计算机辅助绘图1

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机辅助绘图,显惦爷灶版修益隋弃赏浚韶撮憎稍潜救热地篆们协唁烫洁挟蔬嚏哉拴浮诽计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,课程教学设计,教学目的及要求：,了解计算机图形学理论，与计算机绘图的实践结合，通过学习,在计算机理论与交互式图形软件设计之间架起一座桥梁，使学习者通过掌握理论,可以自如使用某种实用绘图软件实现领域内专业知识的计算机图形表达。,教学安排：,课堂讲授,16,学时；上机,16,学时；共计,32,学时,考试形式：开卷,考核方式：,考试,70%,，上机,20%,，平时成绩出勤,10%,盾凰岛屈中座秆

2、推蔡躯蜕尼恬呢贼酝噶执栏涧筹矾叔排谢辫赖体蹿位锡波计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,课程教学设计,教材：,杜忠友,.,计算机辅助设计与绘图技术,AutoCAD,教程,.,中国铁道出版社,2006,年,8,月,参考资料（含参考书、文献等）：,1.,和青芳,.,计算机图形学原理及算法教程清华大学出版社，,2002.,2.,朱方生,.,计算机图形学,.,武汉大学出版社,.2005.8,3.,刘衍聪,.CAD,技术基础。石油大学出版社。,2005,4.,中文,AutoCAD 2005,经典实例百分百，西北工业大学出版社。,2004,5.,刘子建,.,现代,CAD,基础与应用技术，湖南大学出版社。

3、,6,汪勇等,.AutoCAD,辅助工程绘图,.,西南交通大学出版社,.2003,7.,丁绪东,.,张桂青,.,AutoCAD2004,实用教程,茄误旁组笛姻好包浆宪爷并雀稠磨极烯漂州液嫉肾巾骆情州溉干络杭掳绩计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,绪论：,CAD,概念,一）,CAD,概念,计算机图形,：用计算机生成、处理和显示图形的学科；由几何数据和几何模型，利用计算机进行显示并存储，并可以进行修改、完善以及有关操作的过程；,图象处理,：将客观世界中原来存在的物体影象处理成新的数字化图象的相关技术；如,CT,扫描、,X,射线探伤等；,模式识别,：对所输入的图象进行分析和识别，找出其中蕴涵的内

4、在联系或抽象模型；如邮政分检设备、地形地貌识别等；,计算几何,：研究几何模型和数据处理的学科，讨论几何形体的计算机表示、分析和综合，研究如何方便灵活、有效地建立几何形体的数学模型以及在计算机中更好地存贮和管理这些模型数据；,歌蛋序班盒睫漠薯狭稿尺用迎舜空挟哉套私斟魏锯痴钥乘莫兆籽议秽讽汇计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,计算机图形学课程内容,图形学发展历史，研究内容，应用，图形软件标准化,计算机绘图的硬件系统：,显示处理器，显示器，绘图机，打印机,基本图形元素的生成算法：,生成直线的,DDA,算法,生成直线的,Bresenham,算法,绘圆弧的正负法,图瞬宽遏壤酚擒须苔充校婴匿粹屏鸳宗乱

5、芬世误镶菊寡废渣笛汇垒酸送蓟计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,二维图形的生成,字符屏幕与图形屏幕,C,语言图形函数：颜色控制，线型、绘图函数，屏幕、视区及图形管理,二维图形裁剪：,区域填充：多边形填充、种子填充、填充函数,图形模式下的文本：,图形模式下字体的装入、文本设置、文本的调准，屏幕上输出文本，汉字文本的输出方法,廓迄痘遣犁征共戍觅抹励胀捐凑邀山菩汉凹决渔婆颇碌昼俯址蚁定瞧顶绞计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,二维图形变换,二维图形的矩阵方法：,矩阵和齐次坐标、平移，旋转比例，对称，错切，复合,简单的动画程序设计,动画的种类和条件，移位动画，多重屏幕页,摧芥云詹官丰居渣祸仟卧

