Какие существуют типы параметризации

Параметрическое проектирование

Процесс параметрического моделирования (проектирования) — моделирование (проектирование) с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами.

ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ [parametrization] — элемент системного анализа объекта (процесса), который заключается в выделении существенных воздействующих факторов, их описании и количественной оценке полученных параметров связи.

Двухмерное параметрическое черчение и моделирование

Параметризация двухмерных чертежей обычно доступна в CAD-системах среднего и тяжёлого классов. Однако упор в этих системах сделан на трёхмерную технологию проектирования и, поэтому возможности параметризации двухмерных чертежей практически не используются. Параметрические CAD-системы, ориентированные на двухмерное черчение (лёгкий класс) зачастую являются «урезанными» версиями более продвинутых САПР:

T-FLEX CAD 2D — «Урезанный» вариант T-FLEX CAD 3D от российской компании «Топ Системы». Позволяет создавать полностью параметризованные чертежи. Имеется функция автоматической параметризации.

Solid Edge 2D — «Урезанный» вариант Solid Edge от компании Siemens PLM Software. Программа полностью бесплатна, в том числе для коммерческого применения.

AutoCAD (c некоторыми оговорками) — Начиная с версии 2010 в AutoCAD появилась возможность создавать параметрические чертежи.

AutoCAD Mechanical — специализированное решение для двухмерного машиностроительного проектирования и черчения на базе AutoCAD.

КОМПАС-График — система двухмерного машиностроительного и строительного проектирования и черчения, разработанная компанией АСКОН..

Трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование

Примеры САПР, использующих трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование:

CATIA — САПР тяжёлого класса французской фирмы Dassault Systemes

NX (Unigraphics) — САПР тяжёлого класса от Siemens PLM Software

Creo Parametric (ранее Pro/Engineer) — САПР тяжёлого класса от Parametric Technology Corporation (PTC)

Inventor — САПР среднего класса от Autodesk

Solid Edge — САПР среднего класса от Siemens PLM Software

SolidWorks — САПР среднего класса от SolidWorks Corporation (подразделение Dassault Systemes)

3design CAD — САПР для ювелирного и графического дизайна от французского разработчика Vision Numeric

T-FLEX CAD — российская САПР среднего класса, использующая геометрическую параметризацию от компании Топ Системы

КОМПАС-3D — известная российская САПР среднего класса от компании АСКОН, созданная на основе собственного ядра геометрического моделирования.

Основные типы параметризации

Табличная параметризация заключается в создании таблицы параметров типовых деталей. Создание нового экземпляра детали производится путём выбора из таблицы типоразмеров.

Иерархическая параметризация заключается в том, что в ходе построения модели вся последовательность построения отображается в отдельном окне в виде «дерева построения».

Вариационная или размерная параметризация основана на построении эскизов (с наложением на объекты эскиза различных параметрических связей) и наложении пользователем ограничений в виде системы уравнений, определяющих зависимости между параметрами.

Параметризация простой геометрии

Параметризация сложной геометрии

Вариационная параметризация позволяет легко изменять форму эскиза или величину параметров операций, что позволяет удобно модифицировать трёхмерную модель.

Геометрической параметризацией называется параметрическое моделирование, при котором геометрия каждого параметрического объекта пересчитывается в зависимости от положения родительских объектов, его параметров и переменных.

Параметрическая модель в случае геометрической параметризации, состоит из элементов построения и элементов изображения. Элементы построения (конструкторские линии) задают параметрические связи. К элементам изображения относятся линии изображения (которыми обводятся конструкторские линии), а также элементы оформления (размеры, надписи, штриховки и т. п.).

Геометрическая параметризация даёт возможность более гибкого редактирования модели. В случае необходимости внесения незапланированного изменения в геометрию модели не обязательно удалять исходные линии построения (это может привести к потере ассоциативных взаимосвязей между элементами модели), можно провести новую линию построения и перенести на неё линию изображения

Победитель конкурса «Зачет-2011»

Учебное заведение: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Продукты, применявшиеся при проектировании: T-FLEX CAD 3D.

Параметрическое моделирование

Параметрическое моделирование (параметризация) — моделирование (проектирование) с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» (с помощью изменения параметров или геометрических соотношений) различные конструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок.

