当前位置:首页 >> 语文 >>

5-1


第六章 参数化技术
6.1 基于约束的参数化设计概述 6.2 约束推理求解算法 6.3 参数化CAD系统

本章要解决的问题:
?为什么要采用参数化设计方法?和传统设 计方法比较优势在哪儿? ?怎样构建一个参数化设计系统? ?学会一个参数化系统的应用。

第六章 参数化技术
6.1 基于约束的参数化设计概述

6.2 约束推理求解算法 6.3 参数化CAD系统

设计的一般过程

?

设计

求证

再设计

实际设计的时间分配 设计(建模) 标注尺寸+审核 设计修改 1/3 1/3 1/3

一个简单的实例

传统的设计过程 1、通过四边形的四个顶点的标值画出该四边形(四条线) 2、修改方法(三条线) 1)移动右边的铅垂线一个距离到相应的位置 2)延长两条水平线的端点到新的位置

问题:为什么修改会如此复杂????

传统CAD系统的不足
(1) 在实际设计过程中,大量的设计是通过修改已有 图形而产生的。由于传统的设计绘图系统缺乏变参 数设计功能,因而不能有效地处理因图形尺寸变化 而引起图形变化的问题; (2) 对于各种不同的产品模型,只要稍有变化都必须 重新设计和造型,从而无法较好地支持系列产品的 设计工作。 (3) 传统CAD系统面向具体的几何形状,使设计人员 过多地局限于某些设计细节,而工程设计往往是先 定义一个结构草图作为原型,然后通过对原型的不 断定义和调整,逐步细化达到最佳设计结果。

?实际上现在的CAD系统的修改都不这样修 改 ? 举例 如AutoCAD的操作
问题:在这个例子中看见有什么不一样 的地方???

能同时修改两条线 。为什么?? 处理了两线共点的约束条件

参数化的概念
? 参数化设计是用约束来表达产品几何模型,定义 一组参数以控制设计结果,从而能够通过调整参 数来修改设计模型,并能方便地创建一系列在形 状或功能上相似的设计方案。 ? 参数化设计方法与传统方法相比最大的不同在于 它存储了设计的整个过程,设计人员的任何修改 都能快速地反映到几何模型上,并且能设计出一 族形状相似而不是单一的产品模型。

参数化的概念

? 几何图形的参数化--几何图形随某 参数变化而自动变化的现象 。

参数化的概念

? 参数化的本质是加约束和约束满足。

参数化模型
?几何模型包括两个主要概念:几何关系和 拓扑关系 ?参数化模型要体现零件的拓扑结构,从而 保证设计过程中几何拓扑关系的一致 ?需要在参数化模型中建立几何信息和参数 的对应机制

参数化模型

?实现机制--尺寸标注线:尺寸标注线可 以看成一个有向线段,上面标注的内容就 是参数名,其方向反映了几何数据的变动 趋势,长短反映了参数现值,这样就建立 了几何实体和参数间的联系。 ?实现过程--由用户输入参数,根据参数 名找到对应的实体,进而根据参数值对该 实体进行修改,实现参数化设计。

参数化模型

L=N*A十(N十1)* T H=B十Z * T 这个条件关系称为约束

参数化模型

?约束可以解释为若干个对象之间所希望的 关系,也就是限制一个或多个对象满足一 定的关系,对约束的求解就是找出约束为 真的对象的值。 ?由于所有的几何元素都能根据其几何特征 和参数化定义相联系,从而所有的几何约 束都能看成为代数约束。

参数化设计方法

?尺寸驱动法 ?变量几何法 ?人工智能方法 ?基于图论的约束求解方法 ?基于生成历史的过程构造法

尺寸驱动法
所谓尺寸驱动技术,就是根据尺寸约束,用计 算的方法自动将尺寸的变化转换成几何形体的相应 变化,并且保证变化前后的结构约束保持不变。

尺寸驱动法
? 实现尺寸驱动的关键,在于尺寸链的求解

尺寸驱动法
? 对于二维图形,通过尺寸标注线可以建立几何数据 与其参数的对应关系。 ? 通常图形系统都提供多种尺寸标注形式,一般有线 性尺寸、直径尺寸、半径尺寸、角度尺寸等,因此, 每一种尺寸标注都具有相应的参数驱动方式。

