计算机辅助几何设计专业介绍
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）是一种利用计算机技术辅助进行产品、工程等的设计和制造的新兴技术。
以下是一些与CAD相关的名词解释：
1. 三维建模（3D Modeling）：使用CAD软件进行物体的三维几何建模，包括曲面建模和实体建模两种方式。
2. CAD/CAM集成系统：将CAD软件和CAM软件相结合，实现从设计到加工制造的全过程自动化。
3. 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）: 用于存储和管理CAD数据的软件系统，可以对图形、文本、属性等数据进行有效的存储和管理。
4. 参数化设计（Parametric Design）：利用CAD软件的参数化功能，通过设定物体各部分的尺寸、形状、位置等参数来完成设计。
5. 自由曲面（Freeform Surface）：指没有明确规律的曲线或曲面，在CAD软件中可以通过绘制控制点等方式进行设计。
6. 数字化模型（Digital Model）：CAD软件中用于表示物体的三维数字模型，包括线框模型、表面模型和实体模型等。
7. 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）：CAD 软件中的操作界面，提供了可视化的操作界面和图形化的操作方式，使得用户可以方便地进行设计和编辑。
8. 特征建模（Feature Modeling）：通过CAD软件中的特征命令对物体进行分解和建模，以实现更加精细的设计和制造。
总之，以上这些名词是计算机辅助设计中常用的术语，了解这些术语有助于深入理解和掌握CAD技术。
什么是计算机辅助设计
什么是计算机辅助设计CAD技术在工程、建筑、制造、航空航天等领域得到广泛应用。
计算机辅助设计有以下几个主要特点：1.数字化设计：CAD技术将设计过程数字化，使设计师可以在计算机界面上创建、修改和操控设计对象。
相较于传统纸质设计，CAD技术提供了更丰富的工具和操作方式，使得设计过程更加高效。
2.实时反馈：CAD软件可以立即反馈设计修改的结果，设计师可以通过观察计算机屏幕上的模型实时查看设计结果。
这种实时反馈可以大大加快设计过程，减少错误和重复劳动。
3.精度与准确性：CAD软件能够以高精度生成和处理设计信息，几何形状、尺寸、比例等可以在计算机中精确控制。
设计师可以通过CAD技术在设计初期发现并解决设计问题，避免在实际制造或建造过程中出现问题。
4.数据交互与共享：CAD技术使用的通用文件格式（如DXF、DWG等）使得设计数据可以方便地在不同软件之间交互和共享。
多个设计师可以同时使用相同的设计数据，协作完成设计任务。
5.模拟和分析：CAD软件还可以进行模拟和分析，如强度分析、流体分析、热分析等。
设计师可以使用这些分析结果来改善设计方案，提高产品或建筑的性能。
CAD对于设计行业的影响巨大。
它提供了设计过程的快速迭代和精确控制，设计师能够更加专注于创造性的任务。
通过CAD技术，设计师可以更好地实现其设计理念，并更好地满足客户需求。
然而，CAD技术也带来了一些挑战。
首先，CAD软件和硬件的投入成本较高，尤其是需要处理大型数据模型的项目。
其次，CAD技术的使用需要一定的技术培训和经验，这对于一些设计师来说可能是一个障碍。
尽管如此，计算机辅助设计仍然是设计行业中不可或缺的一项技术。
随着计算机软硬件技术的不断发展，CAD技术也在不断创新和演进。
它将继续推动设计行业的发展，为设计师提供更强大、更灵活的工具，使设计过程更快速、更准确、更创新。
计算机辅助几何设计 硕士
计算机辅助几何设计硕士
计算机辅助几何设计（Computer Aided Geometric Design，简称CAGD）是涉及数学及计算机科学的一门新兴的交叉学科，主要研究在计算机图像系统的环境中曲面的表示和逼近，侧重于计算机设计和制造（CAD/CAM）的数学理论和几何体的构造方面。
