【正文】 uter Aided Design)指利用計(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。它極大地滿足了現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的需求，成為藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域教學(xué)研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的藝術(shù)設(shè)計(jì)相比，在設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法、表現(xiàn)手段方面都發(fā)了根本性的變化，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，CAD 能夠很大程度上減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。那么計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是起源于何時(shí)呢？其實(shí)，自從有了原始的人類(lèi)，我們?nèi)祟?lèi)在表達(dá)思想、傳遞信息時(shí)，最初采用圖形，后來(lái)逐漸演化發(fā)展為具有抽象意義的文字。在信息交流中，圖形表達(dá)方式比文字表達(dá)方式具有更多的優(yōu)點(diǎn)。然而，圖紙的繪制是一項(xiàng)極其繁瑣的工作，不但要求正確、精確，而且隨著環(huán)境、需求等外部條件的變化，設(shè)計(jì)方案也會(huì)隨之變化。一項(xiàng)工程圖的繪制通常是在歷經(jīng)數(shù)遍修改完善后才完成的。后來(lái)逐漸規(guī)范化，形成了一整套規(guī)則，具有一定的制圖標(biāo)準(zhǔn)，從而使工程制圖標(biāo)準(zhǔn)化。但由于項(xiàng)目的多樣性、多變性，使得手工繪圖周期長(zhǎng)、效率低、重復(fù)勞動(dòng)多，從而阻礙了建設(shè)的發(fā)展。于是，人們想方設(shè)法地提高勞動(dòng)效率，將工程技術(shù)人員從繁瑣重復(fù)的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，集中精力從事開(kāi)創(chuàng)性的工作，夢(mèng)想著何時(shí)能甩開(kāi)圖板，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化畫(huà)圖。正因?yàn)槿绱?，?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)自從產(chǎn)生的那天開(kāi)始，就一直在高速度跨越式的發(fā)展，讓我們以年代為界來(lái)回歸一下計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展史： 1943年底,英國(guó)人為了破譯德國(guó)的密碼系統(tǒng)建造了一臺(tái)叫做“Colossus”的電子計(jì)算機(jī)。與此同時(shí)在美國(guó)的康恩(Corn)有幾個(gè)大學(xué)和研究所為了進(jìn)行高速度的數(shù)值計(jì)算也在研制計(jì)算機(jī)。1946年,具有真正意義的第一代計(jì)算機(jī)“ENIAC”誕生了。1952年,麻省理工學(xué)院(MIT)的伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室完成了數(shù)控銑床的研究,首先將計(jì)算機(jī)用于機(jī)械制造。1962年,開(kāi)始在機(jī)械設(shè)計(jì)方面探索計(jì)算機(jī)輔助的可能。20世紀(jì)70年代,出現(xiàn)了將硬件與軟件配套交付用戶使用的“交鑰匙系統(tǒng)”(TurnKey System)。80年代初期,隨著計(jì)算機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展,所有配套的軟硬件都可以集成到一臺(tái)工作站上。進(jìn)入90年代以來(lái),隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的飛速發(fā)展,其性能迅速趕上了10年前高檔工作站的性能。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)為機(jī)械工業(yè)帶來(lái)了革命性的變革,反過(guò)來(lái)計(jì)算機(jī)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展。新的設(shè)備、新的操作系統(tǒng)、新的軟件、新的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn),正在迅速擴(kuò)大計(jì)算機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用范圍,掀起一場(chǎng)新技術(shù)革命的浪潮,成為20世紀(jì)全球最杰出的工程技術(shù)成果。那么在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展的這短短的半世紀(jì)中，有沒(méi)有什么突出的代表人物呢？通過(guò)讀老是推薦的《ACM圖靈獎(jiǎng)：19662006(第三版)計(jì)算機(jī)發(fā)展史的縮影》，我認(rèn)識(shí)了伊萬(wàn)?薩瑟蘭，讓我給你介紹一下我所認(rèn)識(shí)和了解的伊萬(wàn)?薩瑟蘭吧！1988年的圖靈獎(jiǎng)授予當(dāng)時(shí)在Sun Microsystem公司任高級(jí)研究員、有“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父”譽(yù)稱的伊萬(wàn)?薩瑟蘭(1van Edward Sutherland)。薩瑟蘭在讀博士時(shí)就依靠扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和勤奮的工作，耗時(shí)3年時(shí)間，開(kāi)發(fā)出著名的Sketchpad系統(tǒng)，Sketchpad中的許多創(chuàng)意是革命性的，它的影響一直延續(xù)到今天，Sketchpad的成功奠定了薩瑟蘭作為“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父”的基礎(chǔ)，并為計(jì)算機(jī)仿真，飛行模擬器，CAD／CAM，電子游戲機(jī)等重要應(yīng)用的發(fā)展打開(kāi)了通路。除了圖靈獎(jiǎng)以外，薩瑟蘭還是美國(guó)工程院茲沃里金獎(jiǎng)的第一位得主，這個(gè)獎(jiǎng)是為紀(jì)念現(xiàn)代電視技術(shù)的奠基人、1919年移居美國(guó)的俄羅斯科學(xué)家V．K．Zworykin(1889—1982)而設(shè)立的。ACM除授予他圖靈獎(jiǎng)以外，1994年因Sketchpad授予他軟件系統(tǒng)獎(jiǎng)；ACM關(guān)于圖形學(xué)的專門(mén)委員會(huì)SIGGRAPH則早在1983年為紀(jì)念計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的先驅(qū)考恩斯(S．