为了实现参数化建模和较新的直接建模，CAD已经经历了一些根本性的变化，使早期的系统在今天的工程师看来无法识别。这里是一个快速回顾。
吉恩·蒂尔曼，高级编辑
去年，参数建模迎来了三十岁。
“参数造型首次制造了实心的建模，是一个巨大的节省时间，”一名CAD软件公司的首席执行官Jon Hirschtick说，首席执行官Jon Hirschtick说。“基于特征的参数建模的美丽是，工程师可以使用素描，挤出，圆角和壳等有序的理解功能的有序列表创建实体模型。通过更改尺寸值 - 或添加，编辑，重新排序或删除功能 - 实体部分的几何形状会自动更新，“他说。
现在，直接建模已加入参数化设计作为模型建设的机动，而其他技术则加入他们的曲目。然而，参数建模继续滚动。主要是因为，随着Hirschtick指出，它运作良好。
为了实现参数化建模和较新的直接建模，CAD已经经历了一些根本性的变化，使早期的系统在今天的工程师看来无法识别。
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。
任性机器
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年还是博士的时候。萨瑟兰是麻省理工学院的学生，他创建了Sketchpad系统，这是第一个使用图形用户界面与用户交互的程序。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。
萨瑟兰在论文中写道：“过去，我们一直在给电脑写信，而不是与电脑交流。”。对于许多类型的通信，如描述机械零件的形状或电路的连接，打字语句可能会很麻烦。画板系统通过取消打字语句而代之以线条图，开辟了人机通信的新领域
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。这就像操作射线枪一样。西弗吉尼亚大学（West Virginia University）机械工程教授贝恩哈德·贝蒂格（Bernhard Bettig）曾教授一门CAD历史课程，他说，你可以打开它，画一条线，关闭它，移动到下一个点，然后再次打开它，这个过程与蚀刻草图（实际上是一个简化的矢量绘图仪）的工作原理并不完全不同。
显示图纸的磷酸盐倾向于褪色，因此用户必须不断刷新显示。他说，由于非常复杂的显示器，他们必须经常刷新。“系统眨了眨眼，当你真的复杂时，你有很多眨眼，”Bettig说。“但你仍然在屏幕上有线，所以这是一个很大的事。”
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。”
“从顶部开放的一部分，从左边，右边是什么？它在表面的位置是暧昧的。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系统遇到了来自表示难以使用的设计师的抵抗力。
“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。
一个重要和定义功能：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，模型的形状相应地变化。单个更改可以通过模型纹波，以自动更新受影响的每个区域。工程师不需要隔离并使这些变更自身。
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。
他的目标是创建一个足够灵活的系统，以鼓励工程师考虑各种设计，使设计变更尽可能接近零的成本，他说。
Pro/Engineer从一开始就作为基于实体的系统实施。一切都是通过双精度实体几何体和NURBS曲面完成的。
要创建模型，用户通常通过创建对象的配置文件来启动。然后通过将其通过空间转换或将其转换为固体模型或在中心线周围旋转。可以从基础模型添加或减去附加几何体。Weisberg写道，一些几何形式是孔，老板和肋骨等功能的形式。
“Pro/Engineer的一个关键特征是，在创建模型时，软件会记录操作员采取的每一步。这被称为‘历史树’。软件还会记录模型的几何方面，例如两个表面是否平行，或者孔与零件边缘的距离是否为规定距离。E用于定义零件的每个尺寸也被记录下来。如果用户在一个试块上开了一个通孔，试块的厚度后来增加了，”他说。
该计划从开头取得成功，因为它不必支持其竞争对手当时所做的遗留小型计算机和基于大型机的软件，因此威斯伯格说。
“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
这就是在最近的地区的转向周围或多或少地休息的那一点，这看到了一种称为直接建模的新方法。
通过直接建模驱动的CAD系统不需要工程师使用实体模型的参数驱动的重新生成。相反，工程师通过拉动它，拉伸它，并根据需要移动，而是如直接与粘土一起工作，而是伍斯特理工学院，伍斯特，伍斯特，穆斯特，弥撒。
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，该方法允许工程师直接设计在模型的几何形状上。
直接建模创造了几何形状而不是特征，因此它是概念建模，其中设计者不希望用特征的相互依赖关系捆绑在一起，“艾卢姆说，”逐渐变化可能具有变化的后果“。
CAD进入未来
当然，CADMAKERS仍然不矛盾。许多人正在寻找途径，包括人工智能来增加工程师可以使用CAD工具设计的方式。
例如，去年，Autodesk向Fusion 360 Ultimate产品开发软件的订户发布了生成设计。设计概念允许工程师在开始设计之前定义设计参数，如材料、尺寸、重量、强度、制造方法和成本约束。拉维·阿克拉（Ravi Akella）说，然后，使用基于人工智能的算法，该软件提供了一系列符合预定标准的设计选项。拉维·阿克拉在去年成为Roblox产品开发总监之前，曾领导Autodesk生成性制造解决方案的产品管理团队。他说，该功能侧重于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AI将如何影响设计。但这将是一次有趣的旅行。
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