优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或
外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工
作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，
使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩
小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设
计周期和提高设计质量。

PTC/ProE 引导 CAD 进入参数化特征设计新天

地

　　1、工业界急切要求三维 CAD

 

实用化

　　Parasolid 和 Medusa 等都属于体素拼合系统，将立方体、圆柱体、圆锥体等用类
似于搭积木的方法组装成机械零件，这种操作方式并不符合设计师勾画产品草图时的构
思习惯，而且无法表示自由曲面形体。当时 CAD 软件提供的三维设计工具是线框造型，
让设计师在二维的构造平面上画图，由计算机自动将构造平面上的二维图变换成产品模
型空间中的三维图，然后手工将线框蒙面，产生完整的三维表面模型。与此同时，早在
1978 年 MITDavidGossard 教授就提出了用功能形素设计产品的思想，例如机械中的
传动轴是由轴体、螺纹段轴颈、退刀槽、法兰盘、键槽等构成，利用产品的功能结构知
识，可以通过特征语义进行推理，指导产品的智能化设计和 CAD/CAPP/CAE/CAM 集
成。于是特征设计的理论研究在 1985 年后迅猛展示，纷纷研制了多种试验系统，莫衷
一时。在这种形势下 SamuelGeisberg 脱颖而出，提出了参数化特征造型的发展途径，
并且组建了 ParametricTechnology 公司,推出 Pro/Engineer 产品，为 CAD 三维设计树

 

立了新的常规。

　　

2、SamuelGeisberg 的功绩

 

　　CAD 是高技术，它的每一个重大进步都有代表性人物的创新思维和研究成果作支
持。1963 年 IESutherland 的 SKETCHPAD 交互绘图系统博士论文促成了 CADAM 系
统的开发，1962-1968 年 SACoons 和 PEBézier 的曲面理论对 CAD 曲面造型起了奠基
作用，1970-1979 年 ICBraid 的研究工作保证了边界表示法实体造型的成功。但是
Braid 在算法中只考虑二次规则曲面体素，并未过问自由曲面，因为后者的求交、裁剪

 

的数学处理更要难得多。
　　SamuelGeisberg 出生于苏联，在列宁格勒大学任数学教授，1974 年 37 岁时来到
美国，先在 CV 工作，后来转到 Applicon 领导实体造型组。他的改革思想未被
Applicon 公司接受，在 Adage 公司的资助下于 1985 年组建 PTC 公司，并用 PC/AT 机
研制了实验系统，进一步获得了 300 万美元的投资。1987 年 11 月当 Pro/E 在
AutoFACT 上首次展示时引起观众的轰动。Pro/E 发展了三维线框设计的思想，首先建
立基准面，在基准面上勾画二维草图，用扫成方法将二维轮廓线引伸成三维形体。依次
更换作图平面，尽量用显式操作生成形体，避免面面搜索求交、裁剪的集合运算。随时
记录每个特征形素的生成操作过程，当修改某些标注尺寸值后，用尺寸驱动方法修改相
应二维轮廓线，重新运行零件设计过程的全部操作命令，由此实现了参数化特征建模。
Pro/E 的总体目标是使曲面、实体、参数化特征设计融为一体，可以任意构造复杂零件
和装配件，而且修改设计方便。它的发展过程并非一帆风顺，最大难点在于集合运算中
的曲面求交、裁剪运算和参数化草图设计中的几何约束求解不能迅速达到可靠、高效，
这就要求数学家深入钻研，努力突破某些技术关键。SamuelGeisberg 的最大功绩在于