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计算机革命/计算机图形学/CADD

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CAD 是一个缩写词,代表计算机辅助设计程序 (http://www.gsd.harvard.edu/inside/cadcam/whatis.htm)。它是一个允许绘图专业人员使用几何形状进行绘制的程序,因此也可以称为计算机辅助绘图设计 (http://www.trixsystems.com/cad.html)。它是一个取代了以前用于设计的绘图板的程序 (http://www.trixsystems.com/cad.html)。这个计算机程序比实际的绘图板更先进,因为它还在电子表格设计中创建了数学计算和公式。该程序还允许人们使用实际测量值来测量物体,从而确保完全准确 (http://www.fastcad.com/x-whatis.html)。该绘图系统的另一个优势是,您可以以二维格式查看物体,一些程序甚至可以允许您以 3D 效果查看绘图 (http://www.fastcad.com/x-whatis.html)。这些程序主要用于高级技术绘图专业人员,例如建筑师、工程师和地质学家,他们从这个计算机图形系统中获益匪浅。计算机辅助设计 (CAD) CAD 软件旨在帮助辅助建筑、桥梁、景观和新设计的开发。此外,它还可以减少设计或设计产品的草图所需的时间。CAD 还可以在生产新的机械和电气系统方面提供帮助。使用此软件的优势之一是能够轻松快速地更改和修改现有项目。它不仅有助于设计和开发,而且在建造新结构的情况下也提供帮助,如果它与最新版本保持一致,以便应对任何耐候结构。例如,地震或不可预见的天气状况。计算机辅助设计程序还具有 3D 设计的优势。它将使建造者能够进入完工的建筑物,而无需在出现问题时等待时间和金钱。(莫雷、黛博拉、帕克、查尔斯。“理解计算机,今天和明天”印刷。第 477 页)

CAD/CAM 历史概述

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CAD/CAM 系统结合了软件和硬件,作为一个系统,它在设计产品和控制生产特定产品的制造过程中非常有用。从本质上讲,CAD“是产品生命周期管理过程中的主要几何建模工具,涉及软件,有时还涉及特殊用途硬件 [具有] 当前软件包 [这些软件包] 涵盖从二维矢量绘制系统到三维实体和曲面建模器”( http://en/wikipedia.org/wiki/Computer-aided_design 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。

曾经,CAD 系统需要专用计算机,但自 1980 年代中期以来,CAD 软件变得更加实惠,甚至可以供个人使用。这对公司绘图部门的员工队伍产生了重大影响——通常消除了对传统绘图员的需求,但增加了对 CAD 操作员的需求。传统绘图员的劳动密集型艺术和工艺被计算机绘图员的新技术能力所取代,尽管设计艺术仍然是必不可少的。

这项技术虽然不一定减少了工程过程中初始设计和绘图阶段的时间和精力的投入,但在整个设计周期中确实有其优势,尤其是在修改图纸方面。CAD 使设计能够在“无纸化工作室”中进行编辑、保存、打印和重新编辑,而无需在每次进行更改(即使是最小的更改)或需要更正错误时都从一张新的透明胶片开始 (http://en/wikipedia.org/wiki/Computer-aided_design 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。

“CAD 绘图工具……描述了 CAM 部分程序用来定义刀具路径的几何形状,该刀具路径将指导机床的运动以加工绘制的确切形状” (http://www.gsd.harvard.edu/inside/cadcam/whatis.htm 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。但这一切是如何开始的呢?

早在 CAD 出现之前,大型工业,尤其是航空航天和汽车行业,就一直在寻求自动化其制造流程 (http://www.fourmilab.ch/autofile/www/section2_83_6.html 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。未来 CAD 开发的背景工作可能归因于 1940 年代初开发的“……关于曲线的数学描述工作”(http://en/wikipedia.org/wiki/Computer-aided_design 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。事实上,“CAM 的历史可以追溯到二战后,当时为美国空军工作的制造商得出结论,在计算机的帮助下建造复杂的结构将更加高效”( http://www.inventorconnections.com/feature_full.php?cpfeatureid=17200&id=183472 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。因此,在 1950 年代,“……数控机床……使用带规律间隔孔的纸带……将数字输入到控制器……连接到机床上的定位工作的电机” (http://www.gsd.harvard.edu/inside/cadcam/whatis.htm 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。然后,在 1960 年代和 1970 年代,“……多项式曲线和雕刻表面……”的工作开始了。也许最重要的事情是,1962 年在麻省理工学院开发并宣布的 APT 或自动编程工具——一种通用的 NC(数控)编程语言,它“……允许程序员开发特定于每种 NC 工具类型的后处理器……。”因此,在某些行业中,人们可能会发现使用术语 CAD/NC(数控)等同于 CAD/CAM(计算机辅助设计和计算机辅助制造) (http://www.gsd.harvard.edu/inside/cadcam/whatis.htm 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。

