- 相關推薦
計算機輔助軟件CAD的開發與應用論文
CAD是一款用于圖形繪制處理的輔助計算機軟件，各種以CAD技術為基礎的計算機繪圖軟件種類也較為多樣。
該軟件設計人性化，操作簡單容易上手，圖形繪制處理功能強大，具有良好的兼容能力，被廣泛應用于各行各業。本文從CAD發展歷程切入，簡要分析其技術的基本原理特點，以及開發應用。
CAD是目前使用率最高的計算機繪圖軟件，其強大的功能，優良的兼容性，都使其在實際運用中給使用者提供了最好的感受。它是一個開放的平臺，可以在目前基礎上進行二次開發，不斷提升相應功能和性能，以給使用者更完美的體驗。
一、CAD發展歷程簡述
CAD是Computer Aided Design的簡稱，在上世紀六十年代由美國麻省理工學院提出。但限于當時硬件設施水平，只有美國通用汽車公司和波音汽車公司自主開發了交互式的繪圖系統。直到上世紀七十年代，相關硬件設施水平不斷提高，交互式繪圖系統才在美國工業界逐步推廣。
到了上世紀八十年代，在PC機迅速推廣之后，其技術迎來了快速發展，甚至出現CAD系統專業開發公司。Autodesk公司開發的CAD系統因其可免費拷貝得到了業界的廣泛使用，加之該系統具有一定開放性，促使該系統得以迅速升級，通過不斷發展，才有了今天所使用的CAD。
我國CAD技術是在國外CAD平臺基礎上進行二次開發得到的，隨著我國經濟不斷發展，各行各業對其技術的需求日益提升，國內眾多開發商對該技術進行了二次開發，使其真正在國內得以普及。目前，國內技術開發商不僅在提供優秀的軟件平臺，更在積極推進國內CAD技術產業聚合，以期形成國產CAD聯盟，為國內經濟發展和技術升級作出重大貢獻。
二、CAD基礎技術簡介
CAD作為輔助計算機繪圖軟件，在各行各業中均得到了廣泛的應用，諸如設計行業、制造行業、建筑行業等。CAD的技術基礎主要可以分為兩類，一類是參數化造型，一類是變量化造型，這兩種造型理論都是以實際數據作為約束條件的造型技術。
參數化造型技術是編程者提前設定幾何圖形的尺寸約束條件，以便使用者在造型過程中使用。幾何圖形所包含的所有尺寸參數，都可以用對應的坐標來表示，這些坐標還可以生產另外的幾何圖形。參數化造型有四個方面的特點，分別是全尺寸約束、基于特征、全數據相關和尺寸驅動設計。全尺寸約束主要是指參數化造型將圖形尺寸和形狀結合到一起，通過實際尺寸數據對圖形形狀形成進行控制。
基于特征主要是指將幾何圖形具有代表性的尺寸參數定設為特征，并將這些尺寸參數存儲起來，作為可調參數以生成實體。尺寸驅動設計主要是指通過編輯圖形的尺寸參數就可以起到改變圖形形狀的作用。全數據相關主要是指修改圖形尺寸參數會導致圖形其他尺寸全部更新。
變量化造型技術的基礎是參數化造型，通過改進參數化造型而產生的設計思想。變量化造型保留了參數化造型的一部分設計特點，但在約束定義這方面做出了重要的改進。變量化造型技術將尺寸參數的約束條件進一步劃分成形狀條件約束和尺寸條件約束，消除了參數化造型單一尺寸約束所存在的缺陷。
三、CAD軟件開發
1.CAD軟件開發的必要性
隨著該技術普及，各行各業對專業性CAD軟件的需求也在與日俱增。雖然現在有許多不同類別的CAD軟件，但是大部分都是通用型的CAD軟件，缺少一些專業領域的技術支持，給該技術的發展形成了一定阻礙。不僅如此，在使用通用性軟件時，經常會遇到一些不便之處，比如一些專業曲線的繪制、常用機械零件的繪制以及一些標準參數設計公式的查詢運用等，在通用軟件中這些功能都比較缺乏。因此，根據不同行業的不同需要，在現有的技術基礎上，對其進行二次開發，擴充其功能的覆蓋范圍，使其更具有針對性，是十分必要的。
2.CAD軟件開發內容及要求
開發CAD技術應該從三個方面入手，一是根據設計任務和功能要求編寫各種用戶自定義函數、設計人機交互界面和建立所需的數據圖塊文件庫，并形成若干類型文件;二是根據使用者的要求建立更人性化的管理菜單MNU，這可以在CAD原菜單的基礎上根據使用者所需加入相應內容，甚至還可以直接添加相應的菜單文件，然后通過交互方式添加到該系統中;三是為了方便CAD軟件系統進行初始化操作，可以在ACAD.LSP等文件中加入一些優化內容。
CAD開發要滿足幾個基本要求，一是正確性，滿足相關功能要求，結果正確。二是可靠性，軟件運行狀態優良，容錯率高。三是完整性，相關程序和文檔資料齊全。四是實用性，軟件界面設計要便于操作。五是可維護性，能夠簡便地修改軟件程序以及功能部分擴充。
3.CAD開發手段
由于軟件類型較多，這里以Auto CAD為例進行分析。對其進行二次開發，主要使用的工具有Visual Lisp、VBA、ADS、ObjectARX和API等。
