基于Grasshopper的参数化设计在产品设计中的应用探索

《Grasshopper建筑设计运用初级培训教程》由华南理工大学建筑学院数字化实验室（D.F.L)编写《Grasshopper 建筑设计运用初级培训教程》由华南理工大学建筑学院数字化实验室（D.F.L)编写序言：作为一名普通的大三建筑系学生，我有幸能够跟各位建筑师和建筑设计高手探讨关于Grasshopper 在计算机辅助设计方面的问题，实在是感到无比光荣。

我是2009年清华参数化研习班的学员，在刚刚接触Grasshopper 之后就被其巨大的潜力所深深吸引。

其几个主要原因分别是：1.Grasshopper 的建模逻辑有别于主流建模软件如skectup 手动操作的模式，它是通过严密的逻辑与“关系”来建立形体。

因此设计者这可以轻易地寻找回之前的想法与思维线索。

2.Grasshopper 基于的是Rhino 的平台，在此方面又有巨大的优越性。

Rhino 与skectup 相比，以NURBS 原理在建立曲面与复杂形式上有着先天性的优势。

而Rhino 本来是针对与工业设计，因此其在后期生产数据输出准确性极高，比起max 与maya 这些特效软件又有无可比拟的优势。

至于与catia 这艘“航母”相比，Rhino 或许就是价格低廉，安装方便，容易上手，脚本插件编辑相对容易吧。

3.拿Rhinoscript 与Grasshopper 对比，显然Grasshoper 更适合建筑师使用，毕竟抽出精力学习编程不是一件易事。

Grasshopper 的某个注解是Generative Modling For Rhino,而另外一个地方的注解是visual script tool（可视化编程工具），可见其为建筑师节省的是学习编程语法的时间，而且Grasshopper 有vb#与c#等扩充模块，当建筑师逐渐掌握编程语法后，其功力也会不断增强。

从研习班归来后，我所有的设计大作业与参加的设计项目或研究都留有Rhino&Grasshopper 身影。

Grasshopper 参数化建筑设计应用摘要：在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Grasshopper独特的可视化编程建模，适合于前期方案构思阶段的快速实验。

Grasshopper 采用并行数据控制方式。

使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。

它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所想要的模型。

Grasshopper 其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。

当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。

这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。

关键词：参数化设计；Grasshopper；模型；变量绪论参数化建模技术在辅助建筑设计上的应用越来越广泛，参数化设计，对应的英文是Parametric Design 标准的英语表达是：ParametricDesign is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。

它是一种建筑设计方法该方法的核心思想是，把建筑设计的要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得形态各异的建筑设计方案。

通过对Grasshopper 在建筑设计应用中的研究，可以帮助我们更好的理解参数化设计建筑本身对建筑行业的影响，参数化概念的引入，可以对复杂形体建筑构造进行精确调节，在保持固有衍生关系的前提下，进行最优化设计；并且可以引入相应数学算法，使建筑自身在一个严密逻辑下进行自我设计。

一、Grasshopper 参数化设计概述1、目前参数化软件应用现状：参数化设计工具随时间的发展和参数化设计的广泛应用，由一开始的应用其他领域的软件逐渐发展到应用为建筑领域专门开发的软件。

建筑设计 Architectural Design– 96 –[作者简介] 罗逸（1982- ），男,广西桂平人，毕业于广西工学院建筑学专业、本科，中级建筑师。

多个负责项目荣获自治区、市级建筑设计优秀奖。

参数化设计软件Grasshopper是一款基于犀牛Rhino平台的插件，参数化在建筑设计上的应用，让建筑师的角色发生了转变，建筑师不再是凭借个人喜好与经验来控制建筑设计，而是借助参数化去引导整个设计的发展，这样的设计更加客观与具有可预见性[2]。

1 研究框架本次探索借鉴了《基于Grasshopper的绿色建筑技术分析方法应用研究》（申杰，华南理工大学，2012）所提供的研究思路，对Grasshopper在住宅小区的设计上进行了应用。

住宅小区开发的容积率是开发商利益衡量的重要因素，高容积率是开发商追求的目标，然后容积率过大会影响到组团的风环境，从而影响环境的热舒适性，故容积率与风环境呈现负相关。

如何合理地权衡两者的关系，兼顾考虑，得出适宜的小区排列形态即为本案例探索的目的。

2 条件设定及模型构建2.1 条件设定选取夏热冬暖地区的南宁市作为背景分析城市，本土基础数据将以南宁市气象参数以及《南宁市城市规划管理技术规定》（以下简称《规定》）中所规定的南宁市日照及防火最小间距控制为依据展开。

2.2 基础模型建立把影响小区组团形态的控制条件归纳为三点，即：建设用地、建筑体块、建筑间距，三者相互之间亦存在制约。

第一步首先设定基地为200m*300m矩形用地，建筑布局为南北朝向（±15°以内）；其次需要对基地进行纵横向的划分来确定建筑单体的位置，间距控制依据来源于《规定》，根据楼间距控制条件进行Grasshopper中VB的程序写入，通过这两条VB命令即可将建筑南北、东西间距的控制条件设定成功，可以看到建筑间距是与建筑高度密切相关的量。

第三步则为生成建筑形态，主要有四个控制拉杆即建筑的开间、进深、层数（设定层高为3m）、旋转角度，在第二步中也提到层数与建筑间距具有相关性，在电池控制中将两者联系起来。

要求，也由于软件的复杂性，电脑模型的生成变得更不可预测，有时一个参数的调整，会获得新的令人意外的结果。

1.1.2参数化平台的运用本文主要依托的Grasshopper 软件平台不仅是一个功能完善的三维建模工具，还是一个强大的“计算机大脑”，从二维的技术整合到三维组织建模实现，再到将高精度模型提供给其他三维软件使用，Grasshopper 几乎都能够组织完成。

在Grasshopper 操作窗口内，通过不同电池组的配合，不仅能够实现三维建模，更重要的是其可以通过C+、python 等语言的介入，由控制者进行新的编写与修改。