该专业硕士学位的主要课程包括数学基础、计算机图形学、几何造型、曲线曲面设计、分形几何、数字几何处理、计算几何、CAD/CAM/CAE技术、虚拟现实与可视化技术、科学计算可视化、计算机动画、计算机图形学算法分析、人机交互技术、人工智能与机器人等。
计算机辅助几何设计导论
再者，书中描述了CAGD在各个领域的应用：“从汽车制造到电影特效制作， 从航空航天到生物医学，CAGD的应用无所不在。”这句话强调了CAGD的重要性和 广泛应用，使读者更深入地理解CAGD的实际价值。
书中还有一句话引人深思：“几何形状不仅仅是客观存在的，也可以是主观 感知的。”这意味着几何形状不仅存在于物理世界中，也可以存在于我们的想象 和感知中。这句话引导我们思考几何形状的多样性和复杂性，也让我们意识到 CAGD的潜力远不止于模拟和生成客观存在的几何形状。
内容摘要
该书还介绍了计算机辅助几何设计在各个领域的应用。这些应用包括工业设计、建筑设计、动画 制作、游戏开发、医学成像和虚拟现实等。通过这些应用案例，读者可以更好地理解计算机辅助 几何设计的实际价值和意义，并掌握如何将其应用到自己的领域中。 《计算机辅助几何设计导论》这本书是一本非常优秀的教材，它系统地介绍了计算机辅助几何设 计的基本知识和方法，为读者提供了全面的学习和实践指导。无论是对计算机辅助几何设计感兴 趣的初学者，还是已经有一定基础的开发者，都可以从这本书中获得很多收获和启示。
《计算机辅助几何设计导论》这本书的精彩摘录为我们提供了宝贵的见解和 思考方向。通过深入阅读这本书，我们可以更全面地了解CAGD的原理、应用和前 景，从而更好地探索计算机与几何学的交叉领域。
阅读感受
《计算机辅助几何设计导论》是一本关于计算机图形学的经典教材，它系统 地介绍了计算机辅助几何设计的基本概念、方法和技巧。在阅读这本书的过程中， 我深深地感受到了计算机辅助几何设计的魅力和价值。
从每个章节的具体内容来看，这本书涵盖了CAGD领域的各个方面。例如，在 基础知识章节中，介绍了曲线、曲面和实体的表示方法，以及布尔运算、几何变 换等内容。在高级概念和应用章节中，深入探讨了曲线和曲面的参数化、逼近和 拟合等算法，同时还介绍了CAGD在计算机图形学、数控加工等领域的应用。这些 内容反映了CAGD领域的最新研究成果和趋势，为读者提供了全面的学习资料。
什么是计算机辅助设计
什么是计算机辅助设计计算机辅助设计（CAD）是一种利用计算机硬件和软件来辅助实现各种工程设计、图形和模型的过程。
它的应用领域广泛，涵盖了建筑、机械、电子、航空、汽车以及其他工程领域。
通过使用CAD，设计师可以更加高效地进行设计工作，提高设计质量和准确性。
本文将介绍计算机辅助设计的定义、历史发展、应用范围以及优势。
一、定义和历史发展计算机辅助设计是指将计算机技术应用于设计领域，借助计算机软件和硬件设备进行各类工程设计、图形和模型的创作与演示。
CAD的出现和发展可以追溯到上世纪60年代，当时的CAD系统仅仅是一个基本的几何图形绘制和编辑工具。
随着计算机技术的飞速发展，CAD系统功能不断增强，逐渐扩展至三维造型、动态模拟、流程管理等多个方面。
二、应用范围计算机辅助设计在各个工程领域都得到了广泛应用，下面将列举几个常见的应用范围：1. 建筑设计：计算机辅助设计在建筑设计中起到了至关重要的作用。
通过CAD系统，建筑师可以绘制平面图、立体图、施工图等，帮助他们更好地进行设计和布局，提高建筑设计的准确性和效率。
2. 机械设计：CAD系统在机械设计中的应用也非常广泛。
通过CAD软件，机械工程师可以精确地进行各种零件的设计和装配，分析和优化产品的结构和性能。
3. 电子设计：在电子设计领域，CAD系统也是必不可少的工具。
通过CAD软件，电子工程师可以设计电路板、布线和元器件的排列等，提高电子产品的可靠性和性能。
4. 航空航天：CAD系统在航空航天工程中扮演着重要的角色。
通过CAD软件，工程师可以设计飞机和航天器的结构，模拟飞行过程，进行性能分析和优化。
5. 汽车设计：汽车制造商也广泛使用CAD系统进行汽车设计和制造。
通过CAD软件，设计师可以进行汽车外观和内饰设计，优化车身结构，提高汽车的安全性和性能。
