ZWCAD《參數化設計》項目綜述

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1、ZWCAD 參數化設計綜述 1 傳統(tǒng) CAD 繪圖技術的不足 傳統(tǒng)的 CAD 繪圖技術用固定的尺寸值定義幾何元素，輸入的每一條線都有 確定的位置，在修改和編輯已有圖形時，只能一個圖元一個圖元地修改，反復進 行大量的刪除和重畫操作。因此，從某種意義上說，一般的 CAD 系統(tǒng)只是做到 了將制圖員的工作環(huán)境從圖板上移到了計算機上。傳統(tǒng)的 CAD 技術在幾何造型 和工程圖的發(fā)展中起了相當大的作用，但在實際應用中，人們逐漸發(fā)現它們存在 著某些嚴重不足，主要表現在以下幾個方面。 1、 無法支持快速的設計修改和有效地利用以前的設計結果。傳統(tǒng)的CAD只 記錄了產品的形狀坐標信息，這樣一來，即使一個很小的

2、設計修改也往往會導致 對以前大量設計努力的放棄。 2、 無法很好地支持設計的一致性維護工作。傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)沒有記錄下設 計對象內部元素相互之間的關系，在設計修改時，某一局部的改動不能自動反映 到相關部分的變動，需要設計人員手工修改，這樣往往不能保證設計要求在設計 反復時得到可靠的保證。 3、 不符合工程設計人員的習慣。工程設計往往是通過定義一個結構草圖作 為原型，通過一些高層次的設計指令不斷定義約束和調整參數值，逐步細化以達 到最佳的設計結果。而傳統(tǒng) CAD 系統(tǒng)面向具體幾何形狀，所能處理的只是圖形 元素的幾何信息，僅僅記錄了幾何形體的精確坐標信息，而大量豐富的具有實際 工程意義的幾何拓

3、撲、尺寸約束信息和功能要求信息均被丟棄，其應用僅局限于 產品的詳細設計階段。 4、 無法支持并行設計過程。一個復雜的設計對象，需要多個設計人員多方 面、多層次和多階段設計活動的參與，這就要求從一開始就考慮到產品從設計到 最終消亡的整個生命周期的所有因素，強調設計過程的并行協(xié)調。傳統(tǒng) CAD 系 統(tǒng)支持的只是順序的設計方法，無法支持并行的設計過程。在 CAD 系統(tǒng)中采用 參數化設計技術可以克服以上四個方面的不足。 2 二維參數化設計簡介 一個完整的CAD系統(tǒng)，應由科學計算、圖形系統(tǒng)和工程數據庫等組成。若 加入人工智能和專家系統(tǒng)技術，可大大提高設計的自動化水平，可對產品進行總 體方案設 計，

4、實現對產品設計的全過程提供支持。科學計算包括有限元分析、 可靠性分析、動態(tài)分析、產品的常規(guī)設計和優(yōu) 化設計等;圖形系統(tǒng)包括幾何（特征） 造型、自動繪圖（二維工程圖、三維實體圖）、動態(tài)仿真等;工程數據庫對 設計過 程中需要使用和產生的數據、圖形、文檔等進行存貯和管理。 傳統(tǒng)意義上的CAD系統(tǒng)（軟件）技術已進入了成熟的發(fā)展時期，今后CAD技術 的總體發(fā)展趨勢是不斷地向設計、產 品、開發(fā)和應用的全過程拓展其內涵，在 更高的層次上、更廣泛的范圍內，向智能化與一體化、集成化與并行工程 、通 用化與標準化以及商品化與實用化等方向發(fā)展。 目前CAD軟件一般分為三維造型設計軟件和二維工程設計（或繪圖）軟件

5、，它 們的參數化設計方法也不同。三維造 型設計軟件用于產品的實體造型，其主要 技術為參數化特征造型（構造三維模型）技術，代表產品為 Por/Engineer 、 I-Deas、 CADDS-5、GS-CAD2000等等。二維工程設計（繪圖）軟件用于產品的工程圖（二維平 面）設計， 其主要技術為構造幾何約束以實現尺寸驅動的參數化設計和繪圖，代 表產品為 Sigraph-desghn、 AutoCAD Designer、 GS-ZDDS 等等。 在二維CAD系統(tǒng)中，系統(tǒng)參數化技術分為參數化設計（Parameric Design）和參 數化繪圖（Parameric Drawi ng ）兩種。該兩種