Grasshopper 建模作为一种设计思维和代码设计手段，使建筑设计过程完全依附于数据，从而可以更好地调整和修改，使建筑创作更高效。

因此，行业内将应用Rhino-Grasshopper 数字技术的设计称为犀牛参数化设计，强调设计参数模块在方案调整和论证中的作用。

参数化模型，也就是本文依托的Grasshopper 平台模型，核心在于利用数学模块、工具模块干预生成模型。

在参数化的支配下，逻辑算法公式影响模型生成。

在通过建模逻辑生成具体模型的过程中，设计思路制定预想的模型结果，逻辑架构搭建具体的工具模块、参数干预影响模型内每个组成部分的尺度。

同一个维度与逻辑运算的体制下，各个参数支配影响着整体，生成一个完整的逻辑结构，在这个逻辑运算的交互界面，Grasshopper 平台内的各个工具模块搭建成为针对模型的工作流程，最终使得平台输出的模型可以控制，可以生产，可以反复推敲。

1.1.3高层建筑的发展国内经济发展稳中向好，人口密度不断增大，城市更新举措不断落实，这些因素驱动着高层建筑不断落地，越来越多功能齐全、形制新颖、具有地标性高层建筑投入施工建设，这也对高层建筑的设计提出了新的要求。

舒马赫认为，参数化主义是成为21世纪全球时代风格的唯一合理的当代“候选人”，因此随着参数化风格的介入，高层建筑在设计上变摘要 在参数化工作流逐步融入现代建筑设计的背景下，依托Grasshopper 平台，从建模逻辑的角度出发，对现有的高层建筑生成过程提出新的思路。

2024年 第2期- 19 -文化发展研究Research on Cultural Development在当今日益多元化的消费市场中，个性化需求正逐渐成为各行各业的主要驱动力，家居装饰领域同样受到这一趋势的影响，消费者不再满足于传统标准化的家具设计，而是寻求能够体现他们独特品位和生活方式的定制产品。

然而，传统的家具设计方法在满足个性化需求方面存在一定的局限性，设计师们常常受制于固定的设计范式和生产工艺。

为了突破这一限制，参数化设计凭借其灵活性和高度定制化的特点，正逐渐引起设计领域的关注。

参数化设计作为一种基于数学和算法的设计方法，允许设计师通过调整一系列参数来控制和修改模型的各个方面，从而实现快速而精确的设计变化。

它不仅能够满足不同客户的个性化需求，还能够提高设计效率，缩短产品开发周期。

因此，在家居装饰领域，特别是客制化家具产品设计中，参数化设计被认为是实现创新和满足消费者多样化需求的一种潜力巨大的方法。

一、参数化设计与客制化制造（一）参数化设计概述参数化设计是一种创新的设计方法，它允许设计师通过调整一组参数和规则，自动生成各种设计变体。

这种方法在不同领域都得到了广泛应用，从建筑设计到产品制造，甚至是数字艺术创作都可以看到这种设计方法。

参数化设计的核心思想是将设计过程系统化，使之更具灵活性、可控性和创新性。

在参数化设计中，设计师可以定义各种参数，如尺寸、形状、材质以及它们之间的关系。

设计师通过改变参数值，可以快速生成多个设计方案，从而更好地满足客户需求或探索创意空间。

与传统的手工设计方法相比，参数化设计大大缩短了设计周期，同时提高了设计的灵活性和可定制性。

（二）客制化制造的发展趋势近年来，随着消费者对个性化和定制化产品的需求不断增加，客制化制造已经成为制造业的一个重要趋势。

传统大规模生产模式往往难以满足消费者多样化的需求，因此，越来越多的企业开始寻求更灵活、更个性化的生产方式。

参数化技术为客制化制造提供了有力支持。

基于Rhino+Grasshopper穿孔铝板的研究摘要：针对穿孔铝板设计的复杂性，传统二维设计很难达到设计要求的现状，基于Rhino+Grasshopper平台实现对穿孔铝板的建模研究，本文提出一种可以应用于实际项目。

在方案推敲阶段给出一种快速模拟推敲的方法；在工程实施阶段，减少修改方案带来的重复工作量，给出了一种基于图案建立穿孔铝板效果的方法，并结合一个实例说明穿孔铝板排孔的参数化方法。

研究成果可为相关应用与研究提供参考。

关键词：穿孔铝板；参数化建模；Rhino；Grasshopper1.引言近年来，建筑师追求建筑造型的标新立异，建筑的视觉震撼，大量有特点的建筑如雨后春笋般涌现，这类建筑的共同点都是基于参数化平台实现的。

参数化设计作为一种新的手段，是基于数学函数算法及相应参数生成模型，模型的不同都是基于参数的调整反应出来的，参数保存了模型的所有数字化信息。

当对方案进行修改时，参数化修改引擎提供的参数修改能让设计师快速的通过某个或某几个参数的调整使参数的反应—模型快速改变，与传统手段需重新建立模型相比，参数化设计工作效率高，降低工作量，并且对前期方案的推敲有很大帮助。

穿孔铝板效果由于其本身的特殊性，给设计师在设计过程中根据图案确定孔的排布带来了难题，若是基于二维传统平台，工作效率低，方案可改性差，带来了大量的重复工作，影响了工作的效率并且有时很难实现设计效果。

基于这种现状，若采用参数化方法，大大提高了设计的主动性，提高了工作效率。

本文借助Rhino+Grasshopper参数化平台，对带图案的穿孔铝板孔的排布进行研究，给出一种新的设计方法。

图1 穿孔铝板工程案例图2 参数化实现流程2.参数化建模思路2.1建立网格启动Rhino及grasshopper平台，载入square运算器，在size端接入确定网格大小的运算器number slider，在extentx及extenty端接入确定X，Y大小的运算器number slider，这样就生成了图案的整个网格。

