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標 題: 參數化、變量化方法比較 zz
發信站: 水木社區 (Sat May 28 23:57:07 2005), 站內
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標 題: 參數化、變量化方法比較
發信站: 水木社區 (Tue May 17 12:54:01 2005), 站內
參數化、變量化方法比較
參數化設計（Parametric）設計（也叫尺寸驅動Dimension-Driven）是CAD技術在實際應用中提出的課題﹐它不僅可使CAD系統具有交互式繪圖功能﹐還具有自動繪圖的功能。目前它是CAD技術應用領域內的一個重要的、且待進一步研究的課題。利用參數化設計手段開發的專用產品設計系統﹐可使設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來﹐可以大大提高設計速度﹐並減少信息的存儲量。
由於上述應用背景﹐國內外對參數化設計做了大量的研究﹐目前參數化技術大致可分為如下三種方法﹕（1）基於幾何約束的數學方法﹔（2）基於幾何原理的人工智能方法﹔（3）基於特征模型的造型方法。其中數學方法又分為初等方法（Primary Approach）和代數方法（Algebraic
Approach）。初等方法利用預先設定的算法﹐求解一些特定的幾何約束。這種方法簡單、易於實現﹐但僅適用於隻有水平和垂直方向約束的場合﹔代數法則將幾何約束轉換成代數方程﹐形成一個非線性方程組。該方程組求解較困難﹐因此實際應用受到限制﹔人工智能方法是利用專家系統﹐對圖形中的幾何關系和約束進行理解﹐運用幾何原理推導出新的約束﹐這種方法的速度較慢﹐交互性不好﹔特征造型方法是三維實體造型技術的發展﹐目前正在探討之中。
參數化設計有一種驅動機制棗參數驅動﹐參數驅動機制是基於對圖形數據的操作。通過參數驅動機制﹐可以對圖形的幾何數據進行參數化修改﹐但是﹐在修改的同時﹐還要滿足圖形的約束條件﹐需要約束間關聯性的驅動手段棗約束聯動﹐約束聯動是通過約束間的關系實現的驅動方法。對一個圖形﹐可能的約束十分復雜﹐而且數量很大。而實際由用戶控制的﹐即能夠獨立變化的參數一般隻有幾個﹐稱之為主參數或主約束﹔其他約束可由圖形結構特征確定或與主約束有確定關系﹐稱它們為次約束。對主約束是不能簡化的﹐對次約束的簡化可以有圖形特征聯動和相關參數聯動兩種
方式。
所謂圖形特征聯動就是保証在圖形拓補關系不變的情況下﹐對次約束的驅動﹐亦即保証連續、相切、垂直、平行等關系不變。反映到參數驅動過程就是要根據各種幾何相關性準則去判識與被動點有上述拓補關系的實體及其幾何數據﹐在保証原關系不變的前提下﹐求出新的幾何數據。稱這些幾何數據為從動點。這樣﹐從動點的約束就與驅動參數有了聯系。依*這一聯系﹐從動點得到了驅動點的驅動﹐驅動機制則擴大了其作用范圍。
所謂相關參數聯動就是建立次約束與主約束在數值上和邏輯上的關系。在參數驅動過程中﹐始終要保持這種關系不變。相關參數的聯動方法使某些不能用拓補關系判斷的從動點與驅動點建立了聯系。使用這種方式時﹐常引入驅動樹﹐以建立主動點、從動點等之間的約束關系的樹形表示﹐便於直觀地判斷圖形的驅動與約束情況。
由於參數驅動是基於對圖形數據的操作﹐因此繪制一張圖的過程﹐就是在建立一個參數模型。繪圖系統將圖形映射到圖形數據庫中﹐設置出圖形實體的數據結構﹐參數驅動時將這些結構中填寫出不同內容﹐以生成所需要的圖形。
參數驅動可以被看作是沿驅動樹操作數據庫內容﹐不同的驅動樹﹐決定了參數驅動不同的操作。由於驅動樹是根據參數模型的圖形特征和相關參數構成的﹐所以繪制參數模型時﹐有意識地利用圖形特征﹐並根據實際需要標注相關參數﹐就能在參數驅動時﹐把握對數據庫的操作﹐以控制圖形的變化。繪圖者不僅可以定義圖形結構﹐還能控制參數化過程﹐就象用計算機語言編程一樣﹐定義數據、控制程序流程。這種建立圖形模型﹐定義圖形結構﹐控制程序流程的手段稱作圖形編程。
在圖形參數化中﹐圖形編程是建立在參數驅動機制、約束聯動和驅動樹基礎上的。利用參數驅動機制對圖形數據進行操作﹐由約束聯動和驅動樹控制驅動機制的運行。這與以往的參數化方法不同﹐它不把圖形轉化成其他表達形式﹐如方程﹐符號等﹔也不問繪圖過程﹐而是著重去理解圖形本身﹐把圖形看作是一個模型﹐一個參數化的依據﹐作為與繪圖者“交流”信息的媒介。繪圖者通過圖形把自己的意圖“告訴”參數化程序﹐參數化程序返回繪圖者所需要的圖形。它關心的是圖形﹐也就是圖形數據庫的內容﹐邊理解﹐邊操作﹐因此運行起來簡潔、明了﹔實現起來也較方便。
