1.1　CAD绘图系统

计算机辅助设计技术的飞速发展，推动着制造业从产品设计、制造到技术管理一系列深刻、全面、具有深远意义的变革，这是产品设计、产品制造业的一场技术革命。

1.1.1　认识CAD

计算机绘图是20世纪60年代发展起来的新型学科，是随着计算机图形学理论及其技术的发展而来的。图与数在客观上存在着相互对应的关系，把数字化了的图形信息通过计算机存储、处理，并通过输出设备将图形显示或打印出来，这个过程称为“计算机绘图”，而研究计算机绘图领域中各种理论与实际问题的学科称为“计算机图形学”。

20世纪40年代中期在美国诞生了世界上第一台电子计算机，这是20世纪科学技术领域的一个重大成就。

20世纪50年代，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）研制的旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件而诞生。该显示器可以显示一些简单的图形，但因其只能进行显示输出，故称为“被动式”图形处理。随后，MIT林肯实验室在旋风计算机上开发出了SAGE空中防御系统，第一次使用了具有指挥和控制功能的CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）显示器。利用该显示器，使用者可以用光笔进行简单的图形交互操作，这预示着交互式计算机图形处理技术的诞生。

20世纪60年代是交互式计算机图形学发展的重要时期。1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland在其博士论文《Sketchpad：一个人–机通信的图形系统》中，首次提出了“计算机图形学”（Computer Graphics）这个术语，他开发的Sketchpad图形软件包可以实现在计算机屏幕上进行图形显示与修改的交互操作。在此基础上，美国的一些大公司和实验室开展了对计算机图形学的大规模研究。

20世纪70年代，交互式计算机图形处理技术日趋成熟，在此期间出现了大量的研究成果，计算机绘图技术也得到了广泛的应用。与此同时，基于电视技术的光栅扫描显示器的出现也极大地推动了计算机图形学的发展。20世纪70年代末至20世纪80年代中后期，随着工程工作站和微型计算机的出现，计算机图形学进入了一个新的发展时期。在此期间相继推出了有关的图形标准，如计算机图形接口（Computer Graphics Interface，CGI）、图形核心系统（Graphics Kernel System，GKS）、程序员层次交互式图形系统（Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics System，PHIGS）以及初始图形交换规范（Initial Graphics Exchange Specification，IGES）、产品模型数据转换标准（Standard for the Exchange of Product model Data，STEP）等。

随着计算机硬件功能的不断提升、系统软件的不断完善，计算机绘图已广泛应用于各个相关领域，并发挥着越来越大的作用。

1.1.2　CAD系统的组成

计算机绘图系统由硬件系统和软件系统组成。其中，软件是计算机绘图系统的核心，而相应的系统硬件设备则为软件的正常运行提供了基础保障和运行环境。另外，任何功能强大的计算机绘图系统都只是一个辅助工具，系统的运行离不开系统使用人员的创造性思维活动。因此，使用计算机绘图系统的技术人员也属于系统组成的一部分，将软件、硬件及人这三者有效地融合在一起，是发挥计算机绘图系统强大功能的前提。

1．硬件系统

计算机绘图的硬件系统通常是指可以进行计算机绘图作业的独立硬件环境，主要由计算机主机、输入设备（鼠标、键盘、扫描仪等）、输出设备（图形显示器、绘图仪、打印机等）、信息存储设备（主要指外存，如硬盘、软盘、光盘等）以及网络设备、多媒体设备等组成，如图1-1所示。

图1-1

2．软件系统

在计算机绘图系统中，软件配置的高低决定着整个计算机绘图系统的性能优劣，是计算机绘图系统的核心。计算机绘图系统的软件可分为3个层次，即系统软件、支撑软件和应用软件。

• 系统软件：如Windows 10等。
• 支撑软件：一般的三维、二维图形软件，如UG、Pro/E、AutoCAD等。
• 应用软件（模块）：如AutoCAD中的“二维草图与注释”“三维建模”等应用模块。