建筑设ARCHITECTURAL DESIGN基于Grasshopper的幕墙参数化设计研究周兴中建不二幕墙装饰有限公司湖南长沙410007摘要：随着社会的发展和科技的进步，城市中涌现了一大批造型复杂有机、连续多变的异形建筑，对建筑幕墙设计是 _个极大考验，同时，这也促进了新的生产方式和生产工具的出现，参数化设计便是典型之一。

以Grasshopper参数化 设计为主要技术手段，结合晶体造型案例进行幕墙参数化设计研究，提出了一种能兼顾建筑找型和机械制造的参数化设计方法，可为其他类似工程提供借鉴。

关键词：Grasshopper; R h in o;参数化建模；无代码式编程中图分类号：TU2 文献标志码： A 文章编号：1004-1001(2021)04-0655-03 D0I：10.14144/ki.jzsg.2021.04.038 Research on Parametric Design of Curtain Wall Based on GrasshopperZ H O U XingChina Construction Buer Curtain Wall & Decoration Co., Ltd., Changsha, Hunan 410007, ChinaA b stract:W ith the development of society and the progress of science and technology, a large number of complex, organic, continuous and changeable special-shaped buildings have emerged in the city, which is a great test for the design of building curtain wall. At the same time, it also promotes the emergence of new production methods and production tools, and parametric design is one of the typical. Taking Grasshopper parametric design as the main technical means, combined with the crystal profile case, the parametric design of curtain wall id studied, and a parametric design method which can give consideration to both architectural form finding and mechanical manufacturing is studied. It can provide reference for other similar projects.Keyw ords:Grasshopper; Rhino; parametric modeling; codeless programming随着社会的发展，建筑材料和营造技术取得了极大的进步，使得人们对建筑的需求从原始的功能需求过渡到审美需求上。

参数化造型设计在家具设计中的应用参数化设计本质是一种新型的设计方法，是运行于Rhinoceros三维软件结合grasshopper等插件平台之上的一种算法语言，是一种使用计算机辅助制图来解决具体造型设计的新型设计方法。

参数化设计应用grasshopper逻辑插件及T-spline等异形插件关联各项空间确定量的参数，用参数模型块“电池”逻辑显示出来，最后，结合最新的3D打印技术，将参数化造型家具实现出来，迎来一个家具设计的新时代。

参数化设计Rhino家具设计3D打印技1前言-参数化设计的概念参数化设计本质是一种新型的设计方法，英文对应是Parametric Design，是一种建筑设计方法，该方法的核心是把设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，即改变算法，得到不同的方案设计。

其根本目的是在于用新的软件工程方法来延伸人的思维，让我们有更多的选择的可能。

参数化设计的最终目的即是实现全面参数化，将美学设计形式以一种数学算法函数表达出来。

即如康定斯基所说“一切艺术的最后抽象表现是数学”2 国内外研究现状当前，国外的参数化设计主要集中在建筑空间造型设计领域，参数化主义parametricism作为一股系统化革命浪潮，席卷全球新兴建筑业，在各类异于常态的造型设计中，最引人注目的还是建筑业，参数化设计逐渐成为主流建筑设计界的常态思维方法，越来越多的在公共建筑设计投标方案中出现，最为典型的是即以建筑师扎哈哈迪德为代表的建筑师团队以及BIG建筑设计事务所等为代表的团队，其作品如香奈儿移动博物馆、哈萨克斯坦阿斯塔纳图书馆等作品，是具有鲜明的参数化建筑作品的代表，将自然界“美”的形态以数学即参数化进行算法编织，正如设计师所说，美是设计师穷极一生所追求的，其设计技法与造型巧夺天工，作为设计师的一件建筑设计作品，除了体现出设计师对于设计技法和造型材料精通的掌握，更是对造型美孜孜不倦的追求，为了不经“设计”的美感而不懈努力。

参数化设计pdf 例子
参数化设计是一种基于数学模型和规则的设计方法，可以通过改变参数值来自动生成不同形态的设计。

参数化设计可以应用在各种领域，例如建筑、工程、产品设计等。

下面是一个参数化设计生成PDF 的例子：
1. 首先，选择一个参数化设计软件，例如Grasshopper（草莓）插件，它是基于Rhino（犀牛）3D软件的一个可视化编程工具。

2. 在Grasshopper中创建一个新的定义，然后导入你的设计模型。

3. 定义需要调整的参数，例如尺寸、角度、曲线控制点等。

这些参数可以是数字、布尔值或其他类型的输入。

4. 使用Grasshopper提供的组件，将参数与模型的各个部分连接起来。

例如，可以使用数学公式、条件语句、循环等来控制模型的形态。

5. 测试和调整参数，观察模型的变化并根据需要进行修改。

可以通过手动输入参数值或者使用滑块、按钮等交互式控件来改变参数值。

6. 当满意设计结果后，可以将设计导出为PDF格式。

在Grasshopper中，可以使用相应的输出组件将设计数据转换为PDF文件。

需要注意的是，参数化设计不仅可以生成PDF文件，还可以
生成其他格式的输出，如图像、CAD模型等，具体取决于设计需求和软件功能。

此外，参数化设计的复杂程度和实施方法也会根据具体项目而有所不同。

以上只是一个简单的例子，希望能够帮助到你。

如有更详细的需求或问题，请提供更多的信息，以便我提供更加准确的答案。

GrasshopperParametricDesign建筑设计指导Grasshopper参数化设计——建筑设计指导第一章：参数化设计的背景与概述建筑设计中的参数化设计是一种基于计算机技术的创新方法，它通过使用相关的软件工具，如Grasshopper，将建筑设计从传统的手绘、模型制作等传统手段转向了数字化、智能化的过程。

参数化设计能够提供快速、高效、精确的设计方式，使得设计师能够迅速生成大量设计方案，并进行深度优化和细节调整，提高了设计质量和效率。

第二章：Grasshopper的基本概念和操作2.1 Grasshopper的基本概念Grasshopper是一款由Rhinoceros开发的参数化建模软件插件，它基于节点和线连接来构建复杂的设计逻辑关系。

