当今主流CAD软件建模技术分析比较

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1、当今主流CAD软件建模技术分析比较计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）是用计算机系统协助产生、修改、分析和优化设计的技术。随着Internet/Intranet网络和并行、高性能计算及事务处理的普及，异地、协同、虚拟设计及实时仿真也得到了广泛应用。CAD作为信息技术的一个重要组成部分，将计算机高速、海量数据存储及处理和挖掘能力与人的综合分析及创造性思维能力结合起来，对加速工程和产品的开发、缩短设计制造周期、提高质量、降低成本、增强企业市场竞争能力与创新能力发挥着重要作用。无论是军事工业还是民用工业，无论是建筑行业还是制造加工业，无论是机械、电子、轻纺产品，还是文体

2、、影视广告制作都离不开CAD技术。CAD技术是企业信息化的重要技术基础，也是企业进入国际市场的入场券。CAD，如果从美国麻省理工学院（MIT）旋风I号所配的图形系统算起，迄今已有50年；若以MIT林肯实验室的I.E.Sutherland发表的人机通信的图形系统博士论文为开始，也有36年的历史了。CAD技术经过近半个世纪的发展，在理论、技术、系统和应用等方面都有了长足的进步，下面就计算机辅助设计（CAD）、工艺规划（CAPP）、制造（CAM）、工程分析（CAE）以及产品数据管理（PDM）等方面的内容作一个简单回顾。计算机辅助设计（CAD）1．用户接口用户是通过用户接口使用CAD系统的，早期的计

3、算机使用字符式的用户接口（SUI），进入70年代，人们开始研究图形用户接口（GUI）。1984年，Apple公司开发的Macintosh使GUI演变成窗口系统，并成为PC机上的主流。进入90年代，随着网络、多媒体技术的广泛应用，网络用户接口（NUI）和多媒体用户接口（MUI）已成为CAD系统的主导界面。工作站CAD系统基本采用Motif作为其用户接口。2．图形标准70年代初，为降低CAD软件的成本，研究人员提出了研发与设备无关的图形软件。1974年，在美国国家标准化局（ANSI）举行的ACMSIGGRAPH--一个"与机器无关的图形技术"的工作会议上就提出了制定图形标准的问题，并于1977年

4、提出了"核心图形系统"（CGS）标准文本。随后，ISO发布了计算机图形接口（CGI）、计算机图形元文件标准（CGM）、计算机图形核心系统（GKS）、程序员层次交互式图形系统PHIGS等国际标准文本。在产品数据交换方面，70年代末，美国CAM-I提出了初始化图形标准IGES、产品数据定义接口PDDI、产品数据交换规范PDES。90年代，ISO批准了将产品模型数据交换标准STEP作为国际标准。STEP的应用对CAD相应单元技术及系统的集成起到了积极作用。3．工程绘图计算机辅助绘制工程图纸是CAD应用最早、最成功的领域。从70年代中期开始，这一技术就经历了以下几个阶段：被动绘图用计算机解释执行绘图

5、指令，在绘图仪上输出相应的图纸；交互绘图用户用交互工具反复修改显示屏幕上的图形，直到满意为止，最后成功地输出相应的工程图纸；参数化绘图用户不必输入图纸上的图形元素（如直线、圆弧、字符、标注等），而是输入设计零部件的参数，由CAD系统自动地输出相应零部件的工程图纸；智能绘图在参数化绘图的基础上把工程绘图的相应规则和规定做成知识规则库，在相应专家系统的引导下，可以拟人化地自动输出某些专业工程图纸或产品、工程设计方案图。针对企业内旧图纸输入计算机的问题，90年代时，国内外不少单位进行了工程图纸扫描输入和自动识别重建技术与系统的研究开发，但由于识别和重构理论还没有真正突破，相应的系统还在试用中。4．

6、数字建模(1)线框、曲面建模数字建模是用计算机表示实际的或假想的形体和景物的技术，是CAD的基础和核心，涉及到线框、曲面、实体和特征建模。由于用计算机处理几何信息存在表示误差和计算误差，使这个在CAD中相对古老又复杂的领域，至今仍有许多尚未解决的难题。从1963年佛格森（Ferguson）将曲线曲面表示成参数矢量函数形式开始，线框、曲面建模经历了如下发展阶段：1963年佛格森（Ferguson）将曲线曲面表示成参数矢量函数形式；1964年孔斯（Coons）用封闭曲线的四条边界定义一块曲面；1971年贝塞尔（Bezier）发表了一种用控制多边形定义曲线和曲面的方法；1972年德布尔（DeBoo

7、r）给出了B样条的标准计算方法；1974年戈登（Gordon）和里森费尔德（Riesenfeld）将B样条理论用于形状描述，提出了B样条曲线、曲面；1975年佛斯普里尔（Versprill）在其博士论文中提出了有理B样条方法；20世纪80年代后期皮格尔（Piegl）和蒂勒（Tiller）将有理B样条发展成非均匀有理B样条（NURBS）方法，并成为当前自由曲线和曲面描述的最广为流行的技术。用NURBS可统一表示