技術(shù)突破

　　2008年將見(jiàn)證三維CAD設(shè)計(jì)歷史中的一個(gè)里程碑。

　　Siemens PLM Software推出了同步建模技術(shù) - 交互式三維實(shí)體建模中一個(gè)成熟的、突破性的飛躍。新技術(shù)在參數(shù)化、基于歷史記錄建模的基礎(chǔ)上前進(jìn)了一大步，同時(shí)與先前技術(shù)共存。同步建模技術(shù)實(shí)時(shí)檢查產(chǎn)品模型當(dāng)前的幾何條件，并且將它們與設(shè)計(jì)人員添加的參數(shù)和幾何約束合并在一起，以便評(píng)估、構(gòu)建新的幾何模型并且編輯模型，無(wú)需重復(fù)全部歷史記錄。

圖1：同步建模技術(shù)在運(yùn)行時(shí)間把當(dāng)前的幾何模型狀況與永久約束合并在一起。

　　您可以設(shè)想這樣帶來(lái)的性能影響和設(shè)計(jì)靈活性 - 進(jìn)行編輯而無(wú)需重新生成整個(gè)模型，因?yàn)橥浇＜夹g(shù)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)、定位和解析依賴關(guān)系。當(dāng)設(shè)計(jì)人員不必再研究和揭示復(fù)雜的約束關(guān)系以便了解如何進(jìn)行模型編輯時(shí)，當(dāng)他們也不用擔(dān)心編輯的下游牽連時(shí)，您可以想象對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)復(fù)雜性帶來(lái)的正面利益。設(shè)計(jì)人員可能要問(wèn)，“當(dāng)建模應(yīng)用程序能夠立即識(shí)別那些幾何相互關(guān)系并且保持的時(shí)候，我們?yōu)槭裁催€要多余地再?gòu)?qiáng)制加上諸如兩個(gè)模型面是共平面，或者是相切等約束條件?”

圖2：一個(gè)普遍模型編輯及其在基于歷史記錄系統(tǒng)里面的應(yīng)用。

　　同步建模技術(shù)突破了基于歷史記錄的設(shè)計(jì)系統(tǒng)固有的架構(gòu)障礙。基于歷史記錄的設(shè)計(jì)系統(tǒng)不能完全確定依賴相互的關(guān)系，從而必須依賴于全面重新執(zhí)行順序建模歷史記錄。以上圖2提出了相關(guān)問(wèn)題。在目前基于有序歷史記錄的系統(tǒng)中，在需要對(duì)歷史記錄清單中的特征進(jìn)行變更的任何時(shí)候，系統(tǒng)都需要?jiǎng)h除所有后續(xù)幾何模型，回復(fù)模型到某個(gè)特征再進(jìn)行變更，然后重新執(zhí)行后續(xù)特征命令來(lái)重新建立模型。在大型、復(fù)雜的模型中，特征損失可能非常巨大，這取決于目標(biāo)特征在歷史記錄里面靠后有多遠(yuǎn)。同步建模技術(shù)沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題 - 系統(tǒng)實(shí)時(shí)識(shí)別這些條件在哪里，并且使模型重建僅僅局限于使模型的幾何條件保持正確所必要的那部分。

　　建模技術(shù)發(fā)展的巨大突破

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的演變?cè)谄?5年的歷史中經(jīng)歷了巨大發(fā)展。CAD誕生于1963年-Ivan Sutherland博士的SKETCHPAD(畫(huà)板)在麻省理工學(xué)院(MIT)的實(shí)施。它開(kāi)始作為一個(gè)二維數(shù)字繪圖媒介，然后在20世紀(jì)70年代利用三維線框技術(shù)實(shí)現(xiàn)了首次革命性飛躍 - 進(jìn)入三維世界，并且不久之后就用于三維表面建模。由于其限制(需要用戶編輯由直系和曲線組成的三維模型的外邊界，以此來(lái)直接修改幾何模型造型)，所以CAD技術(shù)仍然被列為顯式建模。

　　20世紀(jì)80年代早期在實(shí)體建模中引入商業(yè)解決方案，由于它們依賴于求并、求差和求交的布爾運(yùn)算，所以仍然保持顯式性質(zhì)。在20世紀(jì)80年代中期，隨著參數(shù)建模以及嵌入在基于順序歷史記錄架構(gòu)中的模型特征概念的出現(xiàn)，CAD設(shè)計(jì)經(jīng)歷了第二次革命。經(jīng)過(guò)20世紀(jì)90年代以及近年的發(fā)展，盡管少數(shù)例外仍然基于顯式建模技術(shù)，大量商業(yè)CAD應(yīng)用程序都采用了參數(shù)化、特征、基于歷史記錄的方法。

