? ?參數化設計和變量化設計
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傳統的CAD都是用固定的尺寸值定義幾何元素,它要求每輸入一個(gè)幾何元素都要有確定的位置。但在新產(chǎn)品設計時(shí)尤其是概念設計階段,修改是非常頻繁的事。這要求CAD系統具有參數化設計和變量化設計功能,從而實(shí)現幾何元素的可任意改動(dòng)的功能。
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在設計過(guò)程中,有些設計對象的結構比較定型(即拓撲關(guān)系保持不變),只是它們的尺寸往往由于相同數量和類(lèi)型的已知條件下在不同規格的產(chǎn)品設計中取不同值而有所差異,如常用的系列化、標準化、通用化的定型件就是屬于這種類(lèi)型。于是可以這樣處理:將已知條件和隨著(zhù)產(chǎn)品規格而變化的基本參數用相應的變量代替,然后根據這些己知條件和基本參數,由計算機自動(dòng)查詢(xún)圖形數據庫,由專(zhuān)門(mén)的繪圖軟件自動(dòng)地生成圖形。這種由尺寸驅動(dòng)圖形的思想就是參數化設計(Parametric?Design)。
? 一般認為理想的參數化設計技術(shù)應該滿(mǎn)足以下的要求。
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(1)能夠檢查出約束條件的不一致性,即是否存在過(guò)約束或欠約束情況。
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(2)算法應該穩定,當給定一組約束和拓撲描述后能夠求解出存在的一個(gè)解,而當用戶(hù)需要時(shí)可以給出所有可行解。
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(3)求解速度快,使得用戶(hù)的每一步設計操作都能得到及時(shí)響應。
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(4)在構造物體過(guò)程中允許修改約束,而且修改的效果應和先期的約束次序無(wú)關(guān)。
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(5)約束的類(lèi)型廣泛,且容易增加新的約束類(lèi)型。
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(6)通用于二維和三維。
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(7)能處理常規CAD數據庫中的圖樣,必要時(shí)允許人工干預。
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但在大量的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的概念階段,設計者首先考慮的是設計思想及概念,并將它體現在某些幾何形狀中。這些幾何形狀的準確尺寸和各種形狀之間的嚴格的尺寸定位關(guān)系在設計的初始階段還很難完全確定。顯然這個(gè)時(shí)候用參數化的思想解決問(wèn)題就困難重重,為此,MIT(美國麻省理工)Gossard教授在參數化的基礎上做進(jìn)一步改進(jìn)后提出了變量化設計(Variation?Design)的思想。
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變量化設計在約束定義上做了根本的改變。變量化技術(shù)將參數化技術(shù)中所需定義的尺寸“參數”進(jìn)一步區分為形狀約束和尺寸約束,而不像參數化技術(shù)那樣只用尺寸約束來(lái)約束全部幾何,這樣設計者對設計對象的修改具有更大的自由度,它不僅可以修改形狀尺寸,而且包括拓撲關(guān)系。這種充分利用了形狀和尺寸約束分開(kāi)處理、無(wú)須全約束的靈活性,讓設計者可以有更多的時(shí)間和精力去考慮設計方案,而無(wú)需過(guò)多地關(guān)心設計規則的限制和軟件的內在機制,使設計過(guò)程更加靈活也更加符合工程師的創(chuàng )造性思維規律。
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參數化、變量化設計方法在開(kāi)始提出時(shí)并未引起CAD業(yè)界的重視,直到PTC(Parametric?Technology?Company)推出了基于參數化、變量化、特征設計的新一代實(shí)體造型軟件Pro/ENGINEER后,CAD界才真正意識到參數化、變量化設計的巨大威力。
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