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。簡(jiǎn)稱CAD。 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。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖 開始設(shè)計(jì) ，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)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(jì)組件重用(Reuse of design components)

(2)簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)

(3)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)組件的自動(dòng)產(chǎn)生(Automatic generation of standard components of the design)

(4)設(shè)計(jì)是否滿足要求和實(shí)際規(guī)則的檢驗(yàn)(Validation/verification of designs against specifications and design rules)

(5)無(wú)需建立物理原型的設(shè)計(jì)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(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(Bill of Materials)

(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

CAD系統(tǒng)的類型

（1）信息檢索型CAD系統(tǒng) 【主要用于設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)訂貨要求輸入必要的信息，在計(jì)算機(jī)進(jìn)行必要的計(jì)算以后，自動(dòng)檢索出最佳的標(biāo)準(zhǔn)圖形。

（2）人機(jī)交互型CAD系統(tǒng) 【人機(jī)交互型CAD系統(tǒng)的工作原理大體是：由設(shè)計(jì)者根據(jù)自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)確定并描述出設(shè)計(jì)模型，再由計(jì)算機(jī)對(duì)與之有關(guān)產(chǎn)品的大量資料進(jìn)行檢索，并對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)和公式進(jìn)行高速運(yùn)算；通過(guò)草圖和標(biāo)準(zhǔn)圖的顯示，設(shè)計(jì)者運(yùn)用長(zhǎng)期工作中積累的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行分析，用鍵盤或者鼠標(biāo)等輸入裝置，人機(jī)對(duì)話式地直接對(duì)圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，計(jì)算機(jī)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(lái)體現(xiàn)的，即把專家系統(tǒng)與原CAD系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起。專家系統(tǒng)是一種使計(jì)算機(jī)能夠運(yùn)用專家的專門知識(shí)和推理、判斷能力進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的計(jì)算機(jī)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(shí)和經(jīng)驗(yàn)作出推理的判斷工作，主要有設(shè)計(jì)過(guò)程決策（解決設(shè)計(jì)思路問(wèn)題），設(shè)計(jì)技術(shù)決策（解決設(shè)計(jì)中遇到的具體技術(shù)問(wèn)題的決策）和各種結(jié)果評(píng)價(jià)等。而一些可以用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述的問(wèn)題則由通常的CAD輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)解決。

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。

工程工作站【工程工作站一般指具有超級(jí)小型機(jī)功能和三維圖形處理能力的一種單用戶交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它有較強(qiáng)的計(jì)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(gè)人計(jì)算機(jī)【個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）系統(tǒng)價(jià)格低廉，操作方便，使用靈活。80年代以后，pc機(jī)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(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，由pc機(jī)構(gòu)成的cad 系統(tǒng)已大量涌現(xiàn)，而且呈上升趨勢(shì)。

圖形輸入輸出

作用【除了計(jì)算機(jī)主機(jī)和一般的外圍設(shè)備外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要使用圖形輸入輸出設(shè)備。交互圖形系統(tǒng)對(duì)cad 尤為重要。圖形輸入設(shè)備的一般作用是把平面上點(diǎn)的坐標(biāo)送入計(jì)算機(jī)。

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(jī)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(lái)，以便保存。

常用的圖形顯示有三種：有向束顯示、存儲(chǔ)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(chǔ)管顯示【保存圖像而不必刷新，故能顯示大量數(shù)據(jù)，且價(jià)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(chǔ)器里，圖像的分辨率較高。

CAD軟件【除計(jì)算機(jī)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(jī)交互。

cad 應(yīng)用軟件【提供幾何造型、特征計(jì)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(jì)。構(gòu)造應(yīng)用軟件的四個(gè)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(chǔ) 、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(kù)系統(tǒng)。它同一般的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)類型更加多樣，設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)體關(guān)系復(fù)雜，庫(kù)中數(shù)值和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生變動(dòng)，設(shè)計(jì)者的操作主要是一種實(shí)時(shí)性的交互處理。