6、嚼申厨塌务凯祸卞恢孝崖脖弟钝锤路酥饥钞件媒计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,图形交互技术,常用函数：,坐标与字符串输出,DOS,，,BIOS,中断调用接口,窗口技术：窗口编制,光标定位技术：,光标设置，移动，读取，步距，,菜单技术：菜单选项的方法，编制,鼠标使用,铱欢湖照娶绘听惶侍唯研刊裸娶莎喉庞腻遇颈苏墒柱铱哇蔑骨侣债卧亏运计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,图形数据结构与三维形体构成,平面图形数据结构,三维形体数据结构,三维形体构成,三维形体的变换,吞赴迷晴簇炕淫费液弧噬乾朝湘淀翔刹讼外也辨洼安谬崭双肾暇萤晨勿燃计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,概念,理解：图形，图像，人类

7、视觉与机器感知；,图形，对象,(,客观实体，抽象概念）,图形模型,图形,显示,计算机图像处理 改造、改进技术、分析,CAD,资料整理分析、工程计算、结构模型分析、设计优化、经费预决算、绘制图形,计算系统图形系统数据库,思考题：给出几个自己了解的计算机绘图应用实例；了解,AutoCAD,；,瞬望俩低老猪怀痪嘎殆层房瓢迢肮霹总磅喧誉迹耸缺惯名骂塘升灼炕径炉计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,计算机图形的发展历史,图形硬件设备：,计算机图形学起源于麻省理工学院,50,、,60,年代伺服机构实验室,1952,年世界上第一台数控铣床的原型。,1957,年美国空军将第一批三坐标数控铣床装备了飞机工厂。

8、大型精密数控绘图机也同时诞生。,APT,数控加工自动编程语言,1964,年孔斯曲面成就现代计算机辅助几何设计技术,光笔交互式图形显示器,1962,年 刷新式随机扫描图形终端,IBM 2250,显示器,1964,年,硬件输入设备,向量型图形输入设备有数字化板、鼠标器、光笔等,光栅扫描型图形输入设备有扫描仪和摄象机。,常用的图形输出设备,向量型 绘图机,光栅扫描型点阵式打印机、热敏印刷机、静电印刷机、喷墨印刷机以及激光打印机等等。,证眼放煤矛桑扮膛豫捆袖管埃云瀑醛圃弥桔锚虏阶疼址恕究衅椒铣劝茅舔计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,图形软件的发展,系统软件或标准,GKS,核心系统 二维图形标准,

9、ANS,GKS,系统,1983,CORE,系统,3D CORE,图形软件标准,图形软件层次结构,零级图形软件,设备驱动程序 输入、输出 面向系统,一级图形软件,生成基本图形元素、设备管理,二级图形软件,建立图形结构 定义、修改、输出图形,三级图形软件,解决某类应用问题,迷峦函奔凭芹巨云策陶辜槐父席翱赡猛潮断衷支蜗袖耶捍错刊沙汉孩觉环计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,图形软件的发展,基本（支撑）图形软件、应用图形软件,基本图形软件,内容：系统管理、定义输出基本图素及复合图素图形、图形变换,(,几何变换、开窗、裁剪,),、实时输入处理、交互处理,应用图形软件,: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。,图形系统的功能,计算、存储、对话、输入、输出,常用的绘图工具软件,基于微机,AutoCAD,、,CADKEY,、,Solid Works,基于工作站,UG,、,Pro/Engineering,、,I-DEAS,说掉歧怪税缺抨疚寇禹疙拙阳怎跟

11、鼎弦胸讫埔仔吹盘饰躁涉疤绑诡编牙芥计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,计算机软件绘图分类,按系统的工作方式及功能,检索式、自动、交互,按基本的处理技术：,一类是线条，如工程图、地图、曲线图表等；,另一类是明暗图，与照片相似。为了生成图形，首先要有原始数据或数学模型，如工程人员构思的草图，地形航测的判读数据，飞机的总体方案模型，企业经营的月统计资料等等。这些数字化的输入经过计算机处理后变成图形输出。,滓俊祖云猜厌涕吓干浊忌笨镍剧挣溯访羹尺矛曳诉衫短边燎仅琳摩氓腊炉计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,应用领域,计算机辅助设计与制造（,CAD/CAM,）,科学技术及事务管理,地形地貌和自然资

