基于計(jì)算機(jī)CAD繪圖

摘 要：在CAD繪圖理論和應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展和完善的背景下，計(jì)算機(jī)CAD繪圖技術(shù)越來越多的被應(yīng)用到各行各業(yè)設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員既可以從事二維繪圖又可以進(jìn)行三維繪圖工作。如何在應(yīng)用中將AutoCAD二維圖形與UG三維軟件實(shí)現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，是擺在產(chǎn)品設(shè)計(jì)面前的一道難題。本文就此分析了計(jì)算機(jī)CAD繪圖二維軟件及三維軟件的應(yīng)用，并探討了常見的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法——數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵詞：CAD繪圖；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；AutoCAD；UG；數(shù)據(jù)接口

中圖分類號(hào)：TU895

計(jì)算機(jī)CAD繪圖，就是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，其軟件功能特別強(qiáng)大，適用于各行各業(yè)中的制圖設(shè)計(jì)，比如說工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等等，具有便捷、簡單、易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維CAD軟件不斷完善且得到廣泛應(yīng)用，但是其提供的二維工程圖模塊不能滿足設(shè)計(jì)人員的需求，具有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)：一是工程圖的設(shè)計(jì)完全來于三維模型，在對(duì)某些零件進(jìn)行更改時(shí)，要在已建好的三維模型上進(jìn)行編輯，造成重復(fù)性工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。二是三維轉(zhuǎn)換為二維后存在一定的缺陷，沒有三維軟件具有的造型優(yōu)勢。因此，如何將二維軟件和三維軟件有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)兩者間的無縫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)有著十分重要的意義。

1 計(jì)算機(jī)CAD二維繪圖軟件的應(yīng)用

AutoCAD是一種自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，由美國Autodesk開發(fā)，主要有各種繪圖線段、繪圖工具、基本的三維設(shè)計(jì)等。它在二維平面設(shè)計(jì)中有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，能方便快速的進(jìn)行圖案繪制、對(duì)象捕捉、尺寸標(biāo)注等工作。AutoCAD是當(dāng)下世界上運(yùn)用最為廣泛的二維CAD軟件，其主要功能有：方便快捷的進(jìn)行設(shè)計(jì)修改和版本控制；對(duì)裝配件進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì)；自動(dòng)檢測；工程文檔的輸出等。它不僅可以通過完善的二維圖形繪制功能滿足設(shè)計(jì)人員的需求，讓用戶進(jìn)行創(chuàng)建、瀏覽、管理、輸出、打印、分享、復(fù)制等工作，而且操作簡單，方便易學(xué)，成本低，給相關(guān)企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)下二維AutoCAD的文件格式.dwg已經(jīng)成為二維繪圖的標(biāo)準(zhǔn)格式，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，且該軟件支持多種硬件設(shè)備和多種操作系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)各種用戶都適用。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)，典型的二維軟件在進(jìn)行三維圖形創(chuàng)建時(shí)的缺點(diǎn)如圖形效果不佳等越來越突出。所以用戶一般是把二維軟件作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的工具，而CAD正好具有這樣一種功能，能方便快捷的同很多設(shè)計(jì)類軟件相互導(dǎo)入，且支持很多軟件編輯模式的使用。對(duì)一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師來說，掌握CAD技術(shù)是必須的且能有效的運(yùn)用，只有熟練的掌握AutoCAD繪圖軟件，才能清晰明了的向客戶傳達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)內(nèi)容，才能在產(chǎn)品更新?lián)Q代和設(shè)計(jì)創(chuàng)新中以不變應(yīng)萬變，不斷提升自己。

2 典型三維CAD繪圖軟件的應(yīng)用

隨著CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，AutoCAD針對(duì)三維開發(fā)了便于三維圖形創(chuàng)建的一體化軟件——UG（Unigraphics的簡稱），UG是三維圖形中最主要的產(chǎn)品，可以對(duì)各種復(fù)雜的造型實(shí)體輕松建模，且包含了更多的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)交互性和模型技術(shù)鏈接進(jìn)行智能有序的操作。所以用戶在利用三維CAD建模時(shí)，不僅能夠很好的在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征，而且可以通過對(duì)零部件的物理參數(shù)設(shè)定，對(duì)實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)算、結(jié)構(gòu)分解、數(shù)據(jù)分析等，掌握更多的實(shí)際產(chǎn)品沒有體現(xiàn)出來的特征，這就是UG成為三維圖形創(chuàng)建市場主體的原因。