　　兩種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。利用顯式建模，設(shè)計(jì)人員能夠直接編輯幾何模型，無(wú)需擔(dān)心編輯的任何影響。設(shè)計(jì)人員只控制變更內(nèi)容。然而，這也可以視為一個(gè)缺陷。因?yàn)橹钡阶罱@式建模器都還不能識(shí)別可以代表形狀特征的模型特征集合(比如，孔或者槽)，需要設(shè)計(jì)人員仔細(xì)選擇所有適當(dāng)?shù)膶?shí)體面作為任何編輯的一部分。另外，顯式建模器大部分都不能記錄和記憶用戶施加的幾何約束和參數(shù)化尺寸公式。

　　在建模領(lǐng)域另一方面，基于歷史記錄、參數(shù)化、特征驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序擅長(zhǎng)于捕捉知識(shí)和用戶施加的約束。對(duì)CAD模型進(jìn)行的變更將自動(dòng)更新幾何造型的依賴部分。但是，這些長(zhǎng)處也可能是帶來(lái)一場(chǎng)噩夢(mèng)。對(duì)此，很多設(shè)計(jì)人員都可以證實(shí) - 通過(guò)了解嵌入在大型模型中的關(guān)系復(fù)雜性來(lái)確定變更的影響可能令人畏懼。通常，只有初始創(chuàng)建者才能夠記住用于創(chuàng)建模型的設(shè)計(jì)戰(zhàn)略，而且還是在模型是最近才設(shè)計(jì)的情況下。最后，設(shè)計(jì)人員必須接受從順序構(gòu)建歷史記錄中編輯點(diǎn)開(kāi)始重新生成整個(gè)模型所導(dǎo)致的性能損失。

　　最近，CAD系統(tǒng)能力的重大發(fā)展 - 實(shí)時(shí)“挖掘”在一般實(shí)體模型幾何模型中找到的信息 -擴(kuò)展了“直接幾何模型”編輯功能，甚至在基于歷史記錄、參數(shù)化系統(tǒng)中也可以。這些改進(jìn)為技術(shù)的又一次革命性飛躍奠定了基礎(chǔ) - 同步建模技術(shù)。結(jié)合對(duì)模型當(dāng)前的幾何模型條件進(jìn)行深度、富有洞察力的檢查，把這些信息與所有用戶定義的約束和參數(shù)驅(qū)動(dòng)尺寸結(jié)合在一起，然后實(shí)時(shí)確定模型特征及定位相關(guān)等特性依賴，同步建模技術(shù)集成了兩種方法的精華。

圖3：CAD演變

　　同步建模技術(shù)是不依賴于建模歷史、基于特征的建模系統(tǒng)，合并了尺寸驅(qū)動(dòng)和約束驅(qū)動(dòng)技術(shù)的精華，以實(shí)現(xiàn)全面控制和可重復(fù)性，以及直接建模的靈活性。

　　業(yè)務(wù)影響

　　利用同步建模技術(shù)在基于歷史記錄和無(wú)歷史記錄模型上進(jìn)行編輯所實(shí)現(xiàn)的性能提高將給開(kāi)發(fā)過(guò)程帶來(lái)極大的收益。另外，因?yàn)槔闷渲悄苣Ｐ突ゲ僮鳎浇＜夹g(shù)用戶變得輕松自如，將降低他們對(duì)嵌入在模型中的永久幾何約束的依賴。設(shè)計(jì)人員可以選擇不用這類嵌入式約束來(lái)編輯初始模型，因?yàn)樗麄冎劳浇＜夹g(shù)將識(shí)別明顯的幾何約束并且對(duì)其進(jìn)行智能管理。該演變的影響將帶來(lái)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的根本變化。

　　產(chǎn)品制造公司能夠：

　　· 在更短開(kāi)發(fā)周期的基礎(chǔ)上縮短實(shí)現(xiàn)收入的時(shí)間;

　　· 更加易于處理預(yù)期內(nèi)和未預(yù)期的產(chǎn)品變更;

　　· 處理不是他們初始創(chuàng)建的產(chǎn)品模型;

　　· 因?yàn)槔眯袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式(比如，STEP、Siemens PLM Software的JT格式)，能夠與在不同CAD系統(tǒng)之間傳遞的CAD模型進(jìn)行智能互操作，所以極大地提高與供應(yīng)鏈合作的能力;