节点可以代表数据输入、计算、建模操作等，通过线连接节点，形成数据和信息的流动，实现复杂的参数控制和计算。

2.2 Grasshopper的基本操作Grasshopper的基本操作包括创建节点、连接节点、调整节点参数等。

通过拖放节点到工作区、点击右键选择所需要的节点类型，然后通过鼠标左键按住连接两个节点，形成线连接，即可完成基本的操作。

在节点的参数设置中，可以输入数值、调整范围等，实现参数的控制。

第三章：Grasshopper在建筑设计中的应用3.1 参数化建模与优化Grasshopper可以实现建筑元素的参数化建模与优化。

通过设定参数，如立面的高度、角度、间距等，可以自动生成多种建筑方案。

同时，通过基于算法的优化策略，可以进行设计方案的自动优化，达到最佳设计效果。

3.2 建筑表皮设计Grasshopper可以在建筑表皮设计中发挥重要的作用。

通过参数化建模，设计师可以生成多种形态各异的建筑表皮，如自适应立面、可变形屋顶等。

这些设计能够以最佳的适应性响应建筑的功能和环境需求。

3.3 结构设计与优化Grasshopper可以结合建筑信息模型（BIM）实现结构设计与优化。

基于Grasshopper的参数化方法r在结构设计中的应用岂凡【摘要】参数化设计在建筑领域的应用越来越广泛,尤其是在复杂超限项目的设计中,结构工程师需要与建筑师密切配合,借助参数化工具来完成结构建模分析.犀牛软件(Rhino)和Grasshopper插件作为当前主流的参数化平台,不仅为建筑设计开拓了新的想象空间,同时也为结构设计扩展了解决问题的方法.本文介绍了参数化设计的概念和发展以及其在可编译性、可视性和可扩展性方面的优势,通过算例介绍了基于Grasshopper参数化结构分析建模的基本方法及其在多方案对比和应对颠覆性条件修改时的优势,并对Grasshopper在超高层、大跨度和非线性曲面等复杂结构中的应用案例进行分析,为结构工程师解决复杂问题提供了新的思路.【期刊名称】《土木建筑工程信息技术》【年(卷),期】2018(010)001【总页数】6页(P105-110)【关键词】参数化;Grasshopper;复杂结构设计【作者】岂凡【作者单位】广东博意建筑设计院有限公司北京分院,北京 100045【正文语种】中文【中图分类】TU43引言随着计算机技术的发展，越来越多的建筑师开始借助现代数字化设计工具构建复杂几何的建筑结构形式。

在工程设计领域，结构经常被要求实现复杂的三维形体，或者根据不同参数对比建筑方案。

相比于传统结构设计方法，Rhino和Grasshopper所提供的参数化平台可以大大地提高设计建模和分析的效率，正在成为结构师和建筑师配合设计重要的工具。

本文通过介绍参数化结构设计方法的概念，分析参数化在超高层、大跨度和非线性曲面等复杂结构中的应用的案例，并举例基于Grasshopper的结构分析模型的建模步骤，为结构工程师提供了新的思路来解决当前和未来结构设计中遇到的超常规问题。

1 参数化设计方法的概念和应用1.1 参数化设计的概念在参数化设计(Parametric Design)过程中，通过控制变量和编程的算法，快速实现设计意图，表达复杂的几何形状和结构体系。

犀牛参数化建模-Grasshoper（一）
现在犀牛已经是7.0版本，从5.0版本需要加载Grasshoper插件，到现在6.0和7.0已经直接内置啦。

犀牛参数与我们三维设计越来越至关重要。

在我们工业设计或建筑设计越来越多的专业人士，开始对参数化张开怀抱，在二维无法表达，我们有个三维软件，在手工繁琐的重复操作中，参数化应运而生。

Grasshoper相对于普通的手工三维，给我们带来不少便捷，可以避免我们不断去重复操作，可以在我们需要更改时，只要改变几个电池就可以达到，为我们实际设计中省时省力啦。

下面我就对于GH进行一些简单的介绍(以犀牛6.0为例）：
1.点击图中图标即可启动GH：
在这种有可能会出现显示GH未加载的情况，此时点击工具——选项——插件程序，找到GH使其处于载入和启用状态。

2.工作界面：
G:UI Widgets用户界面工具
3.一些关于GH学习中的小技巧：
a.在面板工作区直接双击，然后出现一个文本框，输入想要电池的对应英文，可以得到想要的电池；
b.想知道面板某一电池的位置，可以使用CTRL+ALT+鼠标右键，得到该电池的位置；
C.点击电池右键，可以看到help按钮，点击后可以查看该电池功能。