三、优势和意义计算机辅助设计带来了许多优势和意义，包括：1. 提高效率：使用CAD系统能够加快设计师的工作速度，减少手工绘图的时间和努力。
计算机辅助设计概述
•
20世纪60年代初美国麻省理工学院林肯
实验室的I．E．Sutherland发表T“Sketch—Pad：
一个人机通讯的图形系统”的博士论文，首先提
出计算机图形学、交互技术、分层存储的数据结
构等新思想，从而为计算机辅助设计技术的发展
和应用打下了理论基础，打开了计算机图形处理
和辅助设计发展的大门。
• 70年代计算机辅助设计专家的理论研究利用有限元方
大型系统： （1）Pro/Engineer –美国PTC公司产品，是
最早的参数化造型软件，是CAD/CAE/CAM集 成软件系统，其中CAD系统尤为突出。 （2）UG--美国EDS公司产品，CAD/CAE/CAM集 成软件系统，CAM系统功能强大。己和IDEAS合并。
（3）I-DEAS--美国SDRC公司产品，最初以工 程计算和结构分析为主，后来也成为 CAD/CAE/CAM集成软件系统，CAE是该软件 特长，CAM相对不足，因此与UG合并。
1.2 计算机辅助设计的作用和功能
• 1.2.1 计算机辅助设计的作用 1．交互式的图形处理与几何模型构造 2．工程计算分析和对设计的模拟、验证、优化 3. 计算机自动绘图和辅助文档编辑 4．工程信息的有效存储及工程数据库的管理与共事 5．知识库基础上的专家系统和人工智能型辅助设计
与决策 6．良好的人机交互界面
因此，在研究计算机辅助设计技术的发展 时．不能只看到计算机辅助设计本身，必须随时 注意到相关工程技术领域的发展以及在这些领域 的推广和应用，从而引起全方位的技术革命。
第二章 计算机辅助设计系统的硬件和软件
• 计算机辅助设计系统包括硬件系统和软件系统 两大部分。硬件系统主要由电子计算机及其外 围设备组成，它是计算机辅助设计技术的物质 基础。软件系统是计算机辅助设计技术的核心， 它决定了系统所具有的功能。硬件和软件的组 合形成了计算机辅助设计系统。因此，了解和 掌握计算机辅助设计技术，研究和开发计算机 辅助设计系统，必须具备一定的硬件和软件知 识。
《计算机辅助几何设计》课件共166页
计 计算机辅助几何设计开始以一门独立的学科出现。
xmu
计
算
1971年英国的福里斯特(Forrest)曾给出了含
机 义与CAGD大致相同的另一名称——计算几何
辅 (Computational Geometry)，定义为形状信息的计
助 算机表示、分析与综合。但是由于“计算几何”
几 同时也用于另外一门介绍关于几何搜索、凸包、
厦门大学 曾晓明 教授
助教 杨军
1. 课程简介
计
算 机 辅 助 几 何 设
计算机辅助几何设计 (Computer Aided Geometric Design，简称CAGD)这一术语1974年由巴恩希尔 (Barnhill)与里森费尔德(Riesenfeld)在美国犹他(Utah) 大学的一次国际会议上提出，以描述计算机辅助设 计(CAD)的更多的数学方面，为此加上“几何”的 修饰词，在当时，其含义包括曲线、曲面和实体的 表示，及其在实时显示条件下的设计，也扩展到其 他方面，例如四维曲面的表示与显示。自此以后，
何 近似、相交等算法的学科，因此为避免“计算几
设 何”这一名称的二义性，这里沿用计算机辅助几 计 何设计这一学科名称。
xmu
1.1 CAGD的研究对象与核心问题
计
算
本学科是随着航空、汽车等现代工业的发展与
机 辅 助 几 何 设
计算机的出现而产生与发展起来的一门新兴学科。 其 主要研究对象是工业产品的几何形状。一类仅由 初等解析曲面(例如平面、圆柱面、圆锥面、球面、 圆环面等)组成，大多数机械零件属于这一类；第 二类由以复杂方式自由变化的曲线曲面即所谓自由 型曲线曲面组成，例如飞机、汽车、船舶的外形零 件，而这一类形状单纯用画法几何与机械制图是不
计算机辅助绘图简介 演示文稿
SolidWorks 简介
