第一章计算机绘图概述

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1、第一章第一章 计算机绘图概述计算机绘图概述 一、一、 计算机绘图的产生与发展计算机绘图的产生与发展 长期以来，人们一直使用诸如丁字尺、三角板、圆规和铅笔等绘图工具在图板上进行各种工程图样的绘制，这种手工绘图不仅速度慢、精度低、劳动强度大，而且在更改图纸设计时同样费时费力，出图效率低，这势必会延长新产品设计开发周期，影响产品的竞争力。计算机绘图正是为了克服手工绘图的这些缺点，并随着电子工业的发展而产生的。 计算机绘图是计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE）的重要组成部分，是 CAD/CAM 技术的基础和研究的核心内容之一。它随着 CAD/CAM 日益广泛的应

2、用而形成一门新的学科计算机图形学。计算机图形学将传统的图形学、几何学、应用数学同现代的计算机技术相结合，与 CAD 形成一门新兴的边缘学科。 近十几年来，随着计算机硬件水平的提高和成本的不断降低以及软件开发研究的飞速发展，CAD 与计算机绘图已开始进入普及化与实用化阶段，并沿着以下几个方面发展： 由被动式绘图向交互式绘图方向发展 被动式绘图，是由人工用高级语言编制程序输送给计算机，再由计算机控制绘图机输出图形。在绘图过程中，人无法干预，不能适时修改。如需 改图，则只能修改原程序，所以效率低，不能满足 CAD 技术的需要。 交互式绘图，图形则显示在屏幕上，设计人员通过键盘或图形输入板（数字化仪）

3、等输入设备，以人机对话方式修改设计方案。该方法灵活、方便，目前已在 CAD/CAM 中得到普遍应用，并且在不断提高和发展。特别是 AutoCAD 交互式绘图软件包的广泛应用，更加速了交互式绘图取代被动式绘图的进程。 向逐步形成一个完善的计算机辅助工程系统发展 在 CAD 与 CAM 一体化的基础上，进一步发展计算机辅助测试与模拟、计算机辅助质量控制（CAQ），使软件形成一个完善的辅助工程系统，是未来工业设计、管理自动化的必然趋势。 几何造型技术 研究用一些基本的方法和手段来表达、存储、显示各种三维立体，隐藏线和隐藏面的判断和消除。此外，还研究三维空间布局技术。 三维信息重建技术 研究由三视图建

4、立并显示正确的立体图。 应用软件开发环境的通用化和标准化 提高算法的可靠性和效率 二、计算机绘图的应用二、计算机绘图的应用 计算机绘图在人与计算机之间建立起直观和高效率的对话手段，随着计算机的发展和应用已深入到各个领域。其主要应用领域如下： (1) 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 这是计算机技术在工程界应用的最重要的领域。设计人员除用计算机完成大量分析计算工作之外，还要利用各种图形软件，如 AutoCAD 等，将构思以图样形式表示在屏幕上，供审查、修改。设计完成后，绘图机按指令自动绘制出图样或将图样进行储存，还可输出加工信息，供生产使用。 (2) 系统模拟、仿真和绘制动画 利用计算机产

5、生物体随时间而变化的图形，从而建立研究对象的数学模型，可以生动地描述一些客观现象。计算机图形技术可以应用于各种模拟器的背景变化，如飞行模拟器、汽车驾驶模拟器等。这些模拟器可以用来对受训者进行地面训练、对客观复杂系统的结构和行为进行动态仿真和表演，还可利用计算机产生有色彩与明暗效应的动画，模拟自然环境拍摄电影、电视和动画片。 (3) 过程监控 可以使用这项技术对生产及交通进行管理。 (4) 绘制各种图形与图表 应用计算机绘图技术可以绘制各行各业使用的图形和图表。 (5) 计算机辅助教学（CAI） 计算机图形生成技术，可以使教学内容形象、直观、生动地表现出来，从而提高学生的学习兴趣和改善教学效果。

