为了得到参数化建模和更新的直接建模，CAD经历了如此彻底的变化，以至于使早期的系统看起来无法识别的今天的工程师。这里有一个快速的回顾。
Jean Thilmany，高级编辑
去年，参数建模迎来了三十岁。
CAD软件公司OnShape的首席执行官Jon Hirschtick说:“参数化建模第一次使实体建模变得实用，节省了大量的时间。”“基于特征的参数化建模的美妙之处在于，工程师可以用可理解的建模特征(如草图、挤压、圆角和外壳)的有序列表创建实体模型。通过改变尺寸值——或添加、编辑、重新排序或删除特征——实体部件的几何形状将自动更新。
现在，直接建模已经加入参数化设计作为模型构建的机动，其他技术也加入了他们的剧目。然而，参数化建模仍在继续。主要是因为，正如Hirschtick指出的那样，它工作得很好。
为了得到参数化建模和更新的直接建模，CAD经历了如此彻底的变化，以至于使早期的系统看起来无法识别的今天的工程师。
随着Hirschtick和其他人多年来在CAD软件方面的进步，有时很难记住这项技术只是在20世纪60年代才出现，而参数化建模则是在1988年出现的。
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Ivan Sutherland经常被认为是现代图形用户界面的创造者和CAD的开创者。他提出了在屏幕上画画的想法。
1963年，萨瑟兰还是麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的博士生时，就创建了他的Sketchpad系统，这是第一个使用图形用户界面与用户进行交互的程序。该程序包括一个x-y绘图仪显示器和最近发明的光笔，一种形状像魔杖的计算机输入设备。
萨瑟兰在他的论文中写道:“过去，我们一直在给我们的计算机写信，而不是与之协商。”对于许多类型的通信，比如描述一个机械部件的形状或电路的连接，输入语句可能会很麻烦。Sketchpad系统消除了打印语句，取而代之的是线条图，开辟了人机交流的新领域。”
Sutherland的系统显示的是矢量图形，而不是我们今天使用的光栅图形。Sketchpad用户通过光笔控制阴极射线管的电子束，在屏幕上绘制矢量，逐行创建形状。就像操作射线枪一样。你打开它,画一条线,把它关掉,移动到下一个点,再打开它的运作过程中没有完全不同的刻蚀素描(事实上,这是一个简化的矢量绘图机),Bernhard贝汀格说,西维吉尼亚大学机械工程教授教的CAD课程的历史。
用来显示图片的磷酸盐往往会褪色，所以用户不得不不断刷新显示器。他说，由于显示器非常复杂，他们必须经常更新。Bettig说:“当你变得非常复杂时，系统会频繁地眨眼。”“但屏幕上仍然有台词，所以这很重要。”
该系统允许工程师在屏幕上找出潜在的制造错误，随时更新设计，并比手工更快地呈现设计，”Bettig说。“这些是线框图，不能描绘体积，这通常会导致混淆。”
“从上到右，从左到右有一部分裂开了吗?”它在表面的位置上是模糊的。你不知道如何看待它，”他说。
20世纪70年代出现了3D模型。这些早期的系统是建立在实体模型的基础上的，源于两个来自两个大陆的人的工作，他们在大约同一时间用不同的方法工作。1976年，纽约罗切斯特大学(University of Rochester)机械工程教授赫伯特·沃尔克(Herbert Voelcker)的团队使用了一种后来被称为构造立体几何学的过程，本质上是形状的模塑和连接。
同样是在20世纪70年代中期，英国剑桥大学的Ian Braid发布了他的实体模型，Build，它描绘了固体和非固体之间的边界来创建模型。随着他们的方法的变化，最终基于这些方法的CAD系统也发生了变化。David Weisberg在他2008年自助出版的《工程设计革命:永远改变了工程实践的人、公司和计算机系统》一书中写道，尽管如此，他们的基本原则基本相同。
然而，3D CAD系统遇到了来自设计师的阻力，他们说它很难使用。
“直到引入基于参数的CAD，这种阻力才开始消失，”Jami Shah在《高级CAD应用的理论和计算基础》(施普林格，2001)一书中写道。沙阿是俄亥俄州立大学工程设计教授。
在参数化设计中，每个元素之间的关系被用来决定什么将成为复杂的几何和结构。Weisberg说，当使用这种方法驱动的CAD系统时，工程师需要根据孔的深度、圆的直径或形状的厚度等参数，一块一块地构建几何图形。
