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利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作。簡稱CAD。 在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負(fù)計算、信息存儲和制圖等項工作。今天小編給大家整理了cad知識供大家參考，我們一起來看看吧!
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計算機輔助設(shè)計(CAD-Computer Aided Design)
計算機輔助設(shè)計
20世紀(jì)50年代在美國誕生第一臺計算機繪圖系統(tǒng)，開始出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設(shè)計技術(shù)。60年代初期出現(xiàn)了CAD的曲面片技術(shù)，中期推出商品化的計算機繪圖設(shè)備。70年代，完整的CAD系統(tǒng)開始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動游標(biāo)、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進(jìn)了CAD技術(shù)的發(fā)展。
80 年代，隨著強有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲器件的出現(xiàn)，工程工作站問世，CAD技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。80 年代中期以來，CAD技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD 技術(shù)的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進(jìn)作用;系統(tǒng)構(gòu)造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機輔助設(shè)計與輔助制造聯(lián)成一體的計算機集成制造系統(tǒng);固化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多處理機和并行處理技術(shù)在CAD中的應(yīng)用，極大地提高了CAD系統(tǒng)的性能;人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)引入CAD，出現(xiàn)了智能CAD技術(shù)，使CAD系統(tǒng)的問題求解能力大為增強，設(shè)計過程更趨自動化。
CAD已在建筑設(shè)計、電子和電氣、科學(xué)研究、機械設(shè)計、軟件開發(fā)、機器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動化、土木筑、地質(zhì)、計算機藝術(shù)等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
考試級別
(全國職業(yè)教育資格認(rèn)證CVEQC初級)、(全國職業(yè)教育資格認(rèn)證CVEQC中級)、(全國職業(yè)教育資格認(rèn)證CVEQC高級)
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基本技術(shù) 主要包括交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實體造型技術(shù)等。
交互技術(shù)
計算機輔助設(shè)計
在計算機輔助設(shè)計中，交互技術(shù)是必不可少的。交互式cad系統(tǒng)， 指用戶在使用計算機系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，人和機器可以及時地交換信息。采用交互式系統(tǒng)，人們可以邊構(gòu)思 、邊打樣、邊修改，隨時可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結(jié)果，非常直觀。
圖形變換
圖形變換的主要功能是把用戶坐標(biāo)系和圖形輸出設(shè)備的坐標(biāo)系聯(lián)系起來;對圖形作平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視變換 ;通過矩陣運算來實現(xiàn)圖形變換。
實體造型
實體造型技術(shù)(Solid Modeling)是計算機視覺、計算機動畫、計算機虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域中建立3D實體模型的關(guān)鍵技術(shù)。實體造型技術(shù)是指描述幾何模型的形狀和屬性的信息并存于計算機內(nèi)，由計算機生成具有真實感的可視的三維圖形的技術(shù)
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系統(tǒng)組成
播報
通常以具有圖形功能的交互計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，主要設(shè)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，以及各類軟件。
工程工作站
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交互式計算機系統(tǒng)。它有較強的計算能力，用規(guī)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(tǒng)。
個人計算機
個人計算機(pc)系統(tǒng)價格低廉，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(yīng)用，以及pc機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，由pc機構(gòu)成的cad 系統(tǒng)已大量涌現(xiàn)，而且呈上升趨勢。
圖形輸入輸出
作用：
除了計算機主機和一般的外圍設(shè)備外，計算機輔助設(shè)計主要使用圖形輸入輸出設(shè)備。交互圖形系統(tǒng)對cad 尤為重要。圖形輸入設(shè)備的一般作用是把平面上點的坐標(biāo)送入計算機。
常見設(shè)備：
常見的輸入設(shè)備有鍵盤、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球、鼠標(biāo)器、圖形輸入板和數(shù)字化儀。
