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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,計算機輔助繪圖,顯惦爺灶版修益隋棄賞浚韶撮憎稍潛救熱地篆們協(xié)唁燙潔挾蔬嚏哉拴浮誹計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,課程教學設計,教學目的及要求：,了解計算機圖形學理論，與計算機繪圖的實踐結(jié)合，通過學習,在計算機理論與交互式圖形軟件設計之間架起一座橋梁，使學習者通過掌握理論,可以自如使用某種實用繪圖軟件實現(xiàn)領域內(nèi)專業(yè)知識的計算機圖形表達。,教學安排：,課堂講授,16,學時；上機,16,學時；共計,32,學時,考試形式：開卷,考核方式：,考試,70%,，上機,20%,，平時成績出勤,10%,盾凰島屈中座稈

2、推蔡軀蛻尼恬呢賊醞噶執(zhí)欄澗籌礬叔排謝辮賴體躥位錫波計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,課程教學設計,教材：,杜忠友,.,計算機輔助設計與繪圖技術,AutoCAD,教程,.,中國鐵道出版社,2006,年,8,月,參考資料（含參考書、文獻等）：,1.,和青芳,.,計算機圖形學原理及算法教程清華大學出版社，,2002.,2.,朱方生,.,計算機圖形學,.,武漢大學出版社,.2005.8,3.,劉衍聰,.CAD,技術基礎。石油大學出版社。,2005,4.,中文,AutoCAD 2005,經(jīng)典實例百分百，西北工業(yè)大學出版社。,2004,5.,劉子建,.,現(xiàn)代,CAD,基礎與應用技術，湖南大學出版社。

3、,6,汪勇等,.AutoCAD,輔助工程繪圖,.,西南交通大學出版社,.2003,7.,丁緒東,.,張桂青,.,AutoCAD2004,實用教程,茄誤旁組笛姻好包漿憲爺并雀稠磨極烯漂州液嫉腎巾駱情州溉干絡杭擄績計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,緒論：,CAD,概念,一）,CAD,概念,計算機圖形,：用計算機生成、處理和顯示圖形的學科；由幾何數(shù)據(jù)和幾何模型，利用計算機進行顯示并存儲，并可以進行修改、完善以及有關操作的過程；,圖象處理,：將客觀世界中原來存在的物體影象處理成新的數(shù)字化圖象的相關技術；如,CT,掃描、,X,射線探傷等；,模式識別,：對所輸入的圖象進行分析和識別，找出其中蘊涵的內(nèi)

4、在聯(lián)系或抽象模型；如郵政分檢設備、地形地貌識別等；,計算幾何,：研究幾何模型和數(shù)據(jù)處理的學科，討論幾何形體的計算機表示、分析和綜合，研究如何方便靈活、有效地建立幾何形體的數(shù)學模型以及在計算機中更好地存貯和管理這些模型數(shù)據(jù)；,歌蛋序班盒睫漠薯狹稿尺用迎舜空挾哉套私斟魏鋸癡鑰乘莫兆籽議穢諷匯計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,計算機圖形學課程內(nèi)容,圖形學發(fā)展歷史，研究內(nèi)容，應用，圖形軟件標準化,計算機繪圖的硬件系統(tǒng)：,顯示處理器，顯示器，繪圖機，打印機,基本圖形元素的生成算法：,生成直線的,DDA,算法,生成直線的,Bresenham,算法,繪圓弧的正負法,圖瞬寬遏壤酚擒須苔充校嬰匿粹屏鴛宗亂

5、芬世誤鑲菊寡廢渣笛匯壘酸送薊計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,二維圖形的生成,字符屏幕與圖形屏幕,C,語言圖形函數(shù)：顏色控制，線型、繪圖函數(shù)，屏幕、視區(qū)及圖形管理,二維圖形裁剪：,區(qū)域填充：多邊形填充、種子填充、填充函數(shù),圖形模式下的文本：,圖形模式下字體的裝入、文本設置、文本的調(diào)準，屏幕上輸出文本，漢字文本的輸出方法,廓迄痘遣犁征共戍覓抹勵脹捐湊邀山菩漢凹決漁婆頗碌晝俯址蟻定瞧頂絞計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,二維圖形變換,二維圖形的矩陣方法：,矩陣和齊次坐標、平移，旋轉(zhuǎn)比例，對稱，錯切，復合,簡單的動畫程序設計,動畫的種類和條件，移位動畫，多重屏幕頁,摧芥云詹官豐居渣禍仟臥

6、嚼申廚塌務凱禍卞恢孝崖脖弟鈍錘路酥饑鈔件媒計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,圖形交互技術,常用函數(shù)：,坐標與字符串輸出,DOS,，,BIOS,中斷調(diào)用接口,窗口技術：窗口編制,光標定位技術：,光標設置，移動，讀取，步距，,菜單技術：菜單選項的方法，編制,鼠標使用,銥歡湖照娶繪聽惶侍唯研刊裸娶莎喉龐膩遇頸蘇墑柱銥哇蔑骨侶債臥虧運計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與三維形體構(gòu)成,平面圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),三維形體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),三維形體構(gòu)成,三維形體的變換,吞赴迷晴簇炕淫費液弧噬乾朝湘淀翔剎訟外也辨洼安謬嶄雙腎暇螢晨勿燃計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,概念,理解：圖形，圖像，人類

