en viktig milepæl i historien til computer-aided design (CAD) kom med 1987-utgivelsen Av Pro/ENGINEER, NÅ PTC Creo, som introduserte CAD-bransjen til historiebasert parametrisk modellering. Siden da har det parametriske paradigmet vært ansatt i nesten alle vanlige CAD-programmer, inkludert SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Creo Parametric, CATIA, NX og Onshape. Hvis DU har gjort NOEN CAD-modellering de siste to tiårene, er sjansen stor for at du er kjent med historiebasert parametrisk design.
i et nøtteskall innebærer parametrisk design ingeniører å bygge OPP EN 3d geometri bit for bit. 2d-skisser blir TIL 3d-funksjoner, med begrensninger og relasjoner som er behørig brukt for å passe til designerens hensikt. Men siden hvert trinn følger av foregående trinn, kan parametrisk design kreve nøye planlegging.
Til tross for kraften og populariteten til parametrisk modellering, har ET ANNET CAD-paradigme sin egen andel av talsmenn: direkte modellering. I direkte modellering er geometri konge. Brukere trenger ikke lenger å bekymre seg for historien til sin del og kan i stedet handle direkte PÅ 3D-geometrien som den er. Noen MODERNE CAD-systemer bruker direkte modellering i stedet for historiebasert parametrisk modellering, mens andre gir en blanding av parametriske og direkte verktøy.
for bedre å forstå forskjellene mellom parametrisk og direkte modellering, hvilke brukstilfeller de kan være best for, og hvordan de kan fortsette å utvikle seg, snakket vi med erfarne CAD-brukere og bransjeinnsidere for deres syn på de to paradigmene.
Parametrisk Modellering
Først av alt, la Oss klargjøre terminologien vi bruker. Designparadigmet utviklet Av PRO / ENGINEER er kanskje mest riktig kalt «historiebasert», da det er den lineære trinnvise naturen til modellen som virkelig skiller den fra direkte modellering, som også kan kalles » historiefri.»
«Historiebasert CAD-programvare er avhengig av at brukeren bygger en individuell del med en rekke funksjoner,» skrev veteran CAD-bruker Matt Lombard i En ebok om Siemens ‘ CAD-programvare Solid Edge. «Programvaren husker funksjonene i orden, og modellen må løse disse funksjonene for perfekt på hvert trinn for å gå videre. Du kan tenke på denne metoden for modellbygging som et dataprogram. Du gir datamaskinen instruksjoner for hvert trinn, og det utfører disse trinnene for hver gang modellen må gjenoppbygges.»
likevel er historiebasert modellering ofte referert til som «parametrisk», og så behandler vi de to begrepene som like. Bare husk denne advarselen Fra Lombard: «Folk har ofte den feilaktige ideen om at bare historiebasert programvare er parametrisk. Parametrisk betyr at modellen drives av parametere, som kan omfatte dimensjoner, mønsterforekomster, veggtykkelser, hulldiametre og dybder, og så videre.»
Lombards analogi av et dataprogram er en apt for parametrisk modellering. Akkurat som når du skriver et program, jo mer en ingeniør tenker fremover om hva som prøver å bli oppnådd, desto bedre blir sluttresultatet. Selv om en modell, som et program, kan settes sammen på fluen, kan det være slurvet og vanskelig for andre ingeniører å redigere.
Roland Schwarz, en annen erfaren CAD-bruker, påpekte at dette faktum av parametrisk modellering kan være et dobbeltkantet sverd.