UG軟件作為三維圖形創(chuàng)建的核心產(chǎn)品，具有很多優(yōu)勢：一是三維CAD系統(tǒng)的核心是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維建模。三維模型可以直接通過投影生成二維工程圖，且三維模型不僅包含了實(shí)際產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征，而且還擁有比實(shí)際產(chǎn)品更多的結(jié)構(gòu)特征，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)和講解，是實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM等集成的基礎(chǔ)。二是三維CAD系統(tǒng)擁有更高級(jí)的造型工具，能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜的實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)從上往下、從下往上的設(shè)計(jì)方法，滿足設(shè)計(jì)人員的各種需求和意圖表達(dá)。三是可以方便的對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行直觀的干涉、檢查以及運(yùn)動(dòng)干涉分析。UG擁有特別強(qiáng)大直觀的界面，可以方便快捷的對(duì)外觀圖形進(jìn)行檢查和修改調(diào)整，而且可以讓用戶在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行設(shè)計(jì)思路的探索，在多種設(shè)計(jì)方案中選擇最佳設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在建模時(shí)不僅要考慮產(chǎn)品的外觀和安全實(shí)用，而且要考慮產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的可行性和合理性。

雖然目前三維UG軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中是首選，但其還不能取代CAD二維軟件系統(tǒng)，二維軟件在加工制造企業(yè)等工程圖中還是廣泛使用的。所以當(dāng)下很多三維系統(tǒng)都提供了二維工程圖功能，并把二維三維軟件進(jìn)行了相互關(guān)聯(lián)。因此，在基于計(jì)算機(jī)CAD繪圖應(yīng)用中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是十分必要且重要的。目前，最實(shí)用的方法就是進(jìn)行數(shù)據(jù)接口的轉(zhuǎn)換。

3 數(shù)據(jù)接口的有效轉(zhuǎn)換

在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，可以先利用具有參數(shù)化設(shè)計(jì)功能的UG三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維造型和接口轉(zhuǎn)換，然后使用便捷及標(biāo)準(zhǔn)的二維AutoCAD制圖功能，根據(jù)設(shè)計(jì)人員的工作習(xí)慣進(jìn)行編輯、標(biāo)注及幅面設(shè)置等工作，在這個(gè)過程中就是通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)這種圖樣轉(zhuǎn)換技術(shù)。

數(shù)據(jù)接口的有效轉(zhuǎn)換，就是對(duì)已經(jīng)構(gòu)建的模型進(jìn)行處理，把特定軟件的自定義表示轉(zhuǎn)換為其他軟件能夠理解和接受的中性模式（中性模式文件為“中轉(zhuǎn)站”）。具體來說，就是對(duì)輸出的模型所包含的基本對(duì)象進(jìn)行全面仔細(xì)的瀏覽，然后使用中性標(biāo)準(zhǔn)的表示形式對(duì)相應(yīng)模型中的對(duì)象進(jìn)行說明和表示，并將相關(guān)對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)加以整理輸出。此外，對(duì)中性模型的讀入軟件要有輸入接口，一般分為前置處理器和后置處理器。在進(jìn)行三維模型處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，如果只考慮把設(shè)計(jì)好的模型在其他軟件中進(jìn)一步處理和使用，那么就只需要對(duì)輸出接口進(jìn)行設(shè)計(jì)和完成。

本文以UG三維軟件為例，先打開已有的模型文件或者創(chuàng)建一個(gè)新的模型文件，再選擇File菜單下面的輸入選項(xiàng)或者輸出選項(xiàng)，選擇要輸入/輸出的文件類型，選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)入/導(dǎo)出文件。這種方法操作簡單、易懂易學(xué)，在集成系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用。此外，UG三維軟件和AutoCAD二維軟件一般使用兩種常用的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：一是CGM格式文件（其擴(kuò)展名為CGM.）。它是二維圖像文件，在1987年成為了ISO標(biāo)準(zhǔn)，可以被多種顯示及繪圖程序讀取，兼容性強(qiáng)。二是DXF格式文件（其擴(kuò)展名為DXF.）。它是一種ASCII碼文件，可以在不同的CAD應(yīng)用軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，已成為一種事實(shí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在很多的CAD系統(tǒng)中得到運(yùn)用。

4 結(jié)束語

總而言之，計(jì)算機(jī)CAD繪圖軟件作為現(xiàn)代各類設(shè)計(jì)的專業(yè)軟件和基礎(chǔ)構(gòu)圖軟件，在提高設(shè)計(jì)效率、保證設(shè)計(jì)質(zhì)量、提高行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益上有著至關(guān)重要的作用。雖然目前在CAD二維三維轉(zhuǎn)換上有很多缺點(diǎn)和不足，但相信在不久的未來，在研究及技術(shù)足夠成熟的基礎(chǔ)上，能有效的促進(jìn)AutoCAD二維軟件和UG三維軟件的真正結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩者間的無縫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，為設(shè)計(jì)人員帶來新的工作方法，促進(jìn)各行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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作者簡介：嚴(yán)學(xué)英（1976-），女，重慶人，本科，助理工程師，主要研究方向：測繪、計(jì)算機(jī)繪圖。