理论教育 计算机辅助设计技术的演进与定义

计算机辅助设计技术的演进与定义

时间:2023-06-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:但此阶段只有电子管计算机,用机器语言编程,计算机的主要功能是科学计算,距离真正实现CAD技术还有一定差距。这一阶段的CAD系统非常昂贵,只有少数大型企业和研究机构拥有该技术。20世纪70年代,CAD在国际上开始进入广泛应用时期,这得益于计算机技术的飞速发展和硬件成本的大幅降低。

计算机辅助设计技术的演进与定义

美国麻省理工学院于1950年使用类似于示波器的阴极射线管(CRT)显示了一些简单的图形,世界上第一台图形显示器诞生了。1958年,美国两家公司研制出自动绘画仪,随后,MIT研制出可在屏幕上直接指定目标的光笔。随着这些硬件的发展,CAD的设想也在这些硬件设备的基础上产生了,预示着CAD研究工作的开始。但此阶段只有电子管计算机,用机器语言编程,计算机的主要功能是科学计算,距离真正实现CAD技术还有一定差距。

1962年,MIT的Ivan E.Sutherland在博士论文中提出了交互式图形生成技术,实现用光笔在屏幕上任意绘图与修改,开创了计算机图形学的研究,并极大地推动了计算机图形学和CAD的发展。随后,美国通用汽车洛克希德飞机公司分别开发了相应的计算机辅助设计系统;洛克希德与IBM公司联合开发基于大型机的计算机辅助设计与制造系统,并具有三维结构分析能力。这一阶段的CAD系统非常昂贵,只有少数大型企业和研究机构拥有该技术。

20世纪70年代,CAD在国际上开始进入广泛应用时期,这得益于计算机技术的飞速发展和硬件成本的大幅降低。大规模集成电路的出现,使计算机运算速度和内存容量大幅度提高,价格却大大降低,这为CAD技术的广泛应用创造了条件,以小型机为主机的CAD系统进入市场。开发商提供的CAD系统包括图形输入设备、显示器及绘图机等硬件设备和相应的配套应用软件,使得中小企业也开始采用CAD技术。20世纪80年代以来,图形工作站的出现以及计算机的普及,使CAD得到更广泛的应用;同时CAD软件的功能也更加强大,不但具有完善的二维图形处理模块,还有三维曲面造型、有限元分析、机构分析与仿真、二次开发工具、产品数据管理与交换等模块。CAD过程中所执行的任务可大致划分为工程绘图、CAD造型、工程分析和综合评价四个方面。

随着CAD技术的发展,CAD系统已经得到了极大扩充,相应数据标准也已制定并采用,为CAD技术的推广、移植和资源的共享创造了条件,包括PDM、ERP、CAM、CAE及DFX等技术也整合进来,通过CAD和CAM之间的数据传输实现CAD/CAM系统集成。(www.daowen.com)

计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)是工程技术人员使用计算机,运用各自的专业知识,通过对产品的分析、计算、优化、仿真和图形处理的研究,使计算机帮助设计师完成产品的全部设计过程,并最终输出满意的设计结果和产品图形。运用CAD进行设计的过程中,结合了设计人员的创造性思维、综合判断能力,以及计算机强大的存储、数值计算、信息检索和分析运算等能力,完成产品的设计、分析及绘图等工作,最终达到提高设计质量、缩短产品开发周期和降低生产成本的目的。

CAD技术包含的基本内容主要有:利用计算机进行产品的造型、装配、工程图绘制以及相关文档的设计;进行产品渲染、动态显示;对产品进行工程分析,如有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学动力学仿真等。

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