1、 第第 3章章 机械工程机械工程 CAD图形学基础图形学基础机械 CAD 3主要内容l 图形分类与图形标准 l 工程问题的图形建模 l 数字图形基本表达 l 三维数字几何图形数据模型 l 图形求交 l 点的运算 l 图形变换 l 图形显示 l 计算机图形学逆问题 机械 CAD 4计算机图形学是研究在计算机上对图形进行生成、构造、变换、显示、修改、编辑、更新和管理的科学。机械 CAD 5无论实际二维 (2D)、三维 (3D)图形多么复杂，从构成层次来讲，可归纳为点、线、面、体四个层次 。二 维图形无论多么复杂，其基本构成要素为线段、圆、圆弧、样条曲线和文本。三维图形从构造方法来讲，分两种：l 一
2、种是 “ 自顶向下 ” 的方法，实体由基本体素 (标准体素primitive)经过布尔运算 (交、并、差 )生成，即 构造实体几何法 (CSG)l 另一种是 “ 自底向上 ” 的方法，按点 (point) 线架(wireframe) 截面 (section profile) 实体和曲面 (solid surface)顺序构成，即 边界表达方法 (Brep)。机械 CAD 63.1 图形分类与图形标准对人类而言， “ 一幅图胜过万语千言 ” ，人擅长的是形象的直观的思维 (识别、判断、选择 )。而计算机则本质上是一个 0、 1二进制机器，长处在于数值运算快、 存贮量大、表达精确，便于检索。因此作
3、为人机结合的交互式工程 CAD软件，在计算机内进行的是 0、 1数值运算与存贮操作，而对外则必须转化为图形方式输入与输出、显示。 扫描仪的输入，显示器、打印机的输出是光栅点阵图形、绘图机输出的是矢量图形。机械 CAD 73.1.1 矢量图机械 CAD 83.1.2 点阵图 机械 CAD 9点阵图生成、处理简单容易，但不便检索修改，存贮量大，矢量图则便于修改检索和参数化，数据库存贮量少，但处理复杂。计算机图形学需要研究点阵图、矢量图与数值的相互关系和变换。对于工程设计师和工程分析师而言，重点是矢量图形，点阵图形主要应用于数字图像处理和艺术动画仿真制作。机械 CAD 103.1.3 图形标准及软件中的分类 由于设计工程师们从事的领域不同，如机械、结构、建筑、艺术、电气、液压、土木等，以及图形设备种类不同，对图形分类就千差万别，尤其在子类图形分类上。为此提出了图形分类与表达的标准化问题。20世纪 80年代以来，国际标准化 ISO组织先后宣布了 GKS、 GKS3D、 PHIGS、 CGI、 IGES、 STEP图形标准。另外 Autodesk公司的 DXF亦成为事实上的工业图形交换标准。