A．Coons)而設(shè)立以他的名字命名的獎(jiǎng)項(xiàng)時(shí)，就把第一個(gè)考恩斯獎(jiǎng)授予了薩瑟蘭。說(shuō)完了它的代表人物，我們來(lái)談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要技術(shù)，它包括交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)等。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，交互技術(shù)是必不可少的。交互技術(shù)：在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，交互技術(shù)是必不可少的。采用交互式系統(tǒng)，人們可以邊構(gòu)思、邊打樣、邊修改，隨時(shí)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(lái)；對(duì)圖形作平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視變換 ；通過(guò)矩陣運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形變換。實(shí)體造型：實(shí)體造型技術(shù)(Solid Modeling)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中建立3D實(shí)體模型的關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)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(jì)算機(jī)內(nèi)，由計(jì)算機(jī)生成具有真實(shí)感的可視的三維圖形的技術(shù)。AutoCAD之所以成為一個(gè)功能齊全、應(yīng)用廣泛的通用圖形軟件包。首先它是一個(gè)可視化的繪圖軟件，許多命令和操作可以通過(guò)菜單選項(xiàng)和工具按鈕等多種方式實(shí)現(xiàn)。其次它不僅在二維繪圖處理更加成熟，三維功能也更加完善，可方便地進(jìn)行建模和渲染。另外，AutoCAD不但具有強(qiáng)大的繪圖功能，更重要的是它的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，贏得廣大用戶的青睞。作為一種高新的電子科技技術(shù)，CAD的發(fā)展趨勢(shì)更為重要些，因?yàn)镃AD技術(shù)涉及面廣而復(fù)雜、技術(shù)變化快，新的理論、技術(shù)和方法的研究，從未停止過(guò)。到目前從總體上講,CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是參數(shù)化、智能化、集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。參數(shù)化：傳統(tǒng)的CAD繪圖軟件都是用固定的尺寸值定義幾何元素，要進(jìn)行圖面修改只有刪除原有的線條后重畫(huà)，而新產(chǎn)品的打樣設(shè)計(jì)不可避免的要進(jìn)行多次的修改，進(jìn)行零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)、優(yōu)化，而且大多數(shù)設(shè)計(jì)工作都是在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的改進(jìn)。參數(shù)化設(shè)計(jì)一般是指設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來(lái)約定尺寸關(guān)系，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改受尺寸驅(qū)動(dòng)。智能化：現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)智能化程度越來(lái)越高,原來(lái)繁瑣的操作逐漸由計(jì)算機(jī)智能化地進(jìn)行處理。在圖形的繪制方面,很多系統(tǒng)增加了智能導(dǎo)引的機(jī)制。系統(tǒng)始終猜測(cè)用戶的設(shè)計(jì)意圖,并根據(jù)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)環(huán)境提供不同的人機(jī)交互工具,使用戶感覺(jué)非常順手。要真正使產(chǎn)品的質(zhì)量好、成本低、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng),就需要采用最好的設(shè)計(jì)、最好的加工和最好的管理,就需要總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),把成功的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)做成智能設(shè)計(jì)、智能制造系統(tǒng)去指導(dǎo)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造,才能使企業(yè)的產(chǎn)品具有創(chuàng)造性。集成化：借助計(jì)算機(jī)，把企業(yè)中與制造有關(guān)的各種技術(shù)系統(tǒng)地集成起來(lái)，進(jìn)而提高企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力。這個(gè)強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)方面:一方面是企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可分割，需要統(tǒng)一安排組織；另一方面是產(chǎn)品制造過(guò)程實(shí)質(zhì)上是信息采集、傳遞、加工處理的過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)化：隨著CAD技術(shù)的不斷發(fā)展和日益成熟以及各行業(yè)CAD應(yīng)用的不斷深入，CAD標(biāo)準(zhǔn)化工作越來(lái)越顯示出了它的重要性。CAD標(biāo)準(zhǔn)化工作作為高新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的一部分，在CAD技術(shù)工作中占有很重要的位置，國(guó)家科委工業(yè)司和國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局標(biāo)準(zhǔn)司于“八五”期間共同發(fā)布了《CAD通用技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定了我國(guó)CAD技術(shù)各方面的標(biāo)準(zhǔn)，而其中CAD數(shù)據(jù)交換問(wèn)題是CAD廣泛應(yīng)用后各行業(yè)所面臨的重要問(wèn)題。