計算機輔助設計(CAD)技術是隨著計算機科學技術發展起來的新技術，是生命力最強、滲透面最廣、影響最深的新技術之一。現代CAD技術已經應用到幾乎所有的技術領域，徹底改變了傳統的設計工作模式，提供了高效、可靠、全新的設計手段和方法，甚至對設計思維和分析方法產生了深遠的影響。與許多技術設計領域一樣，CAD技術已經成為現代包裝設計，流行的基本工具、手段和方法，從各個方面徹底改變了包裝設計的現狀和面貌，成為包裝設計人員必須掌握的技術之一。

本章主要介紹了計算機輔助設計的含義、計算機輔助設計技術的發展歷史和趨勢、計算機輔助設計技術在包裝設計，的應用、包裝工程的計算機輔助設計技術以及常用的包裝設計軟件的應用。

一、CAD的含義和發展歷史

(一)計算機輔助設計的含義

計算機輔助設計是近20年來隨著計算機科學技術的發展而逐漸發展和成熟的一門新技術和新學科。今天，CAD技術的應用已經從一種幫助設計人員擺脫畫板和滑尺以提高設計效率的工具，發展到一種集設計、計算、分析、仿真、數據管理等功能于一體的高質量、高效率的集成技術，甚至擴展到測試、制造、項目管理等各個方面，徹底徹底改變了所涉及的設計領域的工作條件和方法，成為現代設計的基本和必要的手段、方法和工作方法。鑒于此，許多學者認為，電子技術的引入是一場工業革命，而工業的另一場革命是CAD/CAM(計算機輔助制造)技術的引入。

竹海愛媛禮品盒包裝設計臥龍味蜜梅包裝設計新疆紅瑪瑙葡萄干包裝設計顧名思義，CAD就是計算機輔助設計。有人認為設計用的電腦是CAD；有人把計算機計算分析當成CAD；有人把CAD理解為計算機輔助繪圖，以至于CAD中的“d”實際上不是“設計”，而是“制圖”或“繪圖”。他們把CAD看作是利用人機對話圖形處理系統來設計圖紙；也有人把CAD理解為設計中用計算機進行計算和繪圖。總之，對于CAD有不同的理解。從近年來CAD的發展來看，上述觀點是不全面的，未能揭示出發展CAD的本質。

1972年10月，IFIP第五次技術群眾大會(國際信息處理聯合會)給CAD下了一個定義，即CAD是一種技術，是人和機器結合在一起解決一個問題，相互密切配合，使其工作優于對方，有可能應用多學科方法進行綜合合作。這個定義突出了“人機合作，取長補短”的基本本質。

下面從三個方面解釋這個性質。

1.充分發揮人和機器各自的優勢

CAD是人和機器的結合，有機地結合各自的特點，發揮各自的特長，各盡所能。

人具有創造性思維能力，能學習總結，掌握經驗，具有邏輯分析、推理判斷的能力。

計算機具有大容量的信息存儲和高速的信息交換能力，能夠記憶大量的設計資料和數據，并快速存儲或檢索數據。具有快速、高精度的計算和數值分析能力。它還具有很強的圖形和文字處理能力，能夠長期承擔各種學科的瑣碎重復工作。

青神蓬坎產品包裝設計巴山綠源核桃包裝設計尚美美玉調味包裝設計CAD是集人的創造力、決策功能、組織能力和計算機強大的信息處理能力于一體，使設計發生了巨大變化。

人機一體化是以人為本，機器為輔。在CAD中，人起主導作用，而計算機只能完成人指定和安排的工作。在強調人的作用的同時，要充分發揮和利用計算機的能力。在設計工作中，把電腦能做的工作全部交給電腦，可以最大限度地減少人的勞動，把人從繁重的事務中解放出來，充分發揮人的智力和創造力。

2.人和機器是如何合作的

人機合作要滿足以下兩個條件。

(1)有快速反應能力的CAD系統。

(2)設計者和CAD系統構成閉環系統。

CAD是人機一體化設計，需要人機對話和信息交流。設計過程不是簡單的輸入程序，數據經過處理輸出結果，而是以人機對話和相互問答的形式進行。設計師提出方案和設想，請計算機分析并給出答案；電腦問設計師現在做什么工作，讓設計師輸入電腦要求的參數；對于設計師的具體結果，請在電腦上顯示出來進行分析比較。設計過程是一個“試驗”過程，往往涉及計算、參數選擇和性能符合性。