設(shè)備分類：
圖形輸出設(shè)備分為軟拷貝和硬拷貝兩大類：
軟拷貝設(shè)備指各種圖形顯示設(shè)備，是人機交互必不可少的;
硬拷貝設(shè)備常用作圖形顯示的附屬設(shè)備，它把屏幕上的圖像復(fù)印出來，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(yīng)用最早，為了使圖像清晰，電子束必須不斷重畫圖形，故又稱刷新顯示，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(shù)據(jù)，且價格較低。
光柵掃描系統(tǒng)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(tǒng)、編譯程序外，cad主要使用交互式圖形顯示軟件、cad應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)管理軟件3類軟件。
交互式圖形顯示軟件用于圖形顯示的開窗、剪輯、觀看，圖形的變換、修改，以及相應(yīng)的人機交互。
cad 應(yīng)用軟件提供幾何造型、特征計算、繪圖等功能 ， 以完成面向各專業(yè)領(lǐng)域的各種專門設(shè)計。構(gòu)造應(yīng)用軟件的四個要素是：算法 、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶界面和數(shù)據(jù)管理。
數(shù)據(jù)管理軟件用于存儲 、檢索和處理大量數(shù)據(jù)，包括文字和圖形信息。為此，需要建立工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它同一般的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比有如下特點：數(shù)據(jù)類型更加多樣，設(shè)計過程中實體關(guān)系復(fù)雜，庫中數(shù)值和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生變動，設(shè)計者的操作主要是一種實時性的交互處理。
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CAD系統(tǒng)功能
現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能包括:
(1)設(shè)計組件重用(Reuse of design components)
(2)簡易的設(shè)計修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)
(3)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)組件的自動產(chǎn)生(Automatic generation of standard components of the design)
(4)設(shè)計是否滿足要求和實際規(guī)則的檢驗(Validation/verification of designs against specifications and design rules)
(5)無需建立物理原型的設(shè)計模擬(Simulation of designs without building a physical prototype)
(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設(shè)計
(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細(xì)表(Bill of Materials)
(8)設(shè)計到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出
(9)到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機器的直接輸出
CAD系統(tǒng)的類型
(1)信息檢索型CAD系統(tǒng)
主要用于設(shè)計已定型的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化程度很高的產(chǎn)品。其工作原理是將已定型的產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化圖紙變成圖形信息存入計算機。設(shè)計時根據(jù)訂貨要求輸入必要的信息，在計算機進(jìn)行必要的計算以后，自動檢索出最佳的標(biāo)準(zhǔn)圖形。
(2)人機交互型CAD系統(tǒng)
人機交互型CAD系統(tǒng)的工作原理大體是：由設(shè)計者根據(jù)自己的知識和經(jīng)驗確定并描述出設(shè)計模型，再由計算機對與之有關(guān)產(chǎn)品的大量資料進(jìn)行檢索，并對有關(guān)數(shù)據(jù)和公式進(jìn)行高速運算;通過草圖和標(biāo)準(zhǔn)圖的顯示，設(shè)計者運用長期工作中積累的經(jīng)驗對其進(jìn)行分析，用鍵盤或者鼠標(biāo)等輸入裝置，人機對話式地直接對圖形進(jìn)行實時修改，計算機根據(jù)指令作出響應(yīng)，重新組織顯示，反復(fù)循環(huán)，逐步完善。
(3)智能型CAD系統(tǒng) [3]
在現(xiàn)階段，人工智能的應(yīng)用主要是以專家系統(tǒng)的方式來體現(xiàn)的，即把專家系統(tǒng)與原CAD系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起。專家系統(tǒng)是一種使計算機能夠運用專家的專門知識和推理、判斷能力進(jìn)行設(shè)計工作的計算機軟件系統(tǒng)。在智能型CAD系統(tǒng)中，專家系統(tǒng)承擔(dān)需要依靠知識和經(jīng)驗作出推理的判斷工作，主要有設(shè)計過程決策(解決設(shè)計思路問題)，設(shè)計技術(shù)決策(解決設(shè)計中遇到的具體技術(shù)問題的決策)和各種結(jié)果評價等。而一些可以用數(shù)學(xué)模型來描述的問題則由通常的CAD輔助設(shè)計系統(tǒng)來解決。
CAD軟件介紹
AutoCAD是國際上著名的二維和三維CAD設(shè)計軟件，是美國Autodesk公司首次于1982年生產(chǎn)的自動計算機輔助設(shè)計軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計。現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。.dwg文件格式成為二維繪圖的事實標(biāo)準(zhǔn)格式。
