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CAD在工程制圖中的應(yīng)用
工程制圖它是一門(mén)重要的基礎(chǔ)必修課。下面是小編分享的CAD在工程制圖中的應(yīng)用，歡迎大家閱讀！
一、概述
CAD技術(shù)產(chǎn)生于60年代的美國(guó)，由麻省理工大學(xué)率先提出了交互式圖形學(xué)習(xí)研究計(jì)劃，由于那時(shí)硬件設(shè)備相當(dāng)昂貴，故而只有當(dāng)時(shí)的兩大巨頭-美國(guó)通用汽車(chē)公司和美國(guó)波音航空公司有實(shí)力進(jìn)行交互式繪圖系統(tǒng)的自行開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。CAD技術(shù)主要由交互技術(shù)、圖形變換、曲面和實(shí)體造型技術(shù)等幾大模塊構(gòu)成。在計(jì)算機(jī)中，交互即指參與活動(dòng)的對(duì)象之間可以相互交流，雙方面互動(dòng)。所以交互技術(shù)是能夠?qū)崿F(xiàn)參與對(duì)象之間相互交流的技術(shù)的統(tǒng)稱。
二、CAD在工程制圖中的應(yīng)用
（一）交互技術(shù)在工程制圖中的應(yīng)用。（1）程序工作，輸入設(shè)備等待程序請(qǐng)求。當(dāng)程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，輸入設(shè)備即處于等待狀態(tài)，等待程序請(qǐng)求。當(dāng)然我們可以將一臺(tái)或多臺(tái)輸入設(shè)備定義為采樣模式，這樣的話，此類設(shè)備不需要等待應(yīng)用程序輸入命令，便會(huì)將所需信息連續(xù)不斷輸入進(jìn)來(lái)。（2）遇到請(qǐng)求指令。當(dāng)程序正在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)遇到request語(yǔ)句與命令，此時(shí)應(yīng)該向輸入設(shè)備提出請(qǐng)求，為了等待數(shù)據(jù)的輸入，程序便會(huì)停止運(yùn)行。（3）輸入設(shè)備工作，程序等待接受數(shù)據(jù)。此時(shí)輸入設(shè)備會(huì)即刻進(jìn)入工作狀態(tài)，直到上一步的request得到滿足后，程序仍會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。（4）請(qǐng)求滿足，請(qǐng)求指令完成。此時(shí)，輸入設(shè)備重新出于等待狀態(tài)。當(dāng)我們?cè)谳斎朐O(shè)備上完成一個(gè)輸入動(dòng)作，如按下enter鍵，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間，同時(shí)存入事件序列中，按照事件發(fā)生的時(shí)間先后排序。
（二）圖形變換技術(shù)的應(yīng)用。圖形的變換有兩種形式，一種是圖形不動(dòng)坐標(biāo)系變動(dòng)，即將兩個(gè)相同的圖形描繪在不同的兩個(gè)坐標(biāo)系中，也稱為坐標(biāo)模式變換或視像變換；另外一種是圖形變換而坐標(biāo)系不動(dòng)，即在相同的坐標(biāo)系中制作兩種不同的圖形，稱之為圖形模式變換或幾何變換。圖形變換的基本原理是圖形的拓?fù)潢P(guān)系不變，而其幾何關(guān)系可以改變。所謂圖形的拓?fù)潢P(guān)系是指圖形的連邊規(guī)則，即原來(lái)相鄰位置的點(diǎn)在進(jìn)行變換之后任然相鄰，原來(lái)不相交的直線變換之后仍然不相交。而圖形的幾何關(guān)系可以改變的含義正好相反，是指圖形中點(diǎn)與點(diǎn)之間的位置與距離都可以進(jìn)行改變。圖形變換的基本技術(shù)主要包括二維圖形幾何變換技術(shù)、三維圖形幾何變換技術(shù)、三維圖形的投影變換、裁剪、消影技術(shù)等等。下面主要介紹前兩種基本的技術(shù)。（1）二維圖形幾何變換技術(shù)。采用CAD技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)，可能經(jīng)常需要將一個(gè)幾何圖形變換到另外一個(gè)幾何圖形，諸如圖形的平行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)變換、比例變換（包括放大、縮小）等。這些變換雖然效果上有差異，但是基本原理是一樣的，都屬于幾何變換。幾何變換可以用函數(shù)表示，因?yàn)槿魏我粋�(gè)二維（平面）圖形都可以分解成點(diǎn)、直線、曲線部分，其中曲線可以用短直線來(lái)進(jìn)行逼近表示，而直線又可以用點(diǎn)的集合來(lái)表示，故而點(diǎn)是構(gòu)成圖形的基本幾何元素。而二維圖形即由點(diǎn)或直線段組成，直線段可以由其端點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行定義。二維圖形的幾何變換就是對(duì)點(diǎn)或直線段的端點(diǎn)進(jìn)行的變換。（2）齊次坐標(biāo)技術(shù)。由于在上述二維圖形幾何變換的過(guò)程中，平移變動(dòng)、比例變動(dòng)和旋轉(zhuǎn)變換等的組合變換處理形式不統(tǒng)一，很難將其聯(lián)系在一起，而通過(guò)齊次坐標(biāo)技術(shù)的引入，便可將各類二維圖形的變換聯(lián)系起來(lái)。（3）三維圖形幾何變換技術(shù)。三維圖形實(shí)際上是在二維屏幕上展示的具有三位視覺(jué)效果的圖形，是通過(guò)采用各種顏色圖案、紋理等進(jìn)行填充，借助光照、濃淡和明暗等技術(shù)，使其在視覺(jué)上具有三維效果。三維圖形的變換是二維圖形變換的簡(jiǎn)單擴(kuò)展，變換的原理是將齊次坐標(biāo)點(diǎn)（x,y,z,1）通過(guò)矩陣變換成新的齊次坐標(biāo)點(diǎn)（x’,y’,z’,1），即：［x’,y’,z’,1］=［x,y,z,1］T
（三）曲面和實(shí)體造型技術(shù)的應(yīng)用。曲面造型技術(shù)。曲面造型是計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要研究計(jì)算機(jī)圖象系統(tǒng)環(huán)境下如何對(duì)曲面進(jìn)行表示、設(shè)計(jì)、顯示和分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)制圖技術(shù)的發(fā)展，曲面造型技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的研究曲面表示、求交和拼接等技術(shù)，擴(kuò)展到曲面變形、重建、簡(jiǎn)化、轉(zhuǎn)換和等距變換等。從表示方法方面看，以網(wǎng)格細(xì)分為特征的離散造型已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的連續(xù)造型。
（四）實(shí)體造型技術(shù)。我們?cè)谟?jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及計(jì)算機(jī)虛擬等領(lǐng)域建立3D模型所使用的關(guān)鍵技術(shù)主要是實(shí)體造型技術(shù)，我們描述幾何模型的形狀和屬性所需的全部信息都儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)內(nèi)，進(jìn)而由計(jì)算機(jī)生成立體可視的三維圖形技術(shù)。實(shí)體構(gòu)造技術(shù)一般采用半空間、歐拉操作、邊界表示、掃描等方法生成3D模型。結(jié)束語(yǔ)：在工程制圖中使用CAD技術(shù)的過(guò)程中，最關(guān)鍵的是掌握CAD各類技術(shù)的基本原理，本文主要分析了交互技術(shù)、圖形變換、曲面和實(shí)體造型技術(shù)等三大模塊與技術(shù)的基本原理以及基本的操作方法與注意事項(xiàng)，以期對(duì)CAD計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程制圖中的應(yīng)用起到一些指導(dǎo)作用。
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