Ограничение (компьютерное проектирование)
Ограничение программном обеспечении для в автоматизированного проектирования (САПР) — это ограничение или ограничение, налагаемое проектировщиком или инженером на геометрические свойства. [1] : 203 сущности проектной модели, которая сохраняет свою структуру при манипулировании моделью. Эти свойства могут включать относительную длину, угол, ориентацию, размер, сдвиг и смещение. [2] множественной формы Ограничения относятся к разграничению геометрических характеристик между двумя или более объектами или твердого моделирования телами ; эти разделители являются определяющими для свойств теоретического физического положения и движения или смещения в параметрическом проектировании . Однако точная терминология может варьироваться в зависимости от поставщика программы САПР.
Ограничения широко используются в программном обеспечении САПР для твердотельного моделирования , автоматизированного архитектурного проектирования, такого как информационное моделирование зданий , автоматизированное проектирование , моделирование сборок и других подобластей САПР . [2] Ограничения обычно используются для создания 3D-сборок и многотельных систем . [2]
Ограничение может быть указано для двух или более объектов одновременно. Например, две линии могут быть ограничены так, чтобы иметь одинаковую длину, или диаметр кругов может быть установлен так, чтобы иметь одинаковый размер (например, радиус или длину). Более того, ограничение может быть применено к твердотельным моделям, которые необходимо зафиксировать или зафиксировать в указанном пространстве. Концепция ограничений применима как для двух- (2D), так и для трехмерных (3D) эскизов (включая те, которые используются для создания выдавливаний и твердых тел).
Концепция ограничений первоначально возникла в 1960-х годах и получила дальнейшее развитие в 1970-80-х годах.
История [ править ]
Первоначальная идея «ограничений» была предложена Иваном Сазерлендом в 1975 году. Она основана на идеях, использованных в системе Sketchpad , созданной в 1963 году. [3] : 29 В своей работе он утверждал, что полезность технических рисунков, сделанных с помощью компьютерной программы, зависит от их структурированного характера. По сравнению с традиционными чертежами, лишенными этой функции, виртуальные имели преимущества в отслеживании и пересчете размеров объектов (линий, углов, площадей и т. д.). Эти идеи были интегрированы в систему САПР, которая поддерживала эту структуру как геометрическую модель, манипулируемую дизайнером. [3] : 29
В 1970-х годах идея была расширена до трехмерного пространства . В 80-х годах появился более обобщенный подход к языку программирования, основанный на ограничениях, который нашел некоторое применение в программном обеспечении САПР. [4] По крайней мере один концептуальный прототип был построен в 1989 году. [3] : 29
Обзор [ править ]
Целью ограничений в проекте является контроль и ограничение поведения объектов и тел по отношению к другому объекту, плоскости или телу. [1] : 203 Эффективные зависимости или сопряжения между двумя или более телами могут существовать на уровне сборки этих тел или между двумя или более объектами при определении эскиза, но добавление конфликтующих, ненужных или избыточных ограничений может привести к переопределению эскиза и сообщению об ошибке.
Степени свободы [ править ]
Разработка хорошей системы ограничений может оказаться трудоемким процессом. [1] : 206 Один из подходов к этой ситуации можно назвать удалением степеней свободы (DOF). Последние часто представляются координатами (X,Y,Z) в пространстве. [1] : 206 Дизайнер может быстро выяснить, ограничен ли объект или нет, подсчитав количество удаленных из него степеней свободы. [1] : 206
Типы [ править ]
Геометрические ограничения [ править ]
Существует несколько ограничений, которые могут применяться между объектами или телами в зависимости от их фактической естественной геометрии (их также можно назвать «сопряженными»): коллинеарность , перпендикулярность , касание , симметрия , совпадение и параллельность — способы установления ориентации. сущности. [5] [1] : 203
| Тип | Применяется к | Действие | Примеры |
|---|---|---|---|
| Совпадение | Точки, Круг, Дуги | Заставляет несколько точек отдельных геометрических объектов иметь одну и ту же координату в пространстве (например, X, Y, Z); при перемещении одной точки все остальные соответствуют изменениям ее координат | Точки из 2 линий; центр круга и линии |
| Параллельно | Линии | Заставляет две прямые линии быть параллельными | |
| Перпендикуляр | Линии | Заставляет две прямые линии быть перпендикулярными друг другу | |
| коллинеарный | Линии | Заставляет две линии лежать на одной математической линии или плоскости. | |
| Заземленный, фиксированный или жесткий | Точки, Линии | Принуждает линии или точки не перемещаться | |
| Касательная | Линии | Заставляет два объекта соприкасаться так, что они имеют ровно одну точку. | Линия, касательная к дуге в эвольвентной передаче. |
| Размеры | Точки, линии, дуги и т. д. | Заставляет различные объекты поддерживать определенные значения, выраженные в выбранной единице измерения; размеры могут быть помечены как справочные размеры с помощью REF или скобка [1] : 209 | Угол между двумя линиями; расстояние между точкой и линией; фиксированный радиус или длина дуги |
Параметрика [ править ]
