关于参数化造型方法与变量化造型方法的对比
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关于参数化造型方法与变量化造型方法的对比参数化造型方法和变量化造型方法是在数字几何处理中常用的两种技术。
虽然它们的目标相同,即使用数学函数来生成复杂的形状,但它们的实现方式和应用场景略有不同。
参数化造型方法是通过在数学函数中添加参数来控制形状的生成。
在这种方法中,形状的生成是通过调整参数值来实现的。
这些参数可以是数值、布尔值或离散值,它们影响生成的形状的几何特征,如大小、形状和纹理等。
参数化造型方法的优点是灵活性高,可以通过调整参数值来生成不同的形状。
此外,它还可以被用于动态生成形状,例如通过改变参数值来创建动画效果。
然而,参数化造型方法的缺点是参数的选择和调整通常比较困难,需要一定的数学和几何知识。
同时,参数化造型方法也可能导致形状的过度生成,因为形状的生成完全依赖于参数的值。
相比之下,变量化造型方法是通过将形状的生成过程分解为一系列独立的变量来实现的。
每个变量代表形状的一部分或特征,如顶点位置、边界曲线和纹理等。
通过在不同的变量上应用特定的算法和运算,可以生成具有复杂结构和纹理的形状。
变量化造型方法的优点是可控性强,可以分别调整每个变量来生成想要的形状。
此外,它还可以通过增加或减少变量的数量来改变形状的复杂程度。
缺点是变量化造型方法需要设计和实现各种变量和算法,需要具备较高的编程和数学能力。
同时,它也可能导致生成的形状缺乏统一性,因为每个变量的生成都是独立的。
综上所述,参数化造型方法和变量化造型方法都是数字几何处理中常用的技术。
它们的选择取决于具体的需求和应用场景。
参数化造型方法适用于需要生成连续性形状的场景,而变量化造型方法适用于需要生成离散性形状的场景。
无论选择哪种方法,都需要具备相应的数学和编程能力来实现和调整形状的生成。
1.1 参数化造型概念参数化造型是在20世纪80年代末得到显著发展的一种计算机辅助设计方法。
CAD的用户通常认为所有的CAD系统都有相似的造型技术。
有这种观念的用户觉得学习不同CAD 系统的关键就是适应相似的CAD命令。
这种说法在二维CAD用户首次学习参数化造型应用软件时就不完全正确了,虽然在参数化造型系统中也可以发现在一般二维CAD软件里使用的相似命令,而且这些命令在参数化造型系统里也会像二维CAD软件那样使用。
下面是普通二维CAD软件和Pro/ENGINEER通用的部分命令的列表。
●直线(直线)选项只在Pro/ENGINEER的草绘模块(或环境)里作为截面绘图工具。
在二维的CAD软件里,可以通过使用坐标(如绝对坐标、相对坐标和极坐标)来得到精确长度和角度的直线。
Pro/ENGINEER不需要输入物体的精确尺寸,可以在完成特征的几何图形布局后定义特征的尺寸。
●圆和(直线)选项一样,(圆)选项也只能在Pro/ENGINEER的绘制环境里使用。
绘制草绘时精确的圆的尺寸是不重要的。
●圆弧和[直线]及[圆]选项一样,[圆弧]选项只能用在Pro/ENGINEER的绘制环境里。
Pro /ENGINEER的[圆弧]命令包括了[圆角]命令,用来在两个几何图元间产生圆形过渡。
●删除[删除]命令可以用在Pro/ENGINEER的各个模块里。
在绘制环境里,[删除]命令用来删除几何图元,如直线、圆弧和圆等。
在零件模块里,[删除]命令用来删除零件的特征。
在组件模块中,[删除]命令可以用来删除零件上的特征和装配体中的零件。
●偏距[偏距]选项可以在Pro/ENGINEER的各个模块里找到。
在绘制环境里,可以将存在的零件特征偏距生成几何图形。
另外,零件模块和组件模块里的平面也可以偏距生成新的基准面。
●裁剪[裁剪]命令用在Pro/ENGINEER的绘制环境里。
相交的几何图元体可以在相交处修剪。
●镜像[镜像]选项可用在Pro/ENGINEER的草绘和零件模块里。
CAD软件中的参数化建模知识点CAD(Computer-Aided Design,计算机辅助设计)软件是设计工程师在工程设计过程中常用的工具之一。
参数化建模是CAD软件中的一个重要功能,它允许设计师通过调整参数值来对模型进行灵活、快速的修改。
本文将介绍CAD软件中的参数化建模的基本概念、操作方法以及应用场景。
一、参数化建模的基本概念参数化建模是一种基于参数的3D模型创建方式。
它使用不同的参数值来描述模型的外形、尺寸、位置等属性,通过改变参数值,可以快速、灵活地修改模型。
在参数化建模中,通常使用几何约束、尺寸约束和关系约束来定义模型的特征以及它们之间的关系。
1. 几何约束:几何约束用来描述模型中的几何关系,如平行、垂直、共线等。
通过设置几何约束,可以确保模型的形状和结构符合设计要求。
2. 尺寸约束:尺寸约束用来定义模型的尺寸,如长度、宽度、高度等。
通过设置尺寸约束,可以控制模型的具体尺寸,方便进行尺寸调整。
3. 关系约束:关系约束用来描述模型中实体之间的关系,如两个表面平行、一个表面位于另一个表面上等。
通过设置关系约束,可以确保模型的各个部分之间的关系正确、合理。
二、参数化建模的操作方法在CAD软件中进行参数化建模,通常需要以下几个步骤:1. 创建基础几何体:根据设计需求,选择合适的基础几何体,如立方体、圆柱体等,并设置其尺寸和位置。
2. 添加几何约束:通过选择几何体上的某些点、线或面,设置几何约束来定义几何关系。
可以使用约束工具栏中的工具,如平行约束、垂直约束等。
3. 添加尺寸约束:通过选择几何体上的线或面,并设置其具体尺寸来定义尺寸约束。
