¿Qué significa parametrización en CAD? ¿Cómo operar?

El diseño paramétrico es un concepto relativamente general...

1. Descripción general del diseño paramétrico

La idea principal del diseño paramétrico es utilizar restricciones geométricas. e ingeniería Las ecuaciones y relaciones se utilizan para describir las características de forma del modelo de producto, a fin de diseñar un grupo de soluciones de diseño que sean similares en forma o función. En la actualidad, los tipos de restricciones geométricas que se pueden procesar son básicamente las relaciones de tamaño nominal y las relaciones de ingeniería entre las entidades geométricas que conforman la forma del producto. Por lo tanto, la tecnología de modelado paramétrico también se denomina tecnología de geometría de accionamiento primario. La clave en el modelado paramétrico de sólidos es la extracción y expresión de relaciones de restricciones geométricas, la solución de restricciones geométricas y la construcción de modelos geométricos paramétricos. En la actualidad, la tecnología paramétrica bidimensional se ha desarrollado con relativa madurez y se ha utilizado ampliamente en diseño y dibujo paramétrico.

⒈¿Qué es el diseño paramétrico?

El Diseño Paramérico, también conocido como Diseño Variacional, fue propuesto por el Profesor Gossard del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Estados Unidos. Es un campo de CAD. importante punto de investigación aquí. En los últimos diez años, los expertos y académicos involucrados en la investigación CAD en el país y en el extranjero han invertido gran energía y entusiasmo en la investigación porque el diseño paramétrico tiene un amplio valor de aplicación en la práctica de la ingeniería.

En libros o artículos científicos sobre CAD suelen aparecer los siguientes términos: diseño paramétrico, diseño de croquis, dibujo paramétrico, parametrización gráfica, etc. ¿Qué es el diseño paramétrico? Para responder a esta pregunta, primero debemos comprender el propósito del diseño paramétrico. No importa qué método adopte un diseñador de software y qué entorno desarrolle basándose en un sistema de diseño paramétrico, el propósito es modificar los gráficos en el estado de dibujo del diseño mediante un enfoque basado en gráficos (o basado en tamaño). El diseño paramétrico generalmente significa que los diseñadores de software proporcionan un entorno de software para dibujar y modificar gráficos. Cualquier gráfico dibujado por ingenieros y técnicos en este entorno se puede parametrizar y cualquier tamaño en el diagrama se puede modificar para lograr cambios en el tamaño. gráficos.

El diseño de bocetos es un nuevo concepto que ha surgido en los últimos diez años. Un sistema con una función de diseño de bocetos permite a los usuarios realizar el diseño de bocetos primero en el dibujo de diseño, es decir, no tienen que preocuparse. sobre si los segmentos de línea son continuos y precisos, y si los segmentos de línea son horizontales o verticales, marque dimensiones importantes en el boceto, y el sistema conectará automáticamente los segmentos de línea con precisión y los posicionará con precisión, logrando así la conducción de dimensiones. El propósito del diseño de bocetos y del diseño paramétrico es el mismo. Aunque la etapa de diseño del diseño de bocetos tiene un cierto grado de flexibilidad, algunos sistemas CAD ya tienen funciones ortogonales y funciones de captura de objetivos, por lo que el diseño de bocetos se puede unificar esencialmente en un diseño paramétrico. Diséñalo.

⒉ Métodos de implementación del diseño paramétrico

En la última década, académicos nacionales y extranjeros han realizado muchas investigaciones e intentos sobre métodos de diseño paramétrico y han logrado resultados significativos en la actualidad. , los principales métodos de diseño paramétrico son los siguientes:

⑴. Métodos matemáticos basados ​​en restricciones geométricas

Utilizar restricciones dimensionales para establecer un sistema de ecuaciones y transformar las restricciones geométricas en una serie de puntos característicos Es un sistema de ecuaciones no lineales de variables. Para restricciones dadas, el sistema de ecuaciones no lineales se resuelve mediante métodos numéricos y los valores de coordenadas de todos los puntos característicos se resuelven al mismo tiempo para determinar los detalles geométricos. Con este método, se deben ingresar restricciones dimensionales suficientes y consistentes para resolver el sistema de ecuaciones de restricciones.