7、視覺與機器感知；,圖形，對象,(,客觀實體，抽象概念）,圖形模型,圖形,顯示,計算機圖像處理 改造、改進技術、分析,CAD,資料整理分析、工程計算、結(jié)構(gòu)模型分析、設計優(yōu)化、經(jīng)費預決算、繪制圖形,計算系統(tǒng)圖形系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,思考題：給出幾個自己了解的計算機繪圖應用實例；了解,AutoCAD,；,瞬望倆低老豬懷瘓嘎殆層房瓢迢骯霹總磅喧譽跡聳缺慣名罵塘升灼炕徑爐計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,計算機圖形的發(fā)展歷史,圖形硬件設備：,計算機圖形學起源于麻省理工學院,50,、,60,年代伺服機構(gòu)實驗室,1952,年世界上第一臺數(shù)控銑床的原型。,1957,年美國空軍將第一批三坐標數(shù)控銑床裝備了飛機工廠。

8、大型精密數(shù)控繪圖機也同時誕生。,APT,數(shù)控加工自動編程語言,1964,年孔斯曲面成就現(xiàn)代計算機輔助幾何設計技術,光筆交互式圖形顯示器,1962,年 刷新式隨機掃描圖形終端,IBM 2250,顯示器,1964,年,硬件輸入設備,向量型圖形輸入設備有數(shù)字化板、鼠標器、光筆等,光柵掃描型圖形輸入設備有掃描儀和攝象機。,常用的圖形輸出設備,向量型 繪圖機,光柵掃描型點陣式打印機、熱敏印刷機、靜電印刷機、噴墨印刷機以及激光打印機等等。,證眼放煤矛桑扮膛豫捆袖管埃云瀑醛圃彌桔錨虜階疼址恕究釁椒銑勸茅舔計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,圖形軟件的發(fā)展,系統(tǒng)軟件或標準,GKS,核心系統(tǒng) 二維圖形標準,

9、ANS,GKS,系統(tǒng),1983,CORE,系統(tǒng),3D CORE,圖形軟件標準,圖形軟件層次結(jié)構(gòu),零級圖形軟件,設備驅(qū)動程序 輸入、輸出 面向系統(tǒng),一級圖形軟件,生成基本圖形元素、設備管理,二級圖形軟件,建立圖形結(jié)構(gòu) 定義、修改、輸出圖形,三級圖形軟件,解決某類應用問題,迷巒函奔憑芹巨云策陶辜槐父席翱贍猛潮斷衷支蝸袖耶捍錯刊沙漢孩覺環(huán)計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,圖形軟件的發(fā)展,基本（支撐）圖形軟件、應用圖形軟件,基本圖形軟件,內(nèi)容：系統(tǒng)管理、定義輸出基本圖素及復合圖素圖形、圖形變換,(,幾何變換、開窗、裁剪,),、實時輸入處理、交互處理,應用圖形軟件,:Visual FoxPro,W

10、inZip,，,Winrar,，,Word,，,Excel,，,FrontPage,，,HTML,，,PowerPoint,，,AutocAD,，,3ds max,，,PhotoShop,，,3ds VIZ,，,Solid Works,，,Solid Edge,CAXA,，,Inventor,UGNX,Protel Dxp,Catia,Cordraw,等。,圖形系統(tǒng)的功能,計算、存儲、對話、輸入、輸出,常用的繪圖工具軟件,基于微機,AutoCAD,、,CADKEY,、,Solid Works,基于工作站,UG,、,Pro/Engineering,、,I-DEAS,說掉歧怪稅缺抨疚寇禹疙拙陽怎跟

11、鼎弦胸訖埔仔吹盤飾躁涉疤綁詭編牙芥計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,計算機軟件繪圖分類,按系統(tǒng)的工作方式及功能,檢索式、自動、交互,按基本的處理技術：,一類是線條，如工程圖、地圖、曲線圖表等；,另一類是明暗圖，與照片相似。為了生成圖形，首先要有原始數(shù)據(jù)或數(shù)學模型，如工程人員構(gòu)思的草圖，地形航測的判讀數(shù)據(jù)，飛機的總體方案模型，企業(yè)經(jīng)營的月統(tǒng)計資料等等。這些數(shù)字化的輸入經(jīng)過計算機處理后變成圖形輸出。,滓俊祖云猜厭涕嚇干濁忌笨鎳劇掙溯訪羹尺矛曳訴衫短邊燎僅琳摩氓臘爐計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,應用領域,計算機輔助設計與制造（,CAD/CAM,）,科學技術及事務管理,地形地貌和自然資

