CAD技術的歷史、現(xiàn)狀及未來

1、-. z.CAD技術的歷史、現(xiàn)狀與未來*：宋朋朋*：完成時間：2017年2月28日CAD技術的歷史、現(xiàn)狀與未來摘要： CAD即計算機輔助設計(CAD-puter Aided Design) 是指利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力幫助設計人員進展設計工作。是進展數(shù)字和圖形信息處理，以實現(xiàn)產(chǎn)品設計和造型的自動編程軟件，有知識密集、綜合性強、初始投入大的特點。它的普及帶動制造業(yè)技術的快速開展。本文主要介紹其開展歷史，分析其在當今社會產(chǎn)業(yè)中的應用和存在的問題，以及未來開展的趨勢。本文主要介紹了CAD技術的歷史、現(xiàn)狀與未來。關鍵詞： CAD,技術，歷史,現(xiàn)狀,未來Abstract： the CA

2、D puter Aided Design (CAD - puter Aided Design) refers to the use of powerful puter image processing and numerical calculation ability help designers to Design work. Is a digital and graphics information processing, so as to realize the automatic programming software product design and modelling, kn

3、owledge intensive, strong prehensive, the characteristics of the large initial investment. The popularity of its drive the rapid development of manufacturing technology. This paper mainly introduces the development history, analysis of its application in todays society industry and the e*isting prob

4、lems, and the development trend of the future. This paper mainly introduces the history of CAD technology, the present situation and the future.Key word：CAD, technology, history, present situation and the futureCAD(puter Aided Design是計算機輔助設計的英文縮寫，是指利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力幫助設計人員進展設計工作。計算機技術的開展使得計算機在設計活

5、動中得到更有技巧的應用。自20世紀50年代在美國誕生了第一臺計算機繪圖系統(tǒng)，開場出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設計技術，CAD技術的開展和形成至今有50多年的歷史了，一、歷史以CAD四次技術革命介紹CAD技術的歷史。一第一次CAD技術革命曲面造型系統(tǒng)60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng)。這種初期的線框造型系統(tǒng)只能表達根本的幾何信息，不能有效表達幾何數(shù)據(jù)間的拓撲關系。進入70年代，當時只能采用多截面視圖、特征緯線的方式來近似表達所設計的自由曲面。由于三視圖方法表達的不完整性，經(jīng)常發(fā)生設計完成后，制作出來的樣品與設計者所想象的有很大差異甚至完全不同的情況。此時法國人推

6、出了三維曲面造型系統(tǒng)CATIA。它的出現(xiàn)，標志著計算機輔助設計技術從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來，首次實現(xiàn)以計算機完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時也使得CAM技術的開發(fā)有了現(xiàn)實的根底。曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來了第一次CAD技術革命。二第二次CAD技術革命實體造型技術80年代初，為使自己的產(chǎn)品更具特色，在有限的市場中獲得更大的市場份額，以CV、SDRC、UG為代表的系統(tǒng)開場朝各自的開展方向前進?；趯τ贑AD/CAE一體化技術開展的探索，SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個完全基于實體造型技術的大型CAD/CAE軟件IDEAS。給設計帶來了驚人的方便性。它代表著未來CAD

7、技術的開展方向。實體造型技術的普及應用標志CAD開展史上的第二次技術革命。三第三次CAD技術革命參數(shù)化技術進入80年代中期，CV公司部以高級副總裁為首的一批人提出了一種比無約束自由造型更新潁、更好的算法參數(shù)化實體造型方法。它主要的特點是：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關、尺寸驅動設計修改。早期的參數(shù)軟件性能很低，只能完成簡單的工作，但由于第一次實現(xiàn)了尺寸驅動零件設計修改，使人們看到了它今后將給設計者帶來的方便性。80年代末，計算機技術迅猛開展，一個更加廣闊的CAD市場完全展開，很多中小型企業(yè)也開場有能力使用CAD技術。進入90年代，參數(shù)化技術變得比擬成熟起來，充分表達出其在許多通用件、零部件設

8、計上存在的簡便易行的優(yōu)勢。參數(shù)化技術的應用主導了CAD開展史上的第三次技術革命。四第四次CAD技術革命變量化技術參數(shù)化技術的成功應用，使得它在90年前后幾乎成為CAD業(yè)界的標準。但是技術理論上的認可并非意味著實踐上的可行性。重新開發(fā)一套完全參數(shù)化的造型系統(tǒng)困難很大，因為這樣做意味著必須將軟件全部重新改寫，何況他們在參數(shù)化技術上并沒有完全解決好所有問題。SDRC的決策者們權衡利弊，決定在公司效益正好之時，抓住機遇，從根本上解決問題。于是，從1990至1993年，歷經(jīng)3年時間，投資一億多美元，將軟件全部重新改寫，于1993年推出全新體系構造的IDEASMasterSeries軟件。綜合四次革命的開

9、展歷程，我們可以看出CAD開展的具體情況。(1)準備和誕生時期，(2)蓬勃開展和進入應用時期，作為CAD技術的根底，計算機圖形學在這一時期得到了很快的開展。20世紀60年代中期出現(xiàn)了商品化的CAD設備，CAD技術開場進入了開展和應用階段。(3)廣泛應用時期，20世紀70年代推出了以小型機為平臺的CAD系統(tǒng)。同時，圖形軟件和CAD應用支撐軟件也不斷充實提高。圖形設備相繼推出和完善。(4)突飛猛進時期。二、現(xiàn)狀CAD技術在工程設計中有著很廣泛的應用，對于建筑設計這一領域，有著包括方案設計、三維造型、建筑渲染圖設計、平面布景、建筑構造設計、小區(qū)規(guī)劃、日照分析、室裝潢等各類應用軟件。對于構造設計，計算

