1.1　CAD繪圖系統

計算機輔助設計技術的飛速發展，推動著制造業從產品設計、制造到技術管理一系列深刻、全面、具有深遠意義的變革，這是產品設計、產品制造業的一場技術革命。

1.1.1　認識CAD

計算機繪圖是20世紀60年代發展起來的新型學科，是隨著計算機圖形學理論及其技術的發展而來的。圖與數在客觀上存在著相互對應的關系，把數字化了的圖形信息通過計算機存儲、處理，并通過輸出設備將圖形顯示或打印出來，這個過程稱為“計算機繪圖”，而研究計算機繪圖領域中各種理論與實際問題的學科稱為“計算機圖形學”。

20世紀40年代中期在美國誕生了世界上第一臺電子計算機，這是20世紀科學技術領域的一個重大成就。

20世紀50年代，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院（MIT）研制的旋風I號（Whirlwind I）計算機的附件而誕生。該顯示器可以顯示一些簡單的圖形，但因其只能進行顯示輸出，故稱為“被動式”圖形處理。隨后，MIT林肯實驗室在旋風計算機上開發出了SAGE空中防御系統，第一次使用了具有指揮和控制功能的CRT（Cathode Ray Tube，陰極射線管）顯示器。利用該顯示器，使用者可以用光筆進行簡單的圖形交互操作，這預示著交互式計算機圖形處理技術的誕生。

20世紀60年代是交互式計算機圖形學發展的重要時期。1962年，MIT林肯實驗室的Ivan E.Sutherland在其博士論文《Sketchpad：一個人–機通信的圖形系統》中，首次提出了“計算機圖形學”（Computer Graphics）這個術語，他開發的Sketchpad圖形軟件包可以實現在計算機屏幕上進行圖形顯示與修改的交互操作。在此基礎上，美國的一些大公司和實驗室開展了對計算機圖形學的大規模研究。

20世紀70年代，交互式計算機圖形處理技術日趨成熟，在此期間出現了大量的研究成果，計算機繪圖技術也得到了廣泛的應用。與此同時，基于電視技術的光柵掃描顯示器的出現也極大地推動了計算機圖形學的發展。20世紀70年代末至20世紀80年代中后期，隨著工程工作站和微型計算機的出現，計算機圖形學進入了一個新的發展時期。在此期間相繼推出了有關的圖形標準，如計算機圖形接口（Computer Graphics Interface，CGI）、圖形核心系統（Graphics Kernel System，GKS）、程序員層次交互式圖形系統（Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics System，PHIGS）以及初始圖形交換規范（Initial Graphics Exchange Specification，IGES）、產品模型數據轉換標準（Standard for the Exchange of Product model Data，STEP）等。

隨著計算機硬件功能的不斷提升、系統軟件的不斷完善，計算機繪圖已廣泛應用于各個相關領域，并發揮著越來越大的作用。

1.1.2　CAD系統的組成

計算機繪圖系統由硬件系統和軟件系統組成。其中，軟件是計算機繪圖系統的核心，而相應的系統硬件設備則為軟件的正常運行提供了基礎保障和運行環境。另外，任何功能強大的計算機繪圖系統都只是一個輔助工具，系統的運行離不開系統使用人員的創造性思維活動。因此，使用計算機繪圖系統的技術人員也屬于系統組成的一部分，將軟件、硬件及人這三者有效地融合在一起，是發揮計算機繪圖系統強大功能的前提。

1．硬件系統

計算機繪圖的硬件系統通常是指可以進行計算機繪圖作業的獨立硬件環境，主要由計算機主機、輸入設備（鼠標、鍵盤、掃描儀等）、輸出設備（圖形顯示器、繪圖儀、打印機等）、信息存儲設備（主要指外存，如硬盤、軟盤、光盤等）以及網絡設備、多媒體設備等組成，如圖1-1所示。

2．軟件系統

在計算機繪圖系統中，軟件配置的高低決定著整個計算機繪圖系統的性能優劣，是計算機繪圖系統的核心。計算機繪圖系統的軟件可分為3個層次，即系統軟件、支撐軟件和應用軟件。

• 系統軟件：如Windows 10等。
• 支撐軟件：一般的三維、二維圖形軟件，如UG、Pro/E、AutoCAD等。
• 應用軟件（模塊）：如AutoCAD中的“二維草圖與注釋”“三維建模”等應用模塊。