计算机辅助工业设计

CAID主要包括数字化建模、数字化装配、数字化评价、数字化制造以及数字化信息交换等方面内容。数字化建模是由编程者预先设置一些几何图形模块，然后设计者在造型建模时可以直接使用，通过改变一个几何图形的相关尺寸参数可以产生其它几何图形，任设计者发挥创造力。数字化装配是在所有零件建模完成后，可以在设计平台上实现预装配，可以获得有关可靠性、可维护性、技术指标、工艺性等方面的反馈信息，便于及时修改。数字化评价是该系统中集中体现工业设计特征的部分，它将各种美学原则、风格特征、人机关系等语义性的东西通过数学建模进行量化，使工业设计的知识体系对设计过程的指导真正具有可操作性。比如生成的渲染效果图或实体模型，可以进行机构仿真、外型、色彩、材质、工艺等方面的分析评价，更直观且经济实用。数字化制造是在数字化工厂中完成，它能自动生成自动识别加工特征、工艺计划、自动生成NC刀具轨迹，并能定义、预测、测量、分析制造公差等。数字化信息交换是基于网络，使该设计平台能够实现与其它平台的信息资源共享。

CAID系统是按照系统工程的思想，以工业设计理论和方法为指导的智能型创新性的产品开发设计系统。首先是利用各种信息，在CAID系统平台里利用真实感造型设计系统进行形态设计、色彩设计、材质设计和人机设计等方面的语义设计，然后在数字装配系统中实现数字化装配，在综合评价系统中进行美学、语义学等方面的分析评价，提出产品造型方案。最后将最终方案输出到加工设备，加工出产品，投放到市场，之后再收集有关信息，反馈到CAID平台，实现再设计。这种方法利用网络和其它平台相连接，使设计人员从一开始就考虑到产品生命周期的所有环节，把设计、制作、使用等方面合理组织起来，及时解决不同环节之间的冲突，充分调动了所有人的积极性和创造性。

计算机被普遍应用于工业设计之中,CAD成为工业设计不可缺少的手段。当前,世界上大型的CAD/CAM/CAE软件系统如Pro/Engineer、EDS UnigraPhics、EUCLID、Autodesk、Solidworks等都提供了有关产品早期设计的系统模块,它们称之为工业设计模块、概念设计模块或草图设计模块。

Pro/Engineer Pro/Engineer包含一个工业设计模块Pro/Design,用于支持自上而下的投影设计,以及在复杂产品的设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工具包括用于产品设计的二维非参数化装配布局编辑器、用于概念分析的二维参数模型的布局以及用于组件的三维布局编辑器。

EDS Unigraphics EDS Unigraphics从V13版本后推出了概念设计WAVE(Whatif Alternative Value Engineering)技术,它为协同概念设计提供了强大的技术支持,使不同部门的工程师在设计的早期阶段就可以站在系统工程的角度,同时针对多种可选的设(Associative Control Structure)中去,可使设计师十分有效地控制各种设计变更。此外,WAVE也支持"概念设计到详细设计工程"(Conceptto Detail Engineering),即先作出设计决策 ,然后设计细节。

Internet Intranet环境下的工业设计系统的研究，国内还主要在一些高校和科研院所进行。香港大学机械系在Internet上构建了一个基于Web的远程设计系统,用于花瓶的造型设计，西安交通大学CIMS研究所构建了一个远程协同工作原型系统,解决远程设计用户共享设计工具的问题,它可以通过Internet让远程用户使用研究所的Solidwork、ProE、MDT等专业设计平台。四川大学CAD/CAM研究所构建了凸轮远程协同设计系统,让用户能够通过Internet对凸轮运动机构的轮廓面进行设计,此系统发布在四川大学制造学院的网站上。但这些系统距离实用化都还有一定的距离。

CAID系统中的信息可以分为数字信息和非数字信息两大类。数字信息都是可以交换的，而非数字信息是暂时不能交换。其中的数字信息有:产品造型的尺寸结构、色彩、材料、人机标准尺度、符合规范的标准化设计等，多数涉及产品或人的生理和物理属性。而其中的非数字信息有:对美感的评价、产品的创意、色彩或形式带来的心理反应等，多数涉及人的心理属性，是复杂多变的。数字信息是非数字信息的一种表现，是容易用数据表示并用计算机来描述的，而非数字信息目前只起到辅助的作用，按照工业设计以人为本、强调创意、张扬个性的发展趋势来看，非数字信息应该是CAID系统的基础，因此目前的CAID还存在技术上的局限性，在对CAID的研究中有望发展智能型的专家系统，帮助人们进行创意型设计，使非数字信息不断数字化，这样在未来的设计中可以实现设计者与使用者的互动，或者完全实现设计的DIY。