　　· 獲得更好的功能來(lái)迅速開(kāi)發(fā)更多的設(shè)計(jì);

　　· 獲得更大的潛力來(lái)重用設(shè)計(jì)而無(wú)需重新建模，因?yàn)橛脩裟軌颡?dú)立于創(chuàng)建方法進(jìn)編輯(例如可以通過(guò)拉伸一個(gè)圓或旋轉(zhuǎn)一個(gè)矩形構(gòu)建圓柱體);

　　· 在開(kāi)發(fā)周期的后期更加迅速地對(duì)市場(chǎng)需求變化做出反應(yīng)，同時(shí)減少和控制變更對(duì)產(chǎn)品模型的影響。

　　這些變化具有深遠(yuǎn)影響，能夠更加迅速地對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行修改，從而實(shí)現(xiàn)更加便宜的產(chǎn)品和更快的上市時(shí)間。CAE分析師能夠更加輕易地準(zhǔn)備模型供分析，并且快速制定“假設(shè)”場(chǎng)景。公司將簡(jiǎn)化生成制造過(guò)程計(jì)劃的工作量，能夠在制造加工和過(guò)程問(wèn)題的基礎(chǔ)上迅速提出變更建議。

　　技術(shù)證明

　　想要了解同步建模技術(shù)的力量并且全面評(píng)估它將對(duì)行業(yè)產(chǎn)生的影響，需要在逐個(gè)示例的基礎(chǔ)上進(jìn)行更加深入的探討。

　　特征樹(shù)型結(jié)構(gòu)變?yōu)樘卣骷?/P>

　　檢查任何基于歷史記錄的CAD設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，您都會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)包含嚴(yán)格順序結(jié)構(gòu)的有序特征樹(shù)型結(jié)構(gòu)，它捕捉設(shè)計(jì)人員用于構(gòu)建模型的逐步操作。該有序樹(shù)型結(jié)構(gòu)是模型構(gòu)建的歷史記錄。樹(shù)型結(jié)構(gòu)中的每個(gè)項(xiàng)目都稱為模型特征(不要與形狀特征混淆 - 比如孔和凸臺(tái)- 盡管它們也是形狀特征)，并且每個(gè)都表示一個(gè)特殊的建模構(gòu)建操作。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行平面草圖的簡(jiǎn)單拉伸的時(shí)候，它被添加到特征樹(shù)型結(jié)構(gòu)作為下一個(gè)順序模型特征項(xiàng)目。

圖4：基于歷史記錄的特征樹(shù)型結(jié)構(gòu)

　　當(dāng)設(shè)計(jì)人員在樹(shù)型結(jié)構(gòu)中引用一個(gè)現(xiàn)有特征，在一個(gè)新特征上顯式地施加約束的時(shí)候，特征樹(shù)型結(jié)構(gòu)開(kāi)始嵌套到更深層級(jí)。這通常稱為兩者之間的父/子結(jié)構(gòu)關(guān)系。子結(jié)構(gòu)依賴于父結(jié)構(gòu)的存在。圖5作為一個(gè)經(jīng)典例子表示了這種父/子依賴關(guān)系的細(xì)微差別。

　　如果設(shè)計(jì)人員拾取立方體的下側(cè)，并且向上創(chuàng)建一個(gè)孔穿過(guò)凸臺(tái)，則該孔變?yōu)樵搲K件的子結(jié)構(gòu)，不依賴于該凸臺(tái)。然而，如果設(shè)計(jì)人員拾取該凸臺(tái)的頂部，并且向下創(chuàng)建一個(gè)孔穿過(guò)該凸臺(tái)和塊件，則該孔變?yōu)樵撏古_(tái)的子結(jié)構(gòu)，并且于依賴于其存在。

　　如果設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在選擇該凸臺(tái)并且刪除它，則在其創(chuàng)建歷史記錄的基礎(chǔ)上，新模型視哪個(gè)依賴關(guān)系存在于模型中而定。如果該孔是該塊件的子結(jié)構(gòu)，則該孔仍然存在;然而，如果該孔是該凸臺(tái)的子結(jié)構(gòu)，則它與該凸臺(tái)一起刪除。在這類普遍采用的基于歷史記錄的建模應(yīng)用程序中，負(fù)擔(dān)在設(shè)計(jì)人員身上 - 知道并且了解嵌入的依存關(guān)系。同步建模技術(shù)免除這種了解創(chuàng)建方法的需要，因?yàn)樗乖O(shè)計(jì)人員能夠在編輯的時(shí)候控制這種關(guān)系。