Visual Lisp是lisp的延伸與拓展，是Lisp語言的可視化開發技術，該技術使Lisp開發工具得到了質的提升。其主要有以下特點。一是能夠兼容lisp。二是其開發環境是可視化的。三是能夠面向對象特性。四是其具有即插即用的模塊。五是能夠把lisp的信息源代碼編譯成可讀二進制代碼，也能夠編譯成ObjectARX應用程序，使系統的效率更高。五是能夠保護源程序代碼，是系統安全性更高。
VBA被集成到CAD中，其不僅為使用者訪問CAD系統框架提供了一種全新的手段，也給開發者開發CAD系統創造了新的模式。ActiveX自動化結合對象模型存在于CAD2000以上版本和VBA中，是一種定制CAD系統模型構架的全新方式。借由VBA技術，使用者不但可以通過操作CAD系統控制ActiveX等應用程序，而且可以在這些程序之間形成互易活動。
ADS的全稱是Auto CAD Development System，其是CAD的C語言開發系統。ADS的本質是利用使用者所熟知的各類C語言編譯方式，將CAD中的程序目標庫及源文件編譯成可執行的文件，并且在CAD環境下實現運行。簡單來說，ADS程序就是可以在CAD環境中直接運行的可執行型的文件。由于ADS采用了結構化的編程模式，因此不僅具備了高強度的數據處理能力，而且運行速度很快。
ObjectARX是一種以C++為編程語言的開發工具，其編程原理就是面向對象，并且可以和CAD系統形成交互的開發環境，使用者能夠按照自身實際需要進行應用程序開發，其已經成為CAD開發的有效工具。在CAD系統文件中并沒有包含ObjectARX，使用者可以根據需要到相關網站下載。ObjectARX 最初版本是針對CAD2000推出的，該版本能夠對CAD相關事物進行面向對象的先進的設計和開發，所開發出的相關應用程序具有集成度高、穩定性好和運行速度快等特點。
四、CAD技術實際開發應用
1.開發CAD菜單實現圖塊管理
在日常的繪圖過程中，一般會累積許多圖塊文件，這些圖塊文件如果只是隨意的存放在硬盤上，要使用時會難以及時找到。如果在CAD菜單中作相應的開發，加入圖塊管理的功能，則可解決這一問題。下面以Auto CAD軟件為例，分析這一功能的應用實現。
首先，需要明確CAD的菜單結構和類型。在CAD軟件中，一般包括了屏幕菜單、圖標菜單、按鈕菜單、下拉菜單和輔助菜單等類別，這些菜單的功能一般由相關文件acad.mns和acad.mnu來進行定義。其中acad.mnu是文本文件，可以用任意的文本處理軟件來修改編輯，其在編譯后的文件是acad.mnx。菜單文件使用豎形結構，一般由20個單節構成，菜單節的起始是菜單節名，在之下還有子菜單節，子菜單節的起始是子菜單節名，子菜單節名可以根據使用者需要指定，但是各子菜單節名不可重復。
其次，是建立圖標菜單。建立圖標菜單通過四個步驟完成，第一，是把相關圖塊資料整理編輯做成幻燈片。第二，是用slidelib.exe程序把前一步編輯的幻燈片整理成庫。第三，是編輯acad.mnu文件中的相應圖片。第四，是在屏幕菜單或下拉菜單中添加新建的圖標菜單或者建立lisp調用程序。
2.CAD軟件與其他應用程序集成應用研究
這里還是以Auto CAD軟件為例進行分析。在R14中通過ActiveX Automation技術，就可以讓使用者借由可視化的編程工具對CAD系統進行深度開發，可以有效提升工作效率。相關應用程序能夠通過該技術對暴露CAD中的各級對象進行操作，進一步控制CAD系統相關工作。各級CAD對象都具有不同的對應方法和特性，通過各級對象的對應方法能夠對相應對象進行部分操作。
比如，要在CAD系統中實現塊的統計，并以詳細圖標的形式表達，就可以利用該技術來實現。首先，可以運用Get Object函數連接到Excel表格處理軟件;其次，在Excel處理軟件中激活Sheet 1頁面并使其成為當前頁面;再次在CAD中找出所需統計的塊，并將相關信息保存到Sheet 1頁面上;接著，對CAD數據庫進行全面搜索，統計所需相關塊的數量;最后，在Sheet 1頁面進行編制，并生成相應圖表。
結束語
CAD軟件雖然類型眾多，但其基本技術原理大致相同，數據編輯接口也是廣泛通用的幾種模式。該軟件是一個開放的平臺，因此需要各方不斷努力，對其技術進行深度開發，使該軟件能夠應用于各個不同的專業領域。
【計算機輔助軟件CAD的開發與應用論文】相關文章：
對計算機軟件輔助教學語文論文11-30
編寫計算機輔助教學軟件之我見09-01
計算機軟件論文11-27
國產CAD軟件，困境與突圍03-18
CAD應用軟件的新動態03-18
計算機軟件畢業設計論文11-29
計算機仿真輔助RTM工藝模具設計探討論文11-07
計算機軟件畢業論文開題報告03-06
計算機應用軟件的需求分析與開發論文12-01