参数化设计的历史现状
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发布时间：2022-04-26 15:44
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时间：2023-10-12 15:36
参数化设计是在变量化设计思想产生以后出现的，要了解参数化设计的历史必须追溯变量化设计的由来。变量化设计一词是美国麻省理工学院Gossard教授提出的，他采用非线性约束方程组的联立求解，设定初值后用牛顿迭代法精化，这种方法的最大优点在于通用性强，约束方程的内容不限，除了几何约束以外还可以引入力学、运动学、动力学等关系，但其存在一个不可逾越的障碍:非线性方程组的行秩有可能不等于列秩，从而导致方程组无解(需要说明的是:在将来这个障碍可能随着数学方法的改进而消失)。这种方法过早地把几何约束映射为代数方程组，使问题求解的规模和速度难以得到有效控制。英国剑桥大学Johnson从1990年起着手研究机械结构的功能建模时同样联立求解一组线性方程组，从多个可行解中寻求最优解。所不同的是，他尝试了遗传算法和模拟退火算法，认为后者的效果更好。
Gossard的倡导在当时CAD界并未引起重视，直到1987年底PARAMETRIC-TECHNOLOGY公司推出了以参数化、变最化、特征设计为基础的新一代实体造型软件PRO/ENGINEER后，CAD界才真正认识到变量化设计的真正威力，纷纷仿效。变量设计成了新的CAD标准。同年，从麻省理工学院毕业的几位博士创办了Premise公司，认真实现Gossard的理论思想，形成了微机和Windows环境下的商品软件，称作DesignView。1989年秋进入市场，随后CV公司吸收了DesignView，成为CV的系列产品。80年代初，针对CAD/CAM集成的需要，人们开始了对特征和特征造型的研究。由于各种特征是从具体应用中抽象、总结出来的，有先天的家族性，所以参数化设计是特征应用的一个重要前提。80年代中后期，PARAMETRICTECHNOLOGY和SDRC等公司都开发出了以特征为对象的特征造型系统(PRO/ENGINEER和I-DEAS)。这些系统都能在一定范围内实现对特征的参数设计。
SDRC公司在1991年，其I-DEAS第六版的DRAFT模块中提出了一项新的交互作用技术：“动态导航技术”，该技术利用从工程制图标准抽象出来的规则预测下一步操作的可能，大大方便了操作。动态导航技术和参数化技术己成为大多数CAD系统的主要功能和目标。在现有的三维CAD系统中，他们大致是这样实现的:利用动态导航技术或其它草图技术迅速生成用以构造三维特征的二维轮廓(PROFILE)，这个轮廓准确的位置和尺寸都不必在草图输入时给出，而可以在以后的参数设计过程中得到。再利用系统的拉深或回转等其它手段来生成三维特征。有了这个基础，再加上一棵记录造型过程的CSG树，就可完成对最后模型的“参数”设计。但值得强调的是，这里的参数并不是最后模型的设计参数，而是完成造型过程的造型参数。
正是由于三维参数化特征造型系统的设计参数和造型参数有很大的不同，虽然很多系统都声称是全双向可逆(FULLYBIDIRECTION)的，但实际上它们通过投影直接生成的二维图距离最终的工程图纸要求还差得很远。特别是尺寸标注，它可以通过投影控制特征参数在二维图形上的投影，但却无法对最终工程图的尺寸进行真正的参数设计。在三维CAD系统中，动态导航仅被用来生成二维轮廓。这里论述的参数设计也主要是针对这个二维轮廓进行的。由于这个二维轮廓只是用来生成三维特征，它远比我们在二维CAD系统中要处理的工程图简单得多。
显然，要实现对二维工程图的参数化设计/绘图工作从一定意义上讲比在三维环境下更为困难。许多CAD工作者围绕如何将概念设计和参数设计引进传统的二维CAD系统进行了大量的研究。