圖5：根據(jù)用戶選擇,基于歷史記錄模型的父/子結(jié)構(gòu)關(guān)系。

　　目前基于歷史記錄的CAD系統(tǒng)不掃描幾何模型并且定位編輯的影響。它們完全依賴于重復(fù)歷史記錄來(lái)傳播變更。同步建模技術(shù)改變了這種模式。

　　同步建模技術(shù)實(shí)時(shí)分析、定位相互依賴關(guān)系，然后只執(zhí)行那些必要的變更。考慮其直接影響：在普遍采用的有序、基于歷史記錄的應(yīng)用程序中，系統(tǒng)需要?jiǎng)h除所有后續(xù)幾何模型，滾動(dòng)模型回到需要變更的特征后再進(jìn)行變更后續(xù)特征，然后重新執(zhí)行后續(xù)特征命令來(lái)重新建立模型。目標(biāo)特征在順序歷史結(jié)構(gòu)中列得越早(前)，則對(duì)性能的影響就越大。在很多情況下，設(shè)計(jì)人員通常毫無(wú)規(guī)則地進(jìn)行編輯修改或者干脆避免這類變更。

　　下面的圖6描述了一個(gè)在普通的基于歷史記錄系統(tǒng)里面構(gòu)建的模型。它在其歷史記錄樹(shù)型結(jié)構(gòu)中包含950個(gè)特征。在一個(gè)普通的基于歷史記錄的應(yīng)用程序中，對(duì)高亮面的直徑進(jìn)行參數(shù)編輯要用大約63秒鐘才能完成。

圖6：由950個(gè)特征組成的基于歷史記錄的模型。

　　編輯的結(jié)果在圖7中給予了顯示。編輯過(guò)程很冗長(zhǎng)，因?yàn)樵谀Ｐ椭行膮^(qū)域和右邊的很多模型細(xì)節(jié)都是在那些包含經(jīng)受編輯的特征的區(qū)域之后才構(gòu)建的。基于全面歷史記錄的系統(tǒng)不能確定模型的其它部分是否存在與所選特征的依賴關(guān)系，從而必須盲目地遵循歷史記錄順序。如果利用同步建模技術(shù)來(lái)編輯同一基于歷史記錄的模型，則編輯操作只需用大約1.5秒鐘就可以完成。同步建模技術(shù)實(shí)時(shí)掃描模型，定位依賴關(guān)系并且只解算那些必要的依賴關(guān)系，以形成正確的解決方案。

圖7：對(duì)基于歷史記錄的模型進(jìn)行編輯，減小直徑尺寸。

　　在目前基于歷史記錄的系統(tǒng)中，特征樹(shù)型結(jié)構(gòu)具有順序依賴關(guān)系。改變歷史記錄樹(shù)型結(jié)構(gòu)的順序可能導(dǎo)致重大的模型變化或者導(dǎo)致模型失效。利用同步建模技術(shù)，所顯示的樹(shù)型結(jié)構(gòu)變?yōu)橐粋€(gè)特征集。利用該特征集，設(shè)計(jì)人員能夠快速地選擇和操作其模型的零件。然而，它并不影響構(gòu)建模型的方式。這樣為設(shè)計(jì)人員提供了大量有利的可能性。特征集還可以按照特征類型進(jìn)行分類，比如，把所有圓形聚集在一起，如果那樣提供了對(duì)模型的必要了解的話。

　　對(duì)于同步建模技術(shù)所許諾的力量的初始反應(yīng)通常引出一長(zhǎng)串“是的，但是假如…?”問(wèn)題。從歷史上來(lái)看，在于20世紀(jì)80年代把參數(shù)化技術(shù)引入市場(chǎng)的時(shí)候，同樣也是這樣的。需要利用逐個(gè)案例來(lái)檢查同步建模技術(shù)如何在不同類型的模型上運(yùn)行。

　　在無(wú)約束模型上進(jìn)行受控編輯

　　在該領(lǐng)域的一端，模型可能完全無(wú)約束，有時(shí)稱為無(wú)參數(shù)實(shí)體，這些模型通常都來(lái)自于從一個(gè)專有CAD系統(tǒng)到另一個(gè)之間的數(shù)據(jù)交換、轉(zhuǎn)換。一個(gè)無(wú)約束模型不包括永久的幾何約束，也沒(méi)有分配給幾何模型尺寸的參數(shù)化數(shù)值。

