浅析CAD技术的历史、现状与未来发展

CAD的全称是Computer Aided Design, CAD技术即计算机辅助设计技术。CAD的功能强大, 其主要功能有编辑图形, 尺寸标注, 文字和图层管理, 数据交换和三维制图, 利用系统组件进行设计重组, 利用软件进行设计模拟, 并输出文档等功能。

CAD技术应用广泛, 并且一直处在不断的发展和革新的过程中。在全世界范围内的机械工程、电子工程、航天工程、化工行业、建筑工程等行业, 都有CAD技术的应用范例。从工程的设计、实施、过程监控、竣工验收等全过程, 全生命周期都离不开CAD技术。当前社会, 人工智能技术已经相当成熟, CAD技术与人工智能技术的结合发展成为CAD技术未来发展的必然趋势。

1 CAD技术发展的历史背景

CAD技术的产生, CAD技术诞生于美国, 最早在1950年, 麻省理工学院研究团队研制出“图形显示器”, 它只是WHIRLWIND1计算机的一个配件, 但这是CAD技术诞生的雏形。至20世纪50年代, 计算机得到大力发展, 已经开始使用机器语言来编程, 而图形设备仅仅具有输出功能。有了具有编程功能的计算机, 加上图形输出设备, CAD技术才正式诞生。CAD技术的蓬勃发展时期出现在20世纪60年代中期;CAD技术的广泛应用出现在20世纪70年代;CAD技术的日趋成熟始于20世纪80年代。CAD软件自1982年由美国的Autodesk公司推出AutoCADV1.0版本之后, 至1999年推出AutoCADR15.0版本, 即AutoCAD2000;自此之后的Autodesk公司每年会发行以第二年命名的AutoCAD版本。现在的版本为AutoCAD2016版, 在众多版本中广为用户熟知的经典版本就是AutoCAD2004和AutoCAD2008两个版本。

2 CAD软件和CAD技术的国内外现状

2.1 CAD软件现状

CAD软件是一个可视化绘图软件, 且具有丰富的绘图和其它辅助功能, 其二维绘图可以完全满足平面设计的需要, 软件界面设计合理, 各种功能键健全, 使用键盘配合鼠标进行绘图操作, 操作感觉流畅、简单。CAD软件的三维制图也很方便, 在显示多维度图形的同时, 点、线、面的数字信息同时显示, 极大满足设计师们的操作需求。CAD软件目前在国内外的应用都十分广泛, 因为它不仅在二维绘图处理更加成熟, 三维功能也更加完善, 可方便地进行建模和渲染。

2.2 CAD技术的国内外现状

CAD技术在国外应用广泛, 除美国之外, 日本、法国、德国也相继在机械工程、电子工程、航天工程、化工行业、建筑工程等行业中广泛使用CAD技术。我国CAD技术起步较晚, 于20世纪60年代末起步。我国CAD技术应用范围较窄, 主要应用在二维绘图、三维造型、装配造型、有限元分析和优化设计等, 其中CAD二维绘图技术在企业应用情况更好。

3 CAD技术的未来发展方向和趋势

CAD技术未来发展趋势主要体现在CAD技术的标准化、CAD软件开放集成化技术、CAD技术的智能化这三个方面。

3.1 CAD技术的标准化

CAD技术标准化, CAD技术和国际标准接轨, 形成图样标准化, 构配件标准化。现实中的标准零件和构配件可以在CAD中任意调用, 非标准零件和构配件也可以利用CAD技术进行优化。

我国的CAD技术起步较晚, 从事CAD技术研发的单位不多, 可以说基础力量很薄弱, 各个单位研究水平参差不齐, CAD技术标准化, 能够很好的解决不同版本的兼容问题, 能够让不同的开发单位共同提高。

有关CAD现行的标准有两种。 (1) 国际标准, 主要是有关国家制定的国际标准, 此标准在大范围内普遍适用, 属于公用标准; (2) 市场标准, 即行业标准, 主要是一些行业研究后制定的, 在小范围内遵循的标准, 属私有标准。有专家提出现在制定标准的单位很多, 但却没有制定标准的标准, 导致各个标准不能够统一, 这些观点对我国制定CAD标准也许有所启迪[3]。

3.2 CAD开放集成化技术

现代工业设计制造系统不仅仅是技术的集成, 更是人、信息、管理的集成。现行的CAD软件系统都提供了二次开发环境, 用户们可以根据自己的实际需要可开发CAD软件的内核源码, 从而开发定制出符合自已要求的CAD操作系统。

CAD技术的开放集成化主要体现在三个方面。首先, CAD多种功能经过集成化之后, 形式一套成一体化解决方案, 为企业解决问题, 同时推动企业信息化进程。其次, 利用芯片加工技术, 将CAD技术所用的计算方法, CAD软件的功能模块、CAD软件的处理系统, 做成芯片, 从而大大提高CAD软件系统的效率。最后, 利用现在的网络技术, 实现CAD在不同地方, 不同机构, 不同系统之间的集成化。

3.3 CAD技术的智能化

CAD技术的智能化是CAD技术未来发展的方向和必然趋势。CAD技术的智能化并不是将人工智能技术简单地与CAD技术相结合, 而是通过研究人的思维模型, 将其数字化, 然后用CAD数字技术来表达和模拟出来, 从而完成CAD技术的智能化。

4 总结

CAD技术的未来发展趋势必然是高度集成化的智能CAD技术。通过其开放的源代码设计平台, 越来越多的国家, 人员去研究, 去贡献自己的源代码, 最终使得CAD集成智能技术越来越丰富。通过用户的反馈信息, CAD研发团队为各种用户提供多目标全性能的优化设计, 从而实现产品精度、效率、可靠性、时间成本与经济成本的最佳组合, 为用户带来最大化利益。

摘要：本文介绍了CAD技术的历史背景, 描述了CAD技术在国内外的发展现状, 分析和预测了CAD技术的未来发展趋势。CAD技术的发展必然要走标准化、开放化、集成化、智能化的道路, 通过企业的应用, 把CAD技术形成一种知识化的产品, 再经过培训, 让用户使用产品, 通过反馈信息服务, 进一步改善CAD技术。

关键词：CAD技术,发展历程,发展现状,发展趋势

参考文献

[1] 姚英学, 蔡颖.计算机辅助设计与制造, 高等教育出版社, 2002.

[2] 唐承统, 阎艳等.计算机辅助设计与制造, 北京理工大学出版社, 2008.

[3] 王翔宇.机械CAD技术的发展及应用[J].黑龙江科技信息.2008 (7) .