• SolidWorks为达索系统（Dassault 为达索系统（ 为达索系统 Systemes S.A）下的子公司，专门负责研 ）下的子公司， 发与销售机械设计软件的视窗产品。 软件的视窗产品 发与销售机械设计软件的视窗产品。达索 公司是负责系统性的软件供应 是负责系统性的软件供应， 公司是负责系统性的软件供应，并为制造 厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。 整合能力的支援服务。 厂商提供具有 整合能力的支援服务 该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统， 产品生命周期的系统 该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统， 包括设计、工程、制造和产品数据管理 产品数据管理等 包括设计、工程、制造和产品数据管理等 各个领域中的最佳软件系统， 各个领域中的最佳软件系统，著名的 CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的 就出自该公司之手， 就出自该公司之手 CAD产品市场占有率居世界前列。 产品市场占有率居世界前列。 产品市场占有率居世界前列
AutoCAD概述 概述
CAD（ Design） CAD（Computer Aided Design）的含义是指计算机 辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。 辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。 AutoCAD则是美国Autodesk企业开发的一个交互式 则是美国Autodesk AutoCAD则是美国Autodesk企业开发的一个交互式 绘图软件，适用于二维及三维设计、 绘图软件，适用于二维及三维设计、绘图的系统工 用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、 具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、 输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。 输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。
计算机辅助设计
• 计算机辅助设计（Computer Aided 计算机辅助设计（ Design，简称为CAD CAD） Design，简以计算机技术为基本工具，用各自的专 业知识，对产品进行总体设计、绘图、 业知识，对产品进行总体设计、绘图、 分析和编写技术文档等设计活动的总称。 分析和编写技术文档等设计活动的总称。 一般认为CAD的功能可归纳为四大类： CAD的功能可归纳为四大类 一般认为CAD的功能可归纳为四大类：建 立几何模型、工程分析、动态模拟、 立几何模型、工程分析、动态模拟、自 动绘图等 动绘图等。
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计算机辅助几何设计专业介绍
计算机辅助几何设计（Computer Aided Geometric Design,简写为CAGD）主要研究曲面造型的数学基础理论与方法。
1974年在美国的Utah大学举行了名为CAGD的学术会议，这次会议标志着CAGD作为计算数学的一个分支学科正式建立。
上世纪八十年代初，中国科学技术大学数学系的常庚哲教授和冯玉瑜教授分别在美国Utah大学、Brown大学和Wisconsin大学系统学习CAGD、样条函数和函数逼近论等最新进展。
随后两人相继回到中国科大，于1982年招收了第一批硕士研究生。
他们的归国与合作，标志着数学系CAGD研究小组的正式建立。
初期，CAGD研究小组在曲面的保形与逼近、三角域上的Bernstein-Bézier 曲面、样条函数等方面取得了一系列令国内外同行所关注的成果，曾获得中科院自然科技成果二等奖。