　　給定圖8所述的一個(gè)無(wú)約束模型，用戶必須進(jìn)行編輯，把高亮(藍(lán)綠色)圓柱體向上移動(dòng)到一個(gè)幾何位置，與配對(duì)軸承(未顯示)的位置匹配。由于模型無(wú)約束，所以沒(méi)有與圓柱體相關(guān)的驅(qū)動(dòng)尺寸，用戶能夠以參數(shù)的形式進(jìn)行識(shí)別和修改。

圖8：在無(wú)約束參數(shù)模型上進(jìn)行的選擇

　　由于無(wú)約束系統(tǒng)的原因，所以只有所選圓柱體才移動(dòng)(圖9)。這種結(jié)果是很不理想的，因?yàn)閬G失了模型造型明顯的、未寫(xiě)明的意圖。任何設(shè)計(jì)人員都可能知道內(nèi)安裝孔應(yīng)該與外圓柱體表面保持同心，側(cè)錐面應(yīng)該保持相切。用戶可能已經(jīng)把外圓柱體添加到選擇以便保持同心性(把它們一起移動(dòng))，但是沒(méi)有任何永久約束嵌入到模型之中，側(cè)面的錐度沒(méi)有得到保持(圖10)。

圖9：不用同步建模技術(shù)的單一選擇編輯

圖10：不用同步建模技術(shù)的雙重選擇編輯

　　利用同步建模技術(shù)，可以在無(wú)約束模型上進(jìn)行同樣的編輯操作，但是現(xiàn)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)地自動(dòng)識(shí)別這些幾何條件，并且同心圓柱體和錐形切線均得到保持(圖11)。注意，通過(guò)只選擇圓柱體的內(nèi)面來(lái)進(jìn)行該編輯，但是如果只是選擇和移動(dòng)外圓柱體，同步建模技術(shù)也將形成同樣的結(jié)果。

圖11：利用同步建模技術(shù)進(jìn)行編輯

　　這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例強(qiáng)調(diào)了同步建模技術(shù)的力量以及該技術(shù)對(duì)用戶解決設(shè)計(jì)問(wèn)題方面產(chǎn)生的廣泛影響。首先，在為用戶給定了一個(gè)沒(méi)有嵌入式約束的部件模型的時(shí)候，如同與供應(yīng)商合作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的情況一樣 - 要么是因?yàn)槔眯袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)(比如，STEP)對(duì)該模型進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，要么是因?yàn)楣?yīng)商有意識(shí)地去掉了嵌入式約束以保護(hù)其知識(shí)產(chǎn)權(quán) - 用戶仍然可以輕易地進(jìn)行智能編輯，沒(méi)有不得不添加明顯條件的幾何關(guān)系的負(fù)擔(dān)。

　　其次，對(duì)設(shè)計(jì)建模的性質(zhì)而言更為重要。因?yàn)橄到y(tǒng)要求較少的嵌入在模型中的公開(kāi)定義的關(guān)系(這個(gè)案例中沒(méi)有)來(lái)進(jìn)行智能解算，所以設(shè)計(jì)人員可以選擇不用這類嵌入式約束來(lái)編輯初始模型，因?yàn)橹缹⒆R(shí)別和管理明顯的幾何條件,可以極大地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)編輯工作流。設(shè)計(jì)人員不必研究和揭示復(fù)雜的約束關(guān)系以了解如何進(jìn)行編輯，也不用擔(dān)心編輯的下游牽連。同步建模技術(shù)實(shí)時(shí)地發(fā)現(xiàn)和解析這些關(guān)系。

　　在參數(shù)約束模型上進(jìn)行編輯

　　現(xiàn)在我們把注意力轉(zhuǎn)移到建模領(lǐng)域的另一面，研究同步建模技術(shù)對(duì)參數(shù)約束模型的影響。

　　下面的圖12說(shuō)明了一個(gè)具有基座上兩個(gè)孔之間參考尺寸的模型。參考尺寸有時(shí)也稱為衍生尺寸。它不是用戶施加的約束。然而，在控制尺寸(或者驅(qū)動(dòng)尺寸)中引用該距離，利用一個(gè)等式來(lái)控制軸心點(diǎn)的高度，使其在基座孔之間形成0.75的距離。這表示了一個(gè)參數(shù)公式約束，無(wú)論任何時(shí)候?qū)δＰ瓦M(jìn)行編輯都必須對(duì)其給予保護(hù)。

圖12：具有參數(shù)公式約束的模型

　　圖13表示設(shè)計(jì)人員可以在基座末端直接移動(dòng)。同步建模技術(shù)實(shí)時(shí)識(shí)別右邊的基座孔是否與基座末端所選的弧形呈同心，自動(dòng)把它添加到編輯。該移動(dòng)是利用移動(dòng)表面操作的一個(gè)直接模型編輯。由于基座塊件變得更長(zhǎng)，右邊的基座孔與基座一起移動(dòng);兩個(gè)基座孔之間的參考距離發(fā)生了變化，在其參數(shù)公式約束的基礎(chǔ)上更新了與軸心點(diǎn)的距離。

圖13：對(duì)具有參數(shù)公式約束的模型進(jìn)行直接幾何模型編輯

　　圖14表示了在拖動(dòng)塊件末端30毫米之后的最終結(jié)果。注意，保護(hù)了參數(shù)公式約束。從而同步建模技術(shù)與用戶施加的參數(shù)約束共存。

圖14：合成模型

　　父/子結(jié)構(gòu)

　　如果我們返回到我們的軸臺(tái)模型，我們可以研究同步建模技術(shù)對(duì)父/子結(jié)構(gòu)關(guān)系的影響。圖15描述了設(shè)計(jì)人員一般用于在普通的基于歷史記錄系統(tǒng)中構(gòu)建模型的方法。首先，定義基座矩形(長(zhǎng)150單位、寬40單位)的二維草圖。然后把草圖輪廓向上拉伸20單位，創(chuàng)建一個(gè)實(shí)體基座。基座的兩端是圓形的，把兩個(gè)孔添加到基座。這兩個(gè)孔就是基座母塊的子結(jié)構(gòu)。

圖15：在基于歷史記錄的模型上進(jìn)行編輯

　　為了在一個(gè)較大裝配中把軸臺(tái)模型安裝在正確位置，用戶現(xiàn)在必須進(jìn)行編輯，把基座孔移動(dòng)得更開(kāi)，以便滿足與另一個(gè)(未見(jiàn))部件的匹配條件。盡管大部分中性操作都是選擇基座孔然后將它們移動(dòng)到所需位置，但是在這個(gè)約束系統(tǒng)中設(shè)計(jì)人員不能直接在孔上進(jìn)行操作。由于約束模型中的結(jié)構(gòu)，從父結(jié)構(gòu)幾何模型中驅(qū)動(dòng)孔。在基座父結(jié)構(gòu)幾何模型得以創(chuàng)建之前，它們不存在。它們需要一個(gè)有序歷史記錄。由此，則必須改變父結(jié)構(gòu)才能夠移動(dòng)孔 - 一種完全不自然并且笨拙的方法。而且，只有手動(dòng)計(jì)算整個(gè)造型(把孔間隙考慮進(jìn)去)才能夠正確改變基座幾何模型的整個(gè)距離。

　　利用同步建模技術(shù)，用戶可以簡(jiǎn)單地在基座孔之間設(shè)定一個(gè)尺寸并且直接移動(dòng)。同步建模技術(shù)保持了修改孔和所有同心圓柱體之間的同心性。而且還自動(dòng)保護(hù)了切線。另外一個(gè)利益就是同步建模技術(shù)還保持了小型蓋帽的正確同心位置，這些蓋帽圍繞著基座孔。這類添加的尺寸可以與零件一起保存。

圖16：利用同步建模技術(shù)，通過(guò)設(shè)定和更新尺寸來(lái)進(jìn)行編輯

　　尺寸方向控制

　　同步建模技術(shù)為用戶與產(chǎn)品模型進(jìn)行互操作提供了大量新的可能性。

　　下一個(gè)例子說(shuō)明了利用同步建模技術(shù)可以獲得的尺寸方向控制。用戶的任務(wù)就是修改圖17所述部件模型中孔的位置。兩種情況都有可能。

圖17：用于尺寸方向控制的部件模型

　　第一個(gè)方法就是簡(jiǎn)單地來(lái)回移動(dòng)孔，同時(shí)使零件模型的大小保持相同。圖18所示的紅色方向箭頭表示將往該方向移動(dòng)孔幾何模型。把幾何特征移到另一邊，尺寸保持不變。把初始值“50”修改為“100”，同時(shí)保持尺寸“180”。