Параметрическое моделирование существенно отличается от обычного двухмерного черчения или трёхмерного моделирования. Конструктор в случае параметрического проектирования создаёт математическую модель объектов с параметрами, при изменении которых происходят изменения конфигурации детали, взаимные перемещения деталей в сборке и т. п.

Идея параметрического моделирования появилась ещё на ранних этапах развития САПР, но долгое время не могла быть осуществлена по причине недостаточной компьютерной производительности. История параметрического моделирования собственно началась в 1989 году, когда вышли первые САПР с возможностью параметризации. Первопроходцами были Pro/Engineer (трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование) фирмы Parametric Technology Corporation и T-FLEX CAD (двухмерное параметрическое моделирование) фирмы Топ Системы [1] [2]

Двухмерное параметрическое черчение и моделирование

Параметризация двухмерных чертежей обычно доступна в CAD-системах среднего и тяжёлого классов [неизвестный термин] . Однако ставка в этих системах сделана на трёхмерную технологию проектирования и возможности параметризации двухмерных чертежей практически не используются. Параметрические CAD-системы, ориентированные на двухмерное черчение (лёгкий класс) зачастую являются «урезанными» версиями более продвинутых САПР.

Примеры двухмерных САПР с возможностью параметризации:

• ADEM CAD/CAM/CAPP — интегрированная система, предназначенная для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства.
• T-FLEX CAD 2D — «урезанный» вариант T-FLEX CAD 3D от российской компании «Топ Системы». Позволяет создавать полностью параметризованные чертежи. Имеется функция автоматической параметризации.
• Solid Edge 2D — «урезанный» вариант Solid Edge от Siemens PLM Software. Программа полностью бесплатна, в том числе для коммерческого применения.
• AutoCAD (c оговорками) — начиная с версии 2010, в AutoCAD появилась возможность создавать параметрические чертежи. С версии 2006 в AutoCAD присутствует возможность создавать двухмерные динамические блоки. Динамические блоки фактически представляют собой реализацию табличной параметризации. В вертикальных решениях на базе AutoCAD возможности параметризации обычно значительно шире.
• AutoCAD Mechanical — специализированное решение для двухмерного машиностроительного проектирования и черчения на базе AutoCAD. В AutoCAD Mechanical используется собственный механизм параметризации, не связанный с динамическими блоками базовой системы.
• КОМПАС-График — система двухмерного машиностроительного и строительного проектирования и черчения, разработанная компанией АСКОН.

Трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование

Трёхмерное параметрическое моделирование является гораздо более эффективным (но и более сложным) инструментом, нежели двухмерное параметрическое моделирование. В современных САПР среднего и тяжёлого классов наличие параметрической модели заложено в идеологию самих САПР. Существование параметрического описания объекта является базой для всего процесса проектирования.

Примеры САПР, использующих трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование:

• ADEM CAD/CAM/CAPP — российская САПР среднего класса,
• CATIA — САПР тяжёлого класса французской фирмы Dassault Systemes,
• NX (Unigraphics) — САПР тяжёлого класса Siemens PLM Software,
• Creo Parametric ранее Pro/Engineer — САПР тяжёлого класса Parametric Technology Corporation (PTC),
• Inventor — САПР среднего класса от Autodesk,
• Solid Edge — САПР среднего класса от Siemens PLM Software,
• SolidWorks — САПР среднего класса SolidWorks Corporation (подразделение Dassault Systemes),
• 3design CAD — САПР для ювелирного и графического дизайна от Vision Numeric,
• T-FLEX CAD — российская САПР среднего класса, использующая геометрическую параметризацию, компании Топ Системы,
• КОМПАС-3D — известная российская САПР среднего класса компании АСКОН, созданная на основе собственного ядра геометрического моделирования.

Типы параметризации

Табличная параметризация

Табличная параметризация заключается в создании таблицы параметров типовых деталей. Создание нового экземпляра детали производится путём выбора из таблицы типоразмеров. Возможности табличной параметризации весьма ограничены, поскольку задание произвольных новых значений параметров и геометрических отношений обычно невозможно.

Однако табличная параметризация находит широкое применение во всех параметрических САПР, поскольку позволяет существенно упростить и ускорить создание библиотек стандартных и типовых деталей, а также их применение в процессе конструкторского проектирования.

Иерархическая параметризация

Иерархическая параметризация (параметризация на основе истории построений) заключается в том, что в ходе построения модели вся последовательность построения отображается в отдельном окне в виде «древа построения». В нем перечислены все существующие в модели вспомогательные элементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.

