计算机辅助几何造型技术课程设计
《计算机辅助几何设计》课件
计 算 机 辅 助 几 何 设 计
xmu
更多图例：
4次Bezier曲线
5次Bezier曲线
计 算 机 辅 助 几 何 设 计
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早期的Bezier曲线定义： 早期Bezier曲线利用特征多边形的边矢量 ai定义。
r (u ) ai f n ,i (u ) , u [0,1]
i 0
n
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保持3点相对位置不变，当把这3点绕原点逆时针 旋转45度后，则得如图所示的另一个二次多项式 ， 8 11 y 表达式为： 3 2 x 3 x 二者不但表达式不同，图形形 状也不一样。
2
y
8 3 2
x2
11 x 3
y 0.5x2 x
图例：工业产品中的解析曲面和自由型曲面
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滑动轴承座及轴承盖等 机械零件，由若干解析 曲面拼接而成。
汽车车身由若干自由型 曲面拼接而成，无法用 解析曲面表示。
计 算 机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ辅 助 几 何 设 计
xmu
在工业上，人们一直在寻求用数学方法惟一 地定义自由型曲线曲面的形状以便由计算机来完 成大量的工作。形状的几何定义为所有的后置处 理(如数控加工、物性计算、有限元分析等)提供 了必要的先决条件。在形状信息的计算机表示、 分析与综合中，核心的问题是 计算机表示，即要 找到既适合计算机处理且有效地满足形状表示与 几何设计要求，又便于形状信息传递和产品数据 交换的 形状描述的数学方法。
计 算 机 辅 助 几 何 设 计
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P(u)=2(u-0.5)(u-1)P -4u(u-1)P +2u(u-0.5)P2 0 1
《计算机几何造型及三维设计》教学大纲
《计算机几何造型及三维设计》教学大纲课程名称：计算机几何造型及三维设计学分：2.5总学时：40讲课学时：20实验学时：20考核方式：考查先修课程：机械制图、机械原理适用专业：机械工程开课系或教研室：机械工程（一）课程性质与任务1．课程性质：本课程是机械工程专业的专业任选课。
2．课程任务：本课程主要研究三维建模的方法和基本概念，介绍参数化设计的思想和方法，基于特征的实体造型、装配造型方法，生成并完成符合国家标准的工程图纸。
要求学生了解计算机三维造型中参数化设计思想和方法，掌握基于特征的实体造型软件Pro/Engineering，掌握基本操作方法，完成机械零件的三维造型设计、装配设计以及工程图设计，了解使用软件进行运动学和动力学分析。
（二）课程教学基本要求包括理论课时：20学时；上机课时：20课时；成绩考核形式：总成绩100分，最终评分结果按优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级评定，其中0-60分为不及格，60-70分为及格，70-80分为中等，80-90分为良好，90-100分为优秀。
采用综合评测方式，由指导教师根据学生在上机实验过程中的表现，以及实践作业的完成情况，给出学生的个人作业成绩；再根据小组作品效果及设计报告给出小组成绩；最后按以下公式给出学生个人最终成绩：每个学生的最终成绩＝学生个人作业成绩（含上机考试成绩）×0.6+ 小组成绩×0.4（三）课程教学内容教材：《中文版Pro/ENGINEER Wildfire5.0》主编：高嵩峰出版社：机械工业出版社出版或修订时间：2010 参考书：1.《Pro/ENGINEER Wildfire 5.0中文版基础教程》主编：王咏梅等出版社：清华大学出版社2. 《Pro/Mechanism Wildfire 5.0机构/运动分析》主编：二代龙震工作室出版社：清华大学出版社3. 《机械制图》主编：朱家俊出版社：江西高校出版社执笔：陈爽审核：逄启寿审定：古莹奎日期：2014年10月10日。
深圳大学 计算机辅助几何设计课程教学大纲