6、技術所代表的設計思路不同，即參數 化設計以設定驅動參數和尺寸驅動為主要技術原理，而參數化 繪圖則以計算機 高級語言編程使具體圖形實現參數化為主要技術原理。 參數化設計的主體思想是用幾何約束、工程方程與關系來說明產品模型的形 狀特征，從而達到設計一簇在形狀或功 能上具有相似性的設計方案。目前，能 處理的幾何約束類型基本上是組成產品形體的幾何實體公稱尺寸關系和尺寸 之 間的工程關系，因此，參數化造型技術又稱初次驅動幾何技術。參數化實體造型 中的關鍵是幾何約束關系的提取 和表達、幾何約束的求解以及參數化幾何模型 的構造。目前二維參數化技術已發(fā)展得較為成熟，在參數化設計與繪圖方面已得 到了廣泛應用。

7、 2.1 何謂參數化設計 參數化設計(Parameric Design)也稱變量化設計(Variational Design)是美國麻 省理工學院 Gossard 教授提出 的，它是 CAD 領域里的一大研究熱點。近十幾年 來，國內外從事CAD研究的專家學者之所對其投入極大的精力和熱 情進行研究， 是因為參數化設計在工程實際中有廣泛的應用價值。 在有關 CAD 的科技書刊或論文中經常出現下列術語：參數化設計、草圖設計、 參數化繪圖、圖形參數化等。何謂參 數化設計?為了回答這個問題，首先要搞清 參數化設計的目的。軟件設計者無論采用何種方法，基于何種環(huán)境開發(fā) 參數化 設計系統(tǒng)，其目的都是通過

8、圖形驅動(或尺寸驅動)方式在設計繪圖狀態(tài)下修改圖 形。參數化設計通常是指 軟件設計者為繪圖及修改圖形提供一個軟件環(huán)境，工 程技術人員在這個環(huán)境下所繪制的任意圖形均可以被參數化， 修改圖中的任一 尺寸，均可實現尺寸驅動，引起相關圖形的改變。參數化的設計方法正是解決這 一問題的有效途徑。 參數化設計(Parametric Design)，就是根據產品零部件的性能參數，確定其幾 何形狀或結構尺寸的一種設計方法。也就是說把這些尺寸看成是“設計條件”的函 數，當設計條件改變時，零、部件圖形的尺寸可以隨時得到相應改變。 參數化設計有兩種涵義： 1、 繪圖軟件本身具有參數化功能。 任何交互式的尺寸改動

9、都會導致整個模型的改變，也就是說，只要修改了模 型中的某一個尺寸，則整個圖形中與此相關的尺寸都會自動更新。這種方法主要 適用與結構不是太復雜的圖形。 2、 應用程序具有參數化功能。 通常由用戶或第三方開發(fā)出的一些應用程序，主要針對某一領域具體問題， 進行參數化設計。即該應用程序負責與用戶交互，當需要修改某一尺寸時，應用 程序負責更新該尺寸及與之相關的其他尺寸。這種方法的編程量很大，另外，要 修改圖形時，需要重新運行程序。 草圖設計是近十年出現的新提法，具有草圖設計功能的系統(tǒng)，允許用戶在設 計繪圖中首先進行草圖設計，即不必關 心線段連續(xù)是否準確，線段是否水平或 垂直，在草圖上標出重要的尺寸

10、，系統(tǒng)會自動使線段連接準確及位置準確， 從 而實現尺寸驅動。草圖設計與參數化設計的目的是相同的，盡管草圖設計的設計 階段有一定的靈活性，但有些 CAD 系統(tǒng)已具備正交功能和目標捕捉功能，因此， 草圖設計實質上也可以統(tǒng)一到參數化設計上來。 2.2 參數化設計的基本思想 參數化設計系統(tǒng)中涉及到的基本技術和思想主要有：輪廓(Profile)、草繪 (Sketching)、尺寸驅動(Dimension Drive)、變量驅動、設計合理性檢查和動態(tài)導航 (Dyn amic Navigator)等。 1、 用輪廓法體現設計思想 參數化設計系統(tǒng)引入了輪廓的概念，輪廓由若干首尾相接的直線或曲線組 成，

11、用來表達實體模型的截面形狀或掃描路徑。輪廓上的線段(直線或曲線)不能 斷開、錯位或者交叉。整個輪廓可以是封閉的，但也可以是不封閉。 雖然輪廓與生成輪廓的原始線條看上去幾乎一模一樣，但是它們有本質的區(qū) 別。輪廓上的線段不能隨便被移到別處，而生成輪廓的原始線條可以隨便地拆散 和移走。這些原始線條與通常的二維繪圖中的線條本質上是一樣的。 2、 尺寸驅動 如果給輪廓加上尺寸，同時明確線段之間的約束，計算機就可以根據這些尺 寸和約束控制輪廓的位置、形狀和大小。計算機如何根據尺寸和約束正確的控制 輪廓是參數化的一個技術關鍵。 所謂尺寸驅動就是當設計人員改變了輪廓尺寸數值大小時，輪廓將隨之發(fā)生 相應