尺寸驱动法
? 实际由用户控制的即能够独立变化的参数一般只 有几个,称之为主参数或主约束;其他约束可由 图形结构特征确定或与主约束有确定关系,称它 们为次约束。
? 约束联动 (1)图形特征联动 (2)相关参数联动

图形特征联动
? 所谓图形特征联动就是保证在图形拓扑关系(连 续、相切、垂直、平行等)不变的情况下,对次 约束的驱动。

相关参数联动
? 所谓相关参数联动就是建立次约束与主约束在数 值上和逻辑上的关系。

驱动树

尺寸驱动法
? 当修改某一尺寸时,系统自动检索该尺寸在尺寸链中的位置, 找到它的起始几何元素和终止几何元柬,使它们按新尺寸值 进行调整,得到新模型;接着检查所有几何元素是否满足约 束,如不满足,则让拓扑约束不变,按尺寸约束递归修改几 何模型,直到满足全部约束条件为止。

? 尺寸驱动法一般用于结构形状基本定形,可以用一组参数来 约定尺寸关系的设计对象。

变量几何法(Variational geometry)

变量几何法是一种基于约束的代数方法, 它将几何模型定义成一系列特征点,并以 特征点坐标为变量形成一个非线性约束方 程组。当约束发生变化时,利用迭代方法 求解方程组,就可以求出一系列的特征点, 从而输出新的几何模型。

变量几何法
p4(x7,x8) f3 p2(x3,x4) f1 f4

f 1:( x1 ? x 3) 2 ? ( x 2 ? x 4 ) 2 ? d 12 f 2:( x1 ? x 5) 2 ? ( x 2 ? x 6) 2 ? d 2 2 f 3:( x 3 ? x 7 ) 2 ? ( x 4 ? x 8) 2 ? d 32 f 4:( x 5 ? x 7 ) 2 ? ( x 6 ? x 8) 2 ? d 4 2 f 5:( x 3 ? x 5) 2 ? ( x 4 ? x 6) 2 ? d 52 f 6: x 2 ? x 5 ? 0 f 7: x1 ? d 6 f 8: x 2 ? d 7

f5

p1(x1,x2)

f2

p3(x5,x6)

图 2-1 示例1

牛顿-拉普逊迭代法的优缺点
? 牛顿-拉普逊迭代法的优点是如果迭代收敛的话, 则收敛速度很快。 ? 其缺点是对迭代初始值要求较高,如果初始值偏 离方程组的真根过远,迭代难以收敛;而且当约 束方程数目和自变量数目不相等,即方程组处于 过约束或欠约束状态时,雅可比矩阵的逆不存在, 牛顿-拉普逊迭代法失效。

变量几何法
? 重要概念之一:约束 约束是对几何元素大小、位置和方向的限制, 分为尺寸约束和几何约束两类。 尺寸约束限制元素的大小,并对长度、半径和 相交角度的限制; 几何约束限制元素的方位或相对位置关系。

常见约束类型

变量几何法

? 重要概念之二:自由度 自由度衡量模型的约束是否充分。

如果自由度大于零,则表明约束不足,或没有 足够的约束方程使约束方程组有唯一解,这时 几何模型存在多种变化形式。

变量几何法
?整体求解方法 ?优点:通用性好 ?缺点: (1)缺乏检查有效约束的手段。 (2)局部修改性能差。 (3)结果几何形状不唯一。

人工智能方法
基本思想:将约束关 系用一阶逻辑谓词来 描述并存入事实库, 通过推理机的推理作 用,从规则库中选取 规则并应用于现有事 实,推理的结论作为 新的事实,推理史记 录了所有成功的应用 规则并提供给重构过 程,构造出符合设计 要求的几何体。

人工智能方法

?优点:表达简洁、直观,且可以避免变 量几何法的不稳定性循环。

?缺点:系统庞大,速度慢,无法处理循 环约束。

基于图论的方法

?该方法用图来表达几何约束系统。图论的 方法将几何图形用图表示,形成几何约束 系统,运用图论的知识进行处理,将约束 系统转化成一系列不可分割的子系统,将 约束网格归约成约束树的形式,从而大大 减少了问题求解的耦合度和求解规模。