» hvis du jobber med noen som er veldig gode på parametrics og strukturerer prosjektet på en god, gjennomtenkt, streng måte, er Det fantastisk,» Sa Schwarz. «Men du kan ha noen som bare kommer inn der og koteletter og endringer og har ting kopiert på feil steder, og det er ikke et logisk system for det. Det er da det blir rotete, og jeg vil bare starte fra bunnen av med en eksport og import.»(Eksport og import av modellen fjerner funksjonshistorikken og gjør den til det som kalles en «dum geometri», som bare er geometrien uten designintensjon).
de beste PARAMETRISKE CAD-designerne er så flinke til å strukturere prosjektene sine at de noen ganger kan identifiseres bare ved å se på en av modellene, som om de etterlot digitale fingeravtrykk på historietreet. Selv om sluttmodellen er nøyaktig den samme, er det mange måter å komme seg dit—og noen er definitivt bedre enn andre.
«og min måte er best,» spøkte Schwarz. «Det er hva enhver god CAD-modell vil si.»
Parametrisk modellering er ekstremt nyttig for produkter som er drevet av dimensjoner-tenk standard kontorpris som skrivebord og hyller eller verktøy som kan variere i størrelse. Med parametrisk tilnærming kan ingeniører raskt og enkelt lage forskjellige konfigurasjoner av deres design.
Men fra hvor de ikke-så strenge modellerne lever, har sprekker begynt å vises i parametrisk modelleringsparadigme.
«Noen ganger tror jeg at du kan komme deg ned i historien,» sa Bruce Bartlett, en ANNEN CAD-veteran. «Så mye som historien gir deg muligheten til å endre ting raskt, er ulempen at hvis du ikke forstår hvordan den er bygget eller du har noen som bygger ting som blir litt ute av kontroll, kan du bruke mer tid på å vade gjennom historietreet enn bare å ta tak i noen ansikter og flytte dem.»
En annen svakhet ved parametrisk modellering er at når antall funksjoner øker, gjør det også beregningen som kreves for å oppdatere modellen.
» hvis du har en del med 1000 funksjoner i historietreet, når du redigerer den siste funksjonen i det treet, går det veldig raskt, » forklarte Dan Staples, Siemens PLM vice president of mainstream engineering. «Men når du redigerer den første funksjonen i det treet, kan det ta svært lang tid fordi den må beregne alle 1000 i mellom før den kommer til 1001 st-funksjonen.»
med sin balanse mellom styrker og svakheter, er parametrisk modellering det beste alternativet der ute for CAD design? Staples tror ikke det.
«tanken om å redigere en dimensjon for å oppnå et svært forutsigbart resultat som respekterer designerens hensikt, er iboende verdifull,» sa han. «Implementeringen kjent som historiebasert design, utført av PRO / ENGINEER tilbake i 1987 og kopiert av nesten alle andre nå de siste 25 årene, er ikke den mest effektive måten å redigere den dimensjonen på.»
Staples, naturlig nok, fortaler Siemens synkron teknologi, et paradigme vi diskuterer senere.
Direkte Modellering
som navnet antyder, tilbyr direct modeling designere en hva-du-ser-er-hva-du-får-tilnærming til å bygge og redigere sine modeller.
» det ser ikke ut til å være noen ende av eksperter som argumenterer over finnyanserte definisjoner og variasjoner av dette begrepet, men generelt er direkte redigering en CAD-metode hvor du direkte manipulerer ansikter av modellen, i stedet for indirekte å redigere funksjonsdefinisjoner eller skisser…hvordan geometrien er laget, spiller ingen rolle, og ærlig talt, er ikke så interessant som hvordan geometrien endres, » Skrev Lombard.
i direkte modellering kan designere skyve og trekke på modellen for å endre den. En fordel med denne evnen er hvor enkelt design kan endres, slik at rask iterasjon og prototyping. Av den grunn har direkte modellering funnet en nisje i verden av industriell design, hvor væskekurver og dristig estetikk spiller en stor rolle.
» det er brukstilfeller, for eksempel svært organisk design, skulptur, konseptdesign, generativ design og de-featuring for analyse, hvor et helt ikke-parametrisk verktøysett kan være et utmerket og noen ganger det beste valget,» Sa Dave Corcoran, Onshape medstifter og visepresident for forskning og utvikling.
videre, uten avhengigheter og historie parametrisk modellering, direkte modellering kan eliminere noen av problemene med dårlig parametrisk design.
» jeg tror den virkelige testen AV EN CAD-modell er ikke hva de kan lage, det er hva de kan endre. Direkte modellering definitivt åpner opp feltet vesentlig om hva kan de endre uten å forårsake en fullstendig forstyrrelse,» Schwarz sa.
muligheten til å endre en modell uten å bekymre seg for å bryte den kan bety mye, spesielt for selskaper som ønsker å utvide bruken av CAD-modellen. Schwarz beskrev CAD-modeller som eiendeler, og som alle andre eiendeler krever de en investering for å sikre.
» mye tid og penger går til å lage EN CAD-modell, og du vil beskytte dem, og du vil at de skal forbli nyttige. Direkte modellering vil beskytte den investeringen, » Forklarte Schwarz.
men direkte modellering kommer med sin egen andel av ulemper.
» de fleste historiefrie systemer går ikke bra med redigering av dimensjoner og får et forutsigbart resultat,» Sa Staples. «Noen ganger hører du folk snakke om et push-me-pull-you-system, og de ser veldig sexy ut, men når det kommer til å skyve på slutten av dagen, vil du virkelig kunne redigere dimensjoner og lage dimensjonale steder og så videre.»
Et annet problem med direkte modellering er at for DE fleste CAD-modellerere er det ganske enkelt ikke det de er vant til. Etter mange års erfaring med parametrisk design—og år med å bli vant til manglene-kan det bare være mangel på motivasjon til å vurdere et alternativ.
«jeg tror ikke parametrisk modellering går bort når som helst snart,» Sa Schwarz. «Det er en veldig stor befolkning av brukere der ute som er godt staket ut i det og liker det, eller i det minste er de komfortable med det og ikke går hvor som helst. Jeg tror direkte modellering er et stort skritt fremover. Samtidig tror jeg det er en kultur som må utvikle seg rundt det—hvor det blir mer akseptert og mer forstått om de beste måtene å bruke det—spesielt når det gjelder å administrere et modelleringsprosjekt over livet til et produkt eller til og med livet til den første utviklingen uten at det blir et større problem enn en løsning.»
Slør Linjen Mellom Designparadigmer
de fleste vanlige CAD-systemer tilbyr en blanding av både parametriske og direkte verktøy, selv om evnen til disse verktøyene kan variere.
«Onshape er en parametrisk modeler, men den har litt direkte modellering bygget over toppen av det,» forklarte Bruce Bartlett, En Onshape-bruker. «Det er direkte modellering, men det er fortsatt parametrisk . Noen ganger skulle jeg ønske det kunne være bare en ren direkte modell, og vi kunne bare flytte ansikter rundt uten noen historie.»
Hva Bartlett refererer til er at Selv om disse verktøyene fungerer som direkte redigeringsverktøy, lager de fortsatt funksjoner i historikktreet. Siden sann direkte modellering er historiefri, er denne tilnærmingen bare kvasi-direkte. SOM Onshape, SOLIDWORKS tilbyr også direkte redigeringsverktøy som kan være nyttig for brukere for visse oppgaver, men til slutt la funksjoner i historien treet, opprettholde de potensielle problemene med parametrisk design.
Andre CAD-programmer implementerer hybridverktøyene på forskjellige måter. Autodesks Fusion 360, for eksempel, lar brukerne operere i enten parametrisk eller direkte modelleringsmodus. I direkte modus vil designhistorikken din ikke bli registrert i det hele tatt. Brukere kan også konvertere en hvilken som helst funksjon til en direkte modelleringsfunksjon mens resten av det parametriske historikktreet forblir intakt.
Siemens tar en annen tilnærming, som den kaller synkron teknologi, i SIN NX OG Solid Edge CAD-programvare. Synkron teknologi hevder å unikt gifte seg med det beste av parametriske og direkte modellering evner i et enkelt miljø.
