建模技術(shù)是CAD的核心技術(shù),建模技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用,代表了CAD技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用水平。
%%lJyLq'Vk 1z@{4) 1. 二維CAD技術(shù)的發(fā)展
b>nwX9Y/U {-yw@Kq CAD技術(shù)起步于50年代后期。進(jìn)入60年代后,CAD技術(shù)隨著在計(jì)算機(jī)屏幕上繪圖成為可能而開始迅速發(fā)展。人們希望借助此項(xiàng)技術(shù)來擺脫繁瑣、費(fèi)時(shí)和低精度的傳統(tǒng)手工繪圖。當(dāng)時(shí),CAD技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來表達(dá)零件,以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流,這就是二維計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù),CAD的含義僅僅是圖板的替代品,即Computer Aided Drawing的縮寫。以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到70年代末期。隨著技術(shù)的發(fā)展,CAD系統(tǒng)介入產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的程度越來越深,系統(tǒng)功能越來越強(qiáng),逐步發(fā)展成為真正的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design)。
P}
Y .
ZJHaY09N 2. 曲面造型技術(shù)與三維CAD系統(tǒng)的發(fā)展
K%;=i2: LKst
QP!I 60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡(jiǎn)單的線框式系統(tǒng)。這種初期的線框造型系統(tǒng)只能表達(dá)基本的幾何信息,不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系。由于缺乏形體的表面信息,CAM及CAE均無法實(shí)現(xiàn)。
[\=1|t5n~ \Lm`jU(:l 70年代飛機(jī)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展給三維CAD帶來了良好的機(jī)遇。為了解決飛機(jī)和汽車設(shè)計(jì)制造中遇到的大量自由曲面問題,法國人提出了貝賽爾算法,使得人們用計(jì)算機(jī)處理曲線及曲面問題變得可以操作,同時(shí)也使得法國的達(dá)索飛機(jī)制造公司的開發(fā)者們能在二維繪圖系統(tǒng)CADAM的基礎(chǔ)上,提出以表面模型為特點(diǎn)的自由曲面建模方法,推出了三維曲面造型系統(tǒng)CATIA。CATIA的出現(xiàn)標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來,首次實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)內(nèi)較完整地描述產(chǎn)品零件的主要信息,同時(shí)也為CAM技術(shù)的開發(fā)打下了基礎(chǔ)。曲面造型系統(tǒng)帶來了第一次CAD技術(shù)革命,它改變了以往只能借助油泥模型來近似表達(dá)曲面的落后的工作方式。
mEbj PsN_c[+ 曲面造型系統(tǒng)帶來的技術(shù)革新,使汽車開發(fā)手段有了質(zhì)的飛躍,新車型開發(fā)速度也大幅度提高,許多車型的開發(fā)周期由原來的6年縮短到約3年。汽車工業(yè)對(duì)CAD系統(tǒng)的大量采用,反過來也大大促進(jìn)了CAD技術(shù)本身的發(fā)展。
H2CpZK' (_fovV= 3. 實(shí)體造型技術(shù)與三維CAD系統(tǒng)的發(fā)展
P@U2Q%\ 5zH_yZ@+ 80年代初,CAD系統(tǒng)價(jià)格依然令一般企業(yè)望而卻步,這使得CAD技術(shù)無法擁有更廣闊的市場(chǎng)。為使自己的產(chǎn)品更具特色,在有限的市場(chǎng)中獲得更大的份額,以CV、SDRC和UG為代表的系統(tǒng)開始朝各自的發(fā)展方向前進(jìn)。70年代末到80年代初,CAE和CAM技術(shù)也有了較大發(fā)展。表面模型使CAM問題基本得到解決。但由于表面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息,難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特性,如質(zhì)量、重心和慣性矩等,對(duì)CAE十分不利。在當(dāng)時(shí)星球大戰(zhàn)計(jì)劃的背景下,為降低巨大的太空實(shí)驗(yàn)費(fèi)用,許多專用分析模塊得到開發(fā);趯(duì)CAD/CAE一體化技術(shù)發(fā)展的探索,SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個(gè)完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件──I-DEAS。實(shí)體造型技術(shù)能夠精確地表達(dá)零件的全部屬性,有助于統(tǒng)一CAD、CAE和CAM的模型表達(dá),給設(shè)計(jì)帶來了方便,代表著未來CAD技術(shù)的發(fā)展方向。但實(shí)體造型技術(shù)在帶來了算法的改進(jìn)和未來發(fā)展希望的同時(shí),也帶來了數(shù)據(jù)計(jì)算量的極度膨脹。在當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件條件下,實(shí)體造型的計(jì)算及顯示速度很慢,離實(shí)際應(yīng)用還有較大的差距。另外,面對(duì)算法和系統(tǒng)效率的矛盾,許多贊成采用實(shí)體造型技術(shù)的公司并沒有下大力氣進(jìn)行開發(fā),而是轉(zhuǎn)向攻克相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的表面模型技術(shù)。在以后的10年里,隨著硬件性能的提高,實(shí)體造型技術(shù)又逐漸為眾多CAD系統(tǒng)所采用。
BKu<p< Pe`jNiI 4. 參數(shù)化技術(shù)與三維CAD系統(tǒng)的發(fā)展
^-(DokdBn