产品开发的最早期阶段就是概念设计阶段，这也是产品开发最重要的阶段之一。概念设计决定着产品的性质、质量和成本等重要内容，概念设计工作的质量直接影响着产品后期带来的经济效益。随着技术的发展，数字墨水、平板电脑和笔式交互界等技术逐渐出现，这为产品概念形状草绘设计工作的开展提供了强大的技术支持，从而人们在概念设计阶段改变了采用纸笔草绘这种相对落后的设计方式。
1三维概念形状草绘设计的定义和功能
计算机辅助概念草绘设计是最新出现的研究领域，较多的关键技术还处在研究阶段，计算机学术界也没有给予计算机辅助概念草绘设计一个明确的定义，根据一些学者的文献可知，计算机辅助概念草绘设计是以笔式交互界面为信息获取媒介，以快速表达产品概念构思形状为目的，结合了草图的职能推理、三维建模和模型表现等功能，最终将草图转化为三维模型的一种计算机技术，该项技术可以为产品生命周期设计工作提供技术支持。计算机辅助概念草绘设计通常具备以下的功能：
1.1拥有以用户为中心的设计界面
计算机辅助概念草绘设计可以模仿纸笔草绘设计环境，发挥出纸笔草绘设计的优点，为草绘设计工作提供更加方便的技术方法。而且，该项技术还可以为设计师带来设计自由，可以使得设计师自由的表达自己的设计思路和创新思想，也可以为设计师在多个草图中进行选择和权衡提供了机会。
1.2具有较高的草图理解和数据处理能力
计算机辅助概念设计草绘可以提高理解设计师草绘初始化概念草图的能力，并能将概念草图转化为三维数据模型，还可以在草图理解出现歧义的时候给出自行解决方案，提高了草图的科学性和合理性，有利于保证草图绘制的质量。
1.3拥有较为直观的表现能力
计算机辅助概念设计可以将概念草图转化为三维模型，这就直接强化了草图的直观性，可以使得三维几何模型可以通过多种方式表达出来。具有较强的草图编辑与修改的能力初步的草图被设计出来之后可以由设计师通过编辑软件进行修改，不仅可以对二维草图进行修改，也可以对三维草图进行修改，从而提高了对草图的编辑和修稿能力。
2三维草绘设计系统发展中存在的问题
三维草绘设计的发展历程大约有十多年了，按理来说三维草绘技术应该已经得到了成熟的发展和较为广泛的应用，但是就目前的情况来看，三维概念技术系统在日常生活中的应用不多，其发展也不够成熟，而且三维草绘设计系统在发展过程中存在着一些不可避免的问题。
2.1用户适应性问题
开发一项技术通常只是根据较多数人的喜好进行的，很难兼顾所有用户的偏好而进行综合考虑，技术的生产通常具有标准化的性质，同一款草绘技术软件是一样的，但是各个用户是独立的，不同的用户对相同的技术有不同的使用风格和习惯。由于不同用户的草绘习惯和草绘风格的不同，对草绘技术系统的要求也是不同的，有时同一个用户在不同的时间段上草绘图形时对草绘系统的要求也是不一样的，因此草绘系统无法满足用户的全部需求，也无法将用户的所有草绘想法全部表现或者识别出来，这就导致了草绘系统的用户适应性问题，这也是很难完全解决的问题。
2.2草图理解问题
设计师在利用草绘系统进行草图设计工作时，需要草绘系统能够准确的将设计师的想法反映出来，以便有效的完成草图设计工作。草图绘制系统是明显的人机对话模式，设计师绘制草图需要草绘系统进行智能识别，但是草绘系统在进行草图绘制工作时通常会出现识别问题，经常会误解了草图绘制者的真正意图，不能有效的构造出用户想要的二维或者三维草图。有时就算能够识别一些草图设计步骤，但是也不能完全将其识别出来，经常得出一些似是而非的模型和图案，这样就严重的影响了草图绘制工作的效率和质量，不能发挥出设计师的才能，从而为后期产品生产工作带来了较多的隐患和问题。
2.3三维建模的局限性
三维建模方法主要有基于优化的三维重构方法、标签策略的三维重构方法、基于几何对应关系的三维重构方法、基于模板匹配的三维重构方法、基于手势的三维建模方法和基于草绘特征的建模方法等，这些方法都有各自的优点和缺陷，比如手势建模可以为用户提供自然、高效和简便的草绘方法，能够让用户方便省时的构造出三维模型，但是此方法需要定义较多的手势，手势的定义工作较为复杂和困难，用户难以记住所有的手势定义，而且手势的识别工作难以得到高效的开展，用户的适用性较差进而不利于用户设计思想的表达。又比如草绘特征建模方法，该方法可以将草绘技术和特征建模方法结合起来，提高用户草图设计的速度并能够准确的识别用户的设计步骤和意图，能够使得构造出来的模型保持特征造型的特点，更有利于模型的参数化设计，为产品生产和加工过程提供便利。但是该种方法只能处理一些具有拉伸和旋转特征的草图设计工作，创立的三维图形都是较为简单图形，而且该种方法的特征识别和搜索功能较差。上述的三维建模方法存在的局限性使得用户只能建立一些相对简单的模型，不利于用户实现构图的有效性和简便性。
2.4没有统一的数据格式
就目前的情况来看，较多的三维概念设计系统都是采用该系统自身携带的编写好的几何内核，原型系统与现有的系统没有较为统一的数据格式，兼容性较差，原型系统与现有的CAD系统之间的数据格式的不同使得设计师无法将完成构造的三维模型转入CAD系统进行详细设计，这样就降低了草图设计工作的效率，无法为后期生产工作提供完好的设计草图，影响后期工作的质量。
3解决三维草绘系统问题的措施
要尽快提高设计师草绘构图的工作效率，并为产品生产工作提供前期基础，就应该及时发展草绘系统发展中存在的问题，然后根据相应的问题提出有效的解决措施或者方案，以便充分发挥出三维草图绘制系统的优势和积极作用。
3.1积极开发以用户为中心的草绘界面
要解决上述的用户适用性问题，就要积极开发以用户为中心的草绘设计界面。草绘系统可以积极为用户提供相应的设计功能，可以根据用户不同的设计要求来为用户量身定做草绘界面，加强草绘界面的多样性和独特性，以便支持多种草绘设计方式和手段，从而提高设计师的自主性和工作的效率。
3.2提高用户的自主性
要及时解决草图绘制是的识别问题，可以提高用户的自主性，允许用户对草图进行修改，使得设计师构造出的图形满足设计的需要。同时也可以以动态图表的方式来给予用户想要的选择项，并给予用户自主性以便其自行进行选择。
3.3综合多种三维建模方法
不同的建模方法具有自身的优势和局限性，因此，用户在选择三维建模方法时可以综合考虑，运用多种三维建模方法，积极发挥出不同三维建模方法的优点，规避其缺点，从而以便提高草绘系统的三维构造能力。
3.4提供统一的数据转换格式
针对存在的三维概念设计系统和现有的CAD系统之间的数据格式不同的问题，可以设定统一的数据装换格式或者程序，比如可以采用IGES，STEP，STL等格式来实现数据的连接和转换，以便强化图纸转化为成品的操作性。
4论文发表期刊结语
三维概念草绘设计系统是设计师设计工作的重要保障，设计师创作灵感的快速表达在产品概念形状设计阶段所起的重要作用，因此要逐渐完善三维草绘系统，及时发现三维草绘系统中存在的问题并采取有效的措施来解决问题，为草图设计工作提供必要的条件和基础。
作者：余谰 李霓