Помимо «древа построения» модели, система запоминает не только порядок её формирования, но и иерархию её элементов (отношения между элементами). Пример: сборки → подсборки → детали.

Параметризация на основе истории построений присутствует во всех САПР использующих трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование. Обычно такой тип параметрического моделирования сочетается с вариационной и/или геометрической параметризацией.

Вариационная (размерная) параметризация

Вариационная или размерная параметризация основана на построении эскизов (с наложением на объекты эскиза различных параметрических связей) и наложении пользователем ограничений в виде системы уравнений, определяющих зависимости между параметрами.

Процесс создания параметрической модели с использованием вариационной параметризации выглядит следующим образом:

• На первом этапе создаётся эскиз (профиль) для трёхмерной операции. На эскиз накладываются необходимые параметрические связи.
• Затем эскиз «образмеривается». Уточняются отдельные размеры профиля. На этом этапе отдельные размеры можно обозначить как переменные (например, присвоить имя «Length») и задать зависимости других размеров от этих переменных в виде формул (например, «Length/2»)
• Затем производится трёхмерная операция (например, выдавливание), значение атрибутов операции тоже служит параметром (например, величина выдавливания).
• В случае необходимости создания сборки, взаимное положение компонентов сборки задаётся путём указания сопряжений между ними (совпадение, параллельность или перпендикулярность граней и рёбер, расположение объектов на расстоянии или под углом друг к другу и т. п.).

Вариационная параметризация позволяет легко изменять форму эскиза или величину параметров операций, что позволяет удобно модифицировать трёхмерную модель.

Геометрическая параметризация

Геометрической параметризацией называется параметрическое моделирование, при котором геометрия каждого параметрического объекта пересчитывается в зависимости от положения родительских объектов, его параметров и переменных.

Параметрическая модель, в случае геометрической параметризации, состоит из элементов построения и элементов изображения. Элементы построения (конструкторские линии) задают параметрические связи. К элементам изображения относятся линии изображения (которыми обводятся конструкторские линии), а также элементы оформления (размеры, надписи, штриховки и т. п.).

Одни элементы построения могут зависеть от других элементов построения. Элементы построения могут содержать и параметры (например, радиус окружности или угол наклона прямой). При изменении одного из элементов модели все зависящие от него элементы перестраиваются в соответствии со своими параметрами и способами их задания.

Процесс создания параметрической модели методом геометрической параметризации выглядит следующим образом:

• На первом этапе конструктор задаёт геометрию профиля конструкторскими линиями, отмечает ключевые точки.
• Затем проставляет размеры между конструкторскими линиями. На этом этапе можно задать зависимость размеров друг от друга.
• Затем обводит конструкторские линии линиями изображения — получается профиль, с которым можно осуществлять различные трёхмерные операции.

Последующие этапы в целом аналогичны процессу моделирования с использованием метода вариационной параметризации.

Геометрическая параметризация даёт возможность более гибкого редактирования модели. В случае необходимости внесения незапланированного изменения в геометрию модели не обязательно удалять исходные линии построения (это может привести к потере ассоциативных взаимосвязей между элементами модели), можно провести новую линию построения и перенести на неё линию изображения.

Примечания

1. ↑История CAD от Marian Bozdoc (перевод на русский)
2. ↑История CAD от Marian Bozdoc (на англ языке)

См. также

• Геометрический решатель САПР
• Трехмерная графика

Ссылки

• Подборка статей, посвящённых параметризации
• Параметризация в КОМПАС 3D
• Параметризация в T-Flex CAD
• Параметризация в SolidWorks
• Проблемы параметризации

Вопрос 49: Классификация параметрических систем. Примеры параметрических систем и их особенности

Классифицировать системы с параллельной параметризацией можно чисто условно, выделяя при этом несколько основных методов их организации: жесткая параметризация, предикатный (Rule-based) подход и объектноориентированное конструирование.

При жесткой параметризации создания модели объекта в системе сохраняется последовательность ее построения. Чаще всего такой подход называют хронологическим (history-based), а процесс моделирования — параметрическим конструированием (parametric design).