12、的變化。 3、 變量驅動 變量驅動也叫做變量化建模技術。變量驅動將所有的設計要素如尺寸、約束 條件、工程計算條件甚至名稱都視為設計變量，同時允許用戶定義這些變量之間 的關系式以及程序邏輯，從而使設計的自動化程度大大提高。變量驅動進一步擴 展了尺寸驅動這一技術，給設計對象的修改增加了更大的自由度。 4、 相互制約 所有的零件在裝配中都不是孤立存在的，在參數化設計系統(tǒng)中，一個零件的 尺寸可以用其他零件上的尺寸和位置參數來確定，這樣做可以保證這些零件裝配 后自動具有相吻合的尺寸，從而減少人為的疏忽。 5、合理性檢查 在傳統(tǒng)的人工設計工程中，尺寸不足、多余和相互矛盾是很難避免的，然而 在參

13、數化設計系統(tǒng)中，計算機能夠幫助設計人員正確地標注尺寸，過多和過少的 尺寸都能被計算機發(fā)覺，計算機會在適當的時候向設計人員顯示提示信息。 6、動態(tài)導航 動態(tài)導航提供了一種指導性的參數化作圖手段，與設計人員達成某種默契， 從而提高設計效率。根據當前光標位置，動態(tài)導航能猜測用戶意圖，然后用直觀 的圖標將所猜測的約束顯示在相關圖形的附近。 7、結構規(guī)劃 在進行產品的設計前，根據產品的設計要求，對產品的整個設計需要進行大 概的勾勒。這種前瞻性的勾勒主要是確定產品的重要參數，而不涉及產品的具體 細節(jié)，屬于概念設計的范疇，這被稱為結構規(guī)劃。在以后的設計中，產品的裝配 和零件設計可以引用結構規(guī)劃中定義

14、的參數，這樣從總體上保持設計的一致性。 2.3 參數化設計的實現方法 近十幾年來，國內外學者對參數化設計，從方法上做了大量的研究和嘗試， 取得了重大成果，目前參數化設計方法 主要有以下幾種： 2.3.1 基于幾何約束的數學方式 利用尺寸約束建立方程組，將幾何約束轉變?yōu)橐幌盗幸蕴卣鼽c為變元的非線 性方程組，對于給定的約束，通過數值 方法解非線性方程組，一次解出所有特 征點的坐標值，確定出幾何細節(jié)。采用該方法必須輸入充分且一致的尺寸約 束， 才能求解約束方程組。 2.3.2 基于幾何推理的人工智能方法 人工智能的發(fā)展，促進了參數化設計方法的發(fā)展，產生了幾何推理法。這種 方法又有兩個方面

15、：一是建立在專家系 統(tǒng)的基礎上，采用謂語表示幾何約束， 通過推理機制導出幾何細節(jié)。這種方法可檢驗幾何約束模型的合理性并能處 理 局部修改，但系統(tǒng)龐大，對遞歸約束無法處理。二是擴展現有的數據結構，使其 包含拓撲信息，并通過程序實現 從幾何約束到幾何細節(jié)的推理。 2.3.3 基于特征的實體造型方法 特征是作為捕捉設計者意圖的方式而提出的，以取代用直線、圓弧、圓等基 本幾何元素構圖的方式。特征實體具有 一定的智慧，它們不但具有明確的工藝 特征結構，而且能始終記憶自己的功能屬性和與其它相關實體的適應關系。 修 改某一特征實體，會自動引起整個設計模型的相關變化，其中包括實體本身的物 理量（如質心和慣

16、性矩等數據） 的變化。例如，孔特征會始終記憶自己當前的形狀、 位置和負體積特征，機械設計師能利用自己熟悉的工藝特征（ 如孔、倒角、倒圓 等），而非純幾何意義上的體素來組織設計意圖，使設計變得容易。 2.3.4 基于關系的建模方法 以關系型數據結構構造參數化模型是德國西門子公司首先提出來的。在系統(tǒng) 內，關系可建立在所在系統(tǒng)能識別的對 象之間，也可在任意大的模型中建立任 意復雜的關系模型，這種關系的建立過程是以符合設計師設計習慣的、非常 簡 便自然的方式進行的。關系模型的建立能方便地進行修改以適應不同用戶的特殊 要求，從而大大提高設計速度。⑸.基于作圖輔助線法 工程設計人員在設計繪圖時，往往

17、先畫一些基準線，稱為輔助線，由輔助線 出發(fā)一步步繪圖，先勾畫總體輪廓，然 后再作細化處理完成圖紙的繪制。系統(tǒng) 把幾何約束及矢量圖等方法，交互地建立工程圖紙的參數化模型上，實現對 任 意尺寸的參數化設計。 3 典型的參數化設計系統(tǒng) 七十年代末，美國麻省理工學院 Gossard 教授提出了他的參數化設計思想， 但他的倡導在當時 CAD 領域并未引起重視 ，直到 1987 年底美國 PTC 公司 （Parametric Tech no logy Corporati on）推出了以參數化、特征設計為基礎的新一代 實體造型軟件Pro/Engineer后，CAD領域才真正認識到參數化設計的巨大威力。

