计算机绘图

计算机绘图是计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。计算机绘图是相对于手工绘图而言具有绘图效率高、精度高、图面美观清晰、便于修改和管理等特点。

计算机绘图的发展

计算机绘图是计算机技术在应用方面的一大分支，其技术起步于20世纪50年代后期，在美国诞生了第一套计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的计算机绘图及辅助设计技术。60年代随着图形显示技术和计算机技术的发展，使得在计算机上绘图成为可能。美国计算机学家I.E.苏泽兰（Ivan Edward Sutherland，1938～ ）于1963年研制了二维绘图系统Sketchpad，它标志着计算机绘图技术的开始。70年代，开始出现完整的基于实体造型技术的三维CAD系统，同时出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的发展。80年代中期开始，相继出现基于参数化、变量化技术的三维CAD系统。同时CAD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为CAD技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，大大地提高了CAD系统的性能；人工智能和专家系统技术引入CAD，出现了智能CAD技术，使CAD系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。现在，CAD已在机械设计、机器人、工厂自动化、电子和电气、土木建筑、服装设计、软件开发、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。

计算机绘图系统

计算机绘图系统是计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。

计算机绘图系统主要由硬件和软件组成：①硬件系统主要包括计算机及其必要的外部设备、图形输入和输出设备等。图形输入设备是将用户的图形数据、各种命令转换成电信号传送给计算机，常见的有键盘、鼠标器等。而图形输出设备则是将计算机处理好的结果转换成可见的图形，通常包括两类：一类是用于交互式作用的图形显示设备，如图形显示器；另一类是在纸上或其他介质上输出可以永久保存的图形绘图设备，如绘图机、打印机等。②软件系统是指与计算机操作有关的程序、规程、规则机器相关文档资料。经过几十年的发展，出现了一批比较优秀、流行的商品化软件系统，如Pro/e，UG，Solidworks，Solidedge，AutoCAD，CAXA等。

计算机绘图学科

计算机绘图是计算机图形学的一个分支。计算机绘图是应用计算机将数据转换为图形，并在绘图设备上进行图形显示或绘制的一门学科，它是一门空间概念和实践性都很强的课程，涉及多门学科知识，如工程学科的专业知识、图学基础、数学基础、程序设计、计算机基础等。

计算机绘图所研究的内容，主要有图形变换的矩阵方法，立体图形的绘制和消隐技术，图形数据库，样条曲线和自由曲面，几何造型等等。其中，图形变换的基本原理是用矩阵描述一个图形，用变换矩阵表示平移、旋转、缩小和放大等功能，而通过这两种矩阵的运算，即可改变图形的位置、方向或大小。消隐指的是自动消除立体图中被前面遮挡的不可见线条，从而显示清晰图形的技术。图形数据库是将图形元素按一定数据结构（通常为拓扑数据结构）建立起来的数据集合。由于复杂的实际曲线很难用单数学曲线表示，所以借助工程图中用样条或曲线板描画曲线的原理，用多条首尾衔接的数学曲线来近似替代实际的曲线，这些分段曲线称为样条曲线。它们既可以用数学公式描述，又便于设计人员控制和修改，同时还要求衔接光滑。几何造型的主要工作，先是用定义语言描述一个形体的形状，再由专门的程序转换成形体的几何表达式和拓扑表达式，最后经过形体的拼合运算，构造出新形体。