Каждая операция и соответствующие ей параметры (значения) записывающем в порядке применения к формируемому объекту. Параметрами операции M O i y i выступать не только числовые значения, но и выражения, соответствующие условиям ее выполнения. При этом конструктор в процессе создания и выражения объекта последовательно и полностью задает все необходимые свичи, однозначно определяя тем самым форму геометрической модели. В таком случае изменение значения какого-либо параметра или переопределение связей влечет за собой автоматическое изменение (модификацию) геометрии модели не требуя от конструктора каких-либо дополнительных редакторских действий.

В режиме жесткой параметризации возможны случаи, когда при изменении параметров геометрической модели решение вообще не может быть найдено, так как часть параметров и установленные связи вступают в противоречие друг с другом. Обычно такие ситуации отслеживает сама система параметризации, выводя при этом сообщения о невозможности построения п выражения. Другими словами, эта технология позволяет, при необходимости, управлять изменением формы конструкции в некоторых пределах, которые определяются интервалом взаимной непротиворечивости всей совокупное i и параметров и наложенных связей.

Существует много способов задания параметров и связей для одной и mu же конструкции. В связи с этим при использовании данной технологии очень важен порядок определения и характер наложенных связей, которые буду т управлять изменением формы конструкции, так как для каждого способа наложения связей интервалы их взаимной непротиворечивости могут быть разными.

При подобном построении графической модели конструктор может использовать вспомогательные построения, например несущие окружности для дуг или предварительно сформированные вспомогательные линии и плоско17 сти для задания положения или ориентации формируемого в дальнейшем элемента конструкции. Все эти вспомогательные конструктивные элементы включаются системой в структуру параметрической модели наряду с остальными компонентами и условиями.

При предикатном (Rule-based) подходе параметрическое описание модели формируется при помощи специфических языков программирования, широко используемых в экспертных системах, например Prolog, Lisp. Описание модели представляет набор правил построения, связывающих отдельные примитивы соответствующими взаимоотношениями. Предикат может задавать дистанцию между примитивами или характер расположения (параллельность, угол, перпендикулярность, касание и т. п.).

Модификация модели производится по цепочке связанных правил, затрагивая только задействованные в изменении компоненты.

Объектно-ориентированная параметризация обеспечивает, во-первых, конструирование модели объекта на основе базовых операций над простыми примитивами. Этот способ является одним из подходов ассоциативною конструирования, с помощью которого определяется поведение геометрической формы при дальнейших изменениях. Он реализуется на основе определенного набора правил и атрибутов, задаваемых при выполнении базовой операции, в дополнение к уже заданным связям и ассоциативной геометрии. Базовые операции являются высокоэффективным инструментом для создания геометрической модели конструкции, инженерного анализа или изготовления.

Во-вторых, объектно-ориентированное моделирование предоставляет в распоряжение пользователя макрофункции, ранее определенные как последовательность действий, использующих булевы операции. Например, сквозное отверстие может быть представлено как булева операция вычитания цилиндра достаточной длины. Базовые операции также могут иметь и дополнительные атрибуты, которые используются в других приложениях, таких, как анализ и изготовление. При этом существуют несколько ограничений. В частности, используемая базовая операция должна быть полностью определена, и здесь прослеживается схожесть с механизмом жесткой параметризации. После выполнения базовой операции ее топология должна сохраняться и распознаваться как базовая операция (отверстие, паз и т. д.), а также позволять изменять определяющие ее геометрические параметры (диаметр, глубина и т. д.). Определение базовой операции должно включать в себя правила, описывающие поведение геометрической формы, а также средств контроля 18 соблюдения этих правил после выполнения базовой операции. Например, сквозное отверстие должно оставаться таковым, в то время как форма модели подвергается изменению.

В-третьих, для повышения эффективности процессов САПР при параллельной параметризации приложения для формирования документов (чертежей), инженерного анализа и изготовления должны иметь доступ к ранее созданному описанию объекта, не требуя при этом от пользователя дополнительной информации об объекте.

Следует отметить, что последнее условие относится к моделированию 3х мерных моделей, тогда как первые 2 применимы как к двухмерным, так и к трехмерным моделям. Большинство коммерческих систем используют именно объектно-ориентированный подход параметризации.

Достоинством всех методов параллельной параметризации является высокая степень автоматизации процессов формирования и модификации модели.

Основные недостатки — частая невозможность импортирования подобных параметрических моделей в другие системы и неспособность автоматического построения в них параметрических моделей ранее созданных непараметрических изображений конструкторских объектов.

