¿Qué significa exactamente CAD?
Las personas utilizan características limitadas para describir problemas de diseño de acuerdo con los requisitos de las funciones del sistema, expresan características con estructuras de datos de computadora a través de la formalización y almacenan los datos de "características" descritos por la estructura de datos en la base de datos. De esta forma, el proceso de "diseño" se convierte en el procesamiento de la base de datos. Este proceso puede verse como un proceso de modelado. Los modelos se utilizan para representar objetos reales o abstractos y son la base para el cálculo, análisis, simulación e investigación de los objetos que se procesan. Por lo tanto, el modelo es la encarnación concreta de la estructura real en el sistema CAD y es la base para que el ordenador "reconozca" el producto. Sabemos que las propiedades ("características") que pueden exhibir los productos y las estructuras de ingeniería son ilimitadas, pero los recursos informáticos disponibles y el conocimiento cognitivo humano son limitados. Sólo podemos "conocer" ciertas características de las estructuras reales y sólo podemos abordar ciertos aspectos del diseño estructural de ingeniería y productos.
Según los diferentes modelos, los sistemas CAD generalmente se dividen en sistemas CAD bidimensionales y CAD tridimensionales. Los sistemas CAD bidimensionales generalmente consideran los dibujos de diseño de ingeniería y productos como una colección de elementos geométricos como "puntos, líneas, círculos, arcos, texto, etc." . Cualquier diseño expresado en el sistema se convierte en una figura geométrica y el modelo matemático en el que se basa es el modelo geométrico. Las características geométricas de estos elementos se registran sistemáticamente. Los sistemas CAD bidimensionales generalmente constan de entrada y edición de gráficos, interfaces de hardware, interfaces de datos y herramientas de desarrollo secundarias.
El núcleo del sistema CAD 3D es el modelo 3D del producto. El modelo tridimensional representa la forma real del producto en una computadora como un modelo tridimensional, que contiene información diversa sobre los puntos, líneas, superficies y cuerpos de la estructura geométrica del producto. La descripción de modelos tridimensionales por computadora ha experimentado un desarrollo desde modelos de estructura alámbrica, modelos de superficie hasta modelos sólidos, y la información geométrica expresada es cada vez más completa y precisa, y puede resolver una gama más amplia de "diseños". Entre ellos, el modelo de estructura alámbrica solo utiliza las líneas de borde de la geometría para representar la forma de la geometría. Al igual que la forma construida por la estructura alámbrica, no hay superficie, volumen ni otra información en el modelo. El modelo de superficie utiliza la superficie exterior de la forma geométrica para construir el modelo, como si cubriera una capa de piel en el modelo de estructura alámbrica, de modo que la forma geométrica tenga un cierto contorno, lo que puede producir sombras, espacios en blanco y otros efectos. El modelo carece del concepto de volumen geométrico, por lo que parece un caparazón vacío de geometría. Cuando el modelo geométrico se desarrolla hasta la etapa de modelo sólido, la superficie geométrica cerrada forma un cierto volumen y forma el concepto de cuerpo geométrico. Es como llenar una determinada sustancia en el medio del cuerpo geométrico para darle peso, densidad y otros. Se pueden inspeccionar propiedades de colisión e interferencia de dos cuerpos geométricos. Dado que el modelo del sistema CAD 3D contiene características estructurales más reales, los usuarios pueden reflejar mejor la estructura real del producto o el proceso de fabricación cuando utilizan herramientas de modelado CAD 3D para diseñar estructuras de productos.
Con el desarrollo de la tecnología CAD y la mejora continua de las necesidades de las personas, diversas tecnologías, como la inteligencia artificial, se han ido integrando gradualmente en los sistemas CAD, formando varios sistemas CAD basados en el conocimiento (o sistemas CAD inteligentes). La aplicación del conocimiento ha mejorado enormemente la función de "diseño" y el nivel de automatización del diseño del sistema CAD, ha fortalecido en gran medida el soporte para todo el proceso de diseño de productos y ha promovido el desarrollo innovador de productos y proyectos.
Un sistema CAD autónomo es un sistema CAD que se instala en un ordenador y funciona de forma independiente. Con el rápido desarrollo de la globalización económica y la tecnología de redes, los sistemas CAD en red basados en Internet/Intranet se han desarrollado rápidamente. El sistema CAD en red puede llevar a cabo la definición y el modelado de productos, el análisis y el diseño de productos, la gestión de datos de productos y el intercambio de datos entre varias personas en diferentes lugares de un entorno de red.
Es un medio importante para realizar un diseño colaborativo y puede brindar apoyo a las empresas para que utilicen recursos globales para el desarrollo rápido de productos.