AutoCAD有著良好的用戶界面，它的多文檔設(shè)計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能非常快的學(xué)會使用。AutoCAD擁有廣泛的適應(yīng)性和良好的兼容性，可以在各種PC系統(tǒng)和工作站上運行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各種圖形顯示設(shè)備40多種，以及數(shù)字儀和鼠標(biāo)器30多種，繪圖儀和打印機數(shù)十種，這就為AutoCAD的普及創(chuàng)造了條件。
浩辰CAD是著名的國產(chǎn)CAD設(shè)計軟件，由蘇州浩辰軟件股份有限公司開發(fā)，目前最新版本為浩辰CAD 2012。
浩辰CAD完美兼容AutoCAD，在界面、功能、操作習(xí)慣、命令方式、文件格式、二次開發(fā)接口與之基本一致，并根據(jù)國內(nèi)用戶需求開發(fā)大量使用工具，具有更高的性價比，此外浩辰CAD還可以提供針對勘察設(shè)計行業(yè)和制造業(yè)的全面解決方案。
2010年，浩辰獲得工信部資金支持，開發(fā)三維建筑協(xié)同設(shè)計軟件，2012年將推出集建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、日照、節(jié)能等專業(yè)軟件及協(xié)同設(shè)計和管理系統(tǒng)于一體的全套解決方案。
中望CAD是另一種國產(chǎn)CAD設(shè)計軟件，由廣州中望龍騰軟件股份有限公司開發(fā)并在2001年推出了第一個版本，目前最新版本為中望CAD 2011。
中望CAD兼容普遍使用的AutoCAD，在界面、功能、操作習(xí)慣、命令方式、文件格式上與之基本一致，但具有更高的性價比和更貼心的本土化服務(wù)，深受用戶歡迎，被廣泛應(yīng)用于通信、建筑、煤炭、水利水電、電子、機械、模具等勘察設(shè)計和制造業(yè)領(lǐng)域。
中望公司在2010年斥資千萬美元收購了美國著名的三維CAD/CAM設(shè)計軟件公司：VX，并在2010年8月份推出了中望3D2010版，從此中望公司開始涉及三維CAD設(shè)計軟件領(lǐng)域。
MicroStation是國際上和AutoCAD齊名的二維和三維CAD設(shè)計軟件，第一個版本由Bentley兄弟在1986年開發(fā)完成。其專用格式是DGN，并兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。
MicroStation是Bentley 工程軟件系統(tǒng)有限公司在建筑、土木工程、交通運輸、加工工廠、離散制造業(yè)、政府部門、公用事業(yè)和電訊網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域解決方案的基礎(chǔ)平臺。
MicroStation具有很強大的兼容性和擴展性，可以通過一系列第三方軟件實現(xiàn)諸多特殊效果。例如用TurnTool等第三方插件，即可直接用MicroStation發(fā)布在線三維展示案例。
CAD模型數(shù)據(jù)
CAD設(shè)計軟件會提供一些模型，但更多的模型需要從網(wǎng)上下載的，國內(nèi)一些論壇和平臺也會提供相關(guān)模型下載，不過內(nèi)容準(zhǔn)確度和豐富性尚待完善。
但如果企業(yè)有多種CAD系統(tǒng)并行的局面，那么就需要配置統(tǒng)一的、具備跨平臺能力的零部件數(shù)據(jù)資源庫，將標(biāo)準(zhǔn)件庫和外購件庫內(nèi)的模型數(shù)據(jù)以CAD原始數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出到三維構(gòu)型系統(tǒng)當(dāng)中去，如主流的Autodesk Inventor，SolidWorks, CATIA, SolidEdge, Pro/E, AutoCAD, UG NX, Onespace等，更快的幫助設(shè)計人員完成設(shè)計工作，提升效率?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的PLM零部件數(shù)據(jù)資源平臺——PARTcommunity似以云之力構(gòu)建了龐大而豐富的三維模型，在國外，這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)被稱為“零部件圖書館”或“數(shù)據(jù)資源倉庫”。在歐美和日本的PLM用戶中，PARTcommunity(簡稱PCOM)的知名度一點都不亞于今天我們所熟知的BLOG和SNS這樣的網(wǎng)絡(luò)平臺。
2010年年初PARTcommunity 2.0 (簡稱PCOM 2.0)正式在德國上線，其簡體中文PCOM 2.0站點正式落戶北京(linkable.partcommunity)，平臺由北京翎瑞鴻翔科技有限公司與德國卡迪納斯有限公司共同合作開發(fā)，其提供數(shù)百家國內(nèi)外廠商的產(chǎn)品模型供注冊用戶免費下載和使用，能夠滿足用戶的不同需要，例如國產(chǎn)浩辰CAD，ZWCAD, 天河CAD，CAXA等等。對于部分引進(jìn)再研發(fā)的國產(chǎn)建模系統(tǒng)，如Thinkdesign (Think3), VX等，PARTsolutions也提供原始格式數(shù)據(jù)接口
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設(shè)計自動化
播報
計算機自身的cad，旨在實現(xiàn)計算機自身設(shè)計和研制過程的自動化或半自動化。研究內(nèi)容包括功能設(shè)計自動化和組裝設(shè)計自動化，涉及計算機硬件描述語言、系統(tǒng)級模擬、自動邏輯綜合、邏輯模擬、微程序設(shè)計自動化、自動邏輯劃分、自動布局布線，以及相應(yīng)的交互圖形系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。集成電路 cad有時也列入計算機設(shè)計自動化的范圍。
CAD帶來的收益
播報
CAD帶來的收益包括：降低了產(chǎn)品開發(fā)成本、提高了生產(chǎn)力、提高了產(chǎn)品質(zhì)量并且加快了新產(chǎn)品上市速度。
用CAD系統(tǒng)來改善最終產(chǎn)品、子裝配以及零部件的可視化，加快了設(shè)計過程。
CAD軟件提高了準(zhǔn)確性，減少了錯誤。
CAD系統(tǒng)使設(shè)計(包括幾何與尺寸、物料清單等)文檔化變得更容易、更穩(wěn)定。
通過CAD軟件，很容易重用設(shè)計數(shù)據(jù)與最佳實踐
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