什么是计算机辅助设计?

[拼音]：jisuanji fuzhu sheji

[外文]：computer aided design

利用计算机帮助设计人员进行设计工作，简称 CAD。在工程、产品等设计中，许多繁重工作如计算、画图、数据的存储和处理等均可交给计算机完成。由计算机自动产生的设计结果，通过图形设备告知设计人员，使设计人员及时对设计作出判断和修改，以便更有效地完成设计工作。CAD能减轻设计人员劳动，缩短设计周期和提高设计质量。计算机能帮助设计人员担负计算、信息储存和制图等项工作。

（1）大量的计算：在设计中通常要计算不同方案，对结果分析比较，以决定最优方案。

（2）大量的信息存储：各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存在计算机的内存或外存里，并能快速地检索。

（3）制图：设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可由计算机完成。还可在显示设备上快速作出图形，并由拷贝设备或绘图机输出。图形数据存入计算机后可以随时使用、修改、增删，或者进行编辑、放大、缩小、平移或旋转。

除了计算机本身和通常的外围设备外，计算机辅助设计主要使用图形输入输出设备。交互图形系统对CAD尤为重要。

图形显示是最重要的图形输出设备，也是人机交互所必不可少的。常用的图形显示有三种:有向束显示、存储管显示和光栅扫描显示。有向束显示应用最早，为了使图像清晰，电子束必须不断重画图形，故又称刷新显示。它易于擦除和修改图形，适于作交互图形的手段。存储管显示保存图像而不必刷新，故能显示大量数据，并且价格较低。光栅扫描显示能提供彩色图像，图像信息可存放在存储器里，图像的分辨率较高。

CAD经常使用的输入设备有键盘、光笔、追踪球、 *** 纵杆、数字化仪、图形输入板等。键盘用以输入命令、符号和正文等信息给计算机。有的键盘还装有各种专门键，具有规定的功能。光笔用于在屏幕上定位或指点图形。在屏幕上输入或修改图形时，须把光标移至指定位置，光标的移动可用追踪球或 *** 纵杆实现。数字化仪用于图形数据的输入。图形输入板与感应笔配合，特别适用于交互式的设计。

硬拷贝设备常用作图形显示的附属设备。它能将屏幕上的图像复印出来，以便保存。计算机辅助设计还经常使用绘图仪、静电绘图机、缩微胶片计算机输出装置(COM)等作为输出设备。绘图仪产生图形的速度比图形显示慢，但精度高。

计算机辅助设计除使用一定的硬件外，还要有各种各样的软件支持。计算机本身的系统软件如 *** 作系统、各种程序设计语言的编译程序等是必不可少的。为了图形显示的开窗、剪辑、观看，图形的变换、修改和为使绘图仪制图，需要有图形软件。为了进行人机交互，需要有能建立各种项目单和进行交互设计的软件。大量数据的存储、检索和处理需要数据库管理系统。为了满足各种设计的需要，还要有专门的计算机辅助设计程序和必要的应用程序。由一定的硬件和软件组成的供辅助设计使用的系统称为CAD系统。

在航空、航天和汽车等工业部门，CAD系统常由大型的主计算机构成。大型主机能连接多个局部的和远程的终端或工作站，连接各种图形设备，拥有强大的计算能力和计算机资源，供大批的设计人员使用。以小型机或微型机为基础的独立 CAD系统一般只有几个工作站或终端，需要的投资不多，已得到广泛应用。数据通信和计算机网络技术可以将大型机和小型机连接起来，组成分布系统，使CAD的各种功能分别由主机和小型机完成。例如主机完成大量计算、几何模型化、向量产生等功能，而小型机完成图形的剪辑、比例、开窗、视看等功能。

计算机辅助设计需要存储和检索大量信息（包括几何图形和字符数字的信息），所以CAD系统广泛使用数据库。系统的各个部分通过共同的数据库进行通信。CAD和计算机辅助制造(CAM)结合构成CAD/CAM系统，能发挥更大的效用。在这种系统中，用于设计和制造的相同的几何数据来自共同的数据库，因而生产的零件更精确并能满足要求。

CAD已应用于工业部门和各个设计领域。彩色图形显示使设计人员更易于识别计算机的分析结果和观察复杂的三维空间关系。在使用统一的标准后，CAD系统之间可以实现互相兼容并能互相“通话”。人工智能的概念和方法将逐渐用于计算机辅助设计，提高CAD系统在人机交互和解决问题方面的能力。

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