可以使用尺寸工具栏中的工具,如直线长度、圆直径等。
4. 添加关系约束:通过选择几何体上的面或边,并设置其与其他几何体之间的关系来定义关系约束。
可以使用关系工具栏中的工具,如面平行、边位于面上等。
5. 调整参数值:通过修改参数值,可以实现模型的快速修改。
一般可以在参数设置对话框中对参数进行设置,并即时预览结果。
对参数化设计的一些认识参数化设计是一种设计方法,它通过通过将设计中的各种参数与变量进行关联和调整,从而实现多样化、智能化和可扩展的设计。
参数化设计具有很高的灵活性和可调节性,使得设计师能够快速地根据不同的需求和条件生成多个设计方案,并通过对参数的微调来满足不同的设计目标。
参数化设计的核心概念是参数化建模,即通过为设计中的各个要素和组件赋予参数,从而生成可调节的模型。
这些参数可以是尺寸、形状、位置、材料等方面的属性,也可以是与功能、性能、结构等相关的参数。
在参数化设计中,设计师可以通过改变这些参数的数值或状态,来影响设计模型的外观、结构、行为等方面。
参数化设计的优势体现在以下几个方面:1.快速迭代:参数化设计使得设计的修改和调整变得更加快速和灵活。
设计师只需调整设计模型中的参数数值,就能够生成新的设计方案。
这大大提高了设计的迭代速度和效率。
2.自动化生成:通过参数化设计,设计师可以通过编写脚本或使用专业的参数化设计软件,实现自动化生成设计。
这样可以节省大量的时间和人力,提高设计的自动化程度。
3.多样性和灵活性:参数化设计使得设计师能够根据不同的需求和条件生成多样化的设计方案。
通过调整参数,可以得到各种不同的设计结果。
这种灵活性使得设计师能够更好地满足不同用户的需求。
4.优化设计:参数化设计可以结合参数优化的方法,通过对参数进行优化调整,实现设计的最佳化。
通过建立参数与优化目标之间的关联,可以自动参数空间,找到最优解,从而优化设计的效果。
5.可扩展性:通过参数化设计,设计师可以很容易地对设计进行扩展和修改。
一旦需要对设计进行调整,只需更改与参数相关的数值或状态即可,而不需要重新建立整个模型。
当然,参数化设计也存在一些挑战和限制:1.参数选择困难:参数的选择和设计的关系往往是非线性和复杂的,因此设计师需要具备一定的专业知识和经验,才能有效地选择适合的参数,并进行合理的调整。
2.参数耦合问题:在设计中,各个参数之间往往有着复杂的相互关系,调整一个参数可能会影响其他参数的数值或状态。
机械CAD/CAM习题第一章 CAD/CAM技术概述选择题1.下述CAD/CAM过程的操作中,属于CAD范畴的为( A )。
CAD范畴几何造型工程分析仿真模拟图形处理A.模拟仿真B.CAPPC.数控加工D.GT2.下述CAD/CAM过程的操作中,属于CAD的范畴的是( D )。
A.CAPP B.CIMSC.FMS D.几何造型3.以下不属于CAD/CAM系统的基本功能的是( D )。
人机交互图形显示存储输入输出A.图形显示功能B. 输入输出功能C. 交互功能D. 网络功能4. 以下不属于输出设备的是( A )A. 操纵杆B. 打印机输入设备:操纵杆光笔数字化仪鼠标键盘C. 绘图机D. 显示器输出设备:绘图仪图形终端打印机硬盘机磁带机5. 以下软件中,( C )是操作系统。
A. Word2000B. Autocad 几何建模工具SOLIDworks/dge pro/e ug-iiC. Windows95D. Pro-E 操纵系统 Windows98 Windows2000 WindowsNT PCDOS6. 计算机辅助制造进行的内容有( C )(工程绘图几何建模计算分析优化设计有限元分析计算机辅助工艺设计数控编程动态仿真计算机辅助测试技术工程数据管理)A. 进行过程控制及数控加工B. CADC. 工程分析D. 机床调整7.应用软件是在操作系统、( C )基础上针对某一专门的应用领域而研制的软件.A. CAD 软件B. CAM软件C. 支撑软件D. 编译系统8.( D )是CAD/CAM系统的核心。
A. 系统软件B. 支撑软件C. 应用软件D. 数据库9.机械CAD/CAM系统中,CAE是指( C )。
A.计算机辅助设计B.计算机辅助制造C.计算机辅助工程分析D.计算机辅助工艺过程设计10.把CAD和CAM的信息连接起来,实现CAD/CAM一体化的关键性中间环节是( C )A. CADB. CAMC. CAPPD. CAE填空题:1.CAD/CAM系统是由: 人、硬件和软件组成。
微分方程的变量分离法与参数化解法微分方程是数学中的重要概念,它描述了变量之间的关系以及它们的变化规律。
在微分方程的解法中,变量分离法和参数化解法是常用的两种方法。
本文将介绍这两种解法的原理和应用。
一、变量分离法变量分离法是解决一阶微分方程的一种常见方法。
它的基本思想是将微分方程中的未知函数关于自变量进行分离,然后对两边同时积分,最后得到解析解。
以一阶常微分方程dy/dx = f(x)g(y)为例,其中f(x)和g(y)是已知函数。
首先,我们可以将方程改写为dy/g(y) = f(x)dx。
然后,对两边同时积分,得到∫dy/g(y) =∫f(x)dx。
通过对两边的积分,我们可以得到解析解y = F(x),其中F(x)是∫g(y)dy的反函数。
变量分离法的关键在于将微分方程中的未知函数关于自变量进行分离。
这需要对方程进行适当的变形和代数运算。
变量分离法适用于形如dy/dx = f(x)g(y)的一阶微分方程,但对于其他类型的微分方程可能不适用。
二、参数化解法参数化解法是解决微分方程的另一种常见方法。
它的基本思想是引入一个新的参数,将微分方程转化为关于参数和自变量的函数方程,然后通过求解函数方程得到解析解。