» med synkron teknologi kan jeg enten flytte ansikter for hånd eller jeg kan flytte ansikter ved å redigere dimensjoner,» forklarer Staples. «Og vi har den unike teknologien for å finne ut alt dette og bevare all den designintensjonen mens du gjør det, men uten bagasjen til et historietre eller noen rekompute.»
Staples mener at synkron teknologi går et skritt videre enn de andre CAD-programmenes hybridblanding av verktøy, sidestepping noen problemer som kan oppstå i systemer som implementerer direkte modellering som en funksjon i historien treet.
» Tenk på en enkel sak, en blokk med et hull i den. Hullet er en halv tomme i diameter. Du har modellert på dette i fem år, og det har 1000 funksjoner, og på slutten vil sjefen din endre den halv tommers diameter til 0,4 tommer. Og du tror ‘ok, jeg skal bare redigere dette,’ som legger til en 1,001 st-funksjon. Dette er en overstyring som endrer hullet til 0,4 tommer.
» det virker som om du har løst problemet ditt. Men det du virkelig har gjort er lagt kompleksitet til historien treet og ugyldiggjort design hensikt. Nå når noen kommer tilbake til den delen et år senere, skal de redigere den første funksjonen i treet, og den skal beregne og bli overskrevet senere i treet. Så denne oppfatningen at å legge til flere funksjoner i treet er å løse noe problem… det løser et svært nærtidsproblem, men legger til mange flere problemer i ingeniørprosessen lenger nedover linjen.»
mens NOEN CAD-brukere kan ha forbehold om kravene til synkron teknologi, synger de som bruker den praktisk talt sine ros. Betyr dette at spørsmålet om parametrisk vs direkte modellering er moot, og synkron teknologi er veien fremover? Det avhenger av hvem du spør.
«det er ingen modelleringsprodukt tilnærming optimal for alle situasjoner. Verktøy som er over-generalisert og prøver å løse for mange brukstilfeller i ett verktøysett tendens til å være vanskelig å bruke og over-komplisert,» Sa Onshape Dave Corcoran.
Noen Solid Edge-brukere har rapportert om problemer med synkron teknologi i visse scenarier, som kompleks overflatemodellering, en begrensning Som Staples innrømmer. «Hvis du gjør veldig estetisk tiltalende deler som krever mye overflatebasert design, er synkron ikke godt egnet til det i sin nåværende tilstand,» sa han.
man kan også lure på hvorfor hvis synkron teknologi er så gunstig som sine talsmenn hevder, er det ikke et mer utbredt paradigme. Staples mener årsaken er At Siemens er bare så langt foran den teknologiske kurven, i stor grad på grunn av sitt eierskap Av Parasolid kernel og D-Cubed constraint solving SDK. Men kanskje det er en enklere grunn, som han oppsummerte pent: «ingeniører er ikke folk som liker å forandre seg mye.»Historiebasert parametrisk modellering er fortsatt det dominerende paradigmet I CAD-verdenen, og til tross for ulempene fungerer det helt fint.
«PÅ dette tidspunktet i historien JOBBER SOLIDWORKS for 98 prosent eller bedre av hva noen gjør der ute,» Sa Schwarz.
over tid, men som nye generasjoner av ingeniører inn i VERDEN AV CAD-modellering, kanskje de gamle historie-baserte metoder vil vike for noe mer som synkron teknologi, og skillet mellom parametrisk og direkte modellering kan ikke lenger være relevant.
» jeg tror over tid linjen vil bli uskarpt, og det vil bare være forskjellige sider av verktøykassen, » Sa Schwarz .
i mellomtiden er det en ikke-uttømmende liste over noen AV DE mest fremtredende CAD-programmene og hvilket designparadigme de holder seg til:
|
Parametrisk Modellering* |
Direkte Modellering |
Synkron Teknologi |
|
|
|
*Alle disse plattformene inkluderer også noen aspekter av direkte modellering.