1. 计算机辅助设计与制造
CAD/CAU 是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域。计算机图形学被用来进行
土建工程、机械结构和产品的设计,包括设计飞机、汽车、船舶的外形和发电厂、化工厂等
的布局以及电子线路、电子器件等。 有时,着眼于产生工程和产品相应结构的精确图形,然
而更常用的是对所设计的系统、 产品和工程的相关图形进行人——机交互设计和修改, 经过
反复的迭代设计,便可利用结果数据输出零件表、 材料单、加工流程和工艺卡,或者数据加
工代码的指令。 在电子工业中, 计算机图形学应用到集成电路、印刷电路板、电子线路和网
络分析等方面的优势是十分明显的。 一个复杂的大规模或超大规模集成电路板图根本不可能
用手工设计和绘制, 用计算机图形系统不仅能进行设计和画图, 而且可以在较短的时间内完
成,把其结果直接送至后续工艺进行加工处理。 在飞机工业中, 美国波音飞机公司已用有关
的 CAD 系统实现波音 777 飞机的整体设计和模拟,其中包括飞机外型、内部零部件的安装
和检验。随着计算机网络的发展,在网络环境下进行异地异构系统的协同设计,已经成为
CAD 领域最热门的课题之一。
现代产品设计已不再是一个设计领域内孤立的技术问题, 而是综合了产品各个相关领域、 相
关过程‘、相关技术资源和相关组织形式的系统化工程。它要求设计团队在合理的 组织结
构下,采用群体工作方式来协调和综合设计者的专长, 并且从设计一开始就考虑产品生命周
期的全部因素, 从而达到快速响应市场需求的目的, 协同设计的出现使企业生产的时空观发
生了根本的变化。使异地设计、 异地制造、异地装配成为可能,从而为企业在市场竞争中赢
得了宝贵的时间。
CAD 领域另一个非常重要的研究领域是基于工程图纸的三维形体重建。 三维形体重建就是从
二维信息中提取三维信息, 通过对这些信息进行分类、 综合等一系列处理, 在三维空间中重
新构造出二维信息所对应的三维形体,恢复形体的点、线、面及其拓扑关系, 从而实现形体
的重建。二维图纸设计在工程界中仍占有主导地位,工程上有大量的旧的透视图和投影 3
加工代码的指令。在电子工业中,计算机图形学应用到集成电路、 印刷电路板、电子线路和
网络分析等方面的优势是十分明显的。 一个复杂的大规模或超大规模集成电路板图根本不可
能用手工设计和绘制, 用计算机图形系统不仅能进行设计和画图, 而且可以在较短的时间内
完成, 把其结果直接送至后续工艺进行加工处理。 在飞机工业中, 美国波音飞机公司已用有
关的 CAD 系统实现波音 777 飞机的整体设计和模拟,其中包括飞机外型、内部零部件的安
装和检验。 随着计算机网络的发展, 在网络环境下进行异地异构系统的协同设计, 已经成为
CAD 领域最热门的课题之一。
现代产品设计已不再是一个设计领域内孤立的技术问题, 而是综合了产品各个相关领域、 相
关过程‘、相关技术资源和相关组织形式的系统化工程。它要求设计团队在合理的 组织结
构下,采用群体工作方式来协调和综合设计者的专长, 并且从设计一开始就考虑产品生命周
期的全部因素, 从而达到快速响应市场需求的目的, 协同设计的出现使企业生产的时空观发
生了根本的变化。使异地设计、 异地制造、异地装配成为可能,从而为企业在市场竞争中赢
得了宝贵的时间。
CAD 领域另一个非常重要的研究领域是基于工程图纸的三维形体重建。 三维形体重建就是从
二维信息中提取三维信息, 通过对这些信息进行分类、 综合等一系列处理, 在三维空间中重
新构造出二维信息所对应的三维形体,恢复形体的点、线、面及其拓扑关系, 从而实现形体
的重建。 二维图纸设计在工程界中仍占有主导地位, 工程上有大量的旧的透视图和投影图片
可以利用、 借鉴, 许多新的设计可凭借原有的设计基础做修改即可完成。 同时三维几何造型
系统,因为可以做装配件的干涉检查以及有限元分析、仿真、加工等后续操作,代表 CAD
技术的发展方向。 目前主要的三维形体重建算法是针对多面体和对主轴方向有严格限制的二