一个重要的定义特性:软件跟踪构建过程中的每个步骤。当工程师修改维度的值时，模型的形状也会随之改变。单一的变化可以波及整个模型，自动更新每个受影响的区域。工程师不需要单独进行这些更改。
韦斯伯格写道，1988年，由数学家塞缪尔·盖斯伯格(Samuel Geisberg)创立的参数化技术公司(Parametric Technology Corporation)发布了首个商业上成功的参数化建模软件Pro/Engineer。
他说，我们的目标是创造一个足够灵活的系统，以鼓励工程师考虑各种设计，使设计更改的成本尽可能接近于零。
Pro/Engineer从一开始就是一个基于固体的系统。一切都是用双精度立体几何和NURBS曲面完成的。
要创建模型，用户通常首先创建对象的概要文件。然后，通过在空间中平移或围绕中心线旋转，将这个形状转换为实体模型。可以从基础模型中添加或减去额外的几何图形。韦斯伯格写道，其中一些几何图形以孔、凸台和肋骨等特征的形式出现。
“Pro/Engineer的一个关键特点是，当模型创建时，软件会记录操作人员所走的每一步。这被称为“历史树”。“软件还会记录模型的几何特征，比如两个表面是否平行，或者一个孔与零件边缘的距离是否确定。”用于定义零件的每个尺寸也被记录下来。如果用户在一个区块中放置一个通孔，随后该区块的厚度就会增加。”
Weisberg说，这个项目从一开始就很成功，部分原因是它不需要支持传统的小型机和基于大型机的软件，而当时的竞争对手却需要这样做。
“PTC从一开始就开发了Pro/Engineer，以便在联网的UNIX工作站上托管。它的软件是用高级语言编写的，系统使用了最新的软件架构技术，”他写道。
另一个建模方法
这就是事物或多或少停留的点，直到最近的世纪之交，一种叫做直接建模的新方法被引入。
由直接建模驱动的CAD系统不需要工程师使用参数驱动实体模型的再生。马萨诸塞州伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute)的机械工程教授霍利·奥尔特(Holly Ault)说，工程师会根据需要对实体模型进行拉伸、拉伸和移动，就像直接对粘土进行加工一样。
她补充道，直接建模的替代术语包括同步建模和动态建模。
“直接建模是一种直观的方法来创建几何体，没有基于历史的依赖的负担，”Ault说。“建造方法与传统实体建模中使用的方法相似。用户可以设计一个二维轮廓，然后使用诸如挤压、旋转、研磨和钻孔等命令开发模型。在没有参数化历史树的情况下，几何图形的操作大大简化了。
她补充说，这种方法允许工程师直接根据模型的几何形状进行设计。
直接建模创造的是几何形状而不是特征，所以它是完美的概念建模，设计师不想被相互依赖的特征和分支所束缚，”Ault说。
CAD走向未来
当然，cad制造商并不是静止不动的。许多公司正在寻找包括人工智能在内的方法，以增加工程师使用CAD工具进行设计的方式。
例如，去年Autodesk向其Fusion 360 Ultimate产品开发软件的用户发布了生成式设计。设计概念允许工程师在开始设计之前确定设计参数，如材料、尺寸、重量、强度、制造方法和成本限制。拉维•阿凯拉(Ravi Akella)表示，然后，该软件利用基于人工智能的算法，提供一系列符合预定标准的设计选项。阿凯拉曾领导欧特克(Autodesk)的生产制造解决方案产品管理团队，于去年离职，成为Roblox的产品开发总监。他说，这一功能的重点是帮助设计师定义他们试图解决的问题。
软件会向用户询问一些初步问题。“你的设计会考虑用什么材料?”作为集合的一部分，它在哪里与其他东西连接?负载是多少?几何的各个部分是什么?’”Akella说。
在很短的一段时间后，软件会向设计师和工程师提供一系列最能满足他们需求的设计选项。设计师选择最好的设计。或者，如果没有一个选项满足他们的需求，他们可以再次开始生成过程，这次提供稍微不同的输入。
CAD软件将继续发展，谁知道人工智能将如何影响设计。但这将是一段有趣的旅程。
了下:3 d CAD世界，学生项目，AI•机器学习
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