常庚哲教授于1984年到2000年一直担任国际刊物《Computer Aided Geometric Design》的编委，并于2007年在第三届全国几何设计与计算学术会议上获得由中国工业与应用数学学会几何设计与计算专业委员会颁发的首届“中国几何设计与计算贡献奖”。
研究小组与美国和欧洲等地的学者建立了广泛的国际联系。
近十年来，随着常庚哲教授和冯玉瑜教授相继退休，本研究小组队伍大大年轻化，形成了以陈发来、邓建松教授为主的年轻学术梯队，其中陈发来教授2002年获得国家杰出青年基金，并担任国际著名期刊《The Visual Computer》以及多个国内期刊的编委，多次担任国际会议的程序委员。
本小组继承了常庚哲、冯玉瑜教授开创的传统，在以计算代数几何为工具进行几何造型方面做了有特色的工作。
近几年来在以下几方面做了较为系统的研究：
（1）分片代数曲面造型：通过系统学习计算代数几何的理论，提出了各种应用计算代数几何理论构造分片代数曲面的算法框架。
最近又基于优化的理论，提出了隐式曲面重构的新型算法，解决了以往方法中剖分难以构造等困难。
本小组关于分片代数曲面造型的工作得到吴文俊先生的肯定。
（2）有理曲线和曲面的隐式化：这是代数几何中具有悠久历史的研究课题。
陈发来与合作者应用动曲线和动曲面方法对有理曲线和曲面进行隐式化，学术论文发表在国际最负盛名的计算机图形学学术会议SigGraph。
国际同行把这一方法同结式方法、Gröbner基方法并称为计算有理曲线和曲面隐式方程的三大方法之一，并被广泛引用。
（3）有理曲线和曲面的μ基理论：基于动曲线和动曲面方法，提出了有理曲线和曲面的μ基理论。
μ基在曲线和曲面的隐式表示和参数表示之间搭起了一座桥梁，简化了许多传统计算方法。
本研究小组给出了μ基的定义、算法以及它在许多传统几何问题中的应用。
（4）T网格上的样条函数空间：T网格是允许出现T点的矩形网格，定义在其上的样条函数在造型中体现出很好的自适应性。
研究小组对于T网格上的样条函数空间理论进行了系统研究，并且展示了它在曲面拟合中的应用。
这些工作为T网格上样条在几何造型中的应用奠定了基础。
本研究小组自成立以来，共培养毕业硕士近六十人，博士二十多人。
一些学生进入大专院校继续从事CAGD的研究，一些学生则进入工业应用领域，被Intel，华为，中兴，AutoCAD等国内外大企业聘用。
自2000年以来，发表学术论文近百篇，其中SCI和EI收录近60篇。
本方向教授简介：
陈发来，1994年获中国科学技术大学博士学位。
1998年晋升为教授，1999年受聘博士生导师。
曾先后访问过美国杨伯翰大学、莱斯大学、布朗大学、普林斯顿大学、奥地利林茨大学、新加坡国立大学、香港科技大学、香港大学等海外高校。
主要从事计算机辅助几何设计、计算机图形学的研究。
在国内外学术期刊及重要学术会议文集发表论文70多篇。
曾主持国家重大基础研究计划973项目“数学机械化及其在信息技术中的应用”子课题、国家杰出青年基金、教育部与国家外专局联合支持的“创新引智人才基地”项目、教育部优秀青年教师基金、教育部博士点基金等。
1992年获中国科学院科技成果二等奖，1997年、2001年两次获国家级教学成果二等奖，2001年获教育部高校青年教师奖。
2002年获国家杰出青年基金。
2003年获宝钢优秀教师奖特等奖。
邓建松，1998年获中国科学技术大学数学系计算机辅助几何设计方向的博士学位，并留校任教至今。
曾先后到香港科技大学CAD/CAM中心（半年），英国伯明翰大学Alan A. Ball主持的几何建模小组（2年）访问工作。
2001年1月提职副教授，2005年12月提职教授，2006年4月聘为博士生导师。
主要从事函数逼近论、计算机辅助几何设计与计算机图形学的应用基础性研究工作。
在多元样条函数空间的维数、分片代数曲面拼接，动态隐式曲面造型， 基的计算、理论和应用，T网格上的样条函数及应用等方面做出了一系列工作。
曾经或正在主持两项国家自然科学基金面上项目，参加一项国家自然科学基金重点项目的研究。
到2008年5月为止，在国内外核心期刊及国际学术会议上发表论文五十多篇，其中SCI/EI收录三十多篇。