Los sistemas de aplicaciones CAD especializados utilizan herramientas de desarrollo secundarias o funciones de interfaz de datos proporcionadas por los sistemas CAD generales para desarrollar varias tecnologías de diseño profesional en varias herramientas de diseño y herramientas de diseño del sistema CAD en función de sus respectivas necesidades de diseño. el diseño se llevará a cabo directamente de acuerdo con métodos de diseño profesionales, mejorando en gran medida la capacidad de "diseño" y la eficiencia del sistema CAD. Sin embargo, este sistema CAD está desarrollado para carreras específicas y no es universal en el diseño profesional.
Descripción general de la aplicación de la tecnología CAD
La tecnología CAD/CAM (diseño y fabricación asistidos por ordenador) surgió en las industrias militar y de aviación de los países desarrollados a finales de los años cincuenta y a lo largo de la década de 1950. con software y hardware de computadora Ha crecido rápidamente con el desarrollo de la tecnología y la tecnología de gráficos por computadora. En 1989, la Academia Nacional de Ingeniería calificó la tecnología CAD/CAM como uno de los diez logros más destacados en tecnología de ingeniería (1964-1989). En los últimos 30 años, la tecnología y los sistemas CAD se han desarrollado rápidamente y la aplicación de CAD/CAM se ha vuelto popular rápidamente. En los países desarrollados, la aplicación de la tecnología CAD/CAM se ha expandido rápidamente de la industria militar a la industria civil, de las grandes empresas a las pequeñas y medianas empresas, y de las aplicaciones de alta tecnología al diseño y fabricación de electrodomésticos y productos industriales ligeros. . Esta tecnología "fluye" de los países desarrollados a los países en desarrollo.
CAD es un concepto amplio. En términos generales, existen dos tipos de objetos de diseño CAD: uno son productos mecánicos, eléctricos, electrónicos, de industria ligera y textiles, el otro son productos de diseño de ingeniería, es decir, construcción de ingeniería, que se denomina AEC (Arquitectura, Ingeniería); y Construcción) en el extranjero. Hoy en día, el ámbito de aplicación de la tecnología CAD se ha ampliado al arte, el cine, la animación, la publicidad, el entretenimiento y otros campos, generando enormes beneficios económicos y sociales y amplias perspectivas de aplicación.
CAD es el primero y el más utilizado en la industria de fabricación de maquinaria. El uso de la tecnología CAD para diseñar productos no solo permite a los diseñadores deshacerse de la mesa de dibujo, actualizar las ideas de diseño tradicionales, realizar la automatización del diseño, reducir los costos de los productos y mejorar la competitividad de las empresas y sus productos en el mercado, sino que también puede transformar las series originales; operaciones para operar en paralelo, establecer un nuevo sistema de gestión de tecnología de diseño y producción, acortar el ciclo de desarrollo de productos y mejorar la productividad laboral. Los principales gigantes de la aviación, el sector aeroespacial y la fabricación de automóviles en el mundo no sólo utilizan ampliamente la tecnología CAD/CAM para el diseño de productos, sino que también invierten mucha mano de obra, recursos materiales y fondos para desarrollar software CAD/CAM para mantener su posición de liderazgo en tecnología y en el mercado internacional.
El diseño arquitectónico asistido por ordenador (CAAD) es la aplicación del CAD en el campo de la arquitectura, que ha supuesto una auténtica revolución en el diseño arquitectónico. Con el desarrollo del software CAAD, desde el software de dibujo general 2D hasta el software de modelo arquitectónico 3D, la tecnología CAAD se ha utilizado ampliamente, lo que no solo puede mejorar la calidad del diseño y acortar el ciclo del proyecto, sino también ahorrar de 2 a 5 inversiones en construcción. En los últimos años, la inversión de capital anual en construcción de mi país ha alcanzado cientos de miles de millones de yuanes. Si casi 10.000 unidades de diseño de ingeniería en todo el país adoptan la tecnología CAD, la eficiencia de la inversión en la construcción de capital se puede mejorar enormemente.
La tecnología CAD también se utiliza en la industria textil y de la confección. En el pasado, el diseño de patrones, la coordinación de patrones, la transformación de colores, la separación de colores de patrones, los bocetos y la combinación de colores de los textiles y prendas de vestir de mi país se realizaban manualmente, lo cual era lento e ineficiente. En la actualidad, los requisitos del mercado internacional para textiles y prendas de vestir son lotes pequeños, múltiples colores, alta calidad y entrega rápida, lo que hace que los productos textiles de China no sean competitivos en el mercado internacional. La adopción de la tecnología CAD ha acelerado enormemente el ritmo de entrada de las empresas textiles y de prendas de vestir chinas al mercado internacional.