⑵. Método de inteligencia artificial basado en el razonamiento geométrico

El desarrollo de la inteligencia artificial ha impulsado el desarrollo de métodos de diseño paramétrico y ha producido métodos de razonamiento geométrico. Este método tiene dos aspectos: primero, se basa en el sistema experto, utiliza predicados para expresar restricciones geométricas y deriva detalles geométricos mediante un mecanismo de razonamiento. Este método puede probar la racionalidad del modelo de restricciones geométricas y manejar modificaciones locales, pero el sistema es enorme y no puede manejar restricciones recursivas. El segundo es ampliar la estructura de datos existente para incluir información topológica e implementar el razonamiento desde restricciones geométricas hasta detalles geométricos a través de programas.

⑶. Método de modelado de sólidos basado en características

Las características se proponen como una forma de capturar la intención del diseñador de reemplazar el uso de elementos geométricos básicos como líneas rectas, arcos, círculos, etc. Camino.

Las entidades características tienen un cierto grado de inteligencia. No solo tienen una estructura característica de proceso clara, sino que también pueden recordar siempre sus atributos funcionales y relaciones adaptativas con otras entidades relacionadas. La modificación de una determinada entidad característica provocará automáticamente cambios relacionados en todo el modelo de diseño, incluidos cambios en las cantidades físicas de la propia entidad (como el centro de masa y el momento de inercia, etc.). Por ejemplo, la característica del agujero siempre recordará su forma actual, posición y características de volumen negativo. Los diseñadores mecánicos pueden usar sus características de proceso familiares (como agujeros, chaflanes, redondeos, etc.) en lugar de vóxeles puramente geométricos para organizar la intención del diseño. fácil.

⑷. Método de modelado basado en relaciones

La construcción de un modelo paramétrico utilizando una estructura de datos relacionales fue propuesta por primera vez por Siemens en Alemania. Dentro del sistema, se pueden establecer relaciones entre objetos que el sistema puede reconocer, y cualquier modelo de relación complejo se puede establecer en cualquier modelo grande. El proceso de establecimiento de esta relación es muy simple y natural de acuerdo con los hábitos de diseño del diseñador. llevado a cabo de una manera. El establecimiento del modelo relacional se puede modificar fácilmente para adaptarse a los requisitos especiales de diferentes usuarios, mejorando así en gran medida la velocidad de diseño. ⑸ Basado en el método de dibujo de líneas auxiliares

Al diseñar y dibujar, los diseñadores de ingeniería a menudo dibujan algunas líneas de base, llamadas líneas auxiliares, dibujan paso a paso a partir de las líneas auxiliares y primero dibujan el contorno general. y luego Realice un procesamiento detallado para completar el dibujo. El sistema utiliza métodos como restricciones geométricas y gráficos vectoriales para construir interactivamente modelos paramétricos de dibujos de ingeniería para lograr diseños paramétricos de cualquier tamaño.

2. Descripción general del dibujo paramétrico

Aunque los sistemas CAD con funciones de diseño paramétrico tienen ciertas características distintivas en los dibujos de diseño, pueden realizar los parámetros de los gráficos sin programación. Modificar gráficos, la carga de trabajo es pequeña y se pueden generar dibujos formales a partir de bocetos. Sin embargo, cuando la estructura de la pieza es muy compleja y la forma es extremadamente irregular, el diseño paramétrico se vuelve insuficiente. Para distinguirlo del diseño paramétrico, la aplicación de programación en lenguaje de alto nivel para parametrizar gráficos específicos se denomina dibujo paramétrico (dibujo paramétrico). En el dibujo paramétrico, algunas dimensiones (o todas las dimensiones) del dibujo se definen como dimensiones paramétricas. , después de ingresar interactivamente los valores de los parámetros, se pueden dibujar gráficos.