实用用于初学者的一些犀牛参数化简单介绍。

grasshoper建筑方案Grasshopper是一种基于参数化设计的插件，可以在建筑设计中进行频繁的形态探索和优化。

它是一个强大的工具，可以有效地帮助建筑师、设计师和规划师实现他们的设计理念。

在建筑设计中，我们通常面临着多个限制和要求，包括功能需求、形式表达、结构和可持续性等。

Grasshopper可以帮助我们更好地理解和满足这些需求，通过探索和评估不同的设计方案来选择最优解。

使用Grasshopper，我们可以通过创建参数化模型来探索不同的设计变量和选择。

参数化模型是建筑设计的一个重要概念，它可以将建筑元素和属性与参数相连，并根据参数值的变化而改变。

这使得设计师可以快速生成不同的设计方案，并进行实时的交互式修改和优化。

例如，在一个建筑设计中，我们可以使用Grasshopper的参数来定义建筑的高度、宽度、深度等。

然后，我们可以定义一些其他的参数，如采光、通风、绿化等。

通过改变这些参数的值，我们可以快速生成不同的设计方案，并通过评估这些方案的优缺点来选择最佳方案。

除了参数化建模，Grasshopper还提供了许多其他功能，如数据分析、可视化和仿真。

例如，我们可以使用Grasshopper的数据分析功能来评估建筑设计的能源效率和环境影响，并优化设计方案以减少能源消耗和碳排放。

我们还可以使用Grasshopper的可视化功能来展示设计成果，并与团队成员和客户进行交流和反馈。

此外，Grasshopper还可以与其他建筑设计软件集成，如Rhino、Revit和AutoCAD，以便更好地支持整个设计流程。

Grasshopper不仅适用于建筑设计，也适用于景观设计、城市规划和产品设计等领域。

无论是简单的建筑模型还是复杂的城市模型，Grasshopper都可以提供强大的建模和优化工具，帮助设计师实现他们的创意和目标。

总之，Grasshopper是一个功能强大的建筑方案设计工具，可以帮助设计师在建筑设计中进行参数化建模和优化。

收稿日期：２０１９－０８－２２作者简介：王立宏（１９８８ ），男，工学学士，工程师，研究方向为汽车ＣＡＳ设计㊁Ａ面设计㊁３Ｄ打印快速成型㊁数字模型可视化渲染等㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗａｎｇｌｅｅｈｏｏ＠ｏｕｔｌｏｏｋ ｃｏｍ㊂ＤＯＩ：１０ １９４６６／ｊ ｃｎｋｉ １６７４－１９８６ ２０２０ ０２ ００９基于Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ的汽车格栅ＣＡＳ模型参数化设计王立宏（北京现代汽车有限公司，北京１０１３００）摘要：参数化设计是目前汽车造型发展的重要趋势之一㊂一般参数化设计造型特征较为复杂，汽车ＣＡＳ设计师需花费很长时间来构建三维模型，影响开发周期㊂运用Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ参数化设计工具快速准确地完成前格栅ＣＡＳ模型并通过调整参数即时衍生出多个备选方案㊂与传统建模方式相比，参数化设计通过参数驱动模型，缩减方案的选择周期，同时直观快速的参数化设计模型拓展了设计师的思维，激发新的创作灵感，对以后的汽车参数化造型设计有一定的启发性和指导意义㊂关键词：汽车造型；参数化设计；快速建模中图分类号：Ｕ４６ＰａｒａｍｅｔｒｉｃＤｅｓｉｇｎｏｆＧｒｉｌｌｅＣＡＳＭｏｄｅｌＢａｓｅｄｏｎＧｒａｓｓｈｏｐｐｅｒＷＡＮＧＬｉｈｏｎｇ（ＢｅｉｊｉｎｇＨｙｕｎｄａｉＭｏｔｏｒＣｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０１３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎｉｓｏｎｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｒｅｎｄｏｆａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｍｏｄｅｌｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙｓｐｅａｋｉｎｇｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎｃｏｎｔａｉｎｓｍａｎｙｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｏｆｓｉｍｉｌａｒｂｕｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇｕｎｉｔｓ，ＣＡＳｍｏｄｅｌｅｒｃａｎｎｏｔｂｕｉｌｄｃｏｍｐｌｅｘｐａｒａｍｅｔｒｉｃ３Ｄｍｏｄｅｌｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗａｙｓｒａｐｉｄｌｙ．ＢｙｕｓｉｎｇＧｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ，ｇｒｉｌｌｅＣＡＳｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔａｎｄｍａｎｙａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄｑｕｉｃｋｌｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｗａｙｓ，ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎｅｄｍｏｄｅｌｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｄｅｒｉｖｅｍａｎｙａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙｂｙｍｏｄｉｆｙｉｎｇｒｅｌａｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇａｌｏｔｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｙｃｌｅ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅｉｍｍｅｄｉａｔｅａｎｄｉｎｔｕｉｔｉｖｅｍｏｄｅｌｂｕｉｌｄｉｎｇｃａｎａｌｓｏｅｘｐａｎｄｍｉｎｄａｎｄｉｎｓｐｉｒｅｎｅｗｉｄｅａｓ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｓｏｍｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｍｏｄｅｌｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｍｏｄｅｌｉｎｇ；Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎ；Ｆａｓｔｍｏｄｅｌｉｎｇ０㊀引言参数化设计最早在建筑领域应用较多，目前已有大量实际建筑应用，国内比较著名的参数化建筑有鸟巢及水立方等㊂随着参数化设计工具的推广及现代制造工艺的进步，越来越多的汽车上出现了参数化造型特征，其中汽车前格栅最易被参数化设计，如图１所示的奔驰ＣＬＡ参数化造型前格栅，称之为 满天星 ，通过小六边形的亮点围绕着奔驰三叉戟圆形ＬＯＧＯ及前格栅边框有规律地排布，营造出紧致而又精致的美感，为整体造型锦上添花㊂对于 满天星 等参数化造型特征，传统的建模方式可实现，但无论是初次建模还是后期方案推敲修改，均避免不了大量的手工操作，严重影响造型开发效率㊂合理运用参数化设计可很大程度上提高ＣＡＳ建模速度，缩短造型开发周期㊂图１㊀奔驰ＣＬＡ１㊀参数化设计优势与工具介绍１ １㊀参数化设计优势参数化设计（Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎ）目前还没有一个广泛认可的定义，一般理解为将某些重要因素变成某个函数的变量，通过改变该变量值，改变函数结果，从而生成不同的方案㊂（１）传统设计的局限性在传统造型概念设计过程中，设计师通过头脑风暴㊁联想㊁比拟㊁仿生等思维创作汽车造型，产生出概念方案，选定方案效果图后根据效果图在三维软件如Ａｌｉａｓ中搭建汽车三维模型，此过程称为汽车ＣＡＳ设计阶段㊂在此阶段经常会进行方案调整或者衍生出其他方案，但ＣＡＳ设计师通过Ａｌｉａｓ软件等手动调整方案或者搭建衍生方案时往往需要重新建模，耗费大量时间与精力，而设计师在等待ＣＡＳ模型修改的时候也容易淡化创作灵感，创作思维不连续㊂（２）参数化设计的优势参数化设计方法主要在ＣＡＳ模型阶段进行，通过构建逻辑规则，将主要的造型特征变量用参数驱动，通过更改参数可即时生成三维模型，并衍生出多个造型方案，模型具有逆向可调性，极大地缩减ＣＡＳ模型搭建时间；同时设计师可直观观察对比各个衍生方案的优缺点，进行选择或者二次创作，设计灵感不再随机㊁创作思维得以连续㊂参数化设计解决了传统造型设计遇到的瓶颈，最重要的意义在于提高了效率，降低了成本，缩短了ＣＡＳ建模时间，拓展了造型设计思路，有利于突破汽车造型的现有局面㊂１ ２㊀参数化设计工具介绍目前参数化设计工具主要有Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ㊁Ｄｙｎａｍｏ等，其中Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ功能强大㊁稳定性好，本文作者采用Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ进行参数化模型搭建㊂Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ（下文简称ＧＨ）是一款在犀牛软件环境下运行的采用程序算法生成模型的插件，是目前比较流行的参数化设计工具㊂ＧＨ把相关功能封装在一个运算器内，这些运算器又称为 电池 ㊂ＧＨ将编程节点可视化，设计人员只需对运算器输入某些参数，就可以得到相关结果，降低了设计人员的学习成本，不过仍需相关设计人员具有编程知识㊂打开犀牛软件加载ＧＨ插件后的界面如图２所示，运算器连接起来的图也称之为 电池图㊂图２㊀ＧＨ界面使用某个运算器时直接将运算器从面板中拖入工作区，点击运算器两侧的半圆可以将各个运算器连接起来，如图２所示为加法运算器，左侧Ａ和Ｂ为输入端，右侧为输出端，输出运算后结果㊂２　格栅ＣＡＳ模型参数化设计汽车前格栅作为汽车前脸造型非常重要的部件，在造型设计中一直处于十分重要的地位，很多车型的家族化特征主要由其前格栅定义，如雷克萨斯纺锤形前格栅㊁宝马双肾形前格栅㊂点阵式格栅是前格栅的常见形式，一般由基本的造型单元通过复杂的排列组合实现，如沿二维平面分布㊁围绕中心布置㊁旋转缩放等，此类排列组合是有规律的，可以通过调节某些参数实现㊂下面通过某个点阵式前格栅的建模简述通过ＧＨ实现参数化设计的过程㊂２ １㊀格栅参数化设计逻辑分析图３为点阵式前格栅的方案图，可以看出，基本造型单元为一个梯形体，除了中间部分其他造型单元均有规律排列，通过阵列可以在平面上实现㊂但一般前格栅造型单元空间排列都比较饱满，侧面看是向外鼓出的，基本造型单元趴在一张空间立体面上，采用常规建模方法在平面阵列完成后，仍需要手动或者通过其他方式将其排列到空间位置，耗费很多时间；在推敲此方案时，如增多几行几列或者排列角度再变化一些，手动建模繁琐耗时㊂图３㊀前格栅效果图分析经过分析，正面看，造型排列如图３中虚线所示，基本的梯形造型单元可以在Ａｌｉａｓ中手动完成，造型单元排列比较复杂，趴在了一张空间曲面上，在ＧＨ中实现比较方便，基本逻辑顺序见图４㊂图４㊀格栅参数化设计逻辑下文即按图４中逻辑顺序在ＧＨ中一步步搭建出格栅㊂２ ２㊀画纵横交叉线通过３个点画出一条ＮＵＲＢＳ曲线，作为横条，按Ｚ方向阵列（ＬｉｎｅａｒＡｒｒａｙ运算器）６个，同理做出竖条并阵列，阵列后每根竖条曲线绕着一端端点转动（Ｒｏｔａｔｅ３Ｄ运算器）某个角度，离Ｙ０线越远的曲线转动角度越大，每个线的转动角度可由等差数列实现，电池图如图５所示， 犀牛 里生成的曲线如图６所示㊂图５㊀画纵横交叉线电池图图６㊀ 犀牛 里中生成的纵横交叉线２ ３㊀交叉线投影至空间曲面，提取交叉点将上一步中生成的横纵线投影至指定的曲面，提取交点，用ＰｏｉｎｔＬｉｓｔ运算器可显示各个点的编号，再使用分流运算器（Ｄｉｓｐａｔｃｈ），输入端Ｐ的参数为布尔值ＴＲＵＥ㊁ＦＡＬＳＥ，即第０个点对应ＴＲＵＥ，分流至输出端Ａ；第１个点对应ＦＡＬＳＥ，分流至输出端Ｂ；第２个点对应ＴＲＵＥ，分流至输出端Ａ；第３个点对应ＦＡＬＳＥ，分流至输出端Ｂ㊂以此类推，从中筛选出想要的点，作为格栅每个造型单元最后要移动到的位置点㊂此案例中要用到的点为Ａ端输出的点，即序号为０㊁２㊁４㊁６㊁．．．．．．