CAD复习题及参考答案

1、CAD的定义

计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 指利用计算机软件、硬件系统及其图形设备辅助工程技术人员进行设计、分析、修改及交互式显示输出的一门多学科的综合性技术。

2、CAD技术的发展趋势

集成化、网络化、智能化、标准化

3、CAD技术的特点

CAD技术是多学科综合型应用技术；

CAD技术是现代设计方法和手段的综合体现；

CAD技术是人的创造性思维活动同基于计算机系统的有机融合。

4、CAD技术在工程设计中的应用

绘制二维、三维工程图；建立图形及符号库；参数化设计；三维造型；工程分析；生成设计文档或报表。

第2章CAD系统的组成

1、CAD系统分类方法

两种：按硬件的组成分类；按工作方法及功能分类。

2、CAD系统按硬件组成分类

5类：主机系统、小型机系统、工作站系统、微机系统、基于网络的微机-工作站系统。

3、CAD系统按工作方法及功能分类

4类：检索型CAD系统、自动型CAD系统、交互型CAD系统、智能型CAD系统。

4、CAD系统硬件设备主要有哪些？

计算机主机、外存储设备、输入设备、输出设备、网络设备、多媒体设备等。

5、CAD软件系统包括哪几个层次？试分别举例说明

3个层次：系统软件、支撑软件、应用软件。

系统软件包括操作软件（UNIX、WindowsNT/2000/XP等）和编译系统（FORTRAN、PASCAL、C/C++、Visual Basic、Visual LISP等语言）；

CAD支撑软件：图形处理软件（CGI、GKS、OpenGL等）、工程分析与计算软件、模拟仿真软件、数据库管理系统（PDM等）、计算机网络工程软件、文档制作软件；

CAD应用软件：CATIA、Pro/ENGINEER\AutoCAD等。

6、CAD系统选型的基本要素

软件选型：基本建模能力、系统辅助特性、专业设计工具、工程分析能力、数控加工软件、高级建模能力；运行环境的选型：硬件平台、操作系统、网络环境、技术支持；

价格策略：商务谈判、招标机制。

7、简述CAD系统的选型原则

⑴软件系统的选择应优于硬件且应具有优越的性能；

⑵硬件系统应该符合国际工业标准、具有良好的开放性；

⑶整个软硬件系统运行可靠，维护简单、性能价格比优越；

⑷具有良好的售后服务体系；

⑸供应商应该有良好的信誉，可以提供培训、故障排除及其他增值服务。

第5章计算机图形处理技术基础

1、基本概念：

计算机图形处理技术、设备驱动程序、图形程序库、世界坐标系、造型坐标系、观察坐标系、窗口、视区计算机图形处理技术：利用计算机通过算法和程序在显示设备上构造出图形的一种技术；

设备驱动程序：一系列与设备相关的代码，直接控制图形设备的显示处理单元（图形适配卡或显卡）；

图形程序库(GL)：“一种到图形硬件的软件接口”，是一种过程性的图形API（Application Programming Interface，

世界坐标系（WCS）：（用户坐标系）用于描述现实世界的整体布局，即何种类型的对象存在于我们所描述的世界之中及其如何定位；

造型坐标系(MCS)：用于描述世界坐标系中每个具体物体的形状，每个物体均由其自身的造型坐标系定义；观察坐标系(VCS)：为了将三维物体投影到显示屏幕（观察平面）上而建的坐标系；

窗口:在世界坐标系中定义的、确定显示内容的一个矩形区域(局部视图)，只有在这个区域内的图形才能在设备坐标系下显示输出，而窗口外的部分则被裁剪掉。窗口的大小与位置通过矩形左下角和右上角的坐标来定义；

视区：在设备坐标系（通常为显示器的显示屏幕）中定义的一个用于输出窗口中的图形的矩形区域，决定了窗口中的图形要显示于屏幕上的位置和大小。任何小于或等于屏幕域的区域都可以称之为视区。

2、为在图形显示设备上显示和观察所构造的几何图形，通常需要进行坐标变换，叙述其变换过程。

造型变换：通过定义世界坐标系和造型坐标系之间相对移动和旋转的变换矩阵，将造型坐标系下的坐标数据变换为世界坐标系下的坐标数据；

观察变换：通过用世界坐标系和观察坐标系间的变换矩阵，将图形的世界坐标变换为观察坐标；

投影变换：通过投影变换将观察坐标变换为虚拟设备坐标（或规格化的设备坐标）；

由设备驱动程序将虚拟设备坐标转换成设备坐标，以将图形显示在特定的图形设备上。

坐标系间的变换过程

3、图形从窗口到视区的输出过程。

为了把用户坐标系中指定窗口内的图形在屏幕上显示，必须把窗口映射到视区去，这种把窗口映射到机区去的过程称为观察变换（Vi-ewng Transformtion）。如图2．23所示，观察变换实际上是由下列三个基本变换复合而成的：

（1）把窗口平移（－Wxl，－Wyb），使窗口左下角与用户坐标系原点重合；

（2）进行比例变换，x方向和y方向的变比系数分别为

经过比例变换后，用户坐标系将转换为屏幕坐标系，窗口与视区大小完全相同；

（3）再做一次平移交换，平移量为（Vd，Vh），即转换到指定的视区。二维观察变换的矩阵是

可见，通过修改窗口的位置和大小，可实现对画面的漫游（Pan）和缩放（zoom）。

4、图形裁剪和消隐的目的？、

图形的裁剪：将局部图形从整体图形中分离并显示出来，为了得到所需要的局部图形；消隐：消除隐藏线和隐藏面，用于实现三维图形的真实感显示以及消除图形显示的二义性。

第6章几何造型系统

1、几何造型技术的定义？

CAD技术的核心与基础，是利用计算机以及图形处理技术来构造物体的几何形状，模拟物体静、动态处理过程的技术。

2、几何造型的分类？

线框造型、曲面造型和实体造型

3、非流形形体？

如两个表面在一个点处相接，两个截然不同的几何形体共享一个面、边或点为其共同边界，形体具有悬边或悬面，或完全由面构成的一个网格结构等，具有这些特征的形体称为非流形形体。

4、AutoCAD有哪些实体造型方法？

形体的集合运算、扫掠构造、体素创建基本几何形体

5、集合运算（布尔运算）

第9章二次开发技术

1、注解AutoLISP程序并草绘出程序运行结果

第10章工程数据的计算机处理

1、用计算机处理设计资料的两种方法？

程序化：即在应用程序内部对数表、线图等进行查询、处理或计算；

数据（或数据库）文件存储：即将数表或线图中的数据按一定的结构存放在数据文件中。

2、数表的计算机处理方法?

数表程序化：通过数组方法实现，一般是将输入的各自变量值转换成对应的因变量数组下标，根据下标即可查到因变量的值；

一元函数插值法：线性插值、抛物线插值；

二元函数插值法：直线—直线插值、抛物线—直线插值、抛物线—抛物线插值。

3、插值的基本原理

在插值点附近选择几个恰当的结点，过这些选择点构造一个简单的函数。在由选择点确定的区间上用该构造函数代替原来的函数，那么，插值点处的函数值就可以用构造函数的值来代替。

4、实现线图程序化的方法？

找到线图原有公式，将公式编写成程序；

将线图离散化为数表，再用数表处理方法进行处理；

用曲线拟合的方法求出线图的拟合公式（又称为经验公式），再将公式编写成程序。

5、最小二乘法的基本思想？

对拟合公式的最基本的要求是由对应系数确定的拟合曲线与各节点的偏差的平方和最小，这就是最小二乘法拟合的基本思想。