18、而德國西門子公司提出把初次設 計從生產過程中分離出去，通過標準化、系列 化來減少產品零件數量的“合理化工程”思想，使具有參數化設計功能 的 CAD 系 統(tǒng)，進一步把初次設計從生產過程中分離出來，有效地縮短設計周期，提高生產 效率和經濟效益。 現在許多著名的 CAD 系統(tǒng)（如 UG-II、 I-DEAS， Applicon， CV， Euclid 等）均已 增加了參數化設計功能。應用 于PC機上典型的參數化系統(tǒng)是AutoCAD Designer、 Sigraph-desghn 和 GS-ZDDS 等。 3.1 AutoCAD Designer 美國Autodesk公司的AutoCAD De

19、signer二維參數化設計軟件是基于特征的 參數化設計軟件，它運行于 AutoCAD 平 臺之中，采用與其一致的交互界面，以 便于用戶學習和掌握。它使機械設計師能草繪出具有完整尺寸約束的二維圖 形。 在勾畫二維草圖時，設計者不必拘于精確的尺寸數值，以便能先著力于零部件的 功能和結構設計，而后可利用尺寸約束的機制來規(guī)范草圖。但由于AutoCAD平 臺的核心技術并不具有參數化設計技術，導致 AutoCAD Designer 二維參數化設 計軟件在應用上存在著種種影響繪圖速度的因素，同時，建立參數化標準零件庫 方面需要使用者熟練 掌握有關AutoCAD基礎軟件的編程語言和技巧，妨礙該軟 件的普及。

20、 AutoCAD Designer 會按照設計者的需要由三維特征實體自動生成各向二維 視圖及全部尺寸標注，在任一視圖中修 改尺寸，均會自動更新特征實體的形狀 及物理屬性，而對特征實體的修改也會自動傳給各向視圖及其尺寸標注。 AutoCAD Designer 的最新版本提供了更為強勁的設計功能，如具有尺寸約束的裝 配特征造型、干涉檢查、明細表 生成、裝配模型關聯(lián)變化、產品結構和零部件 關系的全面管理等。這些先進的參數化特征實體結構及其簡明的生成 和修改方 法，使AutoCAD Designer成為PC平臺上用于工程設計方面最富競爭力的CAD軟 件。 3.2 Sigraph-desghn S

21、igraph-desghn二維參數化設計軟件是德國西門子(Siemens)公司推出的基于 智能關系型的參數化設計系統(tǒng)。 該系統(tǒng)核心數據結構是關系型數據結構，關系 可在系統(tǒng)能識別所有對象之間建立，如圖素之間的聯(lián)系，視圖之間的 對應關系， 設計公式與設計表達式的相互對應關系，裝配圖與零件圖之間的對應關系，零件 間的運動聯(lián)系。為表達 這些關系， Sigraph-desghn 提供了設計師非常熟悉的幾何 聯(lián)系變量與分式、表格等工具，通過綜合應用這些工具 ，設計所需的知識與約 束可在計算機內獲得充分的表達和處理。 Sigraph-desghn是專門的機械設計CAD系統(tǒng)，為用戶提供了建立常用件和標 準件

22、參數化圖庫功能，支持從概念設 計到結構設計，從部件設計到零件設計。 它還包含以下功能：圖形與尺寸的雙向驅動、可參數化的用戶元素、分級 式層 功能、可見性優(yōu)先級控制和面向對象的結構化圖標界面等。Sigraph-desghn充分 體現了“合理化工程”的思想 。 3.3 GS-iCAD GS-iCAD 參數化二維繪圖系統(tǒng)是浙大大天信息有限公司推出的基于作圖輔助 線方法并結合幾何 約束、實體造型、關系型數據結構以及人工智能等部分理論 的參數化設計系統(tǒng)，它運行在Windows 9x/NT基礎平臺上，采用圖標化、指令 全漢化和在線幫助，使設計命令結構簡單、智能化程度高、操作自然流暢、界面 友好、整 體

23、結構美觀大方，便于用戶學習、掌握與操作。設計者在設計 （勾畫） 二維工程草圖時，可不拘于圖形的尺寸精確 性，利用系統(tǒng)的導航功能，快速、 準確地進行產品零部件的功能與結構設計，最后以尺寸約束的原理來對草圖規(guī)范 草圖，形成全參數化二維工程設計圖和不同的設計方案。是企業(yè)實現或體現“合 理化工程”思想的主要工具之一。 GS-iCAD是一套專業(yè)機械設計CAD系統(tǒng)，它向用戶提供了參數化標準件圖庫 和各種符號庫，并向用戶開放建庫功 能，支持從產品概念設計到具體結構設計， 從部件設計到零件設計。 4 參數化繪圖技術 在工程設計中，一方面，進行新產品設計時不可避免地需要多次反復修改， 需要進行零件結構和尺