以二阶常微分方程d²y/dx² + p(x)dy/dx + q(x)y = 0为例,其中p(x)和q(x)是已知函数。
我们可以引入一个新的参数t,令dy/dx = dt/dx。
然后,将微分方程改写为dt/dx + p(x)t + q(x)y = 0。
这样,我们就得到了一个关于t和x的函数方程。
接下来,我们需要求解函数方程dt/dx + p(x)t + q(x)y = 0。
这可以通过一些常见的求解方法,如常数变易法、特解法等来解决。
最后,通过求解函数方程,我们可以得到解析解y = F(x),其中F(x)是t和x的函数。
参数化解法的关键在于引入一个新的参数,将微分方程转化为关于参数和自变量的函数方程。
参数化建模的方法参数化建模是一种将设计过程中的参数与几何模型相结合的技术,它通过修改参数来改变设计,从而提高设计效率和灵活性。
参数化建模可以让设计师快速地进行设计、分析和优化,并且可以帮助设计师在不同场景下快速进行修改和调整。
参数化建模在工程设计、产品设计、建筑设计等领域具有广泛的应用,并且随着计算机技术的不断发展,参数化建模技术也在不断地完善和发展。
参数化建模的方法有很多种,其中比较常见的包括基于规则的参数化建模、基于变量的参数化建模和基于面向对象的参数化建模等。
基于规则的参数化建模是通过设定一些规则和约束条件来描述模型之间的关系,从而实现参数化设计。
设计师可以根据设计需求和要求设置参数和约束条件,然后系统根据这些规则自动生成相应的模型。
这种方法通常用在一些具有较为明确的设计规则的领域,例如建筑设计、产品模型等。
基于变量的参数化建模是将设计变量与设计模型直接相关联,并通过调整这些设计变量来改变模型的形状。
这种方法通常需要设计师具有一定的计算机编程能力,因为需要通过程序来实现对模型的参数化控制。
这种方法适用于一些复杂的模型或者需要进行大量变化的场景。
基于面向对象的参数化建模是将模型的各个部分作为对象来进行参数化设计,从而实现全局模型的参数化控制。
设计师通过定义对象的属性和关系,实现对整个模型的参数化控制。
这种方法适用于需要对整个模型进行综合控制的场景,例如工程设计中的复杂系统或者产品设计中的整机设计等。
参数化建模的方法在实际应用中可以根据具体的需求和场景进行选择和组合。
不同的方法在不同的场景中可能会有较好的适用性,设计师需要根据具体的设计要求来选择合适的方法。
参数化建模的方法不仅可以提高设计效率和灵活性,还可以帮助设计师进行设计分析和优化。
通过对设计参数的调整和优化,可以快速地进行设计方案的对比和评估,从而找到最佳的设计方案。
同时,参数化建模还可以帮助设计师快速地进行设计修改和调整。
在设计过程中,随着需求和条件的不断变化,设计方案往往需要不断进行修改和调整。
参数化建模方法
参数化建模是一种在计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)领域中广泛应用的方法。
它通过引入参数和变量来描述和控制设计模型,使得设计可以更加灵活、可调整和易于修改。
以下是关于参数化建模方法的一些重要点:
1.参数:参数是描述设计中某一特征的可调整变量,可以是尺寸、角度、形状等。
引入参数使得设计具有可调性,便于灵活修改。
2.关联性:参数化建模通过建立不同设计元素之间的关联关系,确保设计的一致性。
当一个参数变化时,与之相关的其他参数或设计元素也会相应地发生变化。
3.可视化:参数化建模工具通常提供直观的图形界面,使设计师能够直观地看到设计的效果,并即时调整参数以满足需求。
4.自动化:参数化建模可以通过脚本或编程的方式实现自动化。
这使得在大量设计变体中进行快速迭代和优化成为可能。
5.设计优化:参数化建模支持对设计进行优化,通过调整参数,自动尝试多个设计变体,并找到最优解。
6.历史记录:参数化建模工具通常记录设计的历史,使得可以回溯到先前的设计状态,进行版本控制和比较。
参数化建模在工程设计、产品设计以及其他需要灵活和可调整设计的领域中具有广泛的应用。
这种方法有助于提高设计的效率和灵活性,减少了设计过程中的重复工作,也方便了设计的修改和更新。
机械CAD/CAM习题第一章CAD/CAM技术概述选择题1.下述CAD/CAM过程的操作中,属于CAD范畴的为()。
A.模拟仿真B.CAPPC.数控加工D.GT2.下述CAD/CAM过程的操作中,属于CAD的范畴的是()。
A.CAPP B.CIMSC.FMS D.几何造型3.以下不属于CAD/CAM系统的基本功能的是()。
A.图形显示功能B. 输入输出功能C. 交互功能D. 网络功能4. 以下不属于输出设备的是()A. 操纵杆B. 打印机C. 绘图机D. 显示器5. 以下软件中,()是操作系统。
A. Word2000B. AutocadC. Windows95D. Pro-E6. 计算机辅助制造进行的内容有()A. 进行过程控制及数控加工B. CADC. 工程分析D. 机床调整7.应用软件是在操作系统、( )基础上针对某一专门的应用领域而研制的软件.A. CAD 软件B. CAM软件C. 支撑软件D. 编译系统8.()是CAD/CAM系统的核心。
A. 系统软件B. 支撑软件C. 应用软件D. 数据库9.机械CAD/CAM系统中,CAE是指()。
A.计算机辅助设计B.计算机辅助制造C.计算机辅助工程分析D.计算机辅助工艺过程设计10.把CAD和CAM的信息连接起来,实现CAD/CAM一体化的关键性中间环节是()A. CADB. CAMC. CAPPD. CAE填空题:1.CAD/CAM系统是由: 、和组成。