6、 总之，计算机绘图的应用非常广泛，随着计算机技术、装备的不断发展，其前景更加引人入胜。 三、计算机绘图系统三、计算机绘图系统 一个完整的计算机绘图系统包括硬件系统和软件系统两大部分。 (1) 硬件系统 计算机绘图硬件系统是一个以计算机为核心设备的系统，由计算机、输入设备、输出设备三部分组成。输入设备有：键盘、鼠标、数字化仪等。输出设备有：显示器、打印机、绘图机等。 (2) 软件系统 计算机绘图软件一般分为功能软件和应用软件两类。前者是用高级语言编写的使用频率较高的通用性强的基本绘图软件，如画椭圆、正多边形、矩形等功能子程序。后者是专门性的软件，是在绘图软件包的基础上，根据专业和产品的特点而开发

7、的专用性很强的软件，如画机械图、建筑图、印刷线路图等所用软件。 前几年，研制的许多绘图软件包，如 TANGO、AutoCAD、高华 CAD、天目 CAD 等，它们的推广与普及，实现了从手工尺规绘图过度到计算机绘图设计手段的更新。近几年，由于基于特征的参数化三维 CAD设计绘图软件在微机上的广泛应用，如 Pro/E、UG、CATIA、MDT 等，使设计从三维开始成为可能，使计算机绘图设计手段跃上一个新台阶。相信随着变量化技术的进步，将会使计算机绘图软件功能提升到一个更高的层次。 第四章第四章 AutoCAD 基本知识基本知识 第一节第一节 AutoCAD 的基本功能的基本功能 AutoCAD 是

8、美国 Autodesk 公司于 1982 年 10 月首次推出的一个交互式绘图软件包，是目前世界上应用最广泛的 CAD（Computer Aided Design）软件之一。AutoCAD 由一个功能非常有限的绘图软件发展成为现在功能强大、性能稳定、市场占有率位居世界第一的 CAD 系统。目前，AutoCAD 已在机械、电子、造船、汽车、城市规划、建筑、测绘、航天、兵器、轻工、纺织等领域中得到了广泛的应用 一、运行环境一、运行环境 安装运行 AutoCAD 2002，建议计算机系统配置为： CPU：Intel Pentium 450MHz 以上。 内存：128MB 以上。 硬盘：300MB 以

9、上硬盘空间。 彩显：1024x768x64K VGA 外设：鼠标或其他定点设备，光盘驱动器，喷墨打印机或绘图仪。 二、初始屏幕二、初始屏幕 AutoCAD 2002 的启动 将 AutoCAD 2002 安装到计算机上后，系统自动在操作系统桌面上创建一个“AutoCAD 2002”快捷图标 ，同时在任务栏上“开始”菜单中的“程序”子菜单下添加了“AutoCAD 2002”菜单项，如图 4-1 所示。 图 4-1 三、工作界面三、工作界面 启动 AutoCAD 2002 系统后，其绘图工作界面如图 4-2 所示。 图 4-2 四、坐标系统四、坐标系统 AutoCAD 为用户建模提供了一个绝对的坐

10、标系，称为世界坐标系（WCS，World Coordinate System），它有三个相互垂直的坐标轴：X、Y 和 Z 轴。 相对于世界坐标系 WCS， 用户可以根据需要创建无限多个用户坐标系 （UCS， User Coordinate System） ，以方便设计绘图，特别在三维建模时更显突出。 用户可以根据绘图窗口显示的坐标系图标区别 WCS 和 UCS。如图 4-3 所示，图（a）为 WCS 图标，图（b）为沿（-1,-1,1）方向观察时的 WCS 图标，图（c）为将 WCS 坐标原点移动一个新位置后的 UCS 图标。 图 4-3 五、五、AutoCAD 命令和数据的输入命令和数据的输