24、寸的綜合協(xié)調、優(yōu)化。另一方面，從大量機械、電子等系 列產品的圖紙中可以發(fā)現，同一種基本結構形式的零部件，其圖形結構具有一定 的相似性，往往只是尺寸的大小不同，其圖形隨尺寸參數的變化而相應變化。特 別是對于結構定型的產品設計，需要針對用戶的需求提供不同噸位、功率、規(guī)格 的產品型號進行設計，以便形成系列。因此，希望有一種比交互式繪圖更方便、 更高效、更適合結構相似圖形繪制的方法。參數化方法比較好的解決了這一問題， 在實際工程設計中得到了非常廣泛的應用。 4.1 參數化編程原理及步驟 圖形的描述可以分為三部分：圖形的拓撲關系，圖形的幾何參數（如點的坐 標)以及這些幾何參數與圖形結構參數(如圖形的

25、長和寬等)之間的聯(lián)系。 參數化編程方法的實質，就是將圖形信息記錄在程序中。它用一組變量記錄 圖形的幾何參數，用一些類似上述關系的賦值語句表達這些幾何參數與結構參數 之間的關系，然后再調用一系列繪圖語句來描述圖形的拓撲關系。這種方法的優(yōu) 點是程序一旦編制完畢，操作非常方便，用戶不需要調用交互繪圖命令逐條地繪 制圖形，只需向程序提供繪圖所要求的一些參數，并且尺寸參數也可直接從其他 分析、設計程序獲得。但它也有局限性。第一，編程調試過程比較美滿 ;第二， 程序完成，圖形的結構也就固定，若想改變結構，只能修改程序。所以，這種方 法特別適用于結構固定的系列化產品，如標準零件和結構不便的常用零件。 圖形

26、參數化程序編寫步驟如下： 1、分析圖形的拓撲關系及其變化規(guī)律，提煉出圖形結構參數; 2、建立圖形結構參數與幾何參數之間的關系，構建圖形的參數化模型; 3、編制、調試圖形程序。 4.2 圖形參數的確定 通常，圖形參數化程序的控制參數有四類： (1)位置參數：確定圖形位于零 件圖上的定位基點坐標;(2)方位參數：確定圖形的方位;(3)結構參數：確定圖形的 結構形狀;(4)控制參數：控制圖形的結構或視圖的方向。 在確定具體圖形參數時，需要根據圖形的具體情況，通常可以從以下幾方面綜合 考慮： 1、要保證圖形參數可以唯一地確定圖形。對于抽象的幾何圖形，一般用幾 何尺寸作為圖形參數。為保證圖形

27、參數唯一地確定圖形，可事先對圖形進行尺寸 試標注，或者用一組參數試畫圖形。 2、機械圖中的圖形已不再是抽象的幾何圖形，而是表示具體零件的結構， 因此參數的名稱和定義應盡量結合工程實際。 3、優(yōu)先考慮將描述零件規(guī)格、性能的參數作為圖形參數。 4、為便于用戶操作，參數的個數應盡量少。 5、在不影響對零件表達的情況下，圖形的某些部分可采用簡化畫法，或使 其與某些參數建立一定關系，從而省去一些參數。 6、為便于參數輸入操作，在程序編制時可采取不同的輸入方式。參數較少 時可以用交互輸入方法，參數較多時可以采用數據文件方式。 5 AUTOCAD2010 參數化功能介紹 參數化特性是Auto

28、CAD 2010中新增的功能，這個功能能夠使AutoCAD對象 變得比以往更加智能！參數化繪圖的兩個重要組成部分幾何約束和尺寸現在都已 經集成在AutoCAD2010中。 5.1 基本概念 5.1.1 參數化約束概念 在工程的設計階段，通過約束，可以在試驗各種設計或進行更改時強制執(zhí)行 要求。對對象所做的更改可能會自動調整其他對象，并將更改限制為距離和角度 值 通過約束，用戶可以: ?通過約束圖形中的幾何圖形來保持設計規(guī)范和要求 ?立即將多個幾何約束應用于對象 ? 在標注約束中包括公式和方程式 ? 通過修改變量值可快速進行設計修改 有兩種常用的約束類型： 幾何約束：控制對象相

29、對于彼此的關系 尺寸（標注）約束：控制對象的距離、長度、角度和半徑值 最佳經驗：建議首先在設計中應用幾何約束以確定設計的形狀，然后應用標 注約束以確定對象的大小。 5.1.2 使用約束進行設計 創(chuàng)建或更改設計時，圖形會處于以下三種狀態(tài)之一： ? 未約束：未將約束應用于任何幾何圖形。 ? 欠約束：將某些約束應用于幾何圖形。 ? 完全約束：將所有相關幾何約束和標注約束應用于幾何圖形。完全約束 的一組對象還需要包括至少一個固定約束，以鎖定幾何圖形的位置。 因此，有兩種方法可以通過約束進行設計： ? 可以在欠約束圖形中進行操作，同時進行更改，方法是：使用編輯命令 和夾點的組合，添加或

30、更改約束。 可以先創(chuàng)建一個圖形，并對其進行完全約束，然后以獨占方式對設計進 行控制，方法是：釋放并替換幾何約束，更改標注約束中的值。 5.2 參數化：幾何約束 幾何約束支持對象或關鍵點之間建立關聯(lián)。傳統(tǒng)的對象捕捉是暫時性的，而 現在，約束被永久保存在對象中，以能夠更加精確的實現設計意圖。例如，您可 能希望兩條線段始終保持垂直狀態(tài)，或使一個弧形和一個圓形始終保持同心狀 態(tài)。我們可以利用“參數化”選項卡添加和控制幾何約束。同時也可以使用“ 幾何 約束”命令進行。添加幾何約束時只需選擇一個幾何約束工具（例如 “平行”）， 然后選擇兩個我們希望保持平行關系的對象。選擇的第一個對象非常重要，因為

31、第二個對象將根據第一個對象的位置進行平行調整。所有的幾何約束都遵循這個 規(guī)則。 約束特性快速入門： -重合+確保兩個對象在一個持宦點上重合」此特定點.也可以位于經過延畏的對象之上.4 y共線：使第二個對象和第一飾寸象位于同一牛直線上.* 日心1使兩個弧形、園形氏瞞凰形?（莎三肴中的任意兩個）?諜持同心關系-* ?固定：將對象上的一點固宦在世界坐標系的某一坐標上.亠 "平行：使兩條竝段或多段線段保持平行關系.（垂直：使兩條線段或多段線段保持垂直關系。\ R水平：使—奈線段或一個對象上的兩仝點保持水平.f平行于X軸）° 4 !豎直：使一條線段或一H寸象上的兩個點保持豎直為平

32、行于Y軸）° * 正切：使兩個對象（例如一于弧■形和一條直線》保持正切關系.* 卞相連：將一條樣條線連接到另一祭直綣弧線、多線段或樣條線上，同時4呆持G2連綻性.* ［口對稱：相當于—沖鏡像命年若干對象在此項操作后-始線保持對稱關系.* =相等：一種實時的保存工具，因対總能夠使任育兩條直線始銭保持等長，或使兩個圓形具有相等的 半徑.修改其中「亍對象右，另一年對象將自動更新！此處還包含一亍毬夫的多功能選項.* 對象上的幾何圖標表示所附加的約束?？梢詫⑦@些約束欄拖動到屏幕的任意 位置，也可以通過選擇 ribbon 界面上的“隱藏全部”或“顯示全部”功能將其隱藏或 恢復?！帮@示”選項選擇希

33、望顯示約束欄的對象。還可以利用“約束設置管理器”對 多個約束欄選項進行管理。 自動約束這是一款有史以來最棒的工具！選定一組之前繪制的對象后， AutoCAD 將自動根據我們的需求對其進行約束。利用“約束設置管理器”中的“自 動約束”選項卡，能夠設置優(yōu)先級和容差等參數，同時如果我們不想使用 ribbon 界面，“約束設置”命令也可以實現相同的效果。 5.3 參數化：尺寸約束 AutoCAD 中的幾何體和尺寸參數之間始終保持一種驅動的關系。我們繪制一 條長度適當的線段，然后修改它的尺寸參數。根據尺寸對幾何體進行驅動意味著 什么？當我們改變尺寸參數值時，幾何體將自動進行相應更新！

34、“尺寸約束”位于 ribbon 界面中“參數化”選項卡的中部。同樣我們也可以使用“尺寸約束”命令。 arame^ric Hide All Oimensiarial Show Dynamic Constraints Lin 亡前 Aligrwd View Manage Output Express TddI AutoCAD 2010 我們可以在這里找到標準類型的尺寸，而且這些尺寸能夠對幾何體進行驅 動。例如，我們使用“半徑”選項改變一個圓形的尺寸，然后通過簡單地改變尺寸 參數值對該圓形進行控制。如此，對幾何體進行尺寸約束、尺寸變更和尺寸限定 就變得容易很多了。當兩個孔需要