Более продвинутые 2D/3D CAD-системы могут позволять применять математические взаимосвязи между ограничениями, что помогает сэкономить время на изменении формы модели. [1] : 212 С помощью параметрики сложный эскиз можно корректировать за считанные секунды предсказуемым образом, изменяя лишь один или несколько основных размеров, экономя значительное количество рабочего времени. Такие системы обычно называют параметрическими, поскольку они создают параметрические модели. Параметрику также можно назвать проектным замыслом, изменяющейся геометрией, таблицами семейств или основными размерами. [1] : 213
Ограничения сборки [ править ]
При моделировании сборок ограничения широко используются для контроля или ограничения движений или взаимосвязей деталей конструкции между собой. Некоторые ограничения вынуждают модели реагировать на изменения, внесенные в отдельную часть разрабатываемого продукта. Это позволяет дизайну быть адаптивным в целом. [1] : 251
| Тип | Описание |
|---|---|
| Размер между двумя плоскостями | Удаляет поступательную и 2 вращательную степень свободы. |
| Размер между одной плоскостью и 1 прямой кромкой | Удаляет одну поступательную и одну вращательную степень свободы. |
| Размер между одной плоскостью и 1 точкой | Удаляет одну поступательную степень свободы. |
| Параллельность между двумя плоскостями | Удаляет 2 поворота ГРИП; заставить плоские грани быть параллельными |
| Параллельность между двумя прямыми краями | |
| Перпендикулярность между двумя плоскостями | |
| Совпадающие и коллинеарные прямые края | Заставляет два края скользить друг по другу. |
| Касание изогнутой грани и плоскости | Удаляет одну поступательную степень свободы и одну вращательную степень свободы; позволяет экземпляру детали с изогнутой поверхностью катиться по плоской плоскости. |
| «Заземление» или «жесткость» одной детали относительно другой | Заставляет ограниченные тела двигаться как один жесткий объект. |
| Заземление или жесткость одной детали относительно глобального начала координат. | Удаляет все степени свободы одновременно; привязан к глобальному началу |
Реализации [ править ]
Реализация функциональности ограничений зависит от конкретной САПР и может по-разному реагировать на то, как их применяет пользователь. Когда в эскиз добавляются ограничения, какая-то система может быть достаточно умной, чтобы автоматически применять дополнительные ограничения на основе уже существующих объектов. Например, если линия нарисована рядом с другой, система может попытаться заставить их быть параллельными друг другу. Однако иногда это может привести к неожиданным результатам. [1] : 206
Решение геометрических ограничений [ править ]
Решатель ограничений — это специальное программное обеспечение, которое рассчитывает положения точек 2D-эскиза на основе геометрических ограничений, указанных пользователем. Цель решателя ограничений - найти положения всех точек относительно указанных ограничений. Это также обычно помогает выявить проблемы с ограничениями, такие как чрезмерное ограничение и т. д., чтобы весь эскиз был стабильным. [1] : 209–2013
Пример [ править ]
В идеале стержень должен быть концентричен отверстию, просверленному в пластине, куда он будет вставлен, поэтому ограничение «концентричность» гарантирует, что диаметр стержня и диаметр отверстия сохраняют общую центральную линию, таким образом «фиксируя» способ соединения стержня с отверстием в пластине; это означает, что стержень все еще может скользить в любом направлении, поскольку положение его концов не ограничено. Пример 2 показывает, что стержень все еще может вращаться вдоль своей центральной линии, скользя вверх или вниз.
См. также [ править ]
- Ограничение (классическая механика)
- Решение геометрических ограничений
- Геометрические размеры и допуски
- Параметрическое моделирование
- Предварительный проект и рабочий проект
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н Скунмейкер, Стивен Дж. (2003). Путеводитель по САПР: базовое руководство для понимания и совершенствования систем автоматизированного проектирования . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 0-8247-0871-7 . OCLC 50868192 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Студия электронного дизайна: архитектурные знания и медиа в компьютерную эпоху . Малкольм Маккалоу, Уильям Дж. Митчелл, Патрик Перселл. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. 1990. ISBN 0-262-13254-0 . OCLC 20692928 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Дж. Митчелл, Уильям (1989). «Новая программа компьютерного архитектурного проектирования» . Массачусетс, США: Высшая школа дизайна Гарвардского университета.
- ^ Крейг, Иэн (январь 1989 г.). «Языки программирования с ограничениями: их спецификация и создание, У. Лелер Аддисон-Уэсли, Ридинг, Массачусетс, 1988, 202 страницы (включая индекс) (24,95 фунтов стерлингов)» . Роботика . 7 (1): 85. дои : 10.1017/S026357470000521X . ISSN 0263-5747 .
- ^ «Понимание геометрических ограничений — AutoCAD® 2012 FOR DUMMIES® [Книга]» . www.oreilly.com . Проверено 12 февраля 2022 г.
Источники [ править ]
- Знакомство с AutoCAD 2010 и AutoCAD LT 2010 (страницы 117–122), автор Джордж Омура. 2009 г.; 1-й. Версия. Wiley Publishing, Inc., Индианаполис, Индиана. ISBN 978-0-470-43867-1 Твердый переплет; 384 страницы.
- Autodesk® Inventor® 2011 Essentials Plus (страницы 312–341), Дэниел Т. Банах; Трэвис Джонс; Алан Дж. Каламея. 2011 г.; Делмар/Cengage Learning, Autodesk Press. Напечатано в Соединенных Штатах Америки. ISBN 978-1-1111-3527-0 ; ISBN 1-1111-3527-4 . Нью-Йорк.