清华大学土木工程CAD技术基础chapter9_02.pdf

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1、土木工程CAD技术基础第九章现代CAD技术清华大学土木工程系第九章现代CAD技术9-1CAD新技术的研究与应用9-2现代CAD的发展和趋向9-3土木工程CAD的新发展复习重点9-1CAD新技术的研究与应用人工智能技术©现有CAD存在一定的限制和不足：ò不能识别设计进行中的变化；ò计算机综合处理能力不如分析处理；ò不能处理模糊知识或不充分条件描述的设计问题；ò将需要经验或知识决策的设计问题留给用户交互输入，故人为干预较多，因而设计质量在一定程度上依赖用户的经验和知识。©人工智能的研究ò人工智能是使计算机具有人类行为的计算机科学的一个分支¾问题求解；¾逻

2、辑推理与定理证明；¾自然语言处理；¾机器学习；¾专家系统；¾机器人¾智能检索¾组合和调度问题¾系统与表达语言©智能CAD系统研究与应用ò初级智能：应用人工智能的一些基本原理和方法,用以解决设计过程中判断一些设计、计算和绘图问题。ò高级智能：利用专家系统来扩大CAD的功能©智能CAD系统组成òCAD计算、设计、绘图功能;ò模拟人类在设计过程中思维活动---高智能推理ò人机通讯能力人工智能技术：设计型专家系统©设计专家系统+图形系统ò将全部CAD功能溶于专家系统中ò直接用专家知识完成各个设计环节©以知识库和数据库为核心ò知识库：存储领域知识ò精选实际工程

3、样板库ò工程数据库：存储各种设计数据、工程图表ò应用软件库：存储各种设计算法及程序ò图形库：存储各种标准的工程图例或部件图ò推理机制：进行设计过程中确定和不确定性的智能推理人工智能：人工智能：专家系统与CAD系统的集成©专家系统作为CAD网络上一个有机的组成部分ò其目的是完成某些设计环节中的思考、推理和判断。ò常见的方法是建立若干专家系统的子系统：¢设计分析及原始模型建立子系统；¢初步设计方案子系统；¢设计方案评估系统；¢详细设计支持系统。人工智能：人工智能：专家系统与CAD系统的集成用户©专家系统作为CAD系统的智能接口ò用户将设计条件和数据人机通

4、讯输入智能接口知识引导ò智能接口对设计条件和源数据进行分析、推理建议给出、判断，提出设计建议、方案和相应的属性参建议接受数，输入到CAD系统中òCAD系统的设计结果再通源数据翻译过智能接口反馈给用户,智能接口可对设计结果进行经济技术指标的评估CAD系统多媒体技术将多媒体技术、语言识别、图象识别、视觉处理，并综合应用网络技术、数据库技术©将音频、视频、图形和计算机功能集成到一个数字环境中©生动、自然地表达自己的设计思想©实现从数据录入、信息查询、交互设计、成果输出以及到施工现场控制，都可采取语言、图象、动画、视频、音像等多种信息表达方式科学计算可视化©

5、将科学计算过程和产生的数据转换为图形和图象信息，作为科学发现和理解的有力工具©可视化技术研究的三个层次ò后置处理：图形显示在数据计算后产生，与数据之间没有交互。如计算流体力学、有限元后处理等。ò跟踪：图形显示与计算过程同时进行，计算中间结果及最后结果都能及时显示，所以计算中的错误和问题可及早发现。ò控制（驾驭）：计算过程中能对参数进行修改对数值模拟进行直接控制和引导©土木工程中的研究和应用ò工程结构的力学规律研究,如抗震抗爆中，三维动态显示震源、爆源对结构的影响及破坏规律ò工程可靠性评估ò优化设计ò施工过程三维可视化虚拟现实技术（VR）©直接把计算机

6、合成的信息提供给人的感觉器官，在人的周围生成一种逼真的人工空间。ò它是利用计算机生成一种逼真的视、听、说、触、动和嗅等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备，可以使操作者沉浸在该环境中，并使实现操作者可以和环境直接进行自然的交互。ò虚拟现实不仅情景逼真，而且有交互性，即出现的情景与人的五官反馈相关联，不是被动的体验。©虚拟设备ò跟踪设备：三维鼠标器、三维数字化仪。ò测量设备：观测镜（头盔）、数据手套、体视眼镜。ò力反馈操纵设备：六自由度的力传感器。ò实时图形显示设备：图像获取设备、超声扫描仪、图像生成设备、摄像机、围绕观察者的墙式显示屏的自动声像虚拟环境等

7、。©虚拟技术应用ò增强可视化的CAD系统：利用现有的CAD系统进行建模，对数据格式进行适当转换后输入虚拟环境系统，在一个“真实”的环境中对模型进行自主的交互与分析。这种系统可集成现有的CAD系统，开发强度低，成本少，是目前主要的虚拟设计环境的开发形式。ò虚拟现实的CAD系统：完全将系统建立在虚拟环境上，使设计师通过各种输入输出设备与虚拟环境交互，直接进行三维设计。这种模式在设计阶段就可以逼真的看到产品的外观，可以提高设计的效率和质量，但开发成本及硬件成本较高，目前的应用较少。©土木工程设计CAD中，该项技术的应用，可使设计者的设计思想和意图，迅速变成

8、相应的实物模型或虚拟样品，经修改完善，以达到更高的设计水平。地理信息系统（地理信息系统（GISGIS））©用