12、源圖繪制,系統(tǒng)模擬,計算機動畫,藝術商業(yè),作戰(zhàn)指揮軍事訓練,人體模型,食美抨頰鎮(zhèn)僻文稅熙坦祿緩者茫妒蹄窩濁揚愿爵夢韭挾糾謊鏈膛遠眶薊課計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,CAD,基礎技術,1,計算機硬件和軟件技術。例如：,CPU,，,windows,等。,2,圖形技術。例如：圖形學算法、圖形軟件等。,3,工程分析技術。,例如：有限元分析、仿真、優(yōu)化設計方法以及各行業(yè)的工程分析,(,如運動部件受力分析、暖通能耗分析、電力工程分析等,),。,4,軟件設計技術。,5,文字處理技術。,6,工程管理技術。,7,智能技術。例如專家系統(tǒng)、知識工程和人工智能。,8,數(shù)據(jù)庫技術。,9,多媒體技術。,10,網(wǎng)

13、絡技術。,娥環(huán)抗謹資哉許載依曙恫褐匈炮攏乍凝夾倉為懊琵劃仟繭秉仍燼清籬豌蔓計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,CAD,基本內(nèi)容,1,建立模型。幾何模型、數(shù)學模型、物理模型等。,2,計算分析。對模型進行靜態(tài)和動態(tài)的強度、磨損、耗能、振動和熱變形等方面的分析。,3,仿真。,利用計算機構(gòu)造與實際產(chǎn)品和系統(tǒng)相同的模型進行仿真，例如：汽車的運動模擬、連桿機構(gòu)的干涉檢查、橋梁的結(jié)構(gòu)強度力學分析、暖通系統(tǒng)的能耗仿真分析等，從而發(fā)現(xiàn)工程中存在的問題，修正原始設計，縮短開發(fā)時間，降低設計成本，提高設計成功率。,4,繪圖。形成圖紙和技術文件。,5,數(shù)據(jù)處理和存儲,娘岔萌嘔普殃苫穢吧殲做龍世鑰二炯災綠抽潤圭困淘

14、澆絡謂漓終開動牡底計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,CAD,系統(tǒng)構(gòu)成（硬件、軟件）,硬件系統(tǒng),包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備,軟件系統(tǒng) 包括系統(tǒng)軟件和應用軟件。,系統(tǒng)軟件,:DOS,，,windows,，,UNIX,Linux,等。,應用軟件,:Visual FoxPro,，,WinZip,，,Winrar,，,Word,，,Excel,，,FrontPage,，,HTML,，,PowerPoint,，,AutocAD,，,3ds max,，,PhotoShop,，,3ds VIZ,，,Solid Works,，,Solid Edge,CAXA,Inventor,，,UG

15、NX,，,Protel Dxp,，,Catia,，,Cordraw,等。,酚瑩許歉焉婪頗躬擺移恭營撒除人荊阮硬矢冪斷曼垮住姚鄂藉將申憫挖贍計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,幾何造型技術,幾何模型,是用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以計算機能夠理解和處理的形式，對物體的幾何形狀和屬性,(,如顏色、紋理等,),進行準確定義形成的模型，是應用很廣泛的一類模型。,幾何造型技術,定義、描述、生成幾何模型并進行編輯修改的技術。,AutoCAD,就是應用幾何造型技術進行幾何造型的軟件系統(tǒng)。,幾何造型基本概念,點、邊、面、環(huán)、體、體素、邊界、幾何信息、拓撲信息等。,幾何信息是描述點、邊、面、環(huán)、休、體素、邊界的幾何性質(zhì)和度量

16、關系的數(shù)據(jù)。,拓撲信息是描述上述元素連接關系的數(shù)據(jù)。,一個形體用點、邊、面來定義，所以形體表面必須封閉、有向、非自交、有界并連接，這也是幾何造型的要求。同時，形體還應該滿足剛性要求、三維一致性、有限的描述表示和邊界確定等要求。剛性要求是指形體的形狀與形體的位置和方向無關；三維一致性是指形體沒有懸面和孤立的邊界,(,懸邊,),。,幾何造型的,3,種模型,常用的是線框模型,(wireframe Model),、表面模型,Surface Model,和實體模型,(Solid model),。,才儒氓羚炊規(guī)趨腆淵叢煌縮瞄鵬腺栽要軋春捻繞汐覓匿操綜錨匙雖瑰惱盅計算機輔助繪圖,1,計算機輔助繪圖,1,實體造型技術及表示,特征表示法：是用一組特征參數(shù)來定義一組類似的實體,邊界表示法,:,是一種把三維實體用其表面的邊界（頂點、邊和平面）來表示的方法,延伸表示法（,Sweep,）,:,是將一個截面沿一個軌道掃過空間而形成實體的操作,構(gòu)造實體幾何表示法（結(jié)構(gòu)體素,CSG,樹）,:,用基本幾何造型體如立方體、球、圓柱等通過布爾運算來構(gòu)造一個實體。,空間分割表示法,:,是將實體分解成一組相鄰的、互不相交的基本