利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作称为计算机辅助设计（Computer aided design,CAD）。在工程和产品设计中,计算机辅助设计可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作,提高设计效率。但传统CAD制图过程是在完全虚拟且脱离实物环境中进行,对于设计人员的空间逻辑思维和形象思维能力要求较高,制图难度较大。针对以上问题,本文将增强现实技术（Augmented Reality,AR）和CAD结合,创建一个虚实融合的现场交互制图空间（AR计算机辅助设计系统）,提高设计者对真实环境的理解,降低设计过程中的不确定性。本文具体研究工作如下:1)综述了计算机辅助设计与增强现实技术的研究现状,对存在问题进行了分析,并基于此提出了将增强现实技术与计算机辅助设计集成方法,搭建AR计算机辅助设计系统框架。2)建立了AR计算机辅助设计环境。通过ORB算法、3DHough变换对真实环境的特征点进行提取匹配并捕捉真实平面,同时利用混合三维注册跟踪方法获取实时设备位姿信息,最后将虚拟制图基准面通过投影变换、几何校正叠加于真实平面上,完成AR环境下的制图基准面的生成。3)研究AR环境下的二维平面制图方式以及图元输出。该模块由射线与AR制图基准面的碰撞点信息作为关键坐标,并通过图形算法生成图形,同时赋予图元线宽、颜色等属性。在虚拟制图基准面绘制的二维图元可以叠加在实物表面,从而使用户能够在真实物体上进行机械制图,降低空间认知难度。4)研究AR环境下三维模型的建立方式以及模型间布尔运算。该模块由系统实时追踪的设备位姿信息作为建模关键坐标,并将坐标参数通过网格Mesh生成建立三维模型,同时可通过网格碰撞检测以及CGS进行模型间布尔运算生成新模型,最后输出至AR环境,使虚拟模型存在于真实环境,达到虚实融合的效果。5)建立AR计算机辅助设计系统,对工程图学课堂教学与生产制造过程进行实际场景实验。实验结果表明该系统实现了较好的虚实融合效果,在教学上有效的辅助学生理解2D/3D图形转化,构建平面与立体空间视图的相互转换结构,在生产中满足了设计人员的现场制图需求,直观化设计结果。