深圳大学硕士研究生课程教学大纲课程名称与编号计算机辅助几何设计（Computer-AidedGeometric Design）适用专业应用数学先修课程应用数学本科课程教学方式面授一、课程设置的指导思想(包括课程性质\类别\总的教学目的和要求)使应用数学系硕士生系统掌握计算几何中的几种主要的数学方法，为其提供从事计算机辅助设计、计算机图形学研究之需要。
二、教学的基本要求本课程拟在学习计算几何的基本知识，重点学习工业产品形状描述的数学方法，主要内容有：曲线曲面的基本理论、参数样条曲线曲面、Bézier曲线曲面、几何连续性、B样条曲线曲面、NURBS曲线曲面、COONS曲面等内容。
三、教学内容(可以提出各章节的教学目的或要求)第1章曲线和曲面的基本理论§1.1 概述§1.2 曲线曲面的参数表示§1.3 曲线论§1.4 曲面论§1.5 曲线曲面表示的几何不变性第2章参数多项式插值与逼近§2.1 基本概念§2.2 多项式插值曲线§2.3 张量积曲面§2.4 曲面的参数化第3章参数样条曲线曲面§3.1参数连续性§3.2 参数样条曲线§3.3 参数样条曲线的光顺性§3.4 参数双三次样条曲面第4章Bézier曲线曲面§4.1 Bézier曲线及其性质§4.2 Bézier曲面第5章几何连续性§5.1参数曲线的几何连续性§5.2 参数曲面的几何连续性第6章B样条曲线§6.1 B样条与B样条曲线的基本概念§6.2 均匀B样条§6.3 非均匀B样条第7章B样条曲面§7.1 B样条曲面的概念§7.2 B样条曲面的性质第8章有理B样条曲线§8.1 NURBS方法的提出及优缺点§8.2 NURBS曲线的性质第9章有理B样条曲面§9.1 NURBS曲面的概念§9.2 NURBS曲面的性质四、课时分配五、主要教材和参考文献1．An Introduction to the Curves and Surfaces of Computer-Aided Design, Robert C. Beach V AN NOSTRAND REINHOLD, New York.2．《计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条》施法中著北京航空航天大学出版社1994，10。
《计算机辅助造型设计-3dmax》教学大纲
《计算机绘图3Ds max》教学大纲课程英文译名：Computer Assistant Model Design课程编号：（统一编号）课内总学时：60课程类别：必俢课执笔人：陈祎一、课程性质、教学目的、任务和教学基本要求1.课程的性质、教学目的：《计算机绘图3Ds max》是高等职业技术学校工业美术设计相关专业一门技术基础课程，是我院《产品造型设计》专业的必修课程。
3Ds max是目前世界上三维造型设计领域中必须的技术软件之一，广泛应用于室内设计、产品造型设计、环境艺术设计、广告创意、动画素材和网页图像制作等领域。
通过学习这门计算机辅助设计软件课程，使学生掌握三维造型设计的方法和技巧，提高计算机图像处理与编辑的操作应用能力，掌握相关产品造型设计、室内设计、产品展示设计知识，能熟悉运用软件进行规范化的三维造型设计。
2.教学任务和教学基本要求：《计算机绘图3Ds max》课程基本的教学任务，使设计专业学生具备高素质劳动者和中初级专门人才所必需的基本知识和基本技能，通过本课程的学习，培养学生的三维建模、放样建模、相机应用、灯光应用、材质处理、贴图变化和效果渲染等利用计算机辅助造型设计、软件从事产品造型的基本技术和方法，使从事工业设计的学生具备三维设计领域的基本知识和基本能力，为学生后续专业知识的学习与提高，增强其职业适应能力和继续学习能力打下一定的基础。
二、本课程与相关课程的衔接、配合关系在艺术类专业开设的诸多设计课程中，《计算机绘图3Ds max》是一门技术基础课程，广泛应用于产品造型设计、室内设计、产品展示设计等领域，是设计人员的必备工具之一。
三、教学内容和要求第1章走进3ds Max9第2章二维图形的创建第3章创建基本三维模型第4章编辑修改器的使用第5章复杂模型的创建（1）第6章复杂模型的创建（2）第7章为模型添加材质第8章灯光、摄影机的应用和场景的渲染第9章动画的创建第10章粒子系统与空间扭曲四、课程的教学基本要求2．教学要求（1）以多媒体教学方法与机房课内实训为主，讲练结合，以便讲述内容能够尽快消化。
00907751计算机辅助几何设计教学大纲.