El dibujo paramétrico realiza la parametrización de gráficos específicos a través de la programación, por lo que requiere que los diseñadores tengan capacidades de programación, y existen problemas como una gran carga de trabajo e inconvenientes al modificar gráficos. Pero tiene una aplicación flexible y una amplia adaptabilidad. Para algunos problemas que no se pueden resolver mediante la aplicación de sistemas de diseño paramétrico, generalmente se pueden utilizar métodos de dibujo paramétrico para resolverlos. Por ejemplo, al desarrollar sistemas CAD para determinadas máquinas, obviamente es adecuado integrar diseño, cálculo, búsqueda de tablas y dibujo. Utilice el método de dibujo paramétrico para resolver este problema.

El dibujo paramétrico se realiza mediante programación. La idea general de la programación es integrar las relaciones de cálculo del diseño en el programa, realizar cálculos e ingresar de forma interactiva los parámetros principales. Debería poder verificar la validez de la entrada de parámetros y completar el dibujo de la vista en función de la entrada interactiva del usuario.

3. Sistema de diseño paramétrico típico

A finales de la década de 1970, el profesor Gossard del Instituto Tecnológico de Massachusetts propuso su idea de diseño paramétrico, pero su defensa no fue tan popular como el CAD. En ese momento, no fue hasta finales de 1987 que la PTC estadounidense (Parametric Technology Corporation) lanzó Pro/Engineer, una nueva generación de software de modelado sólido basado en diseño paramétrico y de características, que el campo CAD realmente se dio cuenta del gran poder de. diseño paramétrico. Siemens de Alemania propuso la idea de "ingeniería racional" para separar el diseño inicial del proceso de producción y reducir la cantidad de piezas del producto mediante la estandarización y serialización. El sistema CAD con función de diseño paramétrico separó aún más el diseño inicial del proceso de producción. Separar, acortar efectivamente el ciclo de diseño y mejorar la eficiencia de producción y los beneficios económicos.

Ahora muchos sistemas CAD conocidos (como UG-II, I-DEAS, Applicon, CV, Euclid, etc.) han agregado funciones de diseño paramétrico.

Los sistemas paramétricos típicos aplicados a las PC son AutoCAD Designer, Sigraph-desghn y GS-ZDDS.

⒈AutoCAD Designer

El software de diseño paramétrico bidimensional AutoCAD Designer de American Autodesk Company es un software de diseño paramétrico basado en funciones. Se ejecuta en la plataforma AutoCAD y utiliza interacciones consistentes con. interfaz para facilitar a los usuarios aprender y dominar. Permite a los diseñadores mecánicos dibujar gráficos 2D con restricciones dimensionales completas. Al realizar un boceto bidimensional, el diseñador no necesita limitarse a valores dimensionales precisos, de modo que primero pueda centrarse en el diseño funcional y estructural de los componentes y luego utilizar el mecanismo de restricción dimensional para estandarizar el boceto. Sin embargo, dado que la tecnología central de la plataforma AutoCAD no tiene tecnología de diseño paramétrico, existen varios factores que afectan la velocidad de dibujo en la aplicación del software de diseño paramétrico 2D AutoCAD Designer. Al mismo tiempo, los usuarios deben ser competentes en el establecimiento de un diseño paramétrico. Biblioteca de piezas estándar. El lenguaje de programación y las habilidades relacionadas con el software básico de AutoCAD obstaculizan la popularidad de este software.