人機對話的過程，其實就是計算機具體處理，人決策的過程。

農產品笨雞笨蛋包裝設計三元金耐精營養飲食包裝設計水果楊佳柑橘包裝設計人機對話不僅通過文字和符號完成，還通過圖形完成。

3.人機結合，獲得最佳設計效果

通過以上討論，CAD可以定義為：CAD是設計者利用CAD系統進行工程設計的過程。基本特點是“人機合作，取長補短”，“即時觀察，即時修改”，“畫成畫，用畫出”。

二、計算機輔助設計技術的發展過程

計算機輔助設計技術隨著計算機硬件、軟件技術和外圍輔助設備的發展而發展，其發展過程大致可分為以下幾個階段。

1.準備和孕育期(20世紀50-60年代)

1950年，麻省理工學院開發了Cyclone-1，類似示波器，可以顯示簡單的圖形。1958年，美國Calcomp公司研制出滾輪繪圖儀；格柏公司開發了一種平板繪圖儀。20世紀50年代，他們中的大多數人使用電子管計算機，這些計算機是用機器語言編程的。計算機主要用于科學計算，為其準備的圖形設備只有輸出功能。CAD技術處于被動圖形處理階段。

2.大力發展，進入申請期(60年代)

1962年，即麻省理工學院林肯實驗室的薩瑟蘭發表了博士論文《用于人機交流的畫板圖形系統》，首次提出了計算機圖形學、交互技術、分層存儲符號的數據結構等新思想。從而為CAD技術的發展和應用奠定了理論基礎。20世紀60年代中期，出現了許多商業化的計算機輔助設計設備。比如1964年，美國IBM公司推出商業化的電腦繪圖設備。美國通用汽車公司的多通道分時圖形控制臺實現了各個階段的汽車設計。20世紀60年代末，美國安裝了200多個CAD工作站。

蘇豫大閘蟹禮品包裝設計計劃野生山珍產品形象包裝設計全脂純羊奶利樂包和外箱包裝設計3。廣泛使用時期(1970-1980年代)

1970年，美國Applicon公司第一個引進了完整的計算機輔助設計系統。這一時期出現了廉價的固態電路隨機存儲器、光柵掃描顯示器、光筆、圖形輸入板等產生逼真圖形的圖形輸入設備，出現了面向中小企業的CAD商品化系統。70年代末，美國安裝的CAD工作站數量超過1.2萬，1983年增長到6.3萬。CAD技術從大中型企業向小型企業擴張；從發達國家擴展到發展中國家；從產品設計到工程設計。

4.標準化、集成化、智能化的發展時期(80年代中期以后)

標準化主要是指圖形界面和圖形功能的標準化。自從1977年GSPC(SIGRAPH的一個特殊利益集團)推出CORE圖形標準以來，出現了CGI(計算機圖形接口)、CCM(計算機圖形元文件)、gks(計算機GKS(Craphics內核系統)、圖形接口和圖形功能，隨著程序員的分層交互圖形標準phigs(程序員的分層交互圖形標準)和基本圖形交換規范ice(初始圖形交換規范)的出現，圖形接口和圖形功能越來越標準化。以上標準有的是針對圖形設備的驅動包，有的是針對用戶的圖形包，有的是針對不同CAD系統的文檔規范。這些標準的制定和采用對CAD技術的普及和移植以及資源和信息的共享起著重要的作用。

水果蜜柚包裝設計水果紅心獼猴桃包裝設計廣安特產禮盒食品包裝設計集成主要體現在四個方面：一是系統結構由單一功能轉變為組合功能，出現了由CAD /CAM(計算機輔助制造)ICAE(計算機輔助工程)組成的CIMS(計算機集成制造系統)。其次，CAD技術中的相關軟件(國際標準)和算法不斷固化。也就是說，集成電路及其功能塊用于實現與軟件和算法相關的功能。再次，CAD中采用了多處理器和并行處理技術，工作速度提高了百倍。第四，網絡技術在CAD中的廣泛應用，使得短距離和長距離的資源都可以共享。

智能化是人工智能技術和專家系統技術在計算機輔助設計中的應用，大大提高了自動化設計的程度，出現了一門新的學科——人工智能輔助設計。AICAD將工程數據庫及其管理系統、知識庫及其專家系統、用戶界面管理系統有機地結合起來，從而大大提高了CAD系統的智能化水平。

三、計算機輔助設計系統的支持軟件

CAD系統的支撐軟件是支持軟件開發、測試和維護的軟件工具，是支持應用軟件開發和運行的實用程序包。支持軟件是通用的，通常是商業化的。用戶對CAD應用軟件的開發基本上是基于商業化的支撐軟件。