GCG

L4 P1 per a2 d2 L1 C a1 r P2 d1 P3 L2 r r r P4 P5

L3

递次归约生成的归约树
rg8 rg4 rg3 rg2 rg1 L1 P2 L2 P3 C rg7 P4 L3 L4 rg6 rg5 P5 P1

基于生成历史的过程构造法 ? 该方法采用一种称为参数化履历(Parametric
History)的机制,通过记录几何体素在图形构 成过程中的先后顺序及连接关系,捕捉设计者 的意图。不像变量几何法那样求解非线性方程 组,因此模型可以很复杂,故常用于三维实体 或曲面的参数化建模。

基于生成历史的过程构造法
? 生成历程树 是实现过程构 造法建模的基 础。

基于生成历史的过程构造法
? 可被参数化的对象是历程树中所包含的数据,这些 数据分为两类,一类是基本模型数据,另一类是各 种运算参数。 ? 基本模型包括各类体素和用于扫描变换的平面图形。 ? 运算参数形式与运算类型有关,几何建模中的常见 运算类型有各种布尔运算、扫描变换、倒圆与倒角 以及各种定位操作等。


相关文章:
信息技术人教版信息的评价5-5及中期评价12-1答案
信息技术人教版信息的评价5-5及中期评价12-1答案_其它课程_高中教育_教育专区。高一信息技术人教版5-5和中期评价的答案 信息的评价 5-5 CDBC 中期评价 12-1 ...
教案5-1武术考核(公开课)
师生问好。 宣布本次课任务、目的及要求 询问有无见习生 二、准备活动 1.热身、活动关节 2.跑的练习 3.武术健身操《雏鹰展翅》 1、 2、 3、 4、 5、 体...
GB 50016-2014 建筑设计防火规范(2015-5-1实施)_图文
1.0.2 本规范适用于下列新建、扩建和改建的建筑: 1 厂房; 2 仓库; 3 民用建筑; 4 甲、乙、丙类液体储罐(区) ; 5 可燃、助燃气体储罐(区) ; 6 可燃...
跳大绳1-5-1-0教案
小学体育公开课教案执教班级:4(4)班学练内容 玩绳:1、反口令练习 2、跳大绳“1-5-1-0” 3、游戏“贴年糕” 1.运动参与目标:学生能够积极参与课堂的各项...
1-5加减法口算[1]
1-5 加减法口算过关练习 加减法口算 口算过关练习 1+2= 3-1= 1+1= 5-3= 5-0= ()+2=3 ()+4=5 ()-1=3 5-( )=2 ( 4-( )=1 ( 3-( ...
1-5的认识练习题
1-5的认识练习题_一年级数学_数学_小学教育_教育专区。班级: 姓名: 认识 1~5 口算题: 1.按顺序写数字。 1,2, () 2, (),4 5,4, () 3,2, () ...
技能训练5-1 主要搜索引擎特性的对比分析
技能训练 5-1 主要搜索引擎特性的对比分析以“六度空间理论”“搜索引擎优化”“手持移动电视”为关键字,在三大搜索引擎 、、 (百度、 谷歌、 搜搜) 上进行 “...
技术交底记录-2016-5-1
B1AT-JY5,B1AT-PY3,B1AT-SF1,B1AT-JY3, B1AT-PY1, B1AT-BF1, B1AT-PY2, 1AT-JY1, 7AT-JY1, 7AT-PY1、 WDAT-PY1, 7AT-PY2, 7AT-PY7, ...
-沪深A股狙击手5+1+19-
-沪深A股狙击手5+1+19-_金融/投资_经管营销_专业资料。天涯论坛,A大的知识分享, 沪深A 股狙击手 5+1+19 选股重在方法:多维多层次,用排除法,留下比主力...
5-1品德试卷
5-1品德试卷_数学_高中教育_教育专区。五年级品德与社会上册期末 1、 “一言既出,驷马难追” ,是说人在理智状态下,一旦许下诺言,就要 忠诚的履行承诺。 (√)...
更多相关标签: