土木工程CAD技术基础 第九章现代CAD技术 清华大学土木工程系 张建平
土木工程CAD技术基础 第九章 现代CAD技术 清华大学土木工程系 张建平
第九章 现代CAD技术 9-1 CAD新技术的研究与应用 9-2 现代CAD的发展和趋向 9-3 土木工程CAD的新发展 复习重点
第九章 现代CAD技术 9-1 CAD新技术的研究与应用 9-2 现代CAD的发展和趋向 9-3 土木工程CAD的新发展 复习重点
9-1 CAD新技术的研究与应用 人工智能技术 ◆ 现有CAD存在一定的限制和不足： 不能识别设计进行中的变化： ● 计算机综合处理能力不如分析处理； 不能处理模糊知识或不充分条件描述的设计问题； 将需要经验或知识决策的设计问题留给用户交互输入 故人为干预较多，因而设计质量在一定程度上依赖 用户的经验和知识。 人工智能的研究 个芬望能是使计算机具有人类行为的计算机科学的 问题求解； 逻辑推理与定理证明； 自然语言处理；
9-1 CAD新技术的研究与应用 人工智能技术 现有CAD存在一定的限制和不足： z 不能识别设计进行中的变化； z 计算机综合处理能力不如分析处理； z 不能处理模糊知识或不充分条件描述的设计问题； z 将需要经验或知识决策的设计问题留给用户交互输入 ，故人为干预较多，因而设计质量在一定程度上依赖 用户的经验和知识。 人工智能的研究 z 人工智能是使计算机具有人类行为的计算机科学的一 个分支 ¾ 问题求解； ¾ 逻辑推理与定理证明； ¾ 自然语言处理；
机器学习； 专家系统； 机器人 智能检索 组合和调度问题 系统与表达语言 智能CAD系统研究与应用 ● 初级智能：应用人工智能的一些基本原理和方法，用 以解决设计过程中判断一些设计、计算和绘图问题。 高级智能：利用专家系统来扩大CAD的功能 智能CAD系统组成 ● CAD计算、设计、绘图功能； 模拟人类在设计过程中思维活动 -一-高智能推理 ● 人机通讯能力
¾ 机器学习； ¾ 专家系统； ¾ 机器人 ¾ 智能检索 ¾ 组合和调度问题 ¾ 系统与表达语言 智能CAD系统研究与应用 z 初级智能：应用人工智能的一些基本原理和方法, 用 以解决设计过程中判断一些设计、计算和绘图问题。 z 高级智能：利用专家系统来扩大CAD的功能 智能CAD系统组成 z CAD计算、设计、绘图功能; z 模拟人类在设计过程中思维活动-高智能推理 z 人机通讯能力
人工智能技术：没计型专家系统 设计专家系统+图形系统 ·将全部CAD功能溶于专家系统中 ● 直接用专家知识完成各个设计环节 以知识库和数据库为核心 知识库：存储领域知识 精选实际工程样板库 工程数据库：存储各种设计数据、工程图表 应用软件库：存储各种设计算法及程序 图形库：存储各种标准的工程图例或部件图 推理机制：进行设计过程中确定和不确定性的 智能推理
人工智能技术：设计型专家系统 设计专家系统 + 图形系统 z 将全部CAD功能溶于专家系统中 z 直接用专家知识完成各个设计环节 以知识库和数据库为核心 z 知识库：存储领域知识 z 精选实际工程样板库 z 工程数据库：存储各种设计数据、工程图表 z 应用软件库：存储各种设计算法及程序 z 图形库：存储各种标准的工程图例或部件图 z 推理机制：进行设计过程中确定和不确定性的 智能推理
人工智能：专家系统与CAD系统的 集成 专家系统作为CAD网络上一个有机的组成部分 ● 其目的是完成某些设计环节中的思考、推理 和判断。 常见的方法是建立若干专家系统的子系统： 设计分析及原始模型建立子系统； 初步设计方案子系统； 设计方案评估系统； 详细设计支持系统
人工智能：专家系统与CAD系统的 集成 专家系统作为CAD网络上一个有机的组成部分 z 其目的是完成某些设计环节中的思考、推理 和判断。 z 常见的方法是建立若干专家系统的子系统： 设计分析及原始模型建立子系统； 初步设计方案子系统； 设计方案评估系统； 详细设计支持系统
人工智能：专家系统与CMD系统的 集成 用户 专家系统作为CAD系统 的智能接口 ● 用户将设计条件和数据 人机通讯 输入智能接口 智能接口对设计条件和 知识引导 源数据进行分析、推理 建议给出 、判断，提出设计建议 、方案和相应的属性参 建议接受 数，输入到CAD系统中 CAD系统的设计结果再通 源数据翻译 过智能接口反馈给用户， 智能接口可对设计结果 P-e 行经济技术指标的评 估 CAD系统