就在这些早期(1960 年代和 1970 年代),新公司应运而生,并以这项新兴技术为基础,例如 1969 年的 Intergraph。然后,桌面 CAD 出现在 1980 年代初期,最值得注意的是 AutoCAD,这是一种二维系统,由 AutoDesk 开发,该公司由约翰·沃克于 1982 年创立 (http://en/wikipedia.org/wiki/Computer-aided_design 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。据一项评论称,“AutoCAD 无疑是世界上最受欢迎的 CAD 产品……AutoCAD 是所有使用 CAD 的地方桌面 CAD 的实际标准” (http://fourmilab.ch/autofile/www/section2_83_3.html#SECTION00833000000000000000 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。尽管“AutoCAD……是市场上最好的专业设计与绘图程序之一……被全球工程和制造公司使用”(http://metals.about.com/od/cadcam/CAD_CAM_Software.htm 检索日期:2006 年 12 月 7 日),但在 CAD/CAM 世界中,AutoCAD 只是这个宇宙中很小的一部分,因为“详细绘图仅代表设计/制造过程所需的三分之一……”( http://www.fourmilab.ch/autofile/www/section2_83_13.html#SECTION008313000000000000000 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。

事实上,没有一个“传统”的 CAD/CAM 产品——选择范围非常惊人,应用程序遍布所有学科和行业,从传统到不常见的用途。它可能在时尚和纺织行业以及医疗应用 (http://www.medschool.northwestern.edu/depts/repoc/sections/research/projects/cadcam/index.html 检索日期:2006 年 12 月 7 日) 中找到,管道设计,激光和水刀切割,以及其他作为原型软件,现实世界设计和操作模拟软件,3D 和实体建模软件,热分析软件和工业雕刻和雕刻软件开发——仅举几例(有关更全面的列表,请参见 http://metals.about.com/od/cadcam/CAD_CAM_Software.htm 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。

CAD/CAM 与时尚

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“当你想到计算机辅助制造时,性感内衣可能不是第一个想到的东西。”

服装架

自 90 年代初以来,服装设计师一直在使用 CAD/CAM 软件来加速将 3D 设计转换为需要切割的 2D 材料的过程。大多数高端服装仍然以传统方式设计,但越来越多的商店购买的现成服装正在使用 CAD/CAM 软件开发。它更便宜、更快,这是百货商店服装的主要要求。两家领先公司 Gerber 和 Lectra 提供针对时尚行业的 CAD/CAM 软件包,价格从每个席位 3,000 美元到 20,000 美元不等。这些程序侧重于设计、3D 原型制作、打样、尺寸分级、图案件嵌套以最大限度地利用材料,以及与自动纺织切割机的集成。

检索自 http://news.cnet.com/CAD-software-is-the-new-black/2100-1012_3-6221810.html 于 2012 年 2 月 24 日。

CAD/CAM 与未来

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那么,CAD/CAM的未来是什么?由于人们在三维 (3D) 空间中对周围世界有最好的理解,因此从 1500 年代开始就一直在努力实现 3D。虽然在所谓的 3D 领域取得了巨大的进步,但人们普遍认为,这在很大程度上是一种技术,它实现了“… 好的空间印象,[但] … 不是立体 3D …”。IT 行业真正指的是显示器是真正二维 (2D) 的,它们通过投影“对物体产生一定的空间印象”,被称为“通过 2D 投影实现的 3D 显示” (http://www.tomshardware.com/2004/03/04/eye_candy/index.html 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。 (http://www.tomshardware.com/2004/03/04/eye_candy/index.html 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。因此,尽管 CAD/CAM 在“可用性、速度、图形、‘智能’和自动化… 方面取得了进步,但即使是最好的 3D 机械设计软件包也还有很大的改进空间。它需要更快、更容易使用,并且更便于与非工程师沟通” (http://www.machinedesign.com/ASP/viewsSelectedArticle.asp?strArticleld=56993&strSite=MDSite&Screeb=CURRENTISSUE 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。

一些 CAD 模型可以通过“虚拟现实”进行查看,使用“特殊的观看头盔或眼镜,以及将视频图像格式化为创造深度感的软件” (http://www.machinedesign.com/ASP/viewBDEArticle.asp?page=1&catld=361&strArticleFileName=/BDE/cadcam/bdecad2/bdecad2_1.html 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。其他技术正在发展中,事实上,“向 3D 体积信息提取、实时图形生成和实时协作的转变都已发生,而且这种步伐似乎不会放慢” (http://www.advancedimagingpro.com/article/article.jsp?suteSection=1&id=580 检索日期:2006 年 12 月 7 日)。从历史上看,它最初只是一种自动化设计和制造流程的简单手段,如今已发展到工业和个人发展的各个领域和阶段,并引发了人们的兴趣。它将走向何方?

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