的偶数点㊂相关电池图见图７，犀牛里生成的图像见图８㊂图７㊀投影并提取交叉点电池图图８㊀投影并提取交叉点后的模型２ ４㊀造型单元复制移动至各交叉点找好造型单元要移动到的位置点后，把造型单元复制移动到对应的位置点即可，但在实现复制移动前，为了方便调整，此处增加两项功能：（１）缩放功能，即图９中Ａ区域电池图，对应图１０（ａ）；（２）移动功能，即图９中Ｂ区域电池图，对应图１０（ｂ），以后可通过调整此处，实现整体排列多样化㊂ＧＨ中移动物体需要指定移动向量，图９中Ｃ区域的提取向量起始点对应图１０（ｃ），Ｖｅｃｔｏｒ２Ｐ运算器将Ｃ区域提取的向量起始点与图８筛选后的点合成移动向量，之后造型单元（见图１１）按这些向量移动即完成复制移动，生成格栅主体㊂图９中Ｄ区为显示向量，对应图１２中箭头，图９中Ｅ区为移动运算器，对应图１２中造型单元㊂图９㊀造型单元复制移动至各交叉点电池图图１０㊀Ａ，Ｂ，Ｃ区域电池图模型图１１㊀选取基本造型单元图１２㊀复制移动造型单元２ ５㊀缩放边缘造型单元效果图中为越接近格栅边框的造型单元越小㊂可以提取格栅边框上的线，称之为干扰曲线，依次计算每个造型单元位置点到这条线的距离，以此距离除以某个合适的数值，作为各自造型单元的缩放倍数㊂为保证不至于缩放过于夸张，此处使用Ｍｉｎｉｍｕｍ运算器和Ｍａｘｉｍｕｍ运算器将缩放比例限制为０ ５８ １，电池图见图１３，生成的效果见图１４㊂图１３㊀缩放边缘造型单元电池图图１４㊀缩放后的模型２ ６㊀搭建各个造型单元之间的桥连部分做各个造型单元之间的桥连部分㊂桥连分横竖两部分，此处阐述横向桥连做法，竖向桥连做法一致，只是参数需要调整㊂横向桥连基本思路为先画出两两单元间的连线，观察图１５可得，序号为０的造型单元右边的点连接序号为１的造型单元左边的点，需要提取两组点，一组造型单元右边的点，一组左边的，两组点提取过程一致，但两点连线时须错开一位造型单元（Ｓｈｉｆｔ运算器），见图１６，否则出现图１７所示情况㊂图１５㊀搭建好的桥连曲线图１６㊀搭建桥连曲线电池图图１７㊀未错开的桥连曲线㊀㊀看图１５可得，每行换行处以及一头一尾处出现了多余的数据，其长度明显长于所需要的数据㊂此处进行分流，剔除较长的线，保留想要的线段，同时拉伸相关曲面做出完整的桥连结构，具体电池图如图１８所示，同理调整相关数值做出竖向的桥接曲面，可得最后的结果如图１９所示㊂至此，格栅主体部分已经完成，整理后如图２０所示，若要变化格栅行列数或者旋转角度等通过调整相关参数即可，程序几秒内自动输出结果，相比在Ａｌｉａｓ里手动搭建格栅主体效率提升明显，同时变化多端而又丰富规律的造型也激发设计人员的创作灵感，拓展了设计思路㊂图２１为通过调整不同参数衍生出的拓展方案㊂格栅主体在ＧＨ中创建，格栅边缘裁剪部分在Ａｌｉａｓ中处理㊂图１８㊀搭建横向桥连曲面及挤出曲面图１９㊀最终格栅图２０㊀整理后的格栅模型图２１㊀调整参数后的衍生格栅模型３㊀结束语运用参数化设计工具Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ，给出点阵式格栅一般参数化建模思路和方法㊂在此基础上应不断创新，紧跟市场流行设计趋势，及时高效地开发出具有未来感科技感的新造型方案㊂参考文献：［１］李牧．基于参数化设计的汽车造型设计应用初探［Ｊ］．艺术科技，２０１３（４）：１９８．［２］李文凯．建筑参数化设计的发展及应用的研究［Ｊ］．中国新技术新产品，２０１５（１８）：１２８．［３］曾旭东，王大川，陈辉．ＲＨＩＮＯＣＥＲＯＳ＆ＧＲＡＳＳＨＯＰＰＥＲ参数化建模［Ｍ］．武汉：华中科技大学出版社，２０１１．２０２０年度国家重点研发计划项目实施周期调整２月１３日，科技部网站发布‘关于调整２０２０年度国家重点研发计划项目管理相关工作安排的通知“（以下简称‘通知“），对项目申报时间㊁项目验收时间㊁项目实施周期进行调整㊂‘通知“指出，为确保广大科研人员能够集中精力开展疫情防控科技攻关㊁做好疫情防控工作，对２０２０年度国家重点研发计划项目管理相关工作进行调整㊂对于实施期结束时间在２０２０年１２月底前的在研项目，项目实施期自动延长６个月，在此期间项目承担单位完成项目任务的，可立即启动课题绩效评价和结题审计工作，提交项目综合绩效评价材料㊂ 针对项目实施周期调整，‘通知“明确，项目研究人员在申请新项目时，限项时间按原任务书实施期结束时间为准㊂与此同时，如核心研究团队身处疫区或直接投入疫情防控诊治一线㊁关键任务实施受到疫情严重影响需要进一步延长实施周期，项目牵头单位可根据实际情况向项目管理专业机构提出申请㊂对于实施期结束时间不在上述范围的在研项目，如受疫情影响较为严重，可根据实际需要提出延期申请㊂‘通知“还对项目申报时间和项目验收时间进行调整㊂目前所有处于申报期的项目，申报材料提交截止时间在原定时间要求基础上延后３０天，同时相应的评审立项工作安排顺延㊂对于实施期已结束正在准备综合绩效评价材料的项目，材料提交时间将从３个月延长为６个月；已提交综合绩效评价材料的项目，项目管理专业机构组织开展后续工作的时间视情况顺延㊂‘通知“提出，根据疫情防控进展情况，项目管理专业机构可将原计划进行的评审立项㊁中期检查等工作适当延期，并及时通知项目牵头单位㊂（来源：科技日报）。

浅谈犀牛插件GH在平常工作中的应用GH是Grasshopper的简称，GH是一款在Rhino（犀牛）环境下运行的采用程序算法生成模型的插件。

不同于Rhino Scrip, GH不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单的流程方法达到设计师所想要的模型。

GH其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。

当想法与建模过程联系起来时，GH可以通过参数的调整直接改变模型形态。

这无疑是一款极具参数化设计的软件。

GH 中提供的矢量功能是Rhino 中没有的概念，在Rhino 中制作模型，比如画曲线，拉控制点，移动，阵列物体等等几乎所有的手工建模都是在反复的做定义距离和方向的工作。

在GH或者其他的参数化建模的软件中用来完成这个工作的工具就是有大小与方向的矢量。

GH目前主要应用在建筑设计领域，如建筑表皮效果制作，复杂曲面造型建立等，其实GH在平常工作中也能发挥它的价值。

正如前面提到的，没有GH的时候我们在Rhino中建模是重复的画线、建曲面等，而GH的出现就可以代替我们的重复工作，下面就我做过的一个工程说明其使用。

这是一个用铝龙骨来固定穿孔铝板电影院外墙，这个工程的穿孔铝板上有大大小小的椭圆孔，根据施工图要求，除了铝板四周有50mm的折边，椭圆长径大于等于500mm的孔，在孔位也需要折50mm的边。

考虑到每块铝板孔位、孔径均不相同，用平常的加工图来表达铝板加工的信息对出图方与加工方的工作量都是挺大的，因此双方统一以1：1的模型来作为加工依据，同时提供只标注长、宽、对角线等大尺寸的加工图作为检验依据。

此时需要对这些铝板重复处理的工作有如下几条:通过上表我们就发现当需要重复处理的对象较多时，就可以用GH来代替重复的工作。

人工的处理过程看处理方式就一目了然了，下面简单的说明下用GH如何实现的。

第1步编号（电池图如下）铝板编号的规律上面电池图的大致思路是，先把需要编号的铝板的中心点找出来，这个点的数量作为需要进行编号的次数，点的位置作为放置编号的位置（此电池图省略了点编号放置点的排序），编号的顺序从LB-01开始依次加1，加的次数等于点的数量，最后在编号放置点显示出来。

广州大学学生实验报告开课学院及实验室：计算机3012013 年11 月28 日学院建筑与城市规划学院年级、专业、班101城规姓名钟华健学号1009200013实验课程名称计算机辅助设计2成绩实验项目名称Grasshopper的插件特性指导教师罗志华一、实验内容提要：Grasshopper的系统构建和形体生成过程1.表皮生成（通过面片角点定位）2.表皮生成（通过栅格网定位）二、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)1.表皮生成（通过面片角点定位）A.定义两线，等分相同段得到一系列首尾点，连接对应等分点得一系列线，通过“point on curve”电池控制线求线上一点，给予合适的Z向空间偏移，得到系列点的中点，最后在空间平面上的首中末三点成一系列线。

B.通过对一系列线放样生成表皮面。

给予UV线划分并提取，在uv点上赋予适当半径的球体。

2.表皮生成（通过栅格网定位）A.同上，三点求一系列线。

（定义两线，等分相同段得到一系列首尾点，连接对应等分点得一系列线，通过“point on curve”电池控制线求线上一点，给予合适的Z向空间偏移，得到系列点的中点，最后在空间平面上的首中末三点成一系列线。

）B.通过上部生成的一系列线放样生成面（loft），然后在平面角点上建立网格平面（Surface Frames ），在网格平面上建立圆柱形表皮（Cylinder）三、实验结果1.表皮生成（通过面片角点定位）生成结果显示：1.A效果：三点一系列线定线（ARC）1.B效果：面片角点上赋予几何球体。

2.表皮生成（通过栅格网定位）2.A效果：三点一系列线定线（ARC）。

2.B效果：栅格网定位生成圆柱形表皮。

基于Grasshopper平台的幕墙全过程设计浅析--以粤奥植博馆幕墙工程为例发布时间：2021-06-24T11:57:39.930Z 来源：《建筑实践》2021年5期（中）作者：陈诚[导读] 运用先进而高效的参数化软件及软件搭设的人与计算机交互平台，陈诚同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司上海 200092[摘要] 运用先进而高效的参数化软件及软件搭设的人与计算机交互平台，通过可视性程序编译技术，能帮助我们幕墙设计师高效地将实现灵活而多变的外立面效果设计具体地展现给建筑师与业主。

本文以实际工程案例--粤奥植博馆幕墙工程的参数化辅助设计，展现在幕墙设计初期，深化设计阶段，与各兄弟专业配合中的高效与巨大帮助。

让这座充满梦幻色彩的建筑在理性科学与感性审美中达到最大的平衡点。

[关键词] 异形场馆；可视性程序编译；人机交互；专业间协调；数据共享；角度自适应；防排水；0 引言随着我们祖国在和平发展道路上的迅速崛起，各行各业的科技都在突飞猛进。

建筑行业亦是如此，规整的“盒子”“圆筒”已经远远不能满足建筑师的胃口。

越来越多地承载人类智慧与美的造型各异的建筑与场馆，在中国大地上拔地而起，复杂的表面机理，几十上百种的可替换材质，很难找到规律的体量布置，如何找到一个既能与建筑完美契合的分格尺寸，又能让结构工程师打消结构安全顾虑，同时让业主对造价经济和可控上满意，一系列错综复杂的问题交织在一起，每时每刻不在困扰这我们这帮幕墙设计师，挑战愈演愈烈。

因此在不同设计阶段，充分的合理利用先进的参数化关联设计技术与对应的人机交互平台，能极大地帮助幕墙设计师配合建筑师实现心中真正想要的建筑之美。

以粤奥植博馆幕墙项目第五立面铝板屋顶幕墙设计为例，除了使用传统的Auto平面设计软件外，借助轻量级参数化设计软件Rhinoceros 及可视化画编程平台Grasshopper（以下简称GH），极为高效而具体的可视成果展现，通过前期配合建筑设计不同分格划分及对应分析，施工图设计阶段根据设计方案，通过可视性程序编译得出相关设计信息作为依据，进行节点构造设计，工程量预估，对特殊位置如排水构造设计，与幕墙结构计算与主体结构空间干涉预判等协同设计，最终让这座充满梦幻色彩的植物博物馆在理性科学与感性审美中达到最大的平衡点。