《计算机辅助几何设计》教学大纲课程名称：计算机辅助几何设计英文名称：Computer Aided Geometric Design课程编号：00907751课程学时：32课程学分：2课程性质：专业选修课适用专业：应用数学预修课程：数学分析、高等代数、解析几何、计算机文化基础、一种计算机高级语言大纲执笔人：郑成德一、课程目的与要求目的：计算机辅助几何设计是近三十年兴起的一门学科，可以巩固学生学过的基础知识，也为以后的工作奠定一定的基础。
希望通过这门课的教学，使学生掌握一些先进的曲线曲面的构造方法，为以后的学习工作打下良好的基础。
要求曲线论：（1）正确理解向量的概念，熟练掌握向量代数的运算。
（2）正确理解向量函数、向量函数的极限、向量函数的连续性、向量函数的微商、向量函数的泰勒公式、向量函数的积分的概念，熟练掌握向量函数的运算。
（3）正确理解曲线、光滑曲线、曲线的正常点、曲线的切线和法面、曲线的弧长、自然参数的概念，熟练掌握曲线的切线和法面、曲线的弧长、自然参数的运算。
（4）熟练掌握曲线的构造方法：三次样条、B样条曲线、NURBS曲线等。
曲面论：（1）正确理解简单曲面及其参数表示、光滑曲面、曲面的切平面和法线、曲面上曲面族和曲线网的概念，熟练掌握曲面的切平面和法线的运算。
（2）熟练掌握曲面构造方法：B网方法、超限插值法、光滑余因子法、NURBS曲面等。
二、教学内容及学时安排教学内容：曲线论：1、向量代数复习、向量函数、曲线的概念2、曲线构造方法：三次样条、B样条曲线、NURBS曲线等。
曲面论：1、曲面的概念、曲面的切平面和法线、曲面上曲面族和曲线网的概念2、曲面构造方法：B网方法、超限插值法、光滑余因子法、NURBS曲面。
学时分配：曲线论：12学时，曲面论：16学时。
学生自主完成上机实践至少12学时。
三、教材及主要参考书1、关履泰等，计算机辅助几何图形设计，高等教育出版社&施普林格出版社，19992、王国瑾、汪国昭、郑建民, 计算机辅助几何设计,高等教育--施普林格出版社，20013、周蕴时、苏志勋、奚涌江等，CAGD中的曲线与曲面，吉林大学出版社，19934、苏步青、刘鼎元，计算几何，上海科技出版社，19905、朱心雄，自由曲线曲面造型技术，科学出版社，20036、 Gerald Farin. Curves and surfaces for computer aided geometric design: apractical guide, 1988。
计算机辅助几何造型实验报告
实验报告一：CAD软件介绍UG（Unigraphics）是Unigraphics Solutions公司推出的集CAD/CAE/CAM 为一体的全三维参数化机械设计平台、是当今世界上最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一，广泛应用于航空航天、汽车、通用机械、电子等领域。
UG 是一个交互式的计算机辅助设计（CAD），计算机辅助制造（CAM）系统，具备了当今机械加工领域所需的大多数工程设计和制图功能。
UG是一个全三维、双精度的造型系统，使用户几乎能够精确地描述任何几何形体，通过对这些形体的组合，就可以对产品进行设计、分析和制图。
UG自从1990年，进入我国以来，以其强大的功能和工程背景，已经在我国的航空、航天、汽车、模具和家电等领域得到广泛的应用。
尤其UG软件PC版本的推出，为UG在我国的普及起到了良好的推动作用。
