CAGD经典课件 及复习题

内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础赵罡：[e-mail]计算机辅助几何设计计算机辅助几何设计ComputerAidedGeometricDesignComputerAidedGeometricDesign授课老师：赵罡飞行器制造工程系机械工程与自动化学院内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..22..赵罡：[e-mail]提纲提纲•课程介绍–课程的目的与作用，相关主要参考书目、期刊–CAGD背景–教学安排–作业及考核•绪论–CAGD的研究对象及核心问题–形状数学描述的发展主线–其它一些重要进展和趋向–对于形状数学描述的要求内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..33..赵罡：[e-mail]课程简介课程简介•课程名称：计算机辅助几何设计•英文名称：ComputerAidedGeometricDesign•课程代号：071404•学时：32•学分：2•上课时间：1-12周，每周一，18:00~21:00pm•上课地点：新主楼B104内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..44..赵罡：[e-mail]课程的目的与地位课程的目的与地位•揭示CAD软件的数学基础和采用的核心数学方法•学习、掌握CAGD的一般理论基础•重点学习、掌握纳入多项国际标准和我国国家标准的非均匀有理B样条（NURBS）方法中广泛应用的贝齐尔及非均匀B样条两种特殊方法的原理与算法•通过大型程序作业锻炼CAGD的编程开发能力，为今后从事与自由型形状有关的课题研究及商品CAD软件的应用创造条件•为学习CAGD的后续高级课程《非均匀有理B样条（NURBS）》打下牢固坚实的基础内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..55..赵罡：[e-mail]主要参考书主要参考书1.施法中,《计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条（CAGD&NURBS）》,高等教育出版社，2001。2.朱心雄,《自由曲线曲面造型》，科学出版社，2000。3.王国瑾、汪国昭、郑建民,《计算机辅助几何设计》，高等教育出版社，2001。4.冯结青，叶修梓译，《计算机辅助设计与制造中的外形分析》，机械工业出版社，2005。5.PieglL,TillerW,TheNURBSBook(2ndEdition),Springer-VerlagBerlinHeidelberg,Germany,19976.G.Farin,CurvesandSurfacesforCAGD(5thEdition),AcademicPress,Boston,2001内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..66..赵罡：[e-mail]主要国内外参考期刊主要国内外参考期刊•Computer-AidedDesign•ComputerAidedGeometricDesign•IEEETransactionsonVisualizationandComputerGraphics•ACMTransactionsonGraphics•IEEEComputerGraphicsandApplications•ComputerGraphicsForum•VisualComputer内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..77..赵罡：[e-mail]主要国内外参考期刊主要国内外参考期刊1.《计算机辅助设计与图形学学报》2.《工程图学学报》3.《计算机图形与图象学报》4.《计算机学报》5.《软件学报》6.《计算机辅助设计与制造》(着重应用,非核心刊物)7.《CAD/CAM技术》(着重应用,非核心刊物)内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..88..赵罡：[e-mail]背景背景•当今世界已进入信息化社会，即数字化社会•数字技术：数字计算机、数码照相机、数字电视、数字/图书馆/机场/北京/地球、数字奥运、数字控制等，及许多计算机辅助技术如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程分析(CAE)，或虚拟设计、虚拟制造都属于数字技术。•计算机为数字技术的产生和发展创造了必不可少的硬件条件。许多像CAD、CAM、CAE等那样的数字技术实际上都是以计算机软件为载体的产品。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..99..赵罡：[e-mail]背景（续背景（续11））•CAD/CAM技术是最早出现的数字技术，开始于上世纪六十年代出现的数控加工。为了用数控加工代替仿型加工以提高加工精度，零件形状就必须采用数学描述。•按照国际流行的概念，CAGD就是CAD。•CAGD从20世纪六十年代产生。到八十年代中期国际上看准了这一领域最有发展前途的非均匀有理B样条(NURBS)方法。•NURBS方法1991年成为工业产品几何定义的国际标准即STEP，作为定义产品形状的唯一数学方法。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1010..