2. CAD是英文的缩写。
3.CAD/CAM计算机系统的硬件包括、、、和等。
4. 中央处理器主要包括、和各种寄存器。
5. 根据CAD/CAM系统中执行的任务及服务对象的不同,可将软件系统分为、和三个层次。
6.计算机辅助设计与计算机辅助制造简称__________.7.CAD/CAM软件系统可以分为系统软件、支撑软件、__________.8.CAD/CAM 系统的主要任务是_________. ________. __________.__________. _________. _________. ________. _______. ________ 。
CAD设计中的设计变量和参数分析技巧在CAD设计中,设计变量和参数分析是非常重要的技巧。
通过合理设置设计变量和进行参数分析,可以提高设计的灵活性和效率,从而得到更优秀的设计结果。
本文将介绍一些常用的设计变量和参数分析技巧,希望能对CAD设计师有所帮助。
一、设计变量的设置设计变量是指在CAD设计中可以被改变的数值或尺寸。
合理设置设计变量可以使设计更加灵活,便于根据要求进行调整。
常见的设计变量包括长度、角度、半径等。
在进行设计时,可以将这些变量定义为参数,并在设计过程中进行修改。
在大部分CAD软件中,设计变量的设置通常是通过参数或属性管理来实现的。
例如,在SolidWorks中,可以通过“尺寸”功能来设置设计变量。
通过灵活合理地设置设计变量,可以使设计更具交互性,方便根据实际需求进行调整。
二、参数分析技巧参数分析是指通过改变设计中的某个或某些参数,分析其对设计结果的影响。
通过参数分析,可以快速评估不同参数对设计的影响,优化设计方案。
下面介绍几种常用的参数分析技巧。
1. 尺寸参数分析在CAD设计中,尺寸参数是最常见的参数之一。
通过改变设计中的尺寸参数,可以分析其对模型的影响。
例如,在进行零件设计时,可以通过改变尺寸参数来控制零件的外形和大小。
通过不同的尺寸参数值,可以生成多种不同尺寸的零件,从而优化设计方案。
2. 材料参数分析材料参数是指CAD设计中各种材料的性能参数,如弹性模量、密度等。
通过改变设计中的材料参数,可以分析不同材料对设计结果的影响。
例如,在进行结构设计时,可以通过改变材料参数来选择合适的材料,以实现设计的要求。
3. 负载参数分析负载参数是指CAD设计中模型所承受的压力、拉力、力矩等参数。
通过改变负载参数,可以分析其对设计结果的影响。
例如,在进行机械结构设计时,可以通过改变负载参数来分析结构的强度和稳定性。
4. 环境参数分析环境参数是指CAD设计中模型所处环境的相关参数。
通过改变环境参数,可以分析不同环境对设计结果的影响。
CAD软件中的参数化设计与变量控制技巧CAD(Computer-Aided Design,计算机辅助设计)软件在各个设计领域中扮演着重要的角色。
它们不仅能帮助设计师快速创建各种设计,还能提供丰富的功能和工具进行精确的编辑和修改。
其中,参数化设计与变量控制技巧是CAD软件中非常有用的功能之一。
参数化设计是指利用数学公式和变量控制来定义设计形状和尺寸的方法。
它能够让设计师根据设计要求和需求,通过改变一些参数的数值,自动调整整个设计图形的形状和尺寸。
这种设计方法不仅提高了设计效率,还使得设计的修改和更新变得非常简单。
在CAD软件中,参数化设计主要通过变量控制实现。
变量可以是数字、长度、角度、弧度等各种数值。
通过定义和控制这些变量,设计师可以灵活地调整设计的各个要素。
在大多数CAD软件中,参数化设计可以通过以下几种方式实现:1. 使用公式和表达式:CAD软件通常提供了丰富的数学函数和运算符,设计师可以通过编写简单的公式和表达式来控制设计的参数。
例如,可以使用公式 r = 2 * l 来控制一个圆的半径,其中 l 是一个长度变量。
2. 创建参数表:CAD软件还可以创建参数表,将设计中的各个参数整理在一起。
通过修改参数表中的数值,可以实现对设计的整体调整。
这种方式尤其适用于复杂的设计,可以方便地管理和调整各个参数。
3. 使用宏和脚本:CAD软件通常支持宏和脚本语言,设计师可以利用宏和脚本自动执行一系列命令和操作。
通过编写宏和脚本,可以将参数化设计过程自动化,提高设计效率和精度。
除了参数化设计,变量控制还可以应用在CAD软件中的其他方面。
例如,可以使用变量控制设计中的约束和关系。
CAD软件通常支持引入约束和关系,使得设计中的各个元素保持相对位置和尺寸的关系。
通过控制约束和关系中的变量,可以实现设计的灵活调整和修改。
此外,变量控制还可以用于驱动和控制动画和模拟效果。
CAD软件中的动画和模拟功能可以模拟设计在不同条件下的运行和效果。
三维参数化设计探究(一)——参数化方法论摘要:如今企业开发新产品时,零件模型的建立及出图的速度是决定整个产品开发效率的关键。
在企业的产品的开发到一定时期,很多的设计经过实际验证分析后,一些产品的大致特征已经确定,这时企业就希望能将该类产品系列化、参数化及标准化。
于是,将模型设计中定量化的参数变量化就成了一个有效的方式,而这恰恰是参数化设计的本质意义。
本文阐述了基于三维的参数化设计,所使用软件为So1idWOrks,介绍了So1idWOrkS 参数化设计的两种类型,并且分析了二者的优缺点及所需技能,特别对通过软件功能实现参数化进行了详细介绍。
让企业设计时能减少相应的时间提高效率。
关键词:三维模型、变量化、参数化设计、SoIidWorksx南京东岱、效率。
参数化设计的概述参数化造型技术又称初次驱动几何技术,是指用几何约束、工程约束关系来说明产品模型形状特征从而设计出所需形状或功能上具有相似性的设计方案。