实验一曲线造型综合性实验实验内容及结果：1．新建文件名(注意不能有中文名或者是中文目录) spline1.part，选择建模模块，构造型值点：插入（S）—〉基准/点—〉点（P），在点构造器中输入型值点的坐标或者直接用鼠标取点在工具栏空白处点右键选取曲线，并在弹出的工具栏中点取工具条右上角小箭头，将样条，艺术样条选上，/（a）通过极点:1．指定曲线阶次，确定进入下一步。
2．弹出点构造器对话框，选取前面构造的型值点，然后点确定进入下一步。
(b) 通过点的方式构造曲线:1．指定曲线阶次，确定进入下一步2．弹出样条对话框，选取“全部成链“进入下一步。
3．在弹出的“指定点”对话框中选取前面构造的型值点起点和终点，确定进入下一步4．在弹出的对话框中，点确定生成曲线。
（c）拟合5．点击“拟合”后，弹出样条对话框，选取“全部成链“进入下一步。
6．在弹出的“指定点”对话框中选取前面构造的型值点起点和终点，确定进入下一步7．在弹出的对话框中选择拟合方法，修改样条拟合条件，点确定生成曲线。
2．在工具条中选取艺术样条曲线的构造方法：由型值点直接生成样条。
计算机辅助几何设计CAGD-00_课程介绍
CAGD的定义
• 1971, Forrest
– 对几何外形信息的计算机表示、分析、综合
• 1974, Barnhill and Riesenfeld
– 第一届CAD会议 – 在计算机环境下的曲线曲面的表示与逼近 – CAD中的几何问题与数学描述
CAGD的特点
• 几何模型的表示、构造与处理 • 适合于计算机存储、计算、显示 • 适合于人的理解、交互
支撑技术
产业应用
数字媒体
Sound
Video
Dynamic Geometry
75 80 85 90 95 00 05 10
Digital Geometry
Image
Geometry
可视计算
• Visual media
– Computer graphics to visual information
本课程的内容
课程主页
/~lgliu/Courses/CAGD_2017_autumn-winter/default.htm
课程目标
• 几何表达的基本方法 • 几何建模与处理 • 计算机图形学及几何设计的新发展
• 授之以鱼，不如授之以渔
预备知识：数学
CAD (Computer Aided De员进行设计工作பைடு நூலகம்几何造型）
• 数学：曲线曲面、样条、光滑、光顺… • CAD软件：AutoCAD, SolidWorks, 3DMax, …
几何造型与建模(CAGD)
样条曲面(NURBS)
计算机图形学内涵的演变
混合现实 = 虚拟现实 + 增强现实
建模
设计、构造、模拟 数据驱动 几何与物理属性 多元抽象属性
绘制 动画 交互
《计算机三维辅助造型设计课程设计》大纲
《计算机辅助三维设计课程设计》教学大纲学期：4 周数：2 学分：2一、课程性质、任务和目的产品设计计算机辅助表达，根据教学计划要求，本教学环节安排在基础课及专业基础课之后进行，通过在教师的指导下对所选设计产品进行计算机软件的绘制，并在软件中采用合适的方式进行表达，提高学生掌握计算机辅助工业设计的基本理论与方法，和软件的实践作能力，能够在完成设计表达的同时，找到适合自己创造性设计表达的方法与程序，为毕业设计和学生进入工作岗位后在团队中进行设计交流打下坚实基础。
本次教学环节拟围绕以下几个重点进行：1. 全面了解计算机辅助工业设计的基本原理，发展历史与方向；2. 掌握计算机辅助工业设计表达的要素与方法；3. 掌握辅助工业设计重点软件使用；4. 选择合适的设计表达方式完成完整的设计表达。
二、教学内容本次《计算机辅助三维设计课程设计》一般可选择产品设计课程设计的内容，也可由任课老师指定新的内容，课题选定以后，应在教师指导下深入研究产品表现设计表达的问题，制定计算机表现学习的目标，拟订设计的表达方式。
