人們根據(jù)系統(tǒng)功能的要求,用有限的特征來描述設計問題,通過形式化用計算機的數(shù)據(jù)結(jié)構來表達特征,并將用數(shù)據(jù)結(jié)構描述的"特征"數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫之中。這樣,"設計"過程變成了對數(shù)據(jù)庫的處理。這一過程可以看作是建模過程,模型被用來表示實際的或抽象的對象,是對被處理對象進行計算、分析、模擬和研究的基礎。因此,模型是實際結(jié)構在CAD系統(tǒng)中的具體體現(xiàn),是計算機"認知"產(chǎn)品的基礎。我們知道,產(chǎn)品和工程結(jié)構本身能表現(xiàn)出來的屬性("特征")是無限的,但可用的計算機資源、人們的認識知識是有限的,我們只能"認知"實際結(jié)構的部分屬性,只能處理產(chǎn)品和工程結(jié)構設計的某些方面。
根據(jù)模型的不同,CAD系統(tǒng)一般分為二維CAD和三維CAD系統(tǒng)。二維CAD系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設計圖紙看成是“點、線、圓、弧、文本……”等幾何元素的集合,系統(tǒng)內(nèi)表達的任何設計都變成了幾何圖形,所依賴的數(shù)學模型是幾何模型,系統(tǒng)記錄了這些圖素的幾何特征。二維CAD系統(tǒng)一般由圖形的輸入與編輯、硬件接口、數(shù)據(jù)接口和二次開發(fā)工具等幾部分組成。
三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型。三維模型是在計算機中將產(chǎn)品的實際形狀表示成為三維的模型,模型中包括了產(chǎn)品幾何結(jié)構的有關點、線、面、體的各種信息。計算機三維模型的描述經(jīng)歷了從線框模型、表面模型到實體模型的發(fā)展,所表達的幾何體信息越來越完整和準確,能解決“設計”的范圍越廣。其中,線框模型只是用幾何體的棱線表示幾何體的外形,就如同用線架搭出的形狀一樣,模型中沒有表面、體積等信息。表面模型是利用幾何形狀的外表面構造模型,就如同在線框模型上蒙了一層外皮,使幾何形狀具有了一定的輪廓,可以產(chǎn)生諸如陰影、消隱等效果,但模型中缺乏幾何形狀體積的概念,如同一個幾何體的空殼。幾何模型發(fā)展到實體模型階段,封閉的幾何表面構成了一定的體積,形成了幾何形狀的體的概念,如同在幾何體的中間填充了一定的物質(zhì),使之具有了如重量、密度等特性,且可以檢查兩個幾何體的碰撞和干涉等。由于三維CAD系統(tǒng)的模型包含了更多的實際結(jié)構特征,使用戶在采用三維CAD造型工具進行產(chǎn)品結(jié)構設計時,更能反映實際產(chǎn)品的構造或加工制造過程。
隨著CAD技術的發(fā)展和人們需求的不斷提高,人工智能等各類技術逐漸融入到CAD系統(tǒng)中,形成了各種基于知識的CAD系統(tǒng)(或智能CAD系統(tǒng))。知識的應用使CAD系統(tǒng)的“設計”功能和設計自動化水平大大提高,對產(chǎn)品設計全過程的支持程度大大加強,促進了產(chǎn)品和工程的創(chuàng)新開發(fā)。
單機CAD系統(tǒng)是安裝在一臺計算機中,進行獨立工作的CAD系統(tǒng)。在經(jīng)濟全球化和網(wǎng)絡技術高速發(fā)展的今天,基于因特網(wǎng)/企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的網(wǎng)絡化CAD系統(tǒng)得到高速發(fā)展。網(wǎng)絡化CAD系統(tǒng)可以在網(wǎng)絡環(huán)境中由多人、異地進行產(chǎn)品的定義與建模、產(chǎn)品的分析與設計、產(chǎn)品的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)交換等,是實現(xiàn)協(xié)同設計的重要手段,可為企業(yè)利用全球資源進行產(chǎn)品的快速開發(fā)提供支持。
專業(yè)化CAD應用系統(tǒng)是各專業(yè)根據(jù)各自的設計需要,利用通用CAD系統(tǒng)提供的二次開發(fā)工具或數(shù)據(jù)接口功能,將各類專業(yè)設計技術研制成CAD系統(tǒng)的各類設計工具和知識,從而使設計能直接按照專業(yè)設計的方法進行,大大提高了CAD系統(tǒng)的“設計”能力和效率。但這類CAD系統(tǒng)針對具體的專業(yè)進行開發(fā),在專業(yè)設計方面不具備通用性。
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