概述
參數化設計是Revit Building的一個重要思想,它分為兩個部分:參數化圖元和參數化修改引擎。Revit Building中的圖元都是以構件的形式出現,這些構件之間的不同,是通過參數的調整反映出來的,參數保存了圖元作為數字化建築構件的所有信息。
參數化修改引擎提供的參數更改技術使用戶對建築設計或文檔部分作的任何改動都可以自動的在其它相關聯的部分反映出來,采用智能建築構件、視圖和注釋符号,使每一個構件都通過一個變更傳播引擎互相關聯。
構件的移動、删除和尺寸的改動所引起的參數變化會引起相關構件的參數産生關聯的變化,任一視圖下所發生的變更都能參數化的、雙向的傳播到所有視圖,以保證所有圖紙的一緻性,毋須逐一對所有視圖進行修改。從而提高了工作效率和工作質量。
在CAD中的應用
用CAD方法開發産品時,零件設計模型的建立速度是決定整個産品開發效率的關鍵。産品開發初期,零件形狀和尺寸有一定模糊性,要在裝配驗證、性能分析和數控編程之後才能确定。這就希望零件模型具有易于修改的柔性。參數化設計方法就是将模型中的定量信息變量化,使之成為任意調整的參數。對于變量化參數賦予不同數值,就可得到不同大小和形狀的零件模型。
在CAD中要實現參數化設計,參數化模型的建立是關鍵。參數化模型表示了零件圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結構約束和尺寸約束。
結構約束是指幾何元素之間的拓撲約束關系,如平行、垂直、相切、對稱等;尺寸約束則是通過尺寸标注表示的約束,如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。工程約束是指尺寸之間的約束關系,通過定義尺寸變量及它們之間在數值上和邏輯上的關系來表示。
參數化三維CAD可能意味着混亂與清晰之間的區别。通過将産品設計與制造軟件集中的Inventor和AutoCAD等産品的功能相結合,提升開發流程。
本質及意義
在參數化設計系統中,設計人員根據工程關系和幾何關系來指定設計要求。要滿足這些設計要求,不僅需要考慮尺寸或工程參數的初值,而且要在每次改變這些設計參數時來維護這些基本關系,即将參數分為兩類:其一為各種尺寸值,稱為可變參數;其二為幾何元素間的各種連續幾何信息,稱為不變參數。參數化設計的本質是在可變參數的作用下,系統能夠自動維護所有的不變參數。因此,參數化模型中建立的各種約束關系,正是體現了設計人員的設計意圖。
參數化設計可以大大提高模型的生成和修改的速度,在産品的系列設計、相似設計及專用CAD系統開發方面都具有較大的應用價值。目前,參數化設計中的參數化建模方法主要有變量幾何法和基于結構生成曆程的方法,前者主要用于平面模型的建立,而後者更适合于三維實體或曲面模型。
曆史和現狀
參數化設計是在變量化設計思想産生以後出現的,要了解參數化設計的曆史必須追溯變量化設計的由來。變量化設計一詞是美國麻省理工學院Gossard教授提出的,他采用非線性約束方程組的聯立求解,設定初值後用牛頓叠代法精化,這種方法的最大優點在于通用性強,約束方程的内容不限,除了幾何約束以外還可以引入力學、運動學、動力學等關系,但其存在一個不可逾越的障礙:非線性方程組的行秩有可能不等于列秩,從而導緻方程組無解(需要說明的是:在将來這個障礙可能随着數學方法的改進而消失)。
這種方法過早地把幾何約束映射為代數方程組,使問題求解的規模和速度難以得到有效控制。英國劍橋大學Johnson從1990年起着手研究機械結構的功能建模時同樣聯立求解一組線性方程組,從多個可行解中尋求最優解。所不同的是,他嘗試了遺傳算法和模拟退火算法,認為後者的效果更好。
顯然,要實現對二維工祝圖的參數化設計/繪圖工作從一定意義上講比在三維環境下更為困難。近年來,許多CAD工作者圍繞如何将概念設計和參數設計引進傳統的二維CAD系統進行了大量的研究。
常用的軟件
目前常用的參數化設計CAD軟件中,主流的應用軟件有Pro/Engineer、UGNX、CATIA和Solidworks四大軟件,四大軟件各有特點并在不同的領域分别占據一定的市場份額。Pro/Engineer是參數化設計的鼻祖,參數化設計的實現最先就是由Pro/Engineer實現,而Pro/Engineer也因為參數化的特點在橫空出世後迅速搶占了傳統CAD軟件巨頭UG和CATIA的部分市場份額,目前主要應用于消費電子、小家電和日用品、發動機設計等行業;UG和CATIA兩個傳統的軟件巨頭也不甘落後,緊随Pro/Engineer之後加入了參數化設計的功能,目前在傳統的制造行業比如汽車、航空航天等行業上兩個軟件占據絕對的市場份額。



