35、始終保持3mm的間距時，就可以通過尺寸約 束強制 保持此距離，而幾何體其它部分發(fā)生的任何變化都不會對其產生影響。 同時，我們還可以使用"尺寸約束(DIMCONSTRAINT)”命令將傳統(tǒng)的尺寸轉化為 新的約束尺寸。 Exp... Constraints Name ：-■ Dtmenseonal :' di日 1 S radl fiSangl Value bolt_hole/2 0.50 .5 0.50 120 120 Arm2；l 4.00 5 5.00 “鎖定”圖標能有效區(qū)分約束尺寸和傳統(tǒng)尺寸。它們的尺寸是恒定縮放的(始 終保持同一尺寸)，幾何約束尺寸不可

36、變更。每個圖標都指定一個名稱，例如 D1或Ang1?？梢酝ㄟ^參數管理器對這些名稱進行全面定制，此外，我們還能創(chuàng) 建我們自己的用戶參數。同時可以根據其它參數值對表達式進行設置。 aVdrml 宜 arm2 User Variables 1.00 bolt_hole 6 of 6 parameter^displayed 約束設置管理器能夠對尺寸約束的顯示進行控制。可以利用其只顯示參數值 而不顯示表達式，或關閉“鎖定” 圖標。 通過雙擊尺寸文本或在參數管理器中改變參數值，對尺寸約束進行編輯也會 變得非常簡單快捷。還可以將約束更名為我們更喜歡或者更恰當的名稱。變更為 尺寸約束可以打

37、印嗎？一般來說都會產生疑問，但是只需選定希望打印的尺寸， 然后使用“特性管理器”將其 轉化為標注尺寸即可。您還可以控制樣式和大小。 而且令人高興的是，它們仍為標注智能幾何約束，這意味著我們依舊可以簡 單方便地通過雙擊改變這些參數值！ 同時要提醒大家，如果您希望從一開始就使用標注尺寸，請將 "CCONSTRAINTFORM”系統(tǒng)變量設為“1”或在"尺寸約束”命令中選擇"形狀”選項。 上面只是對 AUTOCAD2010 所提供的參數化功能進行了簡單的介紹，如果想 詳細里了解此功能，最好的方法還是自己試用 AUTOCAD2010 的參數化功能，此 處不再進行詳細的介紹。 6 Z

38、WCAD 參數化設計愿景與范疇定義 2009年，Autodesk發(fā)布了AutoCAD 2010,其中最顯著的新功能是提供了通用的2D參數 化設計功能。該功能和專業(yè)的二次開發(fā)商提供的參數化功能相比，雖然沒有提供豐富的行業(yè) 相關的參數化庫和更加細致化的功能，但是卻為實現這些功能提供了堅實的基礎，大大降低 了開發(fā)參數化尺寸驅動類型的二次開發(fā)應用的門檻。同時Aut oCAD2010的2D參數化設計在功 能的交互上非常人性化，提供了值得贊許的可視化約束關系和界面編輯，在命令行和鼠標操 作兩種方式上都做到很精致，是其他參數化二次開發(fā)軟件無法比擬的。 AutoCAD 2010的發(fā)布，在功能上又拉大了和Z

39、WCAD的差距，一些客戶立即做出反應要求 我們兼容Auto CAD的參數化功能，這個壓力隨著時間推移只會越來越大 于此同時，王清輝教授的參數化項目正是在ZWCAD上提供類似AutoCAD的參數化功能。我 們希望在王教授的配合下，最終的ZWCAD上的參數化功能是商業(yè)級別的產品，同時滿足ZWCAD 發(fā)展本身和王教授方項目的要求。 基于以上狀況，我們需要對ZWCAD參數化項目的前景做一個展望，對整體進行一個規(guī)劃 和協(xié)調。 6.1 愿景描述 該項目完成后將為 ZWCAD 提供一個基礎性的通用的 2D 參數化設計功能。 其中包括8個最基本的幾何約束和7種尺寸約束（acad里稱為動態(tài)約束或標注

40、約束）。 項目提供的參數化功能在使用上和理解上和文件保存格式上和 AutoCAD 2010 保持高度的兼容性。 使用該參數化約束功能，用戶能夠在工程的設計階段，以人性化的交互在 ZWCAD 上進行各種實驗或草圖設計，在設計發(fā)生變更或者修改時強制執(zhí)行約束 來保持設計規(guī)范和要求。同時，對對象所做的更改能夠自動更新其相關聯(lián)對象。 在尺寸約束中還可以設計包括公式和方程式的參數，通過統(tǒng)一的界面可以對參數 值進行修改，實時反應到圖形中。 參數化約束功能將通過命令行以及方便的類 acad 用戶交互方式呈現出來， 二次開發(fā)商在這些平臺功能的基礎上開發(fā)專業(yè)的參數化工具的門檻大大降低。一 些行業(yè)相關的制造

