關(guān)于CAD知識普及

　　計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design)指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進(jìn)行設計工作。 在設計中通常要用計算機對不同方案進(jìn)行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案;各種設計信息，不論是數字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內存或外存里，并能快速地檢索;設計人員通常用草圖開(kāi)始設計，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(dòng)產(chǎn)生的設計結果，可以快速作出圖形，使設計人員及時(shí)對設計作出判斷和修改;利用計算機可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關(guān)的圖形數據加工工作。

　　發(fā)展歷程

　　CAD(Computer Aided Design)誕生于60年代，是美國 麻省理工大學(xué)提出了交互式圖形學(xué)的研究計劃，由于當時(shí)硬件設施的昂貴，只有美國通用汽車(chē)公司和美國波音航空公司使用自行開(kāi)發(fā)的交互式繪圖系統。

　　70年代，小型計算機費用下降，美國工業(yè)界才開(kāi) 始廣泛使用交互式繪圖系統。

　　80年代，由于PC機的應用，CAD得以迅速發(fā)展，出現了專(zhuān)門(mén)從事CAD系統開(kāi)發(fā)的公司。當時(shí)VersaCAD是專(zhuān)業(yè)的CAD制作公司，所開(kāi)發(fā)的CAD軟件功能強大，但由于其價(jià)格昂貴，故不能普遍應用。而當時(shí)的Autodesk公司是一個(gè)僅有員工數人的小公司，其開(kāi)發(fā)的CAD系統雖然功能有限，但因其可免費拷貝，故在社會(huì )得以廣泛應用。同時(shí)，由于該系統的開(kāi)放性，該CAD軟件升級迅速。

　　設計者很早就開(kāi)始使用計算機進(jìn)行計算。有人認為Ivan Sutherland在1963年在麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的Sketchpad是一個(gè)轉折點(diǎn)。SKETCHPAD的突出特性是它允許設計者用圖形方式和計算機交互：設計可以用一枝光筆在陰極射線(xiàn)管屏幕上繪制到計算機里。實(shí)際上，這就是圖形化用戶(hù)界面的原型，而這種界面是現代CAD不可或缺的特性。

　　CAD最早的應用是在汽車(chē)制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著(zhù)計算機變得更便宜，應用范圍也逐漸變廣。

　　CAD的實(shí)現技術(shù)從那個(gè)時(shí)候起經(jīng)過(guò)了許多演變。這個(gè)領(lǐng)域剛開(kāi)始的時(shí)候主要被用于產(chǎn)生和手繪的圖紙相仿的圖紙。計算機技術(shù)的發(fā)展使得計算機在設計活動(dòng)中得到更有技巧的應用。如今，CAD已經(jīng)不僅僅用于繪圖和顯示，它開(kāi)始進(jìn)入設計者的專(zhuān)業(yè)知識中更“智能”的部分。

　　隨著(zhù)電腦科技的日益發(fā)展，性能的提升和更便宜的價(jià)格，許多公司已采用立體的繪圖設計。以往，礙于電腦性能的限制，繪圖軟件只能停留在平面設計，欠缺真實(shí)感，而立體繪圖則沖破了這一限制，令設計藍圖更實(shí)體化。

　　本世紀初眾多學(xué)院已開(kāi)設cad課程

　　申報條件

　　凡遵守中華人民共和國憲法和各項法律，恪守職業(yè)道德，具有一定計算機技術(shù)應用能力的人員，均可根據本人情況，報名參加相應專(zhuān)業(yè)類(lèi)別、級別的考試，考生可根據自己的技術(shù)水平選擇合適的級別。

　　CAD認證

　　1.全國計算機輔助技術(shù)認證項目簡(jiǎn)介 為深入貫徹落實(shí)黨的17大關(guān)于“大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合，促進(jìn)工業(yè)由大變強”的精神，加快工業(yè)和信息技術(shù)人才培養的步伐，滿(mǎn)足國民經(jīng)濟和社會(huì )信息化發(fā)展對工業(yè)和信息技術(shù)人才的需求，我中心決定開(kāi)展“全國計算機輔助技術(shù)認證”項目(簡(jiǎn)稱(chēng)CAXC項目)。項目主要面向全國各類(lèi)大中專(zhuān)院校、職業(yè)技術(shù)類(lèi)院校師生以及希望就職于計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工藝計劃(CAPP)、產(chǎn)品數據管理(PDM)等相關(guān)行業(yè)的社會(huì )人員,以提高廣大院校師生和各類(lèi)工程技術(shù)人員的職業(yè)技能為宗旨，通過(guò)專(zhuān)業(yè)、系統的技能課程培訓、認證，幫助學(xué)員掌握就業(yè)必備的知識與技能。CAXC項目必將對完善工業(yè)和信息化人才評測體系，加快工業(yè)信息技術(shù)復合型人才培養起到積極的推動(dòng)作用。

　　2.開(kāi)展全國計算機輔助技術(shù)認證項目的迫切性 制造業(yè)是一個(gè)國家發(fā)展的支柱行業(yè)，制造業(yè)的發(fā)展決定著(zhù)國家的發(fā)展。2011年，我國出口產(chǎn)品以低附加值、勞動(dòng)密集型產(chǎn)品為主。從現實(shí)和發(fā)展的眼光看，把“世界車(chē)間”打造成“世界工廠(chǎng)”，把“中國制造”變成“中國創(chuàng )造”勢在必行。我國大學(xué)生中38%為工科類(lèi)學(xué)生，雖然畢業(yè)人數眾多，但是并不能滿(mǎn)足企業(yè)需求。CAXC項目采用現代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)等先進(jìn)的教育技術(shù)手段，將最新的、最普及的，最實(shí)用的2DCAD/3DCAD/CAE/CAPP/CAM/PDM設計管理技術(shù)與技能傳送給學(xué)員，使學(xué)員在短期內了解工業(yè)產(chǎn)品設計流程，極大地縮短了學(xué)員在企業(yè)的實(shí)習周期，學(xué)以致用，快速為企業(yè)設計更好的產(chǎn)品。