人工智能：专家系统与CAD系统的 集成 专家系统作为CAD系统 的智能接口 z 用户将设计条件和数据 输入智能接口 z 智能接口对设计条件和 源数据进行分析、推理 、判断，提出设计建议 、方案和相应的属性参 数，输入到CAD系统中 z CAD系统的设计结果再通 过智能接口反馈给用户, 智能接口可对设计结果 进行经济技术指标的评 估 用 户 源数据翻译 建议接受 建议给出 知识引导 人机通讯 CAD系统
多媒体技术 将多媒体技术、语言识别、图象识别、视觉 处理，并综合应用网络技术、数据库技术 将音频、视频、图形和计算机功能集成到 个数字环境中 生动、自然地表达自己的设计思想 实现从数据录入、信息查询、交互设计、成 果输出以及到施工现场控制，都可采取语言 图象、动画、视频、音像等多种信息表达 方式
多媒体技术 将多媒体技术、语言识别、图象识别、视觉 处理，并综合应用网络技术、数据库技术 将音频、视频、图形和计算机功能集成到一 个数字环境中 生动、自然地表达自己的设计思想 实现从数据录入、信息查询、交互设计、成 果输出以及到施工现场控制，都可采取语言 、图象、动画、视频、音像等多种信息表达 方式
科学计算可视化 套学琴克装超影帮搭势空餐形和图象 可视化技术研究的三个层次 后置处理：图形显示在数据计算后产生，与数据之间 没有交互。如计算流体力浮、有限元后处理等。 跟踪：图形显示与计算过程同时进行，计算中间结果 及最后结果都能及时显示，所以计算中的错误和问题 可及草发现。 控制（驾驭）：计算过程中能对参数进行修改对数值 模拟进行直接控制和导 土木工程中的研究和应用 工程结构的力学规律研究，如抗震抗爆中，三维动态显 示震源、爆源对结构的影响及破环规律 工程可靠性评估 优化设计 施工过程三维可视化
科学计算可视化 将科学计算过程和产生的数据转换为图形和图象 信息，作为科学发现和理解的有力工具 可视化技术研究的三个层次 z 后置处理：图形显示在数据计算后产生，与数据之间 没有交互。如计算流体力学、有限元后处理等。 z 跟踪：图形显示与计算过程同时进行，计算中间结果 及最后结果都能及时显示，所以计算中的错误和问题 可及早发现。 z 控制（驾驭）：计算过程中能对参数进行修改对数值 模拟进行直接控制和引导 土木工程中的研究和应用 z 工程结构的力学规律研究,如抗震抗爆中，三维动态显 示震源、爆源对结构的影响及破坏规律 z 工程可靠性评估 z 优化设计 z 施工过程三维可视化
虚拟现实技术(VR) 直接把计算机合成的信息提供给人的感觉器官， 在人的周围生成一种逼真的人工空间。 ● 它是利用计算机生成一种逼真的视、听、说、触、动 和嗅等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备，可以使 操作者沉浸在该环境中，并使实现操作者可以和环境 直接进行自然的交互。 虚拟现实不仅情景逼真，而且有交互性，即出现的情 景与人的五官反馈相关联，不是被动的体验。 虚拟设备· ● 跟踪设备：三维鼠标器、三维数字化仪。 测量设备：观测镜（头盔）、数据手套、体视眼镜。 力反馈操纵设备：六自由度的力传感器。 ● 实时图形显示设备：图像获取设备、超声扫描仪、图 像生成设备、摄像机、围绕观察者的墙式显示屏的自 动声像虚拟环境等
虚拟现实技术（VR ） 直接把计算机合成的信息提供给人的感觉器官， 在人的周围生成一种逼真的人工空间。 z 它是利用计算机生成一种逼真的视、听、说、触、动 和嗅等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备，可以使 操作者沉浸在该环境中，并使实现操作者可以和环境 直接进行自然的交互。 z 虚拟现实不仅情景逼真，而且有交互性，即出现的情 景与人的五官反馈相关联，不是被动的体验 。 虚拟设备 z 跟踪设备：三维鼠标器、三维数字化仪。 z 测量设备：观测镜（头盔）、数据手套、体视眼镜。 z 力反馈操纵设备：六自由度的力传感器。 z 实时图形显示设备：图像获取设备、超声扫描仪、图 像生成设备、摄像机、围绕观察者的墙式显示屏的自 动声像虚拟环境等