CAD的發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢(shì)

1、CAD的發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢(shì)摘要：介紹計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì)，介紹其發(fā)展歷史，分析其在開當(dāng)今社會(huì)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用和存在的問題，以及分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展方向及趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；歷史；現(xiàn)狀，應(yīng)用；問題；發(fā)展方向；趨勢(shì)； 1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本情況介紹1.1 CAD的基本情況CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD-Computer Aided Design）利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中， 計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。它是綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計(jì)方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學(xué) 科。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的水平

2、成了衡量一個(gè)國家工業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。CAD的系統(tǒng)組成：通常以具有圖形功能的交互計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，主要設(shè)備有：計(jì) 算機(jī)主機(jī)，圖形顯示終端，圖形輸入板，繪圖儀，掃描儀，打印機(jī)，磁帶機(jī)，以及各類軟 件。CAD的功能主要包括系統(tǒng)功能和基本功能，A.系統(tǒng)功能：（1）設(shè)計(jì)組件重用；（2）簡易的設(shè)計(jì)修改和版本控制功能；（3）設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)組件的自動(dòng)產(chǎn)生；（4）設(shè)計(jì)是否滿足要求和實(shí)際規(guī)則的檢驗(yàn)；（5）無需建立物理原型的設(shè)計(jì)模擬；（6）裝配件（一堆零件或者其它裝配件）的自 動(dòng)設(shè)計(jì)；（7）工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細(xì)表；（8）設(shè)計(jì)到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出；（9）到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機(jī)器的直接輸出；

3、B.基本功能：（1）編輯圖形;（2）標(biāo)注尺寸;（3）書寫文字;（4）圖層管理功能;（5）三維繪圖;（6）網(wǎng)絡(luò)功能;（7）數(shù)據(jù)交換；1.2 CAD的發(fā)展歷史CAD技術(shù)的發(fā)展和形成至今有 50多年的歷史了，自20世紀(jì)50年代在美國誕生了第一 臺(tái)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)，開始出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動(dòng)式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，即 CAD技術(shù)。到目前，CAD的發(fā)展經(jīng)歷了四次技術(shù)革命。第一次CAD技術(shù)革命一一曲面造型系統(tǒng)，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，當(dāng)三維曲面造型系統(tǒng)出現(xiàn)時(shí)，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來，首次實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息的方式。第二次CAD技術(shù)革命一一實(shí)體造型

4、技術(shù)，由于實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，在理論上有助于CAD的模型表達(dá)，給設(shè)計(jì)帶來了驚人的方便性。它代表著未來CAD技術(shù)的發(fā)展方向。第三次 CAD技術(shù)革命 一一參數(shù)化技術(shù)，在實(shí)體造型技術(shù)逐漸普及時(shí)，CAD技術(shù)的研究又有了重大進(jìn)展。第四次CAD技術(shù)革命一一變量化技術(shù)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，使得現(xiàn)在的CAD技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好的開放性。圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。綜合應(yīng)用多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)大大提高了自動(dòng)化設(shè)計(jì)的程度，出現(xiàn)了智能CAD新學(xué)科。目前CAD技術(shù)仍在不斷發(fā)展，未來的 CAD技術(shù)將為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一個(gè)綜合性的環(huán)境支持系統(tǒng)，它能全面支 持異地的，數(shù)字化的，采用

5、不同的設(shè)計(jì)哲理與方法來設(shè)計(jì)工作。綜合四次革命的發(fā)展歷程，我們可以看出CAD發(fā)展的具體情況。（1）準(zhǔn)備和誕生時(shí)期，（2）蓬勃發(fā)展和進(jìn)入應(yīng)用時(shí)期，作為CAD技術(shù)的基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在這一時(shí)期得到了很快的發(fā)展。20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)了商品化的CAD設(shè)備，CAD技術(shù)開始進(jìn)入了發(fā)展和應(yīng)用階段。廣泛應(yīng)用時(shí)期，20世紀(jì)70年代推出了以小型機(jī)為平臺(tái)的CAD系統(tǒng)。同時(shí)，圖形軟件和CAD應(yīng)用支撐軟件也不斷充實(shí)提高。圖形設(shè)備相繼推出和完善。（4）突飛猛進(jìn)時(shí)期，由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路、工作站等的出現(xiàn)使CAD系統(tǒng)的性能大大提高了一步。與此同時(shí)，圖形軟件更趨成熟，科學(xué)計(jì)算可視化等方面都已進(jìn)入實(shí)用階段。（5）日趨成

6、熟的時(shí)期，這一時(shí)期的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：CAD標(biāo)準(zhǔn)化體系進(jìn)一步完善；系統(tǒng)智能化成為又一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)；集成化成為CAD技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)；科學(xué)計(jì)算可視化、虛擬設(shè)計(jì)、 虛擬制造技術(shù)。2、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的現(xiàn)狀2.1 CAD的現(xiàn)狀CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中有著很廣泛的應(yīng)用，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域，有著包括方案設(shè) 計(jì)、三維造型、建筑渲染圖設(shè)計(jì)、平面布景、建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)、小區(qū)規(guī)劃、日照分析、室內(nèi)裝 潢等各類應(yīng)用軟件。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件可以做到包括有限元分析、結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析、高層結(jié)構(gòu)分析、地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工等方面。此 外計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件還能應(yīng)用于包括水、電、暖以

7、及及管道等各種設(shè)備設(shè)計(jì)。在城市規(guī)劃、城市交通設(shè)計(jì)，市政管線設(shè)計(jì)，交通工程設(shè)計(jì)，水利工程設(shè)計(jì)以及其他工程設(shè)計(jì)和管理等方 面，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件也有著很廣泛的應(yīng)用。2.2 CAD軟件介紹關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，不得不提到Auto CAD這款軟件，AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一個(gè)交互式繪圖軟件，是用于二維及三維設(shè)計(jì)、繪圖的系統(tǒng)工具，用戶可以使用它來創(chuàng)建、瀏覽、管理、打印、輸出、共享及準(zhǔn)確復(fù)用富含信息的設(shè)計(jì)圖形。AutoCAD已經(jīng)成為一個(gè)功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、市場占有率位居世界第一的CAD系統(tǒng)，在城市規(guī)劃、建筑、測(cè)繪、機(jī)械、電子、造船、汽車等許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)資料表明，目前世界

8、上 有75%的設(shè)計(jì)部門、500多萬的用戶應(yīng)用此軟件，大約有50萬套AutoCAD軟件安裝在各企業(yè)中運(yùn)行。Auto CAD軟件有如下基本功能： 繪制圖形；（2）編輯圖形；（3）圖形標(biāo)注；（4）精確繪圖；（5）圖形輸出。由于 Auto CAD軟件有著很好的操作性和延展性，能處理很 多圖形設(shè)計(jì)問題，因此在社會(huì)生產(chǎn)過程中，市場占有率很高，有著很廣泛的應(yīng)用。關(guān)于Auto CAD這款軟件，現(xiàn)做粗略介紹，打開軟件后，界面顯示包括：（1）標(biāo)題欄；（2） 菜單欄：菜單是調(diào)用命令的一種方式。（3）工具欄：工具欄是調(diào)用命令的另一種方式，通過工具欄可以直觀、快捷的訪問一些常用的命令 ；（4）狀態(tài)欄;（5）繪圖窗口：繪

9、圖窗口是AutoCAD 中顯示、繪制圖形的主要場所 ;（6）命令行：命令行提供了調(diào)用命令的第三種方式，即用鍵盤 直接輸入命令;（7）工具選項(xiàng)板。3、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)存在的問題及發(fā)展方向與趨勢(shì)3.1 CAD存在的問題與其發(fā)展方向與趨勢(shì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一款人機(jī)交互的，用來解決圖形問題的很好的系統(tǒng)，而CAD目前存在的問題與其發(fā)展方向本身是一致的，一款系統(tǒng)的發(fā)展就是發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的過 程?？v觀目前CAD系統(tǒng)，存在的問題首先是:（1）操作性問題，要想使用好 CAD軟件需要一 個(gè)比較長的學(xué)習(xí)過程，還需要一定的知識(shí)技能基礎(chǔ)，所以，其發(fā)展趨勢(shì)注定要朝著操作的簡 便性、易學(xué)性方向發(fā)展；（2） CAD系

10、統(tǒng)的智能化，目前 CAD系統(tǒng)的智能化程度不是很高， 對(duì)于人除了計(jì)算機(jī)輔助外，還需要另外做相當(dāng)大量的數(shù)據(jù)處理與評(píng)估，所以日后的CAD發(fā)展，還要求其與人工智能技術(shù)結(jié)合，形成CAD專家系統(tǒng)；（3）實(shí)體造型與仿真，在實(shí)體造型與仿真方面，CAD系統(tǒng)做的也不是很好，日常CAD軟件在應(yīng)用過程中，仿真程度不夠高， 所以，以后的CAD系統(tǒng)要做到通過靜態(tài)和動(dòng)態(tài)實(shí)體造型，更真實(shí)地描述三維物體的幾何信 息；在實(shí)體造型和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)上，在計(jì)算機(jī)上建立工程設(shè)計(jì)的實(shí)際系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型來代替實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行，以便對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)和考核；(4) CAD系統(tǒng)的集成化；集成化是很多系統(tǒng)的發(fā)展方向，CAD系統(tǒng)也不例外，目前CA

11、D的發(fā)展方向可以用一下內(nèi)容表示： CAD+CAM=CAD/CAM ； CAD/CAM+CAPP+CAT+PDM=CAE ，就目前現(xiàn)狀來說，集成化后 的最高層次就是計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)-CIMS。(注：CAM :計(jì)算機(jī)輔助制造； CAPP :計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)；CAT:計(jì)算機(jī)輔助翻譯；PDM :產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；CAE:計(jì)算機(jī)輔助工程；CIMS :計(jì)算機(jī)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng))【補(bǔ)充】：關(guān)于國產(chǎn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的簡單介紹1. 介紹(1) 中望CAD:中望CAD，是國產(chǎn)CAD平臺(tái)軟件的領(lǐng)導(dǎo)品牌。其界面、操作習(xí)慣和命 令方式與AutoCAD保持一致，文件格式也可高度兼容，并具有國內(nèi)領(lǐng)先的穩(wěn)定性和速度，是CAD正版化的首選解決方案。(2) 緯衡CAD:緯衡CAD軟件是完全擁有自主版權(quán)、基于微軟視窗操作系統(tǒng)的專業(yè)圖形設(shè)計(jì)CAD軟件，習(xí)慣于 AutoCAD 操作的用戶無需重新學(xué)習(xí)就可以使用緯衡CAD進(jìn)行工作，與AutoCAD具有高度的兼容性。2. 國產(chǎn) CAD與 Auto CAD的差距2010年7月，中國最大CAD軟件商之一的廣州中望龍騰軟件股份有限公司正