对于产品而言,无论多么复杂的模型,都可以分解成有限数量的构成特征,而每一种构成特征,都可以用有限的参数完全约束。
参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化,使之成为任意调整的参数。
对于变量化参数赋予不同数值,就可得到不同大小和形状的零件模型。
目前的主流三维软件均支持参数化设计。
参数化设计的本质是在可变参数的作用下,系统能够自动维护所有不变的参数。
因此,建立在模型中的各种约束,体现的就是设计者的意图及思路。
参数化设计可以大大提高工程师的设计效率,加快产品更新速度,助力企业抢占先机。
弁数化设计的关健参数化实体造型关键是几何约束、工程约束及参数化几何模型的建立,其中最关键的是参数化几何模型的建立。
此外,几何约束包括了结构约束和尺寸约束。
结构约束指几何元素之间的相互约束关系,如平行、垂直、重合、相切、对称等;尺寸约束指通过标注尺寸进行约束,如标注距离尺寸、半径尺寸、角度尺寸等。
工程约束是指尺寸之间的约束关系,通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。
关于参数化造型方法与变量化造型方法的对比一:参数化造型1)概述:参数化设计(Parametric)设计(也叫尺寸驱动Dimension-Driven)是CAD技术在实际应用中提出的课题,它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能,还具有自动绘图的功能。
目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。
利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统,可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来,可以大大提高设计速度,并减少信息的存储量。
2)基本特点:参数化造型是由编程者预先设置一些几何图形约束,然后供设计者在造型时使用。
与一个几何相关联的所有尺寸参数可以用来产生其它几何。
其主要技术特点是:基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。
基于特征:将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征,并将其所有尺寸存为可调参数,进而形成实体,以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造;全尺寸约束:将形状和尺寸联合起来考虑,通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。
造型必须以完整的尺寸参数为出发点(全约束),不能漏注尺寸(欠约束),不能多注尺寸(过约束);尺寸驱动设计修改:通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变;全数据相关:尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。
采用这种技术的理由在于:它彻底克服了自由建模的无约束状态,几何形状均以尺寸的形式而牢牢地控制住。
如打算修改零件形状时,只需编辑一下尺寸的数值即可实现形状上的改变。
尺寸驱动已经成为当今造型系统的基本功能,无此功能的造型系统已无法生存。
尺寸驱动在道理上容易理解,尤其对于那些习惯看图纸、以尺寸来描述零件的设计者是十分对路的。
工程关系(Engineering Relationship)如:重量、载荷、力、可靠性等关键设计参数,在参数化系统中不能作为约束条件直接与几何方程建立联系,它需要另外的处理手段二:变量化造型1)概述:长期以来,变量化方法只能在二维上实现,三维变量化技术由于技术较复杂,进展缓慢,一直困扰着CAD厂商和用户。
参数化设计和变量化设计
早期的CAD系统中其设计结果仅仅实现了用计算机及其外围设备出图,就产品图形而言,不过是几何图素(点,线,圆,弧)的拼接,是产品的可视形状,并不包含产品图开有内在的拓扑关系和尺寸约束.因此,当需要改变图形中哪怕任一微小的部分,都要擦除重画.这不仅使设计者投入相当的精力用于重重劳动,而且,这种重复劳动的结果并不能充分反映设计者对产品的本质构思和意图.一个机械产品,从设计到定型 ,其间经历了反复的修改和优化;定型之后,还要针对用户不同的规格系列的变而自动生成.如何将只有几何图素的“死图”变为含有设计构思,设计信息的产品几何模型,这是研究参数化设计和变量化设计的出发点。
参数化和变量化设计的基础是尺寸驱动几何模型。
与传统的设计不同,尺寸驱动的几何模型可以通过改变尺寸达到更改设计的目的。
这意味着,设计人员一开始可以设计一个草图,稍后再通过精确的尺寸完成设计的细节。
参数化设计一般指图形的拓扑关系不变,尺寸形状由一组参数进行约束。
参数与图形的控制尺寸有显式的对应,不同的参数值驱动产生不同大小的几何图形。
可见,参数化设计的规格化,系列化产品设计的一简单,高效,优质的设计方法。
变量化设计是指设计图开有修改自由度不仅是尺寸形状参数,而且包括拜年结构关系,甚至工程计算条件,修改余地大,可变元素多,设计结果受到一组约束方程的控制和驱动.这种方法为设计方法为设计者提供了更加灵活的修改空间。
