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.