理论教育 CAD应用技术基础:CAD技术的发展现状

CAD应用技术基础:CAD技术的发展现状

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:CAD技术的早期研究开始于计算机图形学和交互式计算机图形学。从20世纪60年代到70年代是CAD技术的发展初期,成为CAD技术发展的第一代。第二代CAD技术的发展开始于20世纪70年代,主要技术特征是二维交互绘图系统及三维几何造型系统。未来的CAD系统将向专家系统与智能CAD系统方向发展。

CAD应用技术基础:CAD技术的发展现状

CAD技术开始于20世纪50年代,经历了50年代与60年代的形成、70年代的发展与80年代的兴旺,到现在已经在二维绘图、三维几何造型、参数化设计等方面取得了很大的成就,并已经达到普遍应用的地步。

CAD技术的早期研究开始于计算机图形学和交互式计算机图形学。从20世纪60年代到70年代是CAD技术的发展初期,成为CAD技术发展的第一代。在这段时期,CAD的含义是计算机绘图(Computer Aided Drawing or Drafting),从而能够代替纸质的图版完成图形绘制的数字化。1960年,IvanSutherland使用MIT林肯实验室制造的TX-2计算机,开发了SKETCHPAD,被认为是迈出了CAD工业的第一步。

第二代CAD技术的发展开始于20世纪70年代,主要技术特征是二维交互绘图系统及三维几何造型系统。在这一时期,曲面造型技术和实体造型技术获得了快速发展。美国MIT的Coons和法国雷诺公司的Bezier先后提出了新的曲面造型技术,使得人们可以使用计算机处理曲线及曲面问题。在此基础上,1977年法国达索飞机公司(Dassault Aviation)开发出计算机辅助三维交互应用(Computer Aided Three-dimensional Interactive Application,CAT-IA),实现了计算机的三维曲面建模。在实体造型技术方面广泛采用了实体几何构造法和边界表示法,并在CAD系统内部采用了数据库技术。实体造型技术采用基本体素和布尔运算来构造三维模型,在理论上有助于统一CAD/CAE/CAM的模型表达,给设计者带来很大便利。20世纪70年代末期到80年代初,工业标准IGES(Initial Graphics Exchange Specifica-tion,初始图形交换规范)和STEP(Standard for the Exchange of Product model data,产品数据交换标准)的制定为CAD技术的进一步发展打下了坚实的基础。

第三代CAD系统的发展开始于20世纪80年代中期,在建模方法上出现了特征建模和基于约束的参数化和变量化建模方法。这一时期出现的CAD系统的特点是基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改等。具有代表性的CAD系统为Autodesk于1982年推出的AutoCAD和PTC公司所推出的Pro/Engineer。这些CAD系统都运行在个人计算机上,因此降低了成本,迎合了众多的中小企业的需求,使得CAD技术得到普及。(www.daowen.com)

在CAD技术的经历了二维绘图、曲面造型、实体造型、特征造型、参数化设计、变量化设计等几次革命后,随着CAD技术微机化及计算机网络技术的普及化,网络CAD技术也将进一步深化,从而引发出并行设计等一系列的变化。在计算机网络环境下,从事零件设计与制造的各种技术人员并行参与同一产品的设计与制造过程,产生符合CAD/CAM集成系统各环节要求的产品数据,完成产品的制造,最大限度地发挥CAD/CAM集成系统的作用,大大缩短了生产同期,提高了产品质量。利用网络技术、分布式操作系统分布式数据库等技术,使各工作阶段间的数据资源、硬件资源得以共享,大大降低了CAD系统的投资成本。

未来一段时期内,三维图形处理技术将有较大普及。科学计算可视化、虚拟设计、虚拟制造技术的研究进一步深化,应用则会逐步被广大企业接受,从零件应用逐步发展为产品应用。无图纸设计与生产逐步变为现实,波音777飞机是这一技术应用的典范,它从设计到生产全面实现了无图纸化。

未来的CAD系统将向专家系统与智能CAD系统方向发展。将人工智能技术和专家系统技术应用于CAD系统中,提高了CAD系统的智能化水平和专业化水平,更加准确高效地协助设计人员进行产品设计,这种CAD系统必将产生丰硕的成果。

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