參數驅動是一種新的參數化方法﹐其基本特征是直接對數據庫進行操作。因此它具有很好的交互性﹐用戶可以利用繪圖系統全部的交互功能修改圖形及其屬性﹐進而控制參數化的過程﹔與其他參數化方法相比較﹐參數驅動方法具有簡單、方便、易開發和使用的特點﹐能夠在現有的繪圖系統基礎上進行二次開發。而且適用面廣﹐對三維問題也同樣適用。
2. 變量化方法
長期以來﹐變量化方法隻能在二維上實現﹐三維變量化技術由於技術較復雜﹐進展緩慢﹐一直困擾著CAD廠商和用戶。
全國首屆CAD應用工程博覽會上﹐一種新興技術引起了與會者的廣泛關注。這一被業界稱為21世紀CAD領域具有革命性突破的新技術就是VGX。它是變量化方法的代表。
VGX的全稱為variational Geometry
Extended﹐即超變量化幾何﹐它是由SDRC公司獨家推出的一種CAD軟件的核心技術。我們在進行機械設計和工藝設計時﹐總是希望零部件能夠讓我們隨心所欲地構建﹐可以隨意拆卸﹐能夠讓我們在平面的顯示器上﹐構造出三維立體的設計作品﹐而且希望保留每一個中間結果﹐以備反復設計和優化設計時使用。VGX實現的就是這樣一種思想。VGX技術擴展了變量化產品結構﹐允許用戶對一個完整的三維數字產品從幾何造型、設計過程、特征﹐到設計約束﹐都可以進行實時直接操作。對於設計人員而言﹐采用VGX﹐就象拿捏一個真實的零部件面團一樣﹐可以隨意塑造其形狀﹐而且﹐
隨著設計的深化﹐VGX可以保留每一個中間設計過程的產品信息。美國一家著名的專業咨詢評估公司D.H.Brown這樣評價VGX﹕“自從10年前第一次運用參數化基於特征的實體建模技術之後﹐VGX可能是最引人注目的一次革命。”。VGX為用戶提出了一種交互操作模型的三維環境﹐設計人員在零部件上定義關系時﹐不再關心二維設計信息如何變成三維﹐從而簡化了設計建模的過程。采用VGX的長處在於﹐原有的參數化基於特征的實體模型,在可編輯性及易編輯性方面得到極大的改善和提高。當用戶準備作預期的模型修改時﹐不必深入理解和查詢設計過程。與傳統二維變量化技術相ꐊ鞢MVGX的技術突破主要表現在以下兩個方面。
第一、VGX提供了前所未有的三維變量化控制技術。這一技術可望成為解決長期懸而未決的尺寸標注問題的首選技術。因為傳統面向設計的實體建模軟件﹐無論是變量化的、參數化的﹐還是基於特征的或尺寸驅動的﹐其尺寸標注方式通常並不是根據實際加工需要而設﹐往往是根據軟件的規則來確定。顯然﹐這在用戶主宰技術的時代勢必不能令用戶滿意。采用VGX的三維變量化控制技術﹐在不必重新生成幾何模型的前提下﹐能夠任意改變三維尺寸標注方式﹐這也為尋求面向制造的設計(DFM)解決方案提供了一條有效的途徑。
第二、VGX將兩種最佳的造型技術棗直接幾何描述和歷史樹描述結合起來﹐從而提供了更為易學易用的特性。設計人員可以針對零件上的任意特征直接進行圖形化的編輯、修改﹐這就使得用戶對其三維產品的設計更為直觀和實時。用戶在一個主模型中﹐就可以實現動態地捕捉設計、分析和制造的意圖。
在SDRC公司1997年6月20日宣布的新版軟件I-DEAS Master Series 5中﹐已經用到了這一技術。而且﹐這一產品自在美國宣布之日起﹐已經在北美、歐洲和亞太等地區﹐引起了不小的沖擊波。福特汽車公司已經決定把I-DEAS Master Series 5軟件應用到開發完整產品的數字樣車的各個方面﹐認為這一包含諸多新技術的產品是實現該公司“Ford 2000”目標的關鍵。在同年7月北京展覽館的全國首屆CAD應用工程博覽會上﹐I-DEAS Master Series 5再度掀起熱浪﹐其VGX技術已經初露鋒芒。
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在巴比倫的河邊我們坐下來﹐
悲痛地哭泣﹐我們想到那一天﹐
我們的敵人如何在屠殺叫喊中﹐
焚毀了撒冷的高聳的神殿﹔
而你們﹐啊﹐她凄涼的兒女﹐
你們都號哭著四散奔逃.......----拜倫
※ 來源:‧水木社區 newsmth.net‧[FROM: 218.249.22.*]
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唉﹐文也不行﹐武也不行﹐你不做山賊﹐你想做狀元啊﹖
我有想過……
省省吧你﹗改變什麼形象﹐好好地做你山賊這份很有前途的職業去吧﹗
※ 來源:‧水木社區 newsmth.net‧[FROM: 221.11.26.*]
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酒
楚王帳裡醉聽歌﹐北戍迎風夜渡河
避亂草堂須典當﹐謫居赤壁借消磨
愁腸一縷紅燭淚﹐壯志孤燈寶劍何
古往今來盡如此﹐無情伴我漸蹉跎
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◆ From: 222.171.7.223