從CAD功能特點來看，其常用的支撐軟件可分為以下幾類。

(a)圖形支持軟件

浩平白一蘋果包裝盒設計梅州優樂果包裝盒設計一木山醬香型白酒包裝視覺標準設計在日常設計工作中，60%以上的設計工作量是設計圖紙，工程CAD最流行的應用是計算機輔助繪圖，因此圖形支持軟件是CAD系統中最基本的支持軟件包。目前微機使用的典型產品是美國歐特克公司的AutoCAD。

(二)三維建模軟件

建立統一的產品模型，獲得統一的產品定義，是實現CAD集成的基礎。通過三維建模軟件，可以建立產品完整的幾何描述和特征描述，并可以隨時提取所需信息，以支持整個CAD過程中的各個環節，如為有限元分析或CAPP提供相關數據，從而實現系統集成。

建模軟件一般應包括幾何建模、特征建模、物理性質計算(如質量和重心計算)、真實感圖形顯示、干涉檢查、2D繪制和2D剖面生成等。

(3)分析軟件和優化設計軟件

機械設計中常用的分析軟件主要包括有限元分析軟件、機械運動分析軟件、動力學分析軟件和優化設計軟件。有限元分析軟件是計算機輔助設計應用系統中最重要的分析計算工具軟件。通過對CAD產品模型數據的預處理和后處理接口，可以構成一個實用、方便的專用產品結構分析軟件。產品設計中有多種可能的設計方案，優化設計軟件可以利用數學優化理論和現代數值計算技術找到最優解。在計算機輔助設計應用中，優化設計軟件通常與

天河雞精包裝設計武威武威糧食制品包裝設計青翠李包裝設計(4)工程數據庫管理軟件和數據交換標準接口軟件

工程數據庫管理軟件用于統一管理整個設計過程和各種工程數據，以保證所有用戶協調共享數據。目前CAD工程數據庫管理系統的開發大多是基于通用的關系型數據庫管理系統(如Oracle、SQLServer)，根據工程特點對其功能進行適當的補充或修改，建立所謂的工程數據庫系統。此外，還有一些特殊的工程數據庫管理系統可供選擇。先進的集成CAD支持軟件(如Pro/E、I-DEAS、UG等。)一般包含自己的數據管理模塊，有多種數據接口，可以直接連接典型的商業數據庫系統。

數據交換標準接口軟件用于轉換不同系統的輸入輸出數據格式。目前，主要的數據交換標準是接口圖形交換標準(IGES)，國際標準化組織決定逐步采用產品模型數據交換標準(step)。

四、計算機輔助設計技術的發展趨勢

CAD技術的發展趨勢主要體現在高度網絡化、集成化和智能化的CAD系統上。

豐收花園彭祖長壽獼猴桃包裝設計永雅河新鮮月餅包裝設計不知道火橙水果包裝形象設計(一)網絡

以網絡的形式將不同地理位置、不同模型、不同運行環境的CAD系統連接起來，已經成為現代CAD發展的必然趨勢，也是現代CAD系統的基本組成模式和特點。CAD系統的網絡化有利于設計資源的共享和管理，有利于高效協同設計的實現。

(2)智力

專家系統與計算機輔助設計相結合形成的智能計算機輔助設計系統是當前計算機輔助設計研究的熱點。工程設計本身包含兩個方面：一是大量涉及計算的數據處理內容，可以通過CAD技術完成；第二，邏輯推理和決策分析是很多非數據處理任務。因此，專家系統與計算機輔助設計相結合，軟件開發人員直接將專業知識嵌入到計算機輔助設計軟件產品中，指導用戶完成特定的任務，從而創造出“智能計算機輔助設計”系統。

(3)整合

計算機輔助設計系統在機械、電子、建筑、輕工和包裝領域的應用正朝著集成化方向發展。CAD工作站在制造業中的應用主要體現在CAD和CAM的集成上。在包裝工程領域，目前先進的包裝箱CAD系統實現了紙箱設計、計算、力學分析、排樣、紙箱模切和箱庫管理的高度集成，不僅大大提高了設計質量和效率，而且完成了設計與制造的完美溝通。

包裝設計方案的吳佳月餅在牌坊口柚子包裝盒設計農園山鎮產品包裝設計制造自動化更高層次的集成是開發計算機集成制造系統(CIMS)。CIMS以工廠網絡化、無人化作業為表現形式，主要運用智能機器人、FMS(柔性制造系統)、局域網和互聯網技術、幾何仿真、CAD/CAM系統、工業控制裝置、工廠信息系統、專家系統等軟硬件技術，匯集了當前大部分高新技術。CIMS是高知識、高技術密集型城市，是系統工程、管理科學、計算機技術和制造技術的綜合體，代表著制造業的發展方向和未來。

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