利用計算機及其 圖形 設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(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。在設(shè)計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計人員通常用草圖 開始設(shè)計 ，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的 圖形數(shù)據(jù) 加工工作。

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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)品的大量資料進行檢索，并對有關(guān)數(shù)據(jù)和公式進行高速運算；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) 【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。

系統(tǒng)組成

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。