計算機的繪圖方法決定了它的效率和功能,因此壹直是CAD研究中的重要內容。只有簡單快速地繪制圖形,CAD系統才能更具實用性。概括起來,主要有五種類型:
1, ?等高線法
任何二維圖形都是由線組成的,線是幾何特征在所描述的實體的不同表面上的投影所產生的輪廓線的集合。所謂等高線法,就是把這些線仔細畫出來,只取決於線的端點坐標,不分先後,沒有約束。所以相對簡單,應用範圍廣,但是繪圖工作量大,效率低,容易出錯,尤其是不能滿足系列化產品圖形的設計要求,生成的圖形不能用尺寸參數修改。
等高線法通常有兩種畫法。壹種是編制程序,是由程序控制的靜態自動繪圖方法。其次,使用交互式軟件系統,將計算機屏幕視為畫板,通過鼠標或鍵盤選擇屏幕菜單,根據人機對話生成圖形。AutoCad繪圖軟件就屬於這種方式。
2, ?參數化方法
等高線法繪制圖形效率低,即使改變壹個集合的大小,也必須修改程序或重畫相關部分。但在實際的CAD中,人們往往會面臨系統化的設計,即基本的幾何延伸關系不變,改變的只是形狀。參數化方法是先建立圖形和尺寸參數之間的約束關系,每個可變尺寸參數用壹個變量來表示,並賦予壹個默認值。在繪圖時修改不同的尺寸參數,可以得到不同的繪圖。該方法簡單、可靠、繪圖速度快,但不適用於約束不確定、結構可能頻繁變化的新產品設計。通常用於建立已經定型的系列產品的圖形庫。利用壹套幾何模型,可以隨時調出所需產品模型的圖紙,也可以進行約束不變的修改設計。
參數化方法也有兩種工作模式:程序繪制和交互繪制。在程序繪圖中,參數必須代入程序或在程序運行的早期輸入。在交互式繪圖中,帶有默認值的參數圖首先以圖形文件的形式存儲在系統中,使用時調入,通過人機對話改變參數。
參數化方法是目前廣泛使用的繪圖方法,多用於各單位建立的標準件庫和定型系列產品庫。但由於大圖形參數化的復雜性,在壹般系統中應用並不廣泛,主要用於實現特殊系統的參數化設計。為了解決這壹問題,提出利用參數化符號的嵌套技術來解決復雜圖形的參數化。具體來說,首先將復雜圖形分成若幹部分,分別構建參數化圖形符號,然後通過調用參數化圖形符號形成嵌套的參數化圖形符號,每個部分可以改變大小,形成壹個新的圖形。這樣既解決了復雜圖的參數構建問題,又簡化了參數圖的調用過程,用戶只需給當前的參數圖賦值即可。
3、原始拼寫法
圖形元素拼寫法是將各種常用的具有壹定專業意義的圖形元素存儲起來,建立壹個庫。設計繪圖時,根據需要調用合適的圖形元素進行拼接。該方法可用於新產品的設計和繪圖,其效率遠高於等高線法。通常圖形元素的定義和建庫都是基於公司的產品形態特征。建立壹個包羅萬象、通用的圖形元素庫是非常困難的,所以大部分圖形元素庫都是適用於壹定範圍的。
圖元的拼寫方法應以參數化方法為基礎,每個圖元實際上都是壹個參數化的小圖形。具有固定尺寸參數的圖形元素在實際應用中幾乎沒有使用價值。
原語拼寫方法可以通過從屏幕菜單中拾取選項來交互組合,也可以通過選擇和調用程序中的每個原語子程序來操作。
4.尺寸驅動方法
這是壹種交互式變量設計方法。在繪制之初,根據設計者的意圖,在屏幕上快速繪制草圖,然後根據產品結構和形狀的需要,為草圖建立尺寸和形狀約束,由約束驅動草圖變成水平和垂直,尺寸也是壹壹對應的。該方法擺脫了繁瑣的幾何坐標點的提取和計算,保留了圖形所需的矢量大小,繪圖質量好,效率高。它使設計者不拘泥於壹些繪圖細節(如壹條線是否平行和垂直於另壹條線,它的端點坐標是什麽等。),而是著眼於結構是否能滿足功能需求,從而支持快速概念設計,想什麽畫什麽,見什麽想什麽,繪圖設計過程生動直觀。至於那些繪圖細節,只要已經建立了約束,就全部由系統來做。尺寸驅動方法是圖形處理乃至CAD實體建模的研究熱點之壹。其原理和應用可應用於裝配設計,改善零件間的尺寸約束關系,支持產品零件間的驅動壹致性。
以上方法各有不同。圖元裝配法雖然參考了參數化方法的技術,但它強調用沒有零件含義的圖元裝配新圖形來支持產品設計。參數化法重視已建立或修改的產品的系列化和標準化繪圖。尺寸驅動法是壹種可變設計方法。現有的草圖後面是約束,可以隨時添加、刪除和修改,繪圖隨時由新的約束驅動。因此,它不僅支持新產品的設計,還支持快速概念設計。但參數化規則是先有結構框架模型,先有約束關系,再生成圖形。擴展空間很小,只能改變嚴格形狀和位置約束下的尺寸參數,所以壹般不能支持新產品的開發。
5、三維立體投影法
如果在計算機三維建模環境下開始設計,不僅可以更直觀、更全面地反映設計對象,還可以減輕設計人員的負擔,提高設計質量和效率。即如果將三維設計結果以二維圖紙的形式輸出,只需利用三維幾何造型軟件系統中提供的二維投影功能,加上壹些必要的修改,補充尺寸標註、公差和技術要求,就可以輕松實現。這種方法是最理想的,既使設計直觀,又最大限度地減少了二維繪圖的工作量。另外,由於二維圖是由三維圖投影而來的,兩者之間是壹壹對應的,所以修改二維圖中的尺寸後,可以直接反饋到三維實體中,三維實體也會隨之變化。可以預見,這將是未來計算機繪圖的主要方法。