计算机辅助工业设计(Computer-aided industrial design; CAID)

CAID是指以计算机硬件、软件、信息存储、通讯协议、周边设备和互连网等为技术手段，以信息科学为理论基础，包括信息离散化表述、扫描、处理、存储、传递、传感、物化、支持、集成和联网等领域的科学技术集合。

CAID，即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下，进行工业设计领域内的各种创造性活动。与传统的工业设计相比，CAID在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化，它涉及了CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、敏捷制造、优化技术、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域，是一门综合的交叉性学科。

CAID以工业设计知识为主体，以计算机和网络等信息技术为辅助工具，实现产品形态、色彩、宜人性设计和美学原则的量化描述，从而设计出更加实用、经济、美观、宜人和创新的新产品，满足不同层次人们的需求。

书 名: 计算机辅助工业设计 作 者:张立群

出版社: 上海人民美术出版社

出版时间: 2004

ISBN: 978753 2238026

开本: 16

定价: 39.80 元

国内的CAID起步已经有了一段时间，在许多的企业和设计机构得到了重视和广泛应用，这一点，可以从企业对工业设计学生的素质要求中明显感受到。但总的来说，目前的CAID在众多企业、学生甚至一些院校的培养计划中，计算机辅助绘图的成分远远大于计算机辅助设计。这种现象的现现有许多历史渊源，但是它无助于CAID基本的存在价值:提高设计质量和效率。认为完成一张交果图就是完成了一个产品设计的观念若不及时扭转，工业设计的价值就无法体现出来。在强调并行设计、敏捷制造的今天，这种传统的、低效率的、满足于自我欣赏的设计观念将不再有适合的生存空间。

本书着重于CAID的系统性阐述，以设计方案的三维建模、设计表达、造型设计数据与工程设计数据的接口与转换为重点，而不是仅仅将CAID技术作为设计表达的手段，从而向工业设计师提示隐藏在造型背后的更为重要的CAID的标准和原则，以期达到树立工业设计师系统的CAID概念的目的。

第一章 概述

第一节 计算机辅助设计对于工业设计的意义

第二节 计算机辅助工业设计系统

第三节 计算机辅助工业设计的流程

第二章 计算机辅助工业设计技术基础

第一节 图形与图像简介

第二节 计算机色彩与材质

第三节 几何造型系统

第四节 参数曲线和曲面

第三章 计算机辅助概念设计

第一节 高度灵活的电子手绘

第二节 基于二维点阵/矢量技术的概念表现

第三节 三维空间的快速概念表达

第四节 快速概念表达的设计细化

第四章 设计深化的计算机辅助设计

第一节 从形态塑造到结构

第二节 基于计算机的人机工程设计

第五章 面向制造的计算机辅助设计优化

第一节 面向制造的三维建模

第二节 外观的曲面评估

第三节 数字化样机技术评估整体设计

第六章 面向设计传达的计算机技术

第一节 照片真实感渲染技术

第二节 设计的动画表达

第三节 工业设计中的虚拟现实技术

第七章 计算机辅助工业设计深入研究

第一节 计算机辅助工业设计中的人机交互技术

第二节 计算机辅助工业设计中的智能技术

第三节 计算机辅助工业设计中的高新技术应用

第四节 计算机辅助工业设计中有待解决的关键技术

课程作业

参考文献

……

计算机辅助工业设计

可作为工业设计专业教材及广大设计人员参考。

目录

前言

第一章 计算机与工业设计

第一节 计算机与工业设计

第二节 计算机对工业设计的影响

一、设计对象与设计程序

二、设计方式与设计观念

三、设计的表达效果与表达方式

四、计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)

第三节 计算机与设计师

一、重温计的本质

二、重新认识设计师的素质

三、重新认识设计过程中的观念与程序

第四节 计算机辅助设计的系统

一、硬件结构

二、输入设备

三、输出设备

四、操作系统

第五节 计算机辅助设计的基本知识

一、计算机图形学

二、图形与图像

三、色彩模式

四、像素与分辨率

五、文件格式

六、图形与图像的转化

第二章 平面设计软件

第一节 图形绘制--CorelDRAW8.0(中文版)

一、安装CorelDRAW8.0

二、CorelDRAW8.0功能简介

第二节 图像处理--Adobe PhotoShop

一、简介

二、PhotoShop5.05的界面

三、PhotoShop5.05工具箱

四、菜单栏

五、PhotoShop5.05的使用技巧

……