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第4讲 二维CAD系统技术及小型CAD系统开发简介 华中科技大学机械学院CAD中心 吴义忠 王波兴 cad.wyz@hust.edu.cn 主要内容 功能分析 体系结构 关键技术 交互技术 VCAD介绍 4.1 功能需求 4.3 部分关键技术 菜单技术 Menu 3）界面设计原则 6）界面质量评价 4.6 小型CAD系统VCAD介绍 基本图元创建功能 图元选择功能 图元编辑功能 视窗Zoom功能 橡皮筋功能 文件功能 Undo/Redo功能 创建图元 全局图元链表：保存模型的全部实体图元 CVCadDoc::m_EntityList 实体创建过程——对象调用 用户输入(CCommand) + 创建对象(CEntity) CCommand/CEntity对象及其派生对象 图元选择 图元选择实体集 DOC::m_selectArray 记录选中的实体图元指针 实体包容盒：鼠标左键单击时，处在实体包容盒内的实体才能被选中 图元的各种显示模式：选中、拖动、正常 图元编辑 编辑（Modify）命令也从CCommand派生 编辑过程：关键点变换（如旋转），删除原实体（作删除记号），创建新实体 视窗功能 各种常用的Zoom: All/Extent, In/Window, out, pan 座标系：用户坐标系与屏幕座标系 不改变模型的内容，只改变显示 橡皮筋及拖动 鼠标事件（按下，移动，释放） “异或”模式(R2_NOT)——恢复屏幕背景颜色 鼠标移动事件：擦除源实体，画新实体 文件保存与打开 文档序列化与反序列化 cad文件的DXF转换 Undo/Redo 显示实体的原则：每个实体，显示不超过当前操作数的最大一个未作删除标记的版本。 当前操作数 实体操作数 实体集存储数据结构 Undo过程：当前操作数减1 Redo过程：当前操作数加1 * * 集设计、计算与绘图于一体，实用化程度高；符合国家有关机械设计的标准；全汉化界面、多级弹出式菜单、图标菜单及对话框等接口形式；提示醒目，操作简单，容错能力强，适合从事机械设计的人员使用。 辅助工程绘图 零件计算与分析 汉字标注 　 装配图自动消隐和明细表自动生成 基于尺寸驱动的参数化设计 交互式参数化零件建库工具 智能尺寸标注与符号标注 参数化标准件、常用件、夹具零件库 简图符号库 多种信息查询 图号编码与管理 …… Windows、TCP/IP协议、DBMS 基本图形定义 基础算法库 交互界面工具 图形库管理 图形编辑管理 图形显示管理 文件输入输出 内存数据管理 二次开发接口 数据库 专业应用开发工具 尺寸 标注 工具 设计 计算 工具 标准件库 工具 专业 符号 工具 查询管理 工具 协同管理 工具 工艺设计 工具 4.2 体系结构 参数化管理 通用层 专用层 数据层 1）基本图形生成（图形学） 2）图形的基础算法（图形学） 3）参数化技术 4）内存管理技术 5）二次开发技术 6）通用图形库技术 1）基本图形生成（图形学） 直线、圆弧、曲线、字符及其它组合图形的生成与显示算法等 关键在于：效率和稳定性 2）图形的基础算法（图形学） 1）基本数学运算：如矢量计算、矩阵运算、方程求解、插值计算等 2）图形基本算法：如填充算法、相交计算、裁剪算法、曲线离散等 3）度量、物性计算：如长度、角度、距离、面积、质量等 4）几何验证算法：如是否平行、垂直、相交、干涉及包容性等判断检验等 关键在于：效率和稳定性 3）参数化技术(举例） 提供方便的尺寸定义及图形的参数驱动技术，用户可高效绘制、修改图形。 参数化（Parametric）设计也叫尺寸驱动（ Dimension-Driven），是CAD技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。 目前参数化技术大致可分为如下三种方法：（1）基于几何约束的数学方法；（2）基于几何原理的人工智能方法；（3）基于特征模型的造型方法。 其中数学方法又分为初等方法（Primary Approach）和代数方法（Algebraic Approach）。 a b d c e 参数化管理工具 1）约束定义工具：如共点、共线（同轴）、共面、平行、垂直、距离、角度等 2）约束求解算法：约束分解、求解序列规划、数值迭代求解、推理求解等 3）变量驱动管理（变量表） 能够检查出约束条件不一致，即是否有过约束和欠约束情况出现。 算法可靠，即当给定一组约束和物体的拓扑描述后能够解出存在的解。 交互操作的求解速度要快，每一步设计操作都能得到及时的响应。 在构造形体的过程中允许修改约束。 应能容许广泛的尺寸约束类型并且容