Hoy en día, la tecnología CAD ha entrado en la vida diaria de las personas y ha desempeñado un papel muy importante en el cine, la animación, la publicidad, el entretenimiento y otros campos. La tecnología CAD se utiliza en el rodaje de películas desde hace más de diez años. Las compañías cinematográficas estadounidenses de Hollywood utilizan principalmente tecnología CAD para construir escenas y pueden utilizar la realidad virtual para diseñar escenas que no se pueden completar manualmente. Esto no solo puede ahorrar una gran cantidad de mano de obra y recursos materiales y reducir el costo de filmación de la película, sino que también puede crear un ambiente extraño e inimaginable para la audiencia y obtener enormes ingresos de taquilla.
Por ejemplo, las películas estadounidenses de ciencia ficción como "Star Wars", "Alien", "Jurassic Park" y "Toy Story", que fueron producidas íntegramente mediante animación por computadora tridimensional, han logrado un gran éxito. El éxito de taquilla mundial "Titanic" utilizó una gran cantidad de animaciones tridimensionales y utilizó computadoras para simular todo el proceso del viaje y naufragio del Teck. Además, la tecnología de modelado por computadora se utiliza plenamente en la producción de animación y publicidad y es esencialmente una tecnología de realidad virtual. La tecnología de realidad virtual también se utiliza para juegos de entretenimiento y itinerancia en tiempo real en varios simuladores y escenarios.
En los últimos diez años, con el avance de la ingeniería CIMS y la ingeniería de aplicaciones CAD, la aplicación de tecnología de diseño asistido por computadora se ha vuelto cada vez más común en nuestro país. Cada vez más unidades de diseño y empresas la utilizan. esta tecnología para mejorar la eficiencia del diseño, la calidad del producto y las condiciones de trabajo. En la actualidad, hay docenas de software CAD importados del extranjero en nuestro país. Algunas instituciones de investigación científica, universidades y empresas de software nacionales también han desarrollado su propio software CAD y lo han comercializado. La aplicación de la tecnología CAD en China está en auge.
2. Estado actual de la tecnología en el campo del CAD/CAM
1. Tecnología CAD
La tecnología CAD es una tecnología integral de alta tecnología en informática y otros campos que integra gráficos por computadora, bases de datos, comunicación en red y otros conocimientos. Es una parte importante de la tecnología de fabricación avanzada; también es una tecnología clave para mejorar el nivel de diseño, acortar el ciclo de desarrollo de productos y mejorar la competitividad de la industria. Las características de la tecnología CAD son cambios tecnológicos extensos y complejos, rápidos, competencia feroz, grandes inversiones, altos riesgos y alto rendimiento. El software CAD/CAM moderno y conocido es de gran escala, tiene muchas funciones y tiene sistemas complejos. Es difícil mantenerse al día con el rápido desarrollo de plataformas de hardware y entornos de desarrollo, así como con los requisitos cambiantes y crecientes de los usuarios.
2.2 entorno hardware. Sistema CAD
En la actualidad, el entorno de hardware del sistema CAD son principalmente estaciones de trabajo de ingeniería y computadoras personales. La estación de trabajo es un sistema informático interactivo con informática científica de alta velocidad, procesamiento de gráficos enriquecido y funciones flexibles de gestión de redes y ventanas. Generalmente, tiene una unidad central de procesamiento (CPU) con una longitud de palabra de 32 o 64 bits, utiliza ampliamente tecnologías RISC, superescalar, supercanal y de instrucción ultralarga, tiene un sistema operativo Unix y un sistema de gestión X-window. y se ejecuta en un entorno de red distribuido. Las estaciones de trabajo más populares actualmente incluyen: la estación de trabajo SPARCStation10 de Sun, la estación de trabajo HP-PA de Hewlett-Packard, la estación de trabajo Alpha de DEC, la estación de trabajo SGI y la estación de trabajo RS/6000 de IBM. Aunque las estaciones de trabajo tienen un rendimiento superior y una rápida velocidad de procesamiento de gráficos, son muy caras, lo que actualmente limita en cierta medida la promoción de la tecnología CAD/CAM.
En el pasado, las computadoras personales eran muy diferentes de las estaciones de trabajo en términos de computación, gráficos, redes y procesamiento paralelo. El software de sistema como DOS y Windows que se ejecuta en computadoras personales es inferior al software de sistema en estaciones de trabajo en términos de confiabilidad, seguridad, eficiencia, etc. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la tecnología de hardware informático, la mejora continua de la potencia informática y las capacidades de procesamiento de gráficos de las computadoras personales y la mejora gradual de los sistemas operativos, la brecha de rendimiento entre las computadoras personales y las estaciones de trabajo profesionales RISC/Unix se ha reducido gradualmente. En particular, el lanzamiento de los chips PentiumPro y Pentium II de Intel y Windows NT de Microsoft han hecho que las computadoras personales sean completamente competitivas con las estaciones de trabajo de gama baja en términos de rendimiento. El bajo precio de las computadoras personales ha jugado un papel irreemplazable en la popularización de las aplicaciones CAD.