　　教育部教育管理信息中心在分析各種認證的基礎上，結合國內企業(yè)的發(fā)展情況，以企業(yè)的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn), 注重學(xué)習者的技能訓練，改變了傳統的認證模式，在認證的組織和內容上邀請國內企業(yè)界的專(zhuān)家和國際相關(guān)著(zhù)名公司加入，確定認證內容，并指導和管理認證過(guò)程。為了規范流程，教育部制定了實(shí)施規程，確定專(zhuān)門(mén)機構和專(zhuān)人對整個(gè)過(guò)程進(jìn)行控制，保證項目的權威性和嚴肅性。

　　系統組成

　　通常以具有圖形功能的交互計算機系統為基礎，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(lèi)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(hù)交互式計算機系統。它有較強的計算能力，用規范的圖形軟件，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。

　　個(gè)人計算機

　　pc系統價(jià)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用，以及pc機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，由pc機構成的cad 系統已大量涌現，而且呈上升趨勢。

　　外圍設備

　　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 工程制圖互圖形系統對cad 尤為重要。圖形輸入設備的一般作用是把平面上點(diǎn)的坐標送入計算機。常見(jiàn)的輸入設備有鍵盤(pán)、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球、鼠標器、圖形輸入板和數字化儀。圖形輸出設備分為軟拷貝和硬拷貝兩大類(lèi)。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(lái)，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，為了使圖像清晰，電子束必須不斷重畫(huà)圖形，故又稱(chēng)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，故能顯示大量數據，且價(jià)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、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(lèi)軟件。

　　交互式圖形顯示軟件用于圖形顯示的開(kāi)窗、剪輯、觀(guān)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、特征計算、繪圖等功能 ， 以完成面向機械、廣告、建筑、電氣各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的各種專(zhuān)門(mén)設計。構造應用軟件的四個(gè)要素是：算法 、數據結構、用戶(hù)界面和數據管理。數據管理軟件用于存儲 、檢索和處理大量數據，包括文字和圖形信息。為此，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(diǎn)：數據類(lèi)型更加多樣，設計過(guò)程中實(shí)體關(guān)系復雜，庫中數值和數據結構經(jīng)常發(fā)生變動(dòng)，設計者的操作主要是一種實(shí)時(shí)性的交互處理。

　　輔助模型

　　常用的CAD軟件，也就是所謂的三維制圖軟件，較二維的圖紙和二維的繪圖軟件(比如AutoCAD [3])而言，三維CAD軟件能夠更加直觀(guān)、準確地反映實(shí)體和特征。

　　對于專(zhuān)業(yè)企業(yè)，因為繪制目標不同，還常存在有多種CAD系統并行的局面，那么就需要配置統一的、具備跨平臺能力的零部件數據資源庫，將標準件庫和外購件庫內的模型數據以中間格式(比如通用的有IGS、STEP等)導出到三維構型系統當中去，如主流的Autodesk Inventor，SolidWorks,CATIA,SolidEdge,Pro/E,AutoCAD,UG NX,Onespace等。國外，這種網(wǎng)絡(luò )服務(wù)被稱(chēng)為“零部件圖書(shū)館”或“數據資源倉庫”。目前，航天航空領(lǐng)域使用較多的為Pro/E，飛機和汽車(chē)等復雜產(chǎn)品制造領(lǐng)域則使用Catia居多，而在中小企業(yè)使用Solidworks較多。在歐美和日本的PLM用戶(hù)中，基于互聯(lián)網(wǎng)的PLM零部件數據資源平臺LinkAble PARTcommunity(簡(jiǎn)稱(chēng)PCOM)的知名度一點(diǎn)都不亞于今天我們所熟知的BLOG和SNS這樣的網(wǎng)絡(luò )平臺。

　　基本技術(shù)

　　主要包括交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)等。

　　在計算機輔助設計中，交互技術(shù)是必不可少的。交互式cad系統， 指用戶(hù)在使用計

　　cad系統算機系統進(jìn)行設計時(shí)，人和機器可以及時(shí)地交換信息。采用交互式系統，人們可以邊構思 、邊打樣、邊修改，隨時(shí)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(guān)。

　　圖形變換的主要功能是把用戶(hù)坐標系和圖形輸出設備的坐標系聯(lián)系起來(lái);對圖形作平移、旋轉、縮放、透視變換 ;通過(guò)矩陣運算來(lái)實(shí)現圖形變換。

　　計算機設計自動(dòng)化計算機自身的cad，旨在實(shí)現計算機自身設計和研制過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。研究?jì)热莅�括功能設計自動(dòng)化和組裝設計自動(dòng)化，涉及計算機硬件描述語(yǔ)言、系統級模擬、自動(dòng)邏輯綜合、邏輯模擬、微程序設計自動(dòng)化、自動(dòng)邏輯劃分、自動(dòng)布局布線(xiàn)，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(shí)也列入計算機設計自動(dòng)化的范圍。

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