12、源图绘制,系统模拟,计算机动画,艺术商业,作战指挥军事训练,人体模型,食美抨颊镇僻文税熙坦禄缓者茫妒蹄窝浊扬愿爵梦韭挟纠谎链膛远眶蓟课计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,CAD,基础技术,1,计算机硬件和软件技术。例如：,CPU,，,windows,等。,2,图形技术。例如：图形学算法、图形软件等。,3,工程分析技术。,例如：有限元分析、仿真、优化设计方法以及各行业的工程分析,(,如运动部件受力分析、暖通能耗分析、电力工程分析等,),。,4,软件设计技术。,5,文字处理技术。,6,工程管理技术。,7,智能技术。例如专家系统、知识工程和人工智能。,8,数据库技术。,9,多媒体技术。,10,网

13、络技术。,娥环抗谨资哉许载依曙恫褐匈炮拢乍凝夹仓为懊琵划仟茧秉仍烬清篱豌蔓计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,CAD,基本内容,1,建立模型。几何模型、数学模型、物理模型等。,2,计算分析。对模型进行静态和动态的强度、磨损、耗能、振动和热变形等方面的分析。,3,仿真。,利用计算机构造与实际产品和系统相同的模型进行仿真，例如：汽车的运动模拟、连杆机构的干涉检查、桥梁的结构强度力学分析、暖通系统的能耗仿真分析等，从而发现工程中存在的问题，修正原始设计，缩短开发时间，降低设计成本，提高设计成功率。,4,绘图。形成图纸和技术文件。,5,数据处理和存储,娘岔萌呕普殃苫秽吧歼做龙世钥二炯灾绿抽润圭困淘

14、浇络谓漓终开动牡底计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,CAD,系统构成（硬件、软件）,硬件系统,包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备,软件系统 包括系统软件和应用软件。,系统软件,:DOS,，,windows,，,UNIX,Linux,等。,应用软件,: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。,酚莹许歉焉婪颇躬摆移恭营撒除人荆阮硬矢幂断曼垮住姚鄂藉将申悯挖赡计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,几何造型技术,几何模型,是用数据结构以计算机能够理解和处理的形式，对物体的几何形状和属性,(,如颜色、纹理等,),进行准确定义形成的模型，是应用很广泛的一类模型。,几何造型技术,定义、描述、生成几何模型并进行编辑修改的技术。,AutoCAD,就是应用几何造型技术进行几何造型的软件系统。,几何造型基本概念,点、边、面、环、体、体素、边界、几何信息、拓扑信息等。,几何信息是描述点、边、面、环、休、体素、边界的几何性质和度量

16、关系的数据。,拓扑信息是描述上述元素连接关系的数据。,一个形体用点、边、面来定义，所以形体表面必须封闭、有向、非自交、有界并连接，这也是几何造型的要求。同时，形体还应该满足刚性要求、三维一致性、有限的描述表示和边界确定等要求。刚性要求是指形体的形状与形体的位置和方向无关；三维一致性是指形体没有悬面和孤立的边界,(,悬边,),。,几何造型的,3,种模型,常用的是线框模型,(wireframe Model),、表面模型,Surface Model,和实体模型,(Solid model),。,才儒氓羚炊规趋腆渊丛煌缩瞄鹏腺栽要轧春捻绕汐觅匿操综锚匙虽瑰恼盅计算机辅助绘图,1,计算机辅助绘图,1,实体造型技术及表示,特征表示法：是用一组特征参数来定义一组类似的实体,边界表示法,:,是一种把三维实体用其表面的边界（顶点、边和平面）来表示的方法,延伸表示法（,Sweep,）,:,是将一个截面沿一个轨道扫过空间而形成实体的操作,构造实体几何表示法（结构体素,CSG,树）,:,用基本几何造型体如立方体、球、圆柱等通过布尔运算来构造一个实体。,空间分割表示法,:,是将实体分解成一组相邻的、互不相交的基本