CAD、计算机辅助设计与三维建模：基础知识解析

CAD，CAD-Computer Aided Design，计算机辅助设计是指：利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。

在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等多项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60年代初期出现了CAD的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。70年代，完整的CAD系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的发展。

80年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工程工作站问世，CAD技术在中小型企业逐步普及。80年代中期以来，CAD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为CAD技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，极大地提高了CAD系统的性能；人工智能和专家系统技术引入CAD，出现了智能CAD技术，使CAD系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。

CAD已在建筑设计、电子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。

计算机辅助设计（CAD）实现对产品图纸的绘制通过两种途径，一种是以AUTOCAD、浩辰CAD、中望CAD为代表的二维制图；另外一种是以SolidWorks、CATIA、Pro/E、UG/NX等软件为主流的三维构型建模软件。

（上图是产品A的三视图，当传统二维CAD给出一个产品的三视图，我们得靠自己的空间想象力想象这个产品立体的样子）

（上图是产品A的三维模型，我们一眼就能对该产品的结构设计有很直观的理解）

随着科技的发展，三维设计建模技术早已成熟，且日益普及，成为主流的设计制图技术手段，利用三维建模，无死角立体化展示设计细节的优势，已经被广大企业所引用，市场占有率已反超单纯的二维图纸技术文档。通过三维建模，在产品设计初期就能够反复验证产品准确性，快速高效完成评审，结合渲染技术手段，能够在设计之初（还没有制作首版样品）的情况下得出产品预期能够达到的效果图片，预测产品外观效果是否满意等。

如果不会三维建模，通过传统二维的制图手段来表征一个产品设计，需要做三视图（一共要做三张图），另外还需要通过比例计算的方法绘制正等轴测图（立体视角图）。传统二维图纸往往是工作量大，且容易出错，尤其是需要用实线和虚线来表示可视结构线和透视结构线，需要作图者具有强大的空间想象力，还得有高水平的审核者进行复审检查图纸。如果某个细节在整张图中需要放大突显展示，那么又得再根据比例绘制局部二维图。

这个过程可谓是劳民伤财。传统二维制图既要求设计者具有高水平的制图能力及空间想象力，同时也要求工人师傅具有准确快速的识图能力和空间想象力，经过长年累月的经验积累达到相对“适应”的境界。但是，设计师给公司老板或甲方客户展示自己的设计，如果给的是三视图，那对老板或客户也具有相同的读图能力和空间想象力要求，还需要伴随着大量的问答讲解，即使如此依然不能保证对方能够完全理解设计者的思想，真的是费时费力。

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