无论参数化设计还是变量化设计,其本质是相同的,即在约束的基础上驱动产生新的设计结果,所不同的是约束自由度的范围,在参数化设计方法中要严格的逐个连续求解参数;而在变量设计方法中则是方程联立求解。
三维参数化造型及设计三维参数化造型及设计可以应用于各个领域,如产品设计、建筑设计、动画特效等。
在产品设计中,通过参数化设计可以快速生成不同尺寸和形状的产品模型,以满足客户的需求。
在建筑设计中,通过参数化设计可以快速生成不同风格和结构的建筑模型,以提供更多的设计方案选择。
在动画特效中,参数化设计可以用于生成虚拟角色的不同动作和表情,以丰富动画的内容。
三维参数化造型及设计的核心思想是通过调整参数来改变模型的形状。
在计算机软件中,参数可以是模型的尺寸、比例、位置、形状等。
用户可以通过自定义参数来控制模型的各个属性,从而实现不同的设计效果。
例如,在设计一个产品模型时,用户可以通过调整模型的尺寸参数来改变产品的大小;通过调整模型的形状参数来改变产品的外观。
通过参数化设计,用户可以实现快速修改和调整,避免了传统手工造型中需要重新制作新模型的繁琐过程。
在三维参数化造型及设计中,常用的软件工具有AutoCAD、3D Max、Rhino等。
这些软件提供了丰富的参数化设计功能,可以满足各种不同的设计需求。
例如,在AutoCAD中,用户可以使用动态块功能来创建可自由调整参数的模块,在设计过程中方便地进行模型的修改和调整。
在3DMax中,用户可以使用参数化建模工具来快速生成不同形状的模型,并可以通过调整参数来实现形状的变换和调整。
在Rhino中,用户可以使用Grasshopper插件来进行参数化建模,通过连接不同的参数和组件,实现复杂造型的生成和调整。
三维参数化造型及设计具有很多优势。
首先,它可以大大提高设计效率。
传统手工造型过程中,需要不断制作新模型并进行试验和修改,非常耗时耗力。
而通过参数化设计,用户可以在计算机上进行实时调整和修改,快速生成不同形状和尺寸的模型,大大节省了设计时间。
其次,三维参数化造型及设计具有较强的灵活性。
通过调整参数,用户可以实现模型的多样化和差异化,满足不同客户的需求。
另外,参数化设计还能够提供较好的模型可管理性。
三维服装参数化造型技术研究随着时代的发展和科技的进步,三维技术在各个领域得到广泛应用,其中服装行业也不例外。
三维服装参数化造型技术作为一种新兴的技术手段,正在逐渐改变传统的服装设计和制作方式,为服装行业带来了更多的创新和可能性。
三维服装参数化造型技术是指通过计算机软件对服装进行三维建模,并通过参数的调整来实现不同样式和尺寸的服装设计。
与传统的手工设计相比,三维服装参数化造型技术具有更高的精度和效率,能够更好地满足消费者多样化的需求。
首先,三维服装参数化造型技术能够提高服装设计的灵活性和创新性。
传统的手工设计受到制作工艺和技术的限制,而三维技术可以实现更加复杂和独特的设计效果。
设计师可以通过调整参数来改变服装的形状、纹理、颜色等,实现个性化定制和多样化的设计。
其次,三维服装参数化造型技术能够提高服装制作的效率和精度。
传统的服装制作过程需要进行多次试衣和修改,而三维技术可以在计算机上进行虚拟试衣,节省了时间和成本。
设计师可以根据模特的身体数据进行参数调整,实现服装的精确匹配,提高用户的舒适度和满意度。
另外,三维服装参数化造型技术还可以促进服装行业的可持续发展。
传统的服装制作过程中,会产生大量的废料和环境污染。
而三维技术可以在计算机上进行材料的优化和模拟,减少了浪费和对环境的损害。
同时,三维技术可以实现快速生产和定制,减少了库存和过度生产的问题。
然而,三维服装参数化造型技术也面临一些挑战和问题。
首先是技术的学习和掌握成本较高,需要设计师具备一定的计算机和三维建模的知识。
其次,参数化造型技术还需要进一步完善和发展,以实现更加精细和复杂的服装设计。
综上所述,三维服装参数化造型技术是一种有潜力的技术手段,它能够提高服装设计的灵活性和创新性,提高服装制作的效率和精度,并促进服装行业的可持续发展。
随着技术的进一步发展和推广应用,相信三维服装参数化造型技术将会在服装行业发挥更加重要的作用。
当前参数化和变量化设计技术最新发展动向的综述参数化技术与变量化技术的发展综述参数化设计是PTC(Pro/E)为代表。
参数化技术用“顺序方法”对约束求解。
达到全数据相关、全尺寸约束、用尺寸设计结果的修改。
变量化设计是前SDRC(I-DEAS)为代表。
变量化技术有“几何图形约束和工程议程耦合”来求解。
达到将参数化技术中的全尺寸约束细分为“尺寸约束”和“几何约束”,而工程关系就可以直接与几何约束耦合处理,实现基于装配关系的关联设计。
两者的主要不同在于,是否需要全尺寸约束,是否可以在装配树中进行增删,用什么方法实现完事约束。
参数化技术必须事先礼义好了求解过程、苛求有序求解和全约束的基础条件,这就是明确的父子关系,因此软运行比较稳定,但是对于自顶向下的创成设计,也因此支持得不是很好,很难在装配创建全新零件,而设计的更改将完全依赖于尺寸驱动。
变量化技术实际上是参数化技术的扩展,是参数化技术方法的超集能处理局部约束的更改、能基于工程关系求解能显示处理约束……因此更容易理解、更适合于完成工程师原始设计构思的表达和实现创成设计提供了有效的支持,可以基于装配关系,利用再有结构全新零件。
设计更改可以依赖于尺寸驱动和装配约束两种方法。
目前学术界认为变量化技术能够更好地表达人的设计思维规则,能够更好地在几何设计的全过程中实现辅助的功能。
而软件的使用者也能体会到:变量化技术能在更完事的程度上表达人的设计思维。
尤其是对创成设计中自顶向下的设计过程,有更好的支持。
