三维创新设计复习资料

三维创新设计复习资料、名词解释（5X4’=20）1、创新设计：创新设计是指在设计领域中，提出的新的设计理念、新的设计理论或设计方法，从而得到具有独特性和新颖性的产品。2、三维设计：三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台（CAD）的基础它是建立在平面和二维设计的基础上让设计目标更立体基础，它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法。3、计算机辅助设计（CAD）: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、有效的工具和手段，加快和优化设计过程以达到最佳设计效果的一种技术。4、扫描转换：将图形对象表示转换成点阵表示，即确定一个像素集合及其颜色，用于显示一个图形的过程，称为图形的扫描转换或光栅化。5、几何造型技术：能将物体的形状及其属性（颜色、纹理等）存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型的技术。6、计算机辅助工程（CAE）:是指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，模拟工程或产品未来的状态和运行状态，及早地发现设计缺陷，为优化设计提供依据。准确地说，CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动/动力学仿真。CAE的核心技术为有限元技术与虚拟样机的运动/动力学仿真技术。7、逆向工程（狭义定义）：根据实物模型的坐标测量数据，构造实物的数字化模型（CAD模型），使得能利用CAD/CAM、RPM、PDM及CIMS等先进技术对其进行处理或管理，主要指几何形状的反求。8、虚拟现实：虚拟现实是当代信息科学的前沿研究领域，它综合运用计算机图形学，计算机视觉，心理学，传感器等多方面技术，在计算机中营造一个虚拟的环境，通过实时的，立体的三维图形显示、声音模拟、自然的人机交互界面来仿真现实世界中早已发生、正在发生或尚未发生的事件，并使用户产生身临其境的真实感觉。9、虚拟油泥设计：可以适应创造性设计过程所提出的直观要求，设计人员可以在虚拟环境空间中，利用轨迹跟踪系统可以削掉和涂抹虚拟的油泥材料。10、数据挖掘技术：从大量的完全、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。11、3D打印技术：学术名称为快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。二、简答题（6X5’=30）1、简述计算机辅助设计发展过程中的5个阶段。答：初级阶段：线框造型技术（20世纪50年代后期~70年代初期）、第一次技术革命：曲面（表面）造型技术（20世纪70年代初期~80年代初期）、第二次技术革命：实体造型技术（20世纪80年代初期~80年代中期）、第三次技术革命：参数化造型技术（20世纪80年代中期~90年代初期）、第四次技术革命：变量化造型技术（20世纪90年代初期~至今）。2、简述目前在工程领域5种常用的CAD软件及它们各自的特点。答：CATIA源于航空航天工业，是业界无可争辩的领袖。以其精确安全，可靠性满足商业、防御和航空航天领域各种应用的需要。CATIA是汽车工业的事实标准，是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心系统。CATIA在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处。UG被业界证实的数控加工，主要用于机械设计与制造加工行业。UG的CAM模块功能非常强大，它提供了一种产生精确刀具路径的方法，该模块允许用户通过观察刀具运动来图形化地编辑刀具轨迹，如延伸、修剪等。Pro/E集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据库管理等功能于一体。主要用于机械设计与制造加工行业。SolidWorks使用直观简单，界面友好；数据转换接口丰富，转换成功率高；自上而下的装配体设计技术。主要用于机械设计与制造加工行业。AutoCAD二维CAD绘图的业界领袖。广泛应用于机械、建筑等众多二维CAD绘图领域，其DWG/DXF文件格式已成为事实上的国际标准。3、简述图形与图像的区别。答：图形可以是二维的也可以是三维的；图形的基本信息包括基本几何要素（必须的），拓扑关系以及颜色、材质、纹理等可选要素。图像一定是二维的；图像的最小单位是像素；图像的基本参数包括图幅参数，灰度级分辨率和颜色分辨率等；图像分为黑白图、灰度图、彩色图和真彩色图。4、简述线框几何造型的优缺点。答：优点：结构简单，计算机内部易于表达和处理；模型的几何信息为线段端点坐标，用键盘或文件输入。缺点：有歧义性；不能进行物体几何特性（体积、面积、重量等）计算；不便于消除隐藏线等。5、简述CAD二次开发的三种方式。答：完全自主版权的开发，一切需从底层做起；基于某个通用CAD系统的二次开发，CATIA二次开发等；基于某种几何内核的开发，此类开发比二次开发可以更深入核心层，具有开发周期短、见效快、系统稳定和功能强等特点。6、简述有限元分析的基本原理。答：把一个原来是连续的物体剖分（离散）成有限个单元，而且他们相互连接在有限个节点上，承受等效的结点载荷，并根据平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，再综合求解。7、简述CAX技术所包含的内容。答：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助工程分析（CAE）、产品数据管理系统（PDM）。8、简述逆向工程的关键技术及各关键技术所包含的内容。答：数字化测量：数字化测量是是逆向工程建模的第一步，它是用一定的设备对实物进行测量来获取实物的表面数据（有时也包括内部数据）。测量设备：接触式和非接触式。测量数据预处理：坏点去除，点云精简，数据平滑；数据修复，数据拼合，三角化模型重构：（a）点云（b）三角网（c）四边面片（f）NURBS（e）G1拼接（d）采样点9、简述三维图像重建技术产生的背景。答：随着计算机性能的不断提高和计算机技术的不断发展，真实场景的三维模型越来越多地出现在各种计算机软件中，成为计算机软件表现现实世界的种重要手段。而构造三维模型的传统手段要么价格昂贵，要么要求操作人员具有丰富的专业知识，而且操作复杂，周期较长，最终构造的三维模型真实感不强。在这种情况下，基于图像的建模技术作为一种成本低廉、操作简单、具有高度真实感的建模方法应运而生，并且逐渐成为计算机图形学和计算机视觉领域的研究热点。10、简述汽车设计过程中的主要步骤，并说明油泥设计和逆向工程技术在汽车设计中的作用。答:Step1:草图设计Step2:绘制彩色效果图Step3:油泥模型制作Step4:逆向重构Step5:工程分析Step6:样车制作Step7:风洞试验Step8:路试Step9:实车碰撞试验制作油泥模型是汽车设计生产过程中一个非常重要环节。油泥模型便于修改，不易风化干裂或龟裂，因而尺寸比较稳定，所以成为现在最广泛采用的汽车模型材料。汽车工业是一个在技术和市场需求上具有高度连续性的工业，所以所有的后进者不可能绕过汽车工业的主导设计和技能基础，必须经历以模仿为基础的自主创新之路。通过模仿、学习进行新产品开发必须通过逆向工程，这是国际上通行的一种开发模式。11、简述虚拟现实的特征，并对其特征做相应解释。答：多感知性：指除了一般计算机技术所具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。沉浸性:又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的在于模拟环境中的真实程度。交互性：指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。构象性：指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。12、简述3D打印技术的基本原理和优势。答：3D打印技术的基本原理是分层制造、逐层叠加。它是将复杂的三维实体模型“切（Spice）成设定厚度的一系列片层，从而变为简单的二维