参数化设计技术
参数化设计技术范文
参数化设计技术范文
参数化设计技术的主要优点之一是它可以显著减少设计时间和成本。
通过定义和使用参数，可以快速生成不同的设计方案，并对这些方案进行比较和优化。
此外，参数化设计技术还可以将设计知识和经验形式化，使其成为可重用的设计模板。
参数化设计技术还可以提高设计的质量和可靠性。
通过参数化建模，可以对设计进行精确的控制和调整，以满足设计需求和约束条件。
此外，参数化设计技术还可以减少设计中的错误和重复性工作，提高设计的一致性和标准化程度。
在实际应用中，参数化设计技术可以通过各种设计工具和软件实现。
其中，参数化建模软件是实现参数化设计技术的重要工具之一、通过参数化建模软件，设计师可以定义和使用参数，并基于参数生成不同的设计方案。
总之，参数化设计技术是一种具有很高实用价值的设计方法。
通过参数化设计技术，设计师可以在设计过程中引入参数，实现灵活性和可复用性，并减少重复性工作和错误的可能性。
参数化设计技术可以广泛应用于各种设计领域，如工程设计、产品设计、建筑设计等，为设计师提供了一种有效的设计工具和方法。
CAD设计中的参数化建模技术
CAD设计中的参数化建模技术随着科技的不断进步和发展，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）已经成为现代工程设计领域的重要工具之一。
在CAD 设计中，参数化建模技术被广泛应用，为设计师提供了更高效、可控的设计过程。
本文将介绍CAD设计中的参数化建模技术及其优势。
一、参数化建模技术的概述参数化建模技术是CAD设计中一种基于参数的设计方法，它通过设定相关的参数和约束条件，实现设计模型的自动调整与修改。
这些参数可以是尺寸、比例、角度等，约束条件可以是相对位置、平行、垂直等。
通过调整这些参数和条件，设计师可以方便地修改模型，实现快速建模与设计变更。
二、参数化建模技术的应用案例1. 汽车设计在汽车设计中，参数化建模技术使得设计师可以通过修改参数，快速获得各种车型的设计。
例如，设计师可以通过修改车身长度、宽度和高度等参数，快速生成不同尺寸的汽车模型。
此外，参数化建模技术还可以应用于汽车设计中的零件设计，例如发动机、悬挂系统等，使设计过程更加高效可控。
2. 建筑设计在建筑设计中，参数化建模技术可以用于生成不同尺寸和形状的建筑物。
设计师可以通过调整建筑物的高度、宽度和深度等参数，快速生成不同规模、风格的建筑模型。
此外，参数化建模技术还可以应用于建筑内部的布局设计，在不改变整体结构的前提下，根据不同需求调整室内空间的分割和装饰。
3. 机械设计在机械设计中，参数化建模技术被广泛用于零件设计和装配设计。
设计师可以通过设定零件的尺寸、形状和材料等参数，快速生成不同功能的零件模型。
同时，参数化建模技术还可以应用于装配设计，通过约束条件和配合尺寸的设定，确保零件之间正常配合和运动。
三、参数化建模技术的优势1. 提高设计灵活性采用参数化建模技术，设计师可以通过修改少量的参数，快速生成多个设计方案。
这种灵活性使得设计过程更加高效，能够迅速满足不同需求和变更。
2. 加快设计速度传统的手工设计过程通常需要大量的计算和绘图工作，耗时且容易出错。
参数化设计
1.什么是参数化设计参数化设计是一种建筑设计方法。
该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。
各种建模软件如sketchup、犀牛、Bonzai3d、3dmax 和计算机辅助工具revit 、archicad 这些所谓的BIM，都属于“参数化辅助设计”的范畴，即使用某种工具改善工作流程的工具；这些虽能提高协同效率、减少错误、或实现较为复杂的建筑形体，但却不是真正的参数化设计。
真正的参数化设计是一个选择参数建立程序、将建筑设计问题转变为逻辑推理问题的方法，它用理性思维替代主观想象进行设计，它将设计师的工作从“个性挥洒”推向“有据可依”；它使人重新认识设计的规则，并大大提高运算量；它与建筑形态的美学结果无关，转而探讨思考推理的过程。
建筑包括“功能”和“形式”两个大的领域。
功能之间的相互作用，国内研究得很多。
本科生大概都读过彭一刚写的《建筑空间组合论》。
这种建筑空间的组合，实质上是“功能空间”的组合，蕴含着一定的逻辑关系。
如果从参数化设计的角度来看，这就已经具备可操作性了。
我们可以把一个一个的功能空间定义出来，再把它们之间的逻辑关系定义出来，那么，在符合逻辑关系的条件下，功能空间有多少种组合方法？通过各种参数化设计的软件，我们能够得到许多种答案。
但这还没完。
参数化设计可以给你提供许多种复合条件的形式，接下去，你必须进行选择。
要么人工选择，要么就再增加新的参数进去，从而逐渐推导出所有条件都满足的那个形式。
说到形式，建筑设计领域还涉及的一个美学的问题。
美学问题一方面涉及到传统，另一方面涉及到个人的主观感受，是很难“参数化”的。
而参数化设计的终极目标是全要素参数化，现在我们做不到，但坚持朝这个方向努力。
国内的建筑项目，绝大部分遵循先功能后形式的思路，也就是“形式追随功能”的思路，建筑的格局都定了，最后装点一下门面。
参数化设计的优势与劣势研究
参数化设计的优势与劣势研究优势：1.灵活性：参数化设计可以根据不同的需求和要求，动态调整设计方案，使得设计结果更加灵活和多样化。
通过调整设计参数，可以获得各种不同的结果，满足用户的个性化需求。
2.效率提升：参数化设计能够提高设计的效率。
设计中往往需要反复试错和修改，而采用参数化设计后，在修改一个参数时，会自动调整其他相关的参数，减少了手工修改的工作量，大大提高了设计效率。
3.设计优化：参数化设计能够通过调整参数来进行设计优化。
在设计过程中，可以使用优化算法或者自动化计算方法，对设计参数进行优化，以达到最优化的设计结果。
这样可以节省时间和资源，同时保证设计质量。
4.自动化生成：参数化设计可以通过设计软件和程序实现自动化生成。
利用参数化设计的工具和方法，可以自动生成设计结果，减少了人工绘制的工作量，提高了设计效率和准确性。
5.可视化展示：参数化设计允许设计师通过可视化的方式来展示设计方案。
设计参数的调整会实时反映在设计结果上，设计师可以直观地了解不同参数对设计结果的影响，从而更好地进行设计决策。
劣势：1.参数选择困难：参数化设计需要设计师在设计开始时选择适当的参数，来实现所需的设计效果。
然而，参数的选择并不是一件容易的事情，需要设计师具有丰富的经验和专业知识。
如果参数选择不当，可能会导致设计结果不理想。
2.复杂性：参数化设计中涉及到的参数和规则往往较为复杂。
设计师需要深入了解参数之间的相互影响和规则的运用，才能正确地进行参数调整和设计优化。
这需要设计师具备较高的专业水平和技术能力。
3.算法不确定性：参数化设计中使用的优化算法和自动化计算方法并不是完全确定的。
不同的算法和参数选择可能导致不同的设计结果，设计师需要在此基础上进行进一步的调整和优化。
这需要对算法和计算方法有一定的了解和经验。
4.缺乏灵感：参数化设计的过程很大程度上是基于参数和规则的，相对于手工创作可能会缺乏一些灵感和创意。
设计师需要在参数调整和设计优化的过程中加入自己的思考和创造，以达到更好的设计效果。
动效参数化设计
动效参数化设计
动效参数化设计是一种流行的动画制作技术，它使用参数来控制动画
的属性，可以大大减少创建和修改动画的时间和工作量。
这种设计技
术在电影、游戏和广告制作中被广泛使用，因为它可以帮助制作者更
快地创造出高质量的动画效果。
在动效参数化设计中，动画的属性（比如位置、大小、旋转、颜色等）都是放在参数中的。
这些参数可以被设定为具有特定数值范围的变量，并可以与其他参数进行联动。
例如，一个控制速度的参数可以被联动
到一个控制时间的参数中。
使用动效参数化设计的好处之一是可以快速地创建大量的动画效果。
当制作人员需要为一个项目中的多个元素创建相似的动画效果时，只
需要一次创建好这些效果，并将它们保存为参数化模板，这样可以在
其他项目中重复使用，大大节省了时间和工作量。
另一个好处是可以更容易地修改和调整动画效果。
如果需要更改动画
中的某些属性，只需要修改与这些属性相关的参数，而不需要重新制
作整个动画。
这种方法可以帮助制作者更快地响应客户的需求，并使
项目更具灵活性。
不过，在动效参数化设计的过程中，需要制作者具备一定的技术水平。
这种技术需要制作者了解软件的操作，并能够有效地组织和管理参数，而且还需要具备一定的美学和设计素养，以确保动画的品质和效果。
总的来说，动效参数化设计是一种高效、灵活的动画制作技术，可以
大大提高制作者的生产效率和项目的质量。
在未来，它将成为动画制
作中不可或缺的一部分，因为它可以帮助制作者更快地制作出高质量
的动画效果，同时更加灵活和适应性。
简述建筑参数化设计的主要内容
简述建筑参数化设计的主要内容建筑参数化设计是一种基于计算机技术的建筑设计方法，它通过建立建筑模型和参数化模型，实现建筑设计的自动化、智能化和高效化。
其主要内容包括以下几个方面：1. 建筑模型的建立建筑参数化设计的第一步是建立建筑模型。
建筑模型是建筑参数化设计的基础，它是建筑设计的数字化表达形式。
建筑模型可以包括建筑的平面图、立面图、剖面图、三维模型等。
建筑模型的建立需要使用建筑参数化设计软件，如Revit、Rhino、Grasshopper等。
2. 参数化模型的建立建筑参数化设计的核心是参数化模型。
参数化模型是建筑模型的基础上，加入了参数化设计的元素。
参数化模型可以包括建筑的尺寸、形态、材料、构造等参数。
通过调整参数，可以实现建筑设计的自动化和智能化。
参数化模型的建立需要使用参数化设计软件，如Grasshopper、Dynamo等。
3. 参数化设计的实现建筑参数化设计的主要目的是实现建筑设计的自动化和智能化。
通过参数化设计，可以实现建筑设计的快速、准确和高效。
参数化设计的实现需要使用参数化设计软件，如Grasshopper、Dynamo等。
4. 参数化模型的优化建筑参数化设计的优化是指通过调整参数，使建筑模型更加符合设计要求。
参数化模型的优化需要使用参数化设计软件，如Grasshopper、Dynamo等。
5. 参数化模型的应用建筑参数化设计的应用包括建筑设计、建筑施工、建筑运营等方面。
通过参数化模型，可以实现建筑设计的自动化和智能化，提高建筑设计的效率和质量。
同时，参数化模型也可以应用于建筑施工和建筑运营，实现建筑的数字化管理。
总之，建筑参数化设计是一种基于计算机技术的建筑设计方法，它通过建立建筑模型和参数化模型，实现建筑设计的自动化、智能化和高效化。
建筑参数化设计的主要内容包括建筑模型的建立、参数化模型的建立、参数化设计的实现、参数化模型的优化和参数化模型的应用。
参数化工艺路线设计关键技术解析
关键技术之数据驱动
数据驱动是关键技术之一，通过分析生 产数据优化工艺参数。如，通过对历史 生产数据进行分析，发现最佳工艺参数 组合，提高产品质量。
关键技术之智能优化
智能优化算法能自动寻找最优工艺 参数。如，采用遗传算法优化工艺 参数，能在短时间内找到最优解， 提高生产效率。
不良率降低了10%。
02
数据驱动优化工艺
参数化工艺路线设计能够快速适应 市场需求变化，通过智能化调整参 数，实现产品多样化生产，满足个 性化需求，如定制家具企业采用参 数化设计，定制产品占比达到80%。
03
智能化提升适应性
工艺效率与成本控制
参数化设计提高效率
参数化工艺路线设计通过标准化流程，提高生产效率 10%-15%，缩短产品开发周期20%。
Hale Waihona Puke 智能优化降低生产成本智能优化算法在参数化设计中应用，可降低生产成本 5%-8%，提升材料利用率10%以上。
柔性制造适应市场需求
参数化工艺路线具备高度灵活性，能快速适应市场变化， 满足个性化定制需求，提升客户满意度。
数据驱动提升决策质量
基于数据分析的参数化设计，能够优化工艺决策，减少 试错成本，提高产品质量和稳定性。
02
参数化工艺路线设计原则
Principles of parameterized process route design
灵活性与可配置性
参数化工艺路线设计通过标准化和 模块化流程，提高了生产效率，减 少了资源浪费，如汽车行业采用参 数化设计，生产效率提高了30%。
01
参数化设计提高效率
UG参数化设计
UG参数化设计摘要：计算机辅助设计投人少，周期短，且针对性强，专业突出，适合不同行业的要求，参数化设计亦称尺寸驱动,就是将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵活可变的参数来表示，以便在人机交互过程中根据实际情况随时加以更改。
关键字：UG，参数化设计，CAD建模，产品设计。
参数化设计(Parametric Design)亦称尺寸驱动(Dimension--Driving),就是将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵活可变的参数来表示，以便在人机交互过程中根据实际情况随时加以更改。
投人少，周期短，且针对性强，专业突出，适合不同行业的要求。
目前参数化设计技术大致可以分为三种方式:基于几何约束的数学方法、基干几何原理的人工智能方法和基于特征造型的建模方等其中，数学方法又分为初等方法和代数方法。
初等方法利用预先设定的算法，求解一些特定的几何约束，这种方法简单，易于实现;代数法是将几何约束转化为代数方程，形成一个非线性方程组，但该方程组求解困难，因此实际应用受到了限制;人工智能方法是利用专用系统对图形中的几何关系和约束进行理解，运用几何原理推导出新的约束，这种方法的速度较慢，交互性不好;特征造型方法是三维实体造型方法的新发展，是CAD建模方法的一个新里程碑，它是在CAD/CAM技术的应用和发展达到一定水平后要求进一步提高生产组织集成化和自动化程度的产物。
特征造型着眼于更好地表达产品完整的功能和生产管理信息，为建立产品的集成信息模型服务。
UG软件提供的强人的绘图功能和良好的开发性，实现了零部件的参数化设计。
特征分析特征是指可以用参数驱动的实体模型，是产品模型的基本单元。
模型特征就是指图形的拓朴关系、几何参数，以及这些几何参数与图形结构参数之间的关系。
对于一个零件，首先分析图形的拓扑关系及变化规律，提炼出图形的结构参数，然后建立图形结构参数和几何参数之间的关系，构建图形的参数化模型。
改变与特征相关的形状和位置的定义，可以改变与模型相关的形位关系。
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在三维空间中，一个几何形体可以用一组特征点定义， 每个特征点有3个自由度．即(x，y，z)坐标值。用N个特 征点定义的几何形体共有3N个自由度，相应需要建立 3N个独立的约束方程才能唯一确定形体的形状和位置。 将所有特征点的未知分量写成矢量： X=[x1,y1,z1,x2,y2,z2,…,xN,yN,zN]T N为特征点 个数 或 X=[x1,x2,x3,x4,x5,x6,…,xn-2,xn-1,xn]T n=3N,表示形体的总自由度 将已知的尺寸标注约束方程的值也写成矢量 d=[d1,d2,d3,…,dn]T
常见的约束类型
变量设计原理
几何元素指构成物体的直线、圆等几何因素 几何约束包括尺寸约束及拓扑约束 尺寸值指每次赋给的一组具体值 工程约束表达设计对象的原理、性能等 约束管理用来驱动约束状态，识别约束不足或过约束等题； 约束网络分解可以将约束划分为较小方程组，通过联立求解得到每个几何 元索特定点(如直线上的两端点)的坐标，从而得到一个具体的几何模型
尺寸驱动示例
驱动前
修改后
前后图形的拓扑关系不变
尺寸驱动的实现
实现尺寸驱动的关键，在于尺寸链的求解 尺寸驱动的几何模型由几何元素、尺寸元素和拓扑元素 三部分组成。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 元素，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。生产中最常用的系列化 零件就属于这一类。
工程图的特点
(1)工程图是以画法几何为基础，并符合《机械制 图》国家标难的图形。 (2)工程图中的尺寸标注是几何形体的一个直接和自 然的描述者，从而提供了一个修改几何形体的最合 适的方式。即尺寸标注的变化能自动转化到几何形 体的相应变化。 (3)工程图是由一组正投影视图构成的，尺寸标注可 以水平和垂直方向尺寸链为基础，并可规定这两个 方向的尺寸标注的作用域。
几何元素 工程约束
几何约束
约束管理
约束网络分解
几何模型
尺寸值
4.4 参数化图形建库方法
建立图形库的三种方法： (1)对于一些形状固定的图形，可用子图或符号的形式表示， 对每一种具体规格的图形分别绘出，作为单独的子图或符号 建立国库，单独调用。相当于AutocAD中的形和块。 (2)对于标准件和通用件，可以利用参数化编程的方法，编制相 应的标准件图形生成程序库。 (3)利用参数化设计的方法。一些新的CAD系统已提供参数化图 库管理工具，因此，可以采用参数化图库管理工具建立图形 库
尺寸链的求解
工程图中绝大多数是以水平和垂 直方向尺寸链即轴向尺寸链为其 主要的尺寸约束，对于角度、斜 标注、半径标注等，也可转换成 相应的轴向尺寸。
水 平 尺
a2 a3
a3 a2 a4
a5
a6
树 结 构
F
a4 a1
A
寸 链
D
a1
C
a5
a6
B
G
E
A
B
C
D
E F
G
尺寸
的 标 ，
的
尺寸
4.3.2 变量几何法
i=1,2,3,…,n
求解非线性方程组的最基本方法是牛顿迭代法
x n +1 = x n − [ f ' ( x n )] −1 F ( x n )
或
f 11 f 21 J= ... f n1 f 12 f 22 ... f n2
J • ∆x = r
... ... ... ...
参数化绘图方式操作流程
开始 交互绘图
N
满意否
Y
绘图输出
结束
两种绘图方式操作流程
图形参数化程序编写步骤
1. 分析图形的拓扑关系及其变化规律，提炼出 图形结构参数。 2. 建立图形结构参数与几何之间的关系，建立 图形的参数化模型。 3. 编程、调试图形程序
图形参数化程序的控制参数
1. 2. 3. 4. 位置参数：确定图形位于零件图上的定位基点坐标 方位参数：确定图形上的方位 结构参数：确定图形的结构形状 控制参数：控制图形的结构或视图的方向
f1n f 2n ... f nn
称作雅可比矩阵
其中
f
=
∂f ∂x
i j
i=1，2，3，…，n；j=1，2，3…，n;
∆x = [ ∆x1 , ∆x 2 ,..., ∆x n ]T
表示各个自由度的少量位移；
r = [ − F1 ,− F2 ,...,− Fn ]T
表示方程的残余数。
调用绘图函数或绘图命令编制 程序
4.2参数化图素拼装原理
根据零件不同的形状特征利用参数化编程原理实现零件拼装 的方法称为参数化图素拼装 参数化图素拼装
传动轴形状特征名称及参数
4.3 参数化设计方法
传统CAD方法的不足： （1）不能支持设计过程的完整阶段
（2）无法支持快速的设计修改和有效地利用以前 的设计结 果 （3）无法很好地支持设计的一致性维护工作 （4）不符合工程设计人员的习惯 （5）无法支持并行设计过程
约束和自由度
变量几何法的两个重要概念是约束和自由度 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 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
第4章 参数化设计技术
参数化编程原理 参数化图素拼装原理 参数化设计方法
• 尺寸驱动原理 • 变量几何法
参数化图形建库方法
参数化设计技术---引例
图形尺寸参数的变化
4.1 参数化编程原理
图形的描述可以分成三个部分 图形的拓扑关系 图形的几何参数（如点的坐标） 几何参数与图形结构参数（如图形的长、宽等）之间的关系 参数化编程方法的实质，就是将图形信息记录在程序中。 用变量记录图形的几何参数； 用程序表达几何参数与结构参数之间的关系； 调用绘图语句来描述图形的拓扑关系
参数化设计
参数化设计是以一种全新的思维方式来进行产品的 创建和修改设计的方法 它用约束来表达产品几何模型的形状持征，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 设计人员在更新或修改图形时，无需再为保持约束 条件而操心，可以真正按照自己的意愿动态地、创 造性地进行新产品设计 参数化设计方法大致可以分为尺寸驱动法和变量几 何法
30 o
2d
0.85d
R1.5d
2ddBiblioteka p0 ( x0 , y 0 )
p0 ( x0 , y0 )
0.7d
l
粗糙度标注符号的绘制
确定输入参数：
P0(x0,y0)------插入点坐标 α------旋转角 Ra------粗糙度Ra值
确定粗糙度符号的其它几何部 分参数
根据系统尺寸设置可以确定A1 根据P0, α确定点P1、P2、P3、P4坐标及 角度β1、β2、β3
dk
d
图形参数的确定
1. 2. 3. 4. 5. 6. 要保证图形参数可以唯一地确定图形； 机械图中的图形巳不再是抽象的几何图形，而是表示具体零件的结构，因此参 数的名称和定义应尽量结合工程实际； 优先考虑将描述零件规格、性能的参数作为图形参数； 为便于用户操作，参数的个数应尽量少； 在不影响对零件表达的情况下，图形的某些部分可采用简化画法，或使其与某 些参数建立一定关系，从而省去一些参数； 为便于参数输入操作，在程序编制时可以采取不同的输入方式；
尺寸驱动法
原理:将尺寸标注的变化自动转化成几何形状的相应变化 一个确定的几何形体由两类主要约束构成：结构约束和 尺寸约束。 结构约束是指那些不可被修改的拓扑或其他约束，例如 平行、相切、垂直、对称等； 尺寸约束包含了集合形体的度量信息，它控制了图元的 坐标、长度或半径以及图元之间的位置与方向等。 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。
建立方程
f 1 ( x 1 , x 2 , x 3 ,... x n ) = d 1 f ( x , x , x ,... x ) = d 2 1 2 3 n 2 ... f n ( x 1 , x 2 , x 3 ,... x n ) = d n
写成一般形式
Fi ( x, d ) = 0