旗舰产品：该公司的旗舰产品就是著名的就是著名的CATIACATIA三维三维CADCAD产品。产品。19971997年收购了年收购了SolidWorksSolidWorks公司。公司。 以工业造型设计为主的以工业造型设计为主的CADCAD软

40、件软件 在该领域有两款辅助设计软件非常知名，分别是在该领域有两款辅助设计软件非常知名，分别是AliasAlias和和Wave Wave frontfront，它们现在已被融合在一起成为一款功能更为强大的，它们现在已被融合在一起成为一款功能更为强大的Alias/Wave frontAlias/Wave front工业造型设计软件。工业造型设计软件。 AliasAlias和和Wave frontWave front分别于上个世纪分别于上个世纪8080年代初，由位于加拿大多年代初，由位于加拿大多伦多的伦多的Alias ResearchAlias Research公司和位于美国圣公司和位于美国圣芭芭拉

41、的芭芭拉的Wave front Wave front TechnologiesTechnologies公司所开发，后于公司所开发，后于19951995年被年被美国的美国的SGISGI公司公司一并购一并购入，最终形成现在入，最终形成现在Alias/Wave front StudioAlias/Wave front Studio和和Alias/Wave Alias/Wave front Designerfront Designer系列产品。系列产品。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院334.3 4.3 常用的常用的CADCAD软件软件

42、以工业造型设计为主的以工业造型设计为主的CADCAD软件软件 StudioStudio系列产品系列产品主要提供以下功能：主要提供以下功能：Studio Paint 3DStudio Paint 3D概念设计与草图绘画。概念设计与草图绘画。 模型改变及检查。模型改变及检查。 设计展示及输出。设计展示及输出。 DesignerDesigner系列产品系列产品主要提供以下主要功能：主要提供以下主要功能：DesignerDesigner的功能主要用于创建三维模型。的功能主要用于创建三维模型。突伸功能突伸功能旋转功能旋转功能界定功能界定功能连接功能连接功能基本图元基本图元易于仿真且交互性强，可以快速地给

43、模型着色，并加上诸如塑料、易于仿真且交互性强，可以快速地给模型着色，并加上诸如塑料、金属、铬面及玻璃等各种表面纹理特征，无论从初始的草图描绘金属、铬面及玻璃等各种表面纹理特征，无论从初始的草图描绘乃至最后的设计展示，随时可以进行。乃至最后的设计展示，随时可以进行。2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院344.3 4.3 常用的常用的CADCAD软件软件下图显示了一只溜冰鞋自左到右的造型设计，采用下图显示了一只溜冰鞋自左到右的造型设计，采用Alias/Wave front DesignerAlias/Wave front Designe

44、r建模设计和最后用建模设计和最后用Alias/Wave front StudioAlias/Wave front Studio生成的渲染效果图。生成的渲染效果图。 溜冰鞋的工业造型设计过程2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院35 5 5 计算机辅助设计硬件环境计算机辅助设计硬件环境5.1 5.1 交互设备（交互设备（Interactive DeviceInteractive Device） 逻辑交互设备（逻辑交互设备（Logical Interactive DeviceLogical Interactive Device）定位器（定

45、位器（LocatorLocator）定值器（定值器（ValuatorValuator，也称定标器），也称定标器）按钮（按钮（ButtonButton）拾取（拾取（PickPick） 物理交互设备物理交互设备 鼠标（鼠标（MouseMouse）书写板（书写板（TabletTablet）（见图）（见图）数字化仪（数字化仪（DigitizerDigitizer） （见图）（见图）空间球（空间球（Space ballSpace ball） （见图）（见图）2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院36书写板外观图书写板外观图 数字化仪外观图数字化

46、仪外观图 空间球外观图空间球外观图2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院372022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院382022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院392022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院405.2 5.2 图形输出设备图形输出设备 打印机打印机激光打印机激光打印机喷墨打印机喷墨打印机 绘图仪绘图仪 显示器显示器 HP450C彩色喷墨绘图仪 202

47、2-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院41图形显示设备 彩色阴极射线管彩色阴极射线管 产生彩色的常用方法：射线穿透法、影孔板法产生彩色的常用方法：射线穿透法、影孔板法 射线穿透法射线穿透法 原理原理 应用：画线显示器应用：画线显示器 优点：成本低优点：成本低 缺点：只等产生有限几种颜色缺点：只等产生有限几种颜色电子束电子束荧光涂层荧光涂层产生颜色产生颜色低速电子束低速电子束较低速电子束较低速电子束较高速电子束较高速电子束高速电子束高速电子束2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院42 影孔板法 原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置外层玻璃荧光涂层影孔板影孔板2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院43 影孔板的类型 点状影孔板代表：大多数球面与柱面显像管 栅格式影孔板代表：Sony的Trinitron与 Mitsubishi的 Diamondtron显像管 沟槽式影孔板代表：LG的Flatron显像管2022-2-3华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院 华南农业大学信息