? ?參數(shù)化設(shè)計和變量化設(shè)計
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傳統(tǒng)的CAD都是用固定的尺寸值定義幾何元素,它要求每輸入一個幾何元素都要有確定的位置。但在新產(chǎn)品設(shè)計時尤其是概念設(shè)計階段,修改是非常頻繁的事。這要求CAD系統(tǒng)具有參數(shù)化設(shè)計和變量化設(shè)計功能,從而實現(xiàn)幾何元素的可任意改動的功能。
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在設(shè)計過程中,有些設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)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(shù)量和類型的已知條件下在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)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型。于是可以這樣處理:將已知條件和隨著產(chǎn)品規(guī)格而變化的基本參數(shù)用相應(yīng)的變量代替,然后根據(jù)這些己知條件和基本參數(shù),由計算機自動查詢圖形數(shù)據(jù)庫,由專門的繪圖軟件自動地生成圖形。這種由尺寸驅(qū)動圖形的思想就是參數(shù)化設(shè)計(Parametric?Design)。
? 一般認為理想的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)應(yīng)該滿足以下的要求。
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(1)能夠檢查出約束條件的不一致性,即是否存在過約束或欠約束情況。
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(2)算法應(yīng)該穩(wěn)定,當給定一組約束和拓撲描述后能夠求解出存在的一個解,而當用戶需要時可以給出所有可行解。
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(3)求解速度快,使得用戶的每一步設(shè)計操作都能得到及時響應(yīng)。
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(4)在構(gòu)造物體過程中允許修改約束,而且修改的效果應(yīng)和先期的約束次序無關(guān)。
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(5)約束的類型廣泛,且容易增加新的約束類型。
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(6)通用于二維和三維。
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(7)能處理常規(guī)CAD數(shù)據(jù)庫中的圖樣,必要時允許人工干預(yù)。
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但在大量的新產(chǎn)品開發(fā)的概念階段,設(shè)計者首先考慮的是設(shè)計思想及概念,并將它體現(xiàn)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(shè)計的初始階段還很難完全確定。顯然這個時候用參數(shù)化的思想解決問題就困難重重,為此,MIT(美國麻省理工)Gossard教授在參數(shù)化的基礎(chǔ)上做進一步改進后提出了變量化設(shè)計(Variation?Design)的思想。
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變量化設(shè)計在約束定義上做了根本的改變。變量化技術(shù)將參數(shù)化技術(shù)中所需定義的尺寸“參數(shù)”進一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束,而不像參數(shù)化技術(shù)那樣只用尺寸約束來約束全部幾何,這樣設(shè)計者對設(shè)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處理、無須全約束的靈活性,讓設(shè)計者可以有更多的時間和精力去考慮設(shè)計方案,而無需過多地關(guān)心設(shè)計規(guī)則的限制和軟件的內(nèi)在機制,使設(shè)計過程更加靈活也更加符合工程師的創(chuàng)造性思維規(guī)律。
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參數(shù)化、變量化設(shè)計方法在開始提出時并未引起CAD業(yè)界的重視,直到PTC(Parametric?Technology?Company)推出了基于參數(shù)化、變量化、特征設(shè)計的新一代實體造型軟件Pro/ENGINEER后,CAD界才真正意識到參數(shù)化、變量化設(shè)計的巨大威力。
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