赵罡：[e-mail]背景（续背景（续22））•CAGD是与工业(特别是机械工业)密切结合的学科，其理论迅速被开发成CAD软件，如著名的CATIA、UG、Pro/E、Solidworks等，并很快广泛应用到工业实际，转化为现实生产力，大大促进了工业的发展。•CAGD是一门迅速发展的新兴几何学科，应现代工业发展要求出现，又对现代工业发展起到巨大的促进作用。由于它的出现，几何这一古老且传统的学科从没有像今天这样焕发出勃勃生机。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1111..赵罡：[e-mail]背景（续背景（续33））•从上世纪70年代起北航等高校开始CAD理论研究和应用。先后出现了–苏步青、刘鼎元(复旦)、–唐荣锡、朱心雄、吴骏恒、施法中、雷毅(北航)–梁友栋、彭群生、王国瑾、汪国昭、叶修梓、郑建民、鲍虎军(浙大)–常庚哲、陈发来(中国科技大)刘慎权、李华（中科院计算所）–汪嘉业、张彩明(山大)–杨彭基、杨海成(西工大)–周儒荣、丁秋林、周来水(南航)–周济(华中理工大)–孙家广、胡事民（清华）–等一批有贡献和影响的人物。•北航703教研室以唐荣锡、朱心雄等教授为首在CAD研究与教学曾一度辉煌，成功培养了一大批硕士和博士研究生。虽投入大量人力长期坚持不懈研发三维CAD软件，并已经达到了很高水平，但由于诸多原因，未能实现商品化，很可惜。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1212..赵罡：[e-mail]背景（续背景（续44））•我国二维CAD软件即绘图软件如北航海尔的电子图板完全可与AUTOCAD并起平坐。中低端三维CAD软件如北航海尔的CAXA3D、新洲的SOLID2000、红地的金银花等也已占领了一定的市场份额。但具有高级曲面功能的高端CAD软件市场几乎都被国外商品软件占领。如航空主机厂所几乎都采用清一色的CATIA软件。•我国大中型机械工业企业已普遍采用CAD技术，但应用水平参差不齐。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1313..赵罡：[e-mail]学习本课程的用途学习本课程的用途1.参与通用与专用三维CAD软件的开发，期盼具有自主知识产权的国产三维CAD软件能像二维绘图软件那样占领国内市场份额。2.应用引进软件如虎添翼，其内部将不再是“黑盒子”，可以充分发挥软件的潜力。3.引进三维CAD软件的二次开发。4.研究处理实际应用中碰到的现有软件难以解决的疑难问题。5.为学习和研究CAM、CAE、CAPP创造条件。6.为继续深造攻读博士学位打下牢固基础。7.机械类工科研究生必需的能力、思路、学风的培养锻炼。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1414..赵罡：[e-mail]教学安排教学安排•本课程原为《计算机辅助几何设计》一门大课，2001年后分成两门各32学时小课：《计算机辅助几何设计基础》《非均匀有理B样条》每学期安排一门小课。每周一次三学时。•《计算机辅助几何设计基础》内容包括从第1~5章、7章、8章8.7节。•本课程结束后安排一个大型程序作业(见教材p304)。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1515..赵罡：[e-mail]教学安排（续）教学安排（续）•两门小课的关系。可以选《计算机辅助几何设计基础》,不选《非均匀有理B样条》。但若要选《非均匀有理B样条》，就必须选《计算机辅助几何设计基础》。这是基础与上层建筑的关系，由本课程很强的系统性所决定。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1616..赵罡：[e-mail]教学环节教学环节1.讲课与双向交流的课堂练习和讨论。2.自学。3.穿插进行配套教学软件演示。4.大型程序作业。5.期末复习考试。–由于本课程的特殊性，将以讲课为主。–特别欢迎提出有水平和新意的问题,指正错误。–力争课上理解消化，课下深入巩固。–只在课间、课后及下学期考前，不另安排固定答疑。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1717..赵罡：[e-mail]教学环节（续）教学环节（续）•教学软件演示•认真独立完成大型程序作业，使所学知识从书本走到亲自实践。•课堂不点名，缺课不补，个别人认为自己自学能力强可以与众不同不听课，也将进行与众不同的考核。•与单纯依靠自学相比，认真进行前四个教学环节能收到事半功倍的效果。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机辅助几何设计基础..1818..赵罡：[e-mail]作业的前期准备作业的前期准备为顺利完成作业，每位同学必需在本学期做好如下准备：1.了解和熟悉计算机软硬件环境，包括Windows平台的操作系统，以及Unix,Linux的。2.作业采用什么编程语言或工具不限。建议采用近几年和当前研究生普遍采用的VisualC++，C#工具，也有采用VisualBasic及JAVA的。从过去情况看,有相当一部分同学对这些语言或工具还不熟悉,建议他们在本学期达到熟悉的程度,否则临做作业时再去学语言就会延误作业进程。内部资料仅供参考请勿传播北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院计算机