pro第1章三维造型技术发展史

《pro第1章三维造型技术发展史》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、三维造型技术发展史三维造型技术将物体的形状及属性存储在计算机内，形成三维几何模型，表达直观、充分、清楚，并广泛应用于工程设计和制造的各个领域。本课程主要培养运用Pro/Engineer软件表示和设计空间形体的能力。三维造型技术是利用计算机系统描述物体形状的技术。如何利用一组数据表示形体，如何控制与处理这些数据，是几何造型中的关键技术。1.1三维造型技术的产生及其特点CAD技术的产生CAD技术产生于20世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，1989年，美国国家工程研究院将CAD技术评为1964－1989十项最

2、杰出的工程技术成就之一。CAD在早期是英文ComputerAidedDrafting的缩写，随着计算机硬、软件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计；真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等，二维工程图设计只是产品设计中一个小的部分；于是CAD的缩写词改为ComputerAidedDesign，CAD不再是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计。CAPP现代产品开发过程图例概念设计工程绘图结构设计详细设计结构有限元分析机械系统动态分析（运动学分析、动力

3、学分析）加工仿真生产过程仿真（数字化车间）现代产品开发过程图例CAD领域的主流技术三维造型技术的研究和发展在CAD技术发展初期，CAD仅限于计算机辅助绘图，随着三维造型技术的发展，CAD技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模，随之产生了三维线框模型、曲面模型和实体造型技术。而如今参数化及变量化设计思想和特征模型则代表了当今CAD技术的发展方向。CAD技术是一项综合性的、技术复杂的系统工程，涉及许多学科领域，如计算机科学和工程，计算数学，计算几何、计算机图形显示、数据库技术、网络技术、仿真技术、人工智能学科和技术以及

4、与各领域产品设计有关的专业知识等三维造型技术是伴随CAD技术的发展而发展的！1.2三维造型技术的发展史20世纪60年代末开始研究用线框和多边形构造三维实体，这样地模型被称为线框模型。线框模型的表示方法V1V4V2V3V5V8V6V7e1e2e3e4e5e6e7e8e9e10e11e12XYZ顶点表棱线表线框模型（WireFrameModel)线框模型的特点三维物体是由它的全部顶点及边的集合来描述，线框由此得名，线框模型就像人类的骨骼。优点：有了物体的三维数据，可以产生任意视图，视图间能保持正确的投影关系，这为生产

5、工程图带来了方便。此外还能生成透视图和轴侧图，这在二维系统中是做不到的；构造模型的数据结构简单，节约计算机资源；学习简单，是人工绘图的自然延伸。缺点：因为所以棱线全部显示，物体的真实感可出现二义解释；缺少曲线棱廓，若要表现圆柱、球体等曲面比较困难；由于数据结构中缺少边与面、面与面之间的关系的信息，因此不能构成实体，无法识别面与体，不能区别体内与体外，不能进行剖切，不能进行两个面求交，不能自动划分有限元网络等等。目前许多CAD/CAM系统仍将此系统作为表面模型和实体模型的基础进入20世纪70年代，正值飞机和汽车工业的

6、蓬勃发展时期。此间飞机及汽车制造中出现了大量的自由曲面问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的方法来近似表达所要设计的曲面。由于三视图表达的不完整性，因此很难达到设计者的要求。此时法国人贝赛尔提出了Bezier算法，使得人们在用计算机处理曲面及曲线问题时变得可以操作。法国达索（Dssault）飞机制造公司开发了三维曲面造型系统CATIA带来了第一次CAD技术革命。曲面造型系统带来了技术革新，使汽车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，许多车型的开发周期由原来的6年缩短只需约三年.第一次技术革命——曲面造型系统曲面模型是在

7、线框模型的数据结构基础上，增加可形成立体面的各相关数据后构成的。曲面模型（SurfaceModel)V1V4V2V3V5V8V6V7e1e2e3e4e5e6e7e8e9e10e11e12XYZ曲面模型的表示方法F1F2F3F4F5F6表面表曲面模型的特点与线框模型相比，曲面模型多了一个面表，记录了边与面之间的拓扑关系。曲面模型就像贴付在骨骼上的肌肉。优点：能实现面与面相交、着色、表面积计算、消隐等功能，此外还擅长于构造复杂的曲面物体，如模具、汽车、飞机等表面。缺点：只能表示物体的表面及边界，不能进行剖切，不能对模型

8、进行质量、质心、惯性矩等物性计算。常见曲面生成手段如生成平面、直纹面、柱状面等曲面a、延伸如生成圆柱面、球面、圆锥面、环面等回转面b、回转生成自由曲面如：Bezier曲面、B样条曲面、Coons曲面等c、蒙皮（放样）d、指定边界（cover）e、扫描曲面f、过渡g、等距进入20世纪80年代，CAD价格依然令一般企业望而却步，这使得CAD技术无法拥有更广阔的市