圖18：孔移動(dòng)，同時(shí)零件大小保持不變

　　第二個(gè)可能的方法就是先固定零件的孔和右邊之間的距離。注意，對(duì)孔位置往那個(gè)方向(圖19中的紅色箭頭所示)進(jìn)行的任何編輯都將引起零件尺寸變大。在沒(méi)有同步建模技術(shù)的普通的基于歷史記錄的系統(tǒng)中，這種編輯方法是不可能的。這類編輯必須以創(chuàng)建的順序來(lái)進(jìn)行。在普通的基于歷史記錄的系統(tǒng)中，孔不能推動(dòng)在孔特征本身之前創(chuàng)建的幾何模型，并且可控制方向少得多。

圖19：孔移動(dòng)和零件大小調(diào)整

　　程序特征

　　在下一個(gè)例子中，用戶需要對(duì)鍵槽孔孔的樣式進(jìn)行編輯，要么改變實(shí)例數(shù)，要么改變基本特征的幾何造型。在普通的基于歷史記錄的系統(tǒng)中，樣式編輯需要回復(fù)到基本特征，只有這樣才能夠進(jìn)行編輯，并且在那個(gè)點(diǎn)開(kāi)始重新建立模型(模型生成)，以便所有后續(xù)操作起作用。基本孔特征在歷史記錄中越靠后，則想要重建模型就必須進(jìn)行更多的計(jì)算。

圖20：樣式特征

　　同步建模技術(shù)引入了一個(gè)稱為程序特征的概念。這些特征專門(mén)設(shè)計(jì)用于在沒(méi)有發(fā)生有序解算的系統(tǒng)中進(jìn)行操作。一個(gè)特征必須能夠自我生成才被視為程序特征。不是所有特征都能夠或者都需要是這種類型的，然而，孔和樣式遵循這種行為方式。薄壁件(殼體)類似，因?yàn)樗岁P(guān)于如果正確建模的特殊知識(shí)，但是它在薄壁的定位區(qū)域之內(nèi)管理變更。

　　利用同步建模技術(shù)，首先要注意如何才能夠把一系列尺寸應(yīng)用于任何樣式實(shí)例，并且任何實(shí)例進(jìn)行的變更都將引起所有實(shí)例更新。雖然尺寸變更將引起樣式更新，但是在樣式之后創(chuàng)建的任何操作都不需要重新生成(因?yàn)闃邮绞亲园?，并且獲得極大的潛在性能提高。下面最右邊的圖像顯示了對(duì)實(shí)例數(shù)進(jìn)行的變更。同樣，只修改了與樣式相關(guān)的幾何模型。

圖21：樣式特征編輯結(jié)果

　　模型創(chuàng)建

　　以上例子說(shuō)明了利用同步建模技術(shù)的模型編輯功能，還可以獲得很多新的有趣的幾何模型創(chuàng)建功能。

　　· 利用協(xié)調(diào)的二維草圖解算器和三維幾何模型解算器，能夠以三維形式繪制草圖，在此兩種解算同時(shí)進(jìn)行。在這三個(gè)圖像的下一個(gè)順序中，以三維形式繪制草圖(圖22)完成，草圖閉合(圖23)，出現(xiàn)動(dòng)態(tài)拉手，使用戶能夠操作實(shí)體拉伸。運(yùn)行時(shí)間邏輯決定了何時(shí)添加或者去除材料。(在該圖例中，只能添加材料，如圖24所示)尺寸或者拖到其它幾何模型關(guān)鍵點(diǎn)都可用于設(shè)定推/拉操作的距離。

圖22：繪制草圖 圖23：草圖矩形閉合 圖24：拉伸的草圖

　　· 打開(kāi)輪廓用于把圖紙簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單草圖，在此二維直接連接到三維。同樣，通過(guò)簡(jiǎn)單的推或者拉來(lái)創(chuàng)建在圖像順序中所看到的模型(圖25)。

圖25：打開(kāi)輪廓拉伸

　　· 還可以通過(guò)簡(jiǎn)單線條在整個(gè)平面上創(chuàng)建區(qū)域。在圖26中，一條線把平面分開(kāi)，能夠直接修改平面。

圖26：區(qū)域

　　· 一般把孔放在平面上。然而，添加一個(gè)潤(rùn)滑油嘴(如圖27所示)需要在切線的一些點(diǎn)開(kāi)孔。在同步建模技術(shù)中嵌入了把孔添加到曲面的功能，在該曲面上孔的法向矢量自動(dòng)與平面法線相匹配。