11、入 利用 AutoCAD 交互式绘图时，可以用以下五种方法中的任一种输入命令： (1) 使用键盘在命令行输入命令 (2) 使用鼠标激活下拉菜单中的菜单命令 (3) 使用鼠标激活工具栏中的图标命令 (4) 使用键盘快捷键激活命令 (5) 使用键盘操作键激活命令 六、六、ActiveAssistant 帮助功能帮助功能 命令格式： 命令行 Command: ASSIST 工具栏 【Standard Toolbar】工具栏 下拉菜单 【File】下拉菜单Active Assistance 例如，当激活画线命令（LINE）后, 在弹出的“Active Assistance”窗口中显示了该命令的功能解释

12、，如图4-4 所示。 图 4-4 第二节第二节 AutoCAD 的基本操作的基本操作 一、文件操作一、文件操作 AutoCAD 图形文件的操作主要包括： 建立新的图形、 打开已有的图形、 保存图形和关闭图形等四个方面。 建立新的图形 1. 命令格式 命令行 Command: NEW 工具栏 【Standard Toolbar】工具栏 下拉菜单 【File】下拉菜单New 图 4-5 2. 操作 按以上任一种方法执行建立新图的命令后，将弹出“AutoCAD 2002 Today”窗口，如图 4-5 所示。可以发现系统已自动打开的 “Create Drawings”选项卡，通过选择“Select

13、how to begin：”下拉列表框中的三个选项：“Template”、 “Start from Scratch”和“Wizards”中的任何一项都可以开始创建一幅新的图形文件。 二、图形界限设置二、图形界限设置 AutoCAD 的图形界限是用户可以使用的绘图区域。一般在绘图前都要进行该项设置，正如我们在常规绘图前要选择合适的图纸幅面一样。 1. 命令格式 命令行 Command: LIMITS 下拉菜单 【Format】下拉菜单Drawing Limits 2. 操作 执行上述操作后的命令行提示如下： Command: limits /回车，激活LIMITS命令 Reset Model s

14、pace limits: Specify lower left corner or ON/OFF : /指定图形界限左下角点的坐标 Specify upper right corner : /指定图形界线右上角点的坐标 命令中的ON/OFF选项用于设置图形界限检查的开关状态。选择 ON，打开界限检查，此时系统将检测输入点，并拒绝输入界限外的点；选择 OFF，关闭界限检查，系统不再对输入点进行检测。 通过上述设置后的矩形区域即为图形绘制范围，如图 4-6 所示。 图 4-6 三、单位和精度设置三、单位和精度设置 绘图前，通常要求设置绘图单位和精度，以适应用户设计对象的需要。 1命令格式 命令行

15、Command: UNITS 下拉菜单 【Format】下拉菜单Units 2操作 执行完上述操作后，将弹出“Drawing Units”对话框，如图 4-7 所示。通过该对话框可以 设置绘制图形所需的单位和精度。 图 4-7 四、图层设置四、图层设置 在用 AutoCAD 绘制一幅图形前，通常需要设置图层、颜色、线型、线型比例和线型宽度等特性。 （一）、图层的设置 1.命令格式 命令行 Command: LAYER 工具栏 【Object Properties】工具栏 下拉菜单 【Format】下拉菜单Layer 2. 操作 执行完上述操作后，将弹出“Layer Properties Man

16、ager（图层特性管理器）”对话框，如图 4-8 所示。通过该对话框可以设置绘制图形 时所需的图层、颜色、线型和线型宽度等特性。 图 4-8 该对话框中各栏的功能如下： (1) 新建图层 单击对话框右上角的按钮，则在层列表中增加一个名称为“Layer1”的新图层，此时的层名“Layer1”呈蓝色闪烁，可以重新命名层名。如果需要建立多个图层，只需再点击 New 按钮。更好的方法是：在新建一个图层后，直接回车或在更改层名后输入一个逗号，就会再新 增一个图层。 (2) 删除图层 选择一个图层，单击对话框右上角的 按钮，或点击键盘上的 Delete 键，则可删除该图层。若该层不能被删除，则会弹出一个警告对话框，如图 4-9 所示。其中，0 层是基础图层，Defpoints 层是系统自动创建的图层。 图 4-9 (3) 置为当前图层 选择一个图层，单击对话