Первый недостаток определяется тем, что общепринятые электронные форматы обмена графической информацией (DWG, DXF, STEP, IGES и т. п.) не предполагают сохранения данных ни о способах, ни о последовательности формирования графических примитивов модели. В этих файлах не содержится информация ни об отношениях и связях между этими примитивами, ни о связях параметров каждого примитива с параметрами модели (с установленными в ней размерными обозначениями). В связи с этим импортирование параметрических описаний из одной системы в другую бессмысленно, так как импортированные модели оказываются непараметрическими.

Второй недостаток связан с тем, что системы параллельной параметризации не предназначены для параметризации непараметрических описаний, Так как их разработчики, вероятно, считают, что это делать нецелесообразно, Если их система и так работает эффективно.

В таких случаях приходится заново осуществлять полную перерисовку и изображения в системе, которая обеспечивает свой процесс внутренней параметризации. Компания РТС разработала геометрическое ядро Granite One для своих систем, которое служит для создания ассоциативно совместимых друг 19 с другом CAD/CAM/CAE-систем и приложений. Granite заключает в себе возможности, позволяющие различным приложениям совершенно естественно читать файлы друг друга без использования трансляторов, анализировать прочитанную информацию и создавать новую геометрию. Ядро Granite включает в себя библиотеки, позволяющие осуществлять ассоциативное моделирование, а также среду разработки для быстрого создания и отладки приложений, написанных на Granite. Компании-разработчики прикладных систем и приложений, работающих с твердотельными моделями, могут использовать возможности Granite One по созданию интеллектуальных операций формирования графических объектов (фичерсов) в качестве функционального ядра моделирования своих систем, а также для совместимости с другими CAD/CAM/CAE-системами, тоже написанными на Granite. Однако широкого распространения для обмена параметрическими моделями между системами различных разработчиков это ядро пока не получило. 

results matching » «

No results matching » «

1.1 Основные понятия и типы параметризации

Параметризация — это моделирование с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» (с помощью изменения параметров или геометрических отношений) различные конструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок. Параметрическое моделирование существенно отличается от обычного двухмерного черчения или трёхмерного моделирования. Конструктор, в случае параметрического проектирования, создаёт математическую модель объектов с параметрами, при изменении которых происходят изменения конфигурации детали, взаимные перемещения деталей в сборке и т. п.

Параметризация двухмерных чертежей обычно доступна в CAD-системах среднего и тяжёлого классов.

Параметризация делится на три типа: иерархическую, вариационную и геометрическую параметризации.

Иерархическая параметризация (параметризация на основе истории построений) заключается в том, что в ходе построения модели вся последовательность построения отображается в отдельном окне в виде «дерева построения». В нем перечислены все существующие в модели вспомогательные элементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.

Параметризация на основе истории построений присутствует во всех САПР использующих трёхмерное твердотельное параметрическое моделирование. Обычно такой тип параметрического моделирования сочетается с вариационной и/или геометрической параметризацией.

Вариационная или размерная параметризация основана на построении эскизов (с наложением на объекты эскиза различных параметрических связей) и наложении пользователем ограничений в виде системы уравнений, определяющих зависимости между параметрами.

В случае необходимости создания сборки, взаимное положение компонентов сборки задаётся путём указания сопряжений между ними (совпадение, параллельность или перпендикулярность граней и рёбер, расположение объектов на расстоянии или под углом друг к другу и т. п.).

Вариационная параметризация позволяет легко изменять форму эскиза или величину параметров операций, что позволяет удобно модифицировать трёхмерную модель.

Геометрической параметризацией называется параметрическое моделирование, при котором геометрия каждого параметрического объекта пересчитывается в зависимости от положения родительских объектов, его параметров и переменных.

Параметрическая модель, в случае геометрической параметризации, состоит из элементов построения и элементов изображения. Элементы построения (конструкторские линии) задают параметрические связи. К элементам изображения относятся линии изображения (которыми обводятся конструкторские линии), а также элементы оформления (размеры, надписи, штриховки и т. п.).

Геометрическая параметризация даёт возможность более гибкого редактирования модели. В случае необходимости внесения незапланированного изменения в геометрию модели не обязательно удалять исходные линии построения (это может привести к потере ассоциативных взаимосвязей между элементами модели), можно провести новую линию построения и перенести на неё линию изображения.