圖27：與曲面法線相切的孔

　　· 通過(guò)直接選擇一個(gè)平面集并且操作幾何控制，還可以添加、去除或者旋轉(zhuǎn)材料。以下順序說(shuō)明了如何才能夠快速旋轉(zhuǎn)平面。

圖28：旋轉(zhuǎn)平面

　　快速進(jìn)行“假設(shè)”變更

　　設(shè)計(jì)部門(mén)希望擁有的最有用的功能之一就是在他們討論最佳產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候快速地進(jìn)行假設(shè)變更的能力。在普通的基于歷史記錄的系統(tǒng)中，對(duì)模型進(jìn)行編輯可能很笨拙，并且需要設(shè)計(jì)人員全面了解歷史記錄順序，以便確定在順序中的哪里進(jìn)行編輯，然后預(yù)測(cè)該變更將引起什么漣漪效應(yīng)。

　　設(shè)想傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)審，利用平面把裝配切割開(kāi)來(lái)，以尋找干涉的狀況。圖29表示了用紅色圈起來(lái)的干涉，這些干涉明顯圍繞著圓孔。

圖29：顯示干擾的剖面切口

　　該設(shè)計(jì)問(wèn)題通常需要下游用戶對(duì)視圖進(jìn)行標(biāo)注(紅線)，并且把圖像返回編輯設(shè)計(jì)人員以尋找解決方案。有了同步建模技術(shù)，利用基于剖面的編輯功能，評(píng)審人員能夠輕易建議一些可能的模型變更，以便糾正問(wèn)題。首先，基于剖面的編輯功能把模型切割開(kāi)，形成一個(gè)平面圖，生成驅(qū)動(dòng)模型的草圖曲線(圖30)。

圖30：顯示草圖曲線的生成的剖面切口

　　然后評(píng)審人員能夠拖動(dòng)曲線，或者把二維尺寸添加到輪廓，修改它們的值，如圖31所示。

圖31：添加的尺寸

　　在這種情況下，厚度可以從5毫米變更到3.8毫米，產(chǎn)生圖32所示的結(jié)果，消除了干涉。

圖32：改變尺寸以消除干涉

　　技術(shù)推廣

　　同步建模技術(shù)軟件作為設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)，介于CAD應(yīng)用程序中設(shè)計(jì)創(chuàng)建/編輯命令的操作邏輯和幾何模型內(nèi)核以及其它實(shí)用程序的基本幾何模型支持服務(wù)功能之間。在執(zhí)行過(guò)程中，它在從幾何模型的當(dāng)前狀態(tài)以及用戶施加在該模型部分上的任何永久約束中提取信息。它智能處理從全面無(wú)約束到完全約束的廣泛模型。

　　Siemens進(jìn)行收購(gòu)調(diào)查過(guò)程中在UGS研發(fā)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了同步建模技術(shù)的初始研究種子。因?yàn)镾iemens認(rèn)可其潛在價(jià)值并且培養(yǎng)、加快了其開(kāi)發(fā)。Siemens PLM Software表示，同步建模技術(shù)的第一個(gè)商業(yè)版本將在2008年夏季推出，嵌入在它的兩個(gè)CAD應(yīng)用程序之中 - NX和SolidEdge。

圖33：軟件構(gòu)架

　　總結(jié)和評(píng)價(jià)

　　CAD世界即將發(fā)生翻天覆地的變化。

　　如同CAD用戶在20世紀(jì)80年代面對(duì)參數(shù)建模一樣的方式，隨著時(shí)間的推移來(lái)逐步了解并且認(rèn)可其影響，同步建模技術(shù)將在整個(gè)垂直行業(yè)中找到產(chǎn)品建模方面同等滿意的位置。因?yàn)橥浇＜夹g(shù)提供的在實(shí)體模型中識(shí)別當(dāng)前幾何條件的實(shí)時(shí)力量與用戶施加的約束和參數(shù)尺寸共存，所以用戶將平穩(wěn)過(guò)渡，以便越來(lái)越多地利用新的突破功能。

　　產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部門(mén)利用同步建模技術(shù)的力量和性能，他們實(shí)現(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將為其提供動(dòng)力。不會(huì)退回到利用用戶定義的幾何約束來(lái)淹沒(méi)產(chǎn)品模型。同步建模技術(shù)將自動(dòng)發(fā)現(xiàn)模型中明顯存在的幾何條件與特征，并且在編輯過(guò)程對(duì)它們加以保護(hù)。CAD建模的新智能之風(fēng)實(shí)際上將從他們的桌面上刮起。