一般可考虑从以下几方面入手进行：点线面元素的合理运用，明暗和肌理效果的运用，透视在计算机中的平面表达方式，能够创造性的掌握最终产品设计效果的绘制与表达，并能够在此基础上了解二维软件与三维软件的综合运用。
要求深入到产品表达细节，运用明暗与肌理，完整准确地进行表达，可选择侧重于产品效果图表现、ＣＡＤ软件与平面软件的综合运用、了解三维建模表达形式。
三、教学要求（含上机及实验要求）１．掌握photoshop/solidworks的基本操作，学习平面及三维软件产品表达的基本方法。
２．掌握photoshop/solidworks等平面软件与三维软件的综合运用，运用多种媒体素材，结合软件的应用，能够用计算机工具快速准确地表达设计效果。
３．实习要求每位同学用photoshop/solidworks完成产品三视图平面效果图与产品透视效果图，用photoshop进行版式设计，计算机打印输出，JPG图形分辨率1600X2200，图形硬拷贝为A4幅面。
本科生《计算机辅助几何设计》课程开设探析
本科生《计算机辅助几何设计》课程开设探析摘要：计算机辅助几何设计是涉及数学及计算机科学的一门新兴边缘学科，在飞机, 船舶, 汽车设计,工程器件模具设计,生物医学图像处理等领域都有着广泛的应用。
为了培养飞行器设计专业具有初步复杂曲线曲面造型知识的专业人才，我校面向飞行器制造专业本科生开设了《计算机辅助几何设计》这门课程。
目的是使学生在学习计算机辅助几何设计理论基础上，掌握基本的参数曲线曲面构造方法，熟悉曲面曲线造型的特点，并对飞机设计中的曲面曲线造型相关技术有更好的认知。
本文从课程内容设置、授课方式等角度进行了探析。
关键词：计算机辅助几何设计; 课程设置; 本科生计算机辅助几何设计是一门迅速发展的新兴几何学科，它应现代工业的发展要求出现，与工业（特别是机械工业）紧密联系。
其理论的每一次重大发展都对工业生产产生巨大影响。
在计算机硬件迅速发展和理论研究日渐成熟的基础上，出现了许多的CAD软件，如著名的CATIA、UG、Pro/E、Solidworks等，这些软件系统在工业生产中得到广泛应用，并迅速转换成生产里，极大的提高了工业产品的研发生产效率。
计算机辅助几何设计的主要研究对象是工业产品的几何形状，其主要目的是解决自由型形状的描述方法，解决传统的画法几何与机械制图无法准确描述的以复杂方式自由变化的曲线曲面[1-2]。
计算机辅助几何设计的出现，改变了传统自由型形状采用”模板-样板-标准样件“的模拟量表示和传递形状信息的方法。
为工业产品复杂外形设计的标准化、数字化提供了途径。
1 《计算机辅助几何设计》课程教学目标计算机辅助几何设计作为现代工业外形设计的重要方法，被广泛应用于飞机、汽车、船舶、模具设计等领域。
对于我校飞行器制造专业的学生来说，毕业后进入相关的行业工作时，将遇到大量与复杂曲面曲线造型相关的知识。
而传统的教学计划中，只针对硕士生开设了相关的课程，本科生对改门学科知识的匮乏也成为制约其在工作单位快速成长的因素之一。
计算机辅助几何造型技术第三版课程设计 (2)
计算机辅助几何造型技术第三版课程设计一、课程设计背景在计算机科学技术的发展中，计算机辅助设计技术已经成为现代设计领域中不可或缺的一部分。
几何造型技术是计算机辅助设计领域中的一项重要技术，可以应用于建筑设计、汽车设计、航空航天设计等各个领域。
计算机辅助几何造型技术第三版课程旨在通过教授基本几何造型原理和使用几何造型软件进行实践操作来培养学生计算机辅助几何造型技术的实践能力和理论思维能力。
二、课程设计目标本课程设计的目标，主要是使学生掌握几何造型技术的使用和基础原理，培养学生的计算机辅助设计能力。
具体可分为以下几个方面：1.学习几何造型原理，能够进行简单的几何造型计算；2.掌握几何造型软件的使用方法，能够进行简单的几何造型设计；3.通过实践操作，掌握几何造型的制作过程，培养实践能力；4.培养学生的团队合作意识和沟通能力，能够独立完成一个小型几何造型项目。
三、课程设计内容本课程设计内容主要包括以下几个部分：3.1 几何造型原理1.基础几何概念的回顾及其应用；2.几何体建模基础原理；3.自由曲面设计基础原理。
3.2 几何造型软件1.几何造型软件的种类及其使用方法；2.SolidWorks软件的使用方法；3.Pro/E软件的使用方法；4.AutoCAD软件的使用方法。
3.3 实践操作1.设计小型几何形体；2.计算几何体表面积和体积；3.制作自由曲面模型；4.进行网格优化和细化。
3.4 项目实践1.小组项目设计；2.撰写终稿及展示。
四、考核方式本课程设计的考核方式将通过以下几种方式来完成：1.期中考试：占总成绩的40%；2.课程作业：占总成绩的30%；3.项目评估：占总成绩的20%；4.课堂表现：占总成绩的10%。
五、总结通过本次计算机辅助几何造型技术第三版课程设计的学习和实践操作，学生可以掌握基本几何造型原理，能够进行简单的几何造型计算，并且掌握几何造型软件的使用方法，能够进行简单的几何造型设计。
在项目实践中，学生将获得更加完整和深入的实践体验，可以培养学生实践能力和团队合作意识。
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计算机辅助几何造型技术课程设计
引言
计算机辅助几何造型技术是一种计算机辅助设计技术，旨在通过计算机的帮助完成几何造型设计。
在当今这个高科技时代，计算机辅助几何造型技术已成为各个领域不可或缺的一部分，例如建筑、汽车工业、航空航天甚至艺术设计等等。
本课程设计旨在通过讲解计算机辅助几何造型技术的基本知识、软件操作技巧以及实际应用案例，提升学生对于计算机辅助几何造型技术的理解和掌握能力，为学生未来的职业发展奠定基础。
课程设计
课程目标
本课程旨在培养学生以下能力：
•理解计算机辅助几何造型技术的基本概念和原理
•掌握计算机辅助几何造型技术的常用软件操作技巧
•运用计算机辅助几何造型技术进行实际应用案例分析与解决问题的能力
•接触并了解计算机辅助几何造型技术在各个领域的应用情况课程内容
第一章：计算机辅助几何造型技术基础概念
•计算机辅助几何造型技术概述
•建模基础
•CAD软件概述及种类介绍
第二章：计算机辅助几何造型技术常用软件学习
•AutoCAD基础操作及绘图原理实战讲解
•3DMAX建模原理与实例操作
•UG NX 10操作实践
•建筑信息模型(BIM)概述及基础操作
第三章：计算机辅助几何造型技术应用案例研究
•汽车设计应用案例研究
•建筑设计应用案例研究
•航空航天设计应用案例研究
•金属加工应用案例研究
课程考核
•平时成绩：包括出勤率、课堂表现、作业成果和实验报告等方面•期末考核：笔试或证书考试
实践操作
本课程将通过以下途径进行实践操作：
•课程中的实例及案例操作
•个人或小组任务设计及实现
•学生提供实际案例或问题，进行辅导及解决
教材及参考书目
•《计算机辅助几何造型技术基础》
•《AutoCAD 2018入门与精通》
•《3DMAX2019建模实战技术》
•《UG NX 10多轴加工实例训练》
•《建筑信息模型BIM基础与实践》
结语
计算机辅助几何造型技术的应用已经深入到各个领域，随着技术的进步和应用的推广，未来相关行业的需求也会越来越大。
本课程设计旨在为学生提供一种计算机辅助几何造型技术的培训方式，帮助学生更好地掌握该技术，为未来的职业发展打下坚实的基础。