41、約束和符號約束甚至參數化零件庫等可以方便通過二次開發(fā) 創(chuàng)建出來。 參數化功能和平臺的其他的很多命令會發(fā)生關系，屬于對全局有影響的功 能。一些命令如 MOVE/COPY 和夾點編輯約束不會丟失，另一些命令如 TRIM、 EXTEND 等命令會導致約束刪除，而不會妨礙該命令執(zhí)行，約束處于被動狀態(tài)。 總的來說應不會影響用戶使用體驗。目前暫以 AutoCAD 的實現為參考，但未來 ZWCAD 可以考慮在所有命令中都堅持盡量不要刪除約束原則。 6.2 特性列表 1. 提供 2D 的參數化設計的功能。只有在同一平面內的實體之間才有參數 化約束關系，若帶約束的實體轉換到另一平面，則原平面內的和其有關

42、的所有約束關系自動刪除。 2. 提供幾何約束功能。共有 8 種幾何約束提供。還可以使用自動約束，按 設置可選擇的、可變優(yōu)先順序的應用于選擇對象集合。這8 個幾何約束 是重合、共線、同心、平行、垂直、相切、水平、豎直。另外提供顯示 或隱藏幾何約束表示的切換功能。 3. 提供尺寸約束。包括線性、水平、垂直、對齊、角度、半徑、直徑 7 種 尺寸約束，能夠將一般標注實體轉換成尺寸約束，對尺寸約束值的更改 能驅動改變所標注的對象尺寸。 4. 提供命令行和鼠標兩種輸入方式。所有參數化約束關系的建立刪除操作 必須都能夠讓用戶從命令行和鼠標兩種不同的輸入方式進行操作確認。 5. 能建立約束的實體可以是

43、本數據庫的 Entity 也可以是 Insert 或者 LWPOLYLINE 中的子實體。這種約束關系可以是單個的幾何或者尺寸約 束，也可以是多個不同約束的復合。 6. 可以在塊編輯中使用約束來設計當前文檔的塊。（注意外部參照不要求也 不能要求使用約束）。 7. 提供一個自動約束的功能，能夠按照設置自動給選擇實體完成添加約束。 8. 通過編輯（包括夾點拖動和拉伸等）有約束的實體可以實時更新與其有 約束關系的實體幾何尺寸但不包括約束標注，被編輯實體應首先滿足尺 寸約束。通過修改約束標注和修改約束標注尺寸，可以更新該約束標注 所標注的實體幾何尺寸。 9. 提供約束參數管理。刪除約束：刪除

44、選定對象相關聯(lián)的所有約束。參數 管理器：列出標注變量和自定義變量?？梢栽O計用戶自定義的公式求值。 并且可以應用于約束標注中。約束標注的尺寸值可以用常量表示也可以 使用變量表示。這些常量和變量都可以在一個參數管理器里面進行管 理。在參數管理器中還可以添加用戶變量，在定義變量時還可以使用一 些簡單的公式和函數。 10. 能夠在受約束實體被編輯過后，能夠有效的自動更新相關聯(lián)的其他實體。 包括夾點拖動或者拉伸等操作的過程中，也要能實時體現約束求解后的 表現。 11. 在人機交互上，提供可視的約束關系表示，以一個或多個小工具欄（稱 之為約束欄）進行表示，對于每一個受約束實體的一個約束都有一個獨 立的

45、表示。例如兩個平行約束關系的直線對，在界面上能看到兩個指向 同一個約束的表示。通過右鍵點擊該工具欄能夠彈出菜單進行編輯?？?以按照設置顯示或者隱藏該表示。 12. 提供一個參數化功能的設置界面。以對幾何約束表示，尺寸約束表示和 自動約束的屬性進行設置。 13. 對于不能求解的約束和變量要能夠反饋給用戶。 14.可以使用編輯命令（例如MOVE、COPY、ROTATE和SCALE）和夾點編 輯修改受約束的幾何圖形。結果應用于對象的約束會保留。而 TRIM、 EXTEND、 BREAK 和 JOIN 命令可以刪除約束。 15. 該項目的最終版本，將能夠使保存的文件格式兼容 ACAD 2010。 16. 相關設計文檔齊全。項目文檔和幫助文檔等應配置整齊。 6.3 開發(fā)人員要求 開發(fā)團隊至少應有具備以下知識的成員： 1) 需要理解 DWG 圖的數據結構及其使用。 2) 熟悉 ODA3.2 的源代碼(特別是參數化部分)。 3) 會使用 D-CUBE 求解器。 4) 對DXF中的詞典和反應器特別是永久反應器的使用應有了解。 5) 對夾點拖拽過程機制比較熟悉，特別是對臨時對象的替換應有足夠了解 6) 對捕捉處理機制應足夠了解。 7) 掌握字符串表達式解析方法，并能夠解析成內部對象。 8) 掌握自定顯示對象的實現。 9) 具備一定的反匯編能力。