一、概述
CAD技术产生于60年代的美国，由麻省理工大学率先提出了交互式图形学习研究计划，由于那时硬件设备相当昂贵，故而只有当时的两大巨头-美国通用汽车公司和美国波音航空公司有实力进行交互式绘图系统的自行开发与设计。CAD技术主要由交互技术、图形变换、曲面和实体造型技术等几大模块构成。在计算机中，交互即指参与活动的对象之间可以相互交流，双方面互动。所以交互技术是能够实现参与对象之间相互交流的技术的统称。
二、CAD在工程制图中的应用
（一）交互技术在工程制图中的应用。（1）程序工作，输入设备等待程序请求。当程序开始运行时，输入设备即处于等待状态，等待程序请求。当然我们可以将一台或多台输入设备定义为采样模式，这样的话，此类设备不需要等待应用程序输入命令，便会将所需信息连续不断输入进来。（2）遇到请求指令。当程序正在运行的过程中，会遇到request语句与命令，此时应该向输入设备提出请求，为了等待数据的输入，程序便会停止运行。（3）输入设备工作，程序等待接受数据。此时输入设备会即刻进入工作状态，直到上一步的request得到满足后，程序仍会继续运行。（4）请求满足，请求指令完成。此时，输入设备重新出于等待状态。当我们在输入设备上完成一个输入动作，如按下enter键，便会产生一个时间，同时存入事件序列中，按照事件发生的时间先后排序。
（二）图形变换技术的应用。图形的变换有两种形式，一种是图形不动坐标系变动，即将两个相同的图形描绘在不同的两个坐标系中，也称为坐标模式变换或视像变换；另外一种是图形变换而坐标系不动，即在相同的坐标系中制作两种不同的图形，称之为图形模式变换或几何变换。图形变换的基本原理是图形的拓扑关系不变，而其几何关系可以改变。所谓图形的拓扑关系是指图形的连边规则，即原来相邻位置的点在进行变换之后任然相邻，原来不相交的直线变换之后仍然不相交。而图形的几何关系可以改变的含义正好相反，是指图形中点与点之间的位置与距离都可以进行改变。图形变换的基本技术主要包括二维图形几何变换技术、三维图形几何变换技术、三维图形的投影变换、裁剪、消影技术等等。下面主要介绍前两种基本的技术。（1）二维图形几何变换技术。采用CAD技术进行计算机绘图时，可能经常需要将一个几何图形变换到另外一个几何图形，诸如图形的平行移动、旋转变换、比例变换（包括放大、缩小）等。这些变换虽然效果上有差异，但是基本原理是一样的，都属于几何变换。几何变换可以用函数表示，因为任何一个二维（平面）图形都可以分解成点、直线、曲线部分，其中曲线可以用短直线来进行逼近表示，而直线又可以用点的集合来表示，故而点是构成图形的基本几何元素。而二维图形即由点或直线段组成，直线段可以由其端点坐标进行定义。二维图形的几何变换就是对点或直线段的端点进行的变换。（2）齐次坐标技术。由于在上述二维图形几何变换的过程中，平移变动、比例变动和旋转变换等的组合变换处理形式不统一，很难将其联系在一起，而通过齐次坐标技术的引入，便可将各类二维图形的变换联系起来。（3）三维图形几何变换技术。三维图形实际上是在二维屏幕上展示的具有三位视觉效果的图形，是通过采用各种颜色图案、纹理等进行填充，借助光照、浓淡和明暗等技术，使其在视觉上具有三维效果。三维图形的变换是二维图形变换的简单扩展，变换的原理是将齐次坐标点（x,y,z,1）通过矩阵变换成新的齐次坐标点（x’,y’,z’,1），即：［x’,y’,z’,1］=［x,y,z,1］T
（三）曲面和实体造型技术的应用。曲面造型技术。曲面造型是计算机辅助几何设计和计算机图形学的一项重要内容，主要研究计算机图象系统环境下如何对曲面进行表示、设计、显示和分析。随着计算机技术和网络制图技术的发展，曲面造型技术已经从传统的研究曲面表示、求交和拼接等技术，扩展到曲面变形、重建、简化、转换和等距变换等。从表示方法方面看，以网格细分为特征的离散造型已经远远代替传统的连续造型。
（四）实体造型技术。我们在计算机动画、计算机视觉以及计算机虚拟等领域建立3D模型所使用的关键技术主要是实体造型技术，我们描述几何模型的形状和属性所需的全部信息都储存于计算机内，进而由计算机生成立体可视的三维图形技术。实体构造技术一般采用半空间、欧拉操作、边界表示、扫描等方法生成3D模型。结束语：在工程制图中使用CAD技术的过程中，最关键的是掌握CAD各类技术的基本原理，本文主要分析了交互技术、图形变换、曲面和实体造型技术等三大模块与技术的基本原理以及基本的操作方法与注意事项，以期对CAD计算机技术在工程制图中的应用起到一些指导作用。
作者：王珺霞 单位：延安职业技术学院