10、機輔助設計軟件可以做到包括有限元分析、構造平面設計、構造計算和分析、高層構造分析、地基及根底設計、鋼構造設計與加工等方面。一目前我國CAD系統(tǒng)僅僅作為繪圖工具，缺乏設計方法和設計理論的指導。我國CAD軟件開發(fā)雖然已形成了幾個系統(tǒng)，但根本上都是二維繪圖軟件，開發(fā)者在技術上沒有什么創(chuàng)新，缺乏設計方法和設計理論上的研究，因此所開發(fā)出的軟件穩(wěn)定性和可靠性差，自然在市場上就無競爭力。另外，圖形CAD系統(tǒng)只能將設計過程的最后階段繪圖階段搬到計算機上，而設計過程仍然在設計師頭腦中完成，這樣設計效率并沒有太大的提高。在應用方面，很多企業(yè)也只是把CAD作為一個繪圖工具，企業(yè)應用中也缺乏對產(chǎn)品設計理論和設計方法的

11、研究，因此企業(yè)產(chǎn)品和創(chuàng)新產(chǎn)品少，在市場上缺乏競爭力。2、我國三維CAD系統(tǒng)還不成熟，必須加快開發(fā)真正需要解決產(chǎn)品設計問題的是三維CAD系統(tǒng)。目前我國自主開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)還未真正形成商品軟件。而這類CAD系統(tǒng)國外軟件早已占領中國市場，除了三維工作站CAD系統(tǒng)外，近幾年來PC機和Windows/95/98/NT環(huán)境下的三維CAD系統(tǒng)也進入了中國市場。一些原來工作站系統(tǒng)的三維CAD軟件系統(tǒng)也推出了PC機Windows平臺的版本。3、我國CAD技術開發(fā)創(chuàng)新少、仿制多國外的CAD后起之秀PTC公司抓住了用戶需求的時機，快速推出了參數(shù)化特征造型CAD系統(tǒng)Pro/Engineer，一舉占領了國際市場，至

12、今仍在國際年銷售額方面名列第一。而我國二維CAD到目前研制的三維CAD都存在術開發(fā)創(chuàng)新少、仿制多問題。4、我國CAD軟件的開發(fā)缺乏理論研究和算法的研究CAD技術是一項綜合性的高新技術，涉及面廣而復雜，技術變化快，競爭劇烈。就建模技術而言會涉及很多模型建立的理論和算法，這些都是為解決用戶需求而研究開發(fā)的，每種理論和算法用于CAD系統(tǒng)中，會產(chǎn)生新的CAD軟件。而我國CAD軟件開發(fā)者缺乏這方面的研究，多年來也未見過有名的理論和算法用于CAD中。5、信息集成技術落后信息技術的廣泛集成是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM和過程管理PM為根底，實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM和ERP的有機集成，在并行工程中PDM也是重要的

13、根底。而我國在這方面的研究僅僅開場，至今也沒有一個在國市場上成熟的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS。因此，這類根底性軟件也被國外的系統(tǒng)占領了市場，我們的CAD/CAPP/CAM集成技術又建立在國外根底系統(tǒng)上。6、CAD中的數(shù)據(jù)交換格式和標準化落后在CAD技術的標準化方面，我國由于技術落后，資金投入缺乏，對此重視不夠，至今未提出一個有關CAD方面的標準，完全是采用國際標準，有的已用作國家標準，如IGES、STEP等，另外由于種種因素也跟不上國際標準的更新和開展，因此造成國CAD軟件系統(tǒng)在數(shù)據(jù)交換、標準化等方面存在不少問題。三、未來CAD目前存在的問題與其開展方向是一致的，一款系統(tǒng)的開展就是發(fā)現(xiàn)問題與解決問

14、題的過程?？v觀目前CAD系統(tǒng)，存在的問題是：1、標準化：目前，除了CAD支撐軟件逐步實現(xiàn)ISO標準和工業(yè)標準外，還面向應用的標準零部件庫、標準化設計方法已成為CAD系統(tǒng)中的必備容，且向合理化工程設計的應用方向開展。2、操作性問題：要想使用好CAD軟件需要一個比擬長的學習過程，還需要一定的知識技能根底，所以，其開展趨勢注定要朝著操作的簡便性、易學性方向開展；3、CAD系統(tǒng)的智能化：目前CAD系統(tǒng)的智能化程度不是很高，對于人除了計算機輔助外，還需要另外做相當大量的數(shù)據(jù)處理與評估，因此，智能CAD不僅是簡單地將現(xiàn)有的智能技術與CAD技術相結合，更重要的是深入研究人類設計的思維模型，最終用信息技術來表

15、達和模擬它，才會產(chǎn)生高效的CAD系統(tǒng)，為人工智能領域提供新的理論和方法。所以日后的CAD開展，還要求其與人工智能技術結合，形成CAD專家系統(tǒng)；CAD的這個開展趨勢，將對信息科學的開展產(chǎn)生深刻的影響。4、 實體造型與仿真：在日常CAD軟件在應用過程中，仿真程度不夠高，所以，以后的CAD系統(tǒng)要做到通過靜態(tài)和動態(tài)實體造型，更真實地描述三維物體的幾何信息；5、 CAD系統(tǒng)的集成化：集成化是很多系統(tǒng)的開展方向，各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議,信息通訊接口,系統(tǒng)操作控制策略等,是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的根底。CAD系統(tǒng)也不例外。.CAD技術的開展一直是跟著實際應用的需求而開展的，隨著CAD技術的廣泛應用，新的需求又不斷出現(xiàn)。在未來幾十年里，CAD技術將在集成化、智能化等