AutoCAD Designer generará automáticamente vistas 2D totalmente direccionales y todas las anotaciones de dimensiones de las entidades de características 3D según las necesidades del diseñador. La modificación de las dimensiones en cualquier vista actualizará automáticamente la forma y las propiedades físicas de las entidades de características. Las modificaciones a las entidades de características también se propagarán automáticamente a cada vista de dirección y sus dimensiones. La última versión de AutoCAD Designer proporciona funciones de diseño más potentes, como modelado de características de ensamblaje con restricciones dimensionales, verificación de interferencias, generación de listas de piezas, cambios de asociación del modelo de ensamblaje, gestión integral de la estructura del producto y las relaciones de los componentes, etc. Estas estructuras sólidas con características paramétricas avanzadas y sus métodos concisos de generación y modificación hacen de AutoCAD Designer el software CAD más competitivo para el diseño de ingeniería en la plataforma de PC.

⒉Sigraph-desghn

El software de diseño paramétrico bidimensional Sigraph-desghn es un sistema de diseño paramétrico basado en relaciones inteligentes lanzado por la empresa alemana Siemens. La estructura de datos central del sistema es una estructura de datos relacional. Se pueden establecer relaciones entre todos los objetos que el sistema puede identificar, como la conexión entre píxeles, la correspondencia entre vistas, la correspondencia mutua entre fórmulas de diseño y expresiones de diseño, y el ensamblaje. Correspondencia entre dibujos y planos de piezas, y conexiones cinemáticas entre piezas. Para expresar estas relaciones, Sigraph-desghn proporciona variables de conexión geométrica, fracciones, tablas y otras herramientas con las que los diseñadores están muy familiarizados. Al aplicar estas herramientas de manera integral, el conocimiento y las restricciones requeridas para el diseño se pueden expresar y procesar completamente en la computadora. .

Sigraph-desghn es un sistema CAD de diseño mecánico especializado que proporciona a los usuarios la función de establecer una biblioteca paramétrica de piezas de uso común y piezas estándar, admitiendo todo, desde el diseño conceptual hasta el diseño estructural, y desde el diseño de componentes hasta diseño de piezas. También incluye las siguientes características: manejo bidireccional de gráficos y dimensiones, elementos de usuario parametrizables, funcionalidad de capa jerárquica, control de prioridad de visibilidad e interfaces de íconos estructurados orientados a objetos. Sigraph-desghn encarna plenamente la idea de "ingeniería racional".

⒊GS-iCAD

El sistema de dibujo bidimensional paramétrico GS-iCAD se basa en el método de línea auxiliar de dibujo lanzado por Zhejiang Datian Information Co., Ltd. y combina restricciones geométricas, modelado y relaciones. Es un sistema de diseño paramétrico basado en algunas teorías de estructura de datos e inteligencia artificial. Se ejecuta en la plataforma básica Windows 9x/NT y adopta iconización, instrucciones en chino y ayuda en línea para hacer que la estructura de comandos de diseño sea simple y altamente. Inteligente y natural de operar. La interfaz fluida y amigable y la hermosa estructura general facilitan a los usuarios aprender, dominar y operar.

Al diseñar (delinear) bocetos de ingeniería bidimensionales, los diseñadores no pueden estar limitados por la precisión dimensional de los gráficos, pero pueden usar la función de navegación del sistema para diseñar de manera rápida y precisa las funciones y estructuras de las piezas del producto y, finalmente, utilizar el principio de dimensionalidad. restricciones para el diseño Sketch estandariza los bocetos para formar dibujos de diseño de ingeniería 2D totalmente paramétricos y diferentes soluciones de diseño. Es una de las principales herramientas para que las empresas realicen o encarnan la idea de "ingeniería de racionalización".

GS-iCAD es un sistema CAD de diseño mecánico profesional que proporciona a los usuarios una biblioteca de piezas estándar paramétricas y varias bibliotecas de símbolos, y abre la función de creación de bibliotecas para que los usuarios admitan todo, desde el diseño conceptual del producto hasta el diseño concreto. Diseño estructural, desde el diseño de componentes hasta el diseño de piezas.

Fuente: [] Inicio de la plataforma de comercio electrónico de la industria mecánica y eléctrica.