参数化设计是CAD技术在实际应用中提出的课题,它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能,还具有自动绘图的功能。
目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的且待进一步研究的课题。
利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统,可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来,可以大大提高设计速度,并减少信息的存储量。
由于上述应用背景,国内外对参数化设计做了大量的研究,目前参数化技术大致可人为如下三种方法:1、基于几何约束的数学方法2、基于几何原理的人工智能方法3、基于特征模型的造型方法。
关于参数化造型方法与变量化造型方法的对比一:参数化造型1)概述:参数化设计(Parametric)设计(也叫尺寸驱动Dimension-Driven)是CAD技术在实际应用中提出的课题,它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能,还具有自动绘图的功能。
目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。
利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统,可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来,可以大大提高设计速度,并减少信息的存储量。
2)基本特点:参数化造型是由编程者预先设置一些几何图形约束,然后供设计者在造型时使用。
与一个几何相关联的所有尺寸参数可以用来产生其它几何。
其主要技术特点是:基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。
基于特征:将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征,并将其所有尺寸存为可调参数,进而形成实体,以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造;全尺寸约束:将形状和尺寸联合起来考虑,通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。
造型必须以完整的尺寸参数为出发点(全约束),不能漏注尺寸(欠约束),不能多注尺寸(过约束);尺寸驱动设计修改:通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变;全数据相关:尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。
采用这种技术的理由在于:它彻底克服了自由建模的无约束状态,几何形状均以尺寸的形式而牢牢地控制住。
如打算修改零件形状时,只需编辑一下尺寸的数值即可实现形状上的改变。
尺寸驱动已经成为当今造型系统的基本功能,无此功能的造型系统已无法生存。
尺寸驱动在道理上容易理解,尤其对于那些习惯看图纸、以尺寸来描述零件的设计者是十分对路的。
工程关系(Engineering Relationship)如:重量、载荷、力、可靠性等关键设计参数,在参数化系统中不能作为约束条件直接与几何方程建立联系,它需要另外的处理手段二:变量化造型1)概述:长期以来,变量化方法只能在二维上实现,三维变量化技术由于技术较复杂,进展缓慢,一直困扰着CAD厂商和用户。
全国首届CAD应用工程博览会上,一种新兴技术引起了与会者的广泛关注。
这一被业界称为21世纪CAD领域具有革命性突破的新技术就是VGX。
它是变量化方法的代表。
2)基本特点:变量化技术是在参数化的基础上又做了进一步改进后提出的设计思想。
变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点,但在约束定义方面做了根本性改变。
变量化技术将参数化技术中所需定义的尺寸"参数"进一步区分为形状约束和尺寸约束,而不是象参数化技术那样只用尺寸来约束全部几何。
采用这种技术的理由在于:在大量的新产品开发的概念设计阶段,设计者首先考虑的是设计思想及概念,并将其体现于某些几何形状之中。
这些几何形状的准确尺寸和各形状之间的严格的尺寸定位关系在设计的初始阶段还很难完全确定,所以自然希望在设计的初始阶段允许欠尺寸约束的存在。
此外在设计初始阶段,整个零件的尺寸基准及参数控制方式如何处理还很难决定,只有当获得更多具体概念时,一步步借助已知条件才能逐步确定怎样处理才是最佳方案。
除考虑几何约束(Geometry Constrain)之外,变量化设计还可以将工程关系作为约束条件直接与几何方程联立求解,无须另建模型处理。
三:二者的对比1)两种造型技术之共同点:两种技术都属于基于约束的实体造型系统,都强调基于特征的设计、全数据相关,并可实现尺寸驱动设计修改,也都提供方法与手段来解决设计时所必须考虑的几何约束和工程关系等问题。
由于这些内容大家比较容易理解,这里不再赘述。
以上这些表面上的共同点使得这两种系统看起来很类似,这也就导致了一般用户很难区分这两种系统,并经常将参数化及变量化技术混为一谈。
事实上,两者之间有着基本的差异,而这些差异对今后CAD技术的发展以及用户的选型应用至关重要。
这也正是本文论述试图所达到的目的。
2)两种造型技术之基本区别──约束的处理:参数化技术在设计全过程中,将形状和尺寸联合起来一并考虑,通过尺寸约束来实现对几何形状的控制;变量化技术将形状约束和尺寸约束分开处理。
参数化技术在非全约束时,造型系统不许可执行后续操作;变量化技术由于可适应各种约束状况,操作者可以先决定所感兴趣的形状,然后再给一些必要的尺寸,尺寸是否注全并不影响后续操作。
参数化技术的工程关系不直接参与约束管理,而是另由单独的处理器外置处理;在变量化技术中,工程关系可以作为约束直接与几何方程耦合,最后再通过约束解算器统一解算。
由于参数化技术苛求全约束,每一个方程式必须是显函数,即所使用的变量必须在前面的方程式内已经定义过并赋值于某尺寸参数,其几何方程的求解只能是顺序求解;变量化技术为适应各种约束条件,采用联立求解的数学手段,方程求解顺序无所谓。
参数化技术解决的是特定情况(全约束)下的几何图形问题,表现形式是尺寸驱动几何形状修改;变量化技术解决的是任意约束情况下的产品设计问题,不仅可以做到尺寸驱动(Dimension-Driven),亦可以实现约束驱动(Constrain-Driven),即由工程关系来驱动几何形状的改变,这对产品结构优化是十分有意义的。
由此可见,是否要全约束以及以什么形式来施加约束恰恰是两种技术的分水岭。
也许这个立论可以很好地回答多年来很多CAD用户经常问的一个问题:"参数化及变量化之间的区别究竟是什么?"3)不同的技术导致截然不同的应用:由于参数化系统的内在限定是求解特殊情况,因此系统内部必须将所有可能发生的特殊情况以程序全盘描述,这样,设计者就被系统寻求特殊情况解的技术限制了设计方法。
因此,参数化系统的指导思想是:你只要按照系统规定的方式去操作,系统保证你生成的设计的正确性及效率性,否则拒绝操作。
造型过程是一个类似模拟工程师读图纸的过程,由关键尺寸、形体尺寸、定位尺寸一直到参考尺寸,待无一遗漏全部看懂(输入计算机)后,形体自然在脑海中(在屏幕上)形成。
造型必须按部就班,过程必须严格。
这种思路及苛刻规定带来了相当的副作用。
一是使用者必须遵循软件内在使用机制,如决不允许欠尺寸约束、不可以逆序求解等;二是当零件截面形状比较复杂时,参数化系统规定将所有尺寸表达出来的要求让设计者有点儿勉为其难,满屏幕的尺寸易让人有无从下手之感;三是由于只有尺寸驱动这一种修改手段,那么究竟改变哪一个(或哪几个)尺寸会导致形状朝着自己满意方向改变呢?这并非容易判断;另外,尺寸驱动的范围亦是有限制的,使用者要经常留神。
如果给出了一个极不合理的尺寸参数,致使某特征变形过分,与其它特征相干涉,从而引起拓扑关系的改变,那仍然是有问题的。
因此从应用上来说,参数化系统特别适用于那些技术已相当稳定成熟的零配件行业。
这样的行业,零件的形状改变很少,经常只需采用类比设计,即形状基本固定,只需改变一些关键尺寸就可以得到新的系列化设计结果。
再者就是由二维到三维的抄图式设计,图纸往往是绝对符合全约束条件的。
变量化系统的指导思想是:设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式,允许采用不完全尺寸约束,只给出必要的设计条件,这种情况下仍能保证设计的正确性及效率性,因为系统分担了很多繁杂的工作。
造型过程是一个类似工程师在脑海里思考设计方案的过程,满足设计要求的几何形状是第一位的,尺寸细节是后来才逐步精确完善的。
设计过程相对自由宽松,设计者可以有更多的时间和精力去考虑设计方案,而无须过多关心软件的内在机制和设计规则限制,这符合工程师的创造性思维规律,所以变量化系统的应用领域也更广阔一些。
除了一般的系列化零件设计,变量化系统在做概念设计时特别得心应手,比较适用于新产品开发、老产品改形设计这类创新式设计。
4)其它技术差异──特征的管理:参数化技术在整个造型过程中,将所构造的形体中用到的全部特征按先后顺序串联式排列,这主要是检索方便。
在特征序列中,每一个特征与前一个特征都建立了明确的依附关系。
但是,当有时因设计要求需要修改或去掉前一个特征时,则其子特征被架空,这样极易引起数据库混乱,导致与其相关的后续特征受损失。
如深究其原因,还是由于全尺寸约束的条件不满足及特征管理不完善所致。
这是参数化技术目前存在的比较大的缺陷。
变量化技术突破了这种限制。
它采用历史树表达方式,各特征以树状结构挂在零件的"根"上,每特征除了与前面特征保持关联外,同时与系统全局坐标系建立联系。
前一特征更改时,后面特征会自动更改,保持全过程相关性。
同时,一旦发生前一特征被删除,后面特征失去定位基准时,两特征之间的约束随之自动解除,系统会通过联立求解方程式自动在全局坐标系下给它确定位置,后面特征不会受任何影响。
这是针对参数化技术的缺陷进行深入研究后提出的更好的解决方案。
树状结构还许可将复杂零件拆分成数个零件然后合并到一起。
它清楚地记录了设计过程,便于进行修改,有利于多人的协同设计。
四:小结简而言之,参数化技术是一种建摸技术,应用于非耦合的几何图形和简易方程式的顺序求解,用特殊情况找寻原理和解释技术,为设计者提供尺寸驱动能力。
变量化技术是一种设计方法。
它将几何图形约束与工程方程耦合在一起联立求解,以图形学理论和强大的计算机数值解析技术为设计者提供约束驱动能力。
从技术的理论深度上来说,变量化技术要比参数化技术高一个档次。
两种技术的最根本的区别在于是否要全约束以及以什么形式来施加约束。
两种技术的应用领域亦由于技术上的差异而不同。
除去双方重叠的常规用户外,参数化技术的主要用户多集中于零配件和系列化产品行业;变量化技术主要用户多集中在整机、整车行业,侧重产品系统级的设计开发。
目前,变量化技术和参数化技术还都在不断地丰富和完善自身。