也谈三维CAD技术之参数化建模

目前，很多主流CAD系统都包含了参数化建模功能，随着该项技术和功能不断进步与完善，越来越多的企业或研究单位使用该功能创建基于三维CAD系统的零部件数据资源库，也叫知识库。

随着以三维CAD系统为基础的数字化设计相关技术的快速发展，CAD群组用户越来越希望为本地或同域的终端用户提供大量的CAD数据资源，也就是我们常说的CAD零部件库，它一般可以包括常用的标准件、外购件和自制件模型。而用户在建立这样的零部件数据库时，在数据层面大多采用参数化建模与驱动技术来实现，这样不仅可以提高数据的一致性和可靠性，也为模型数据的后续管理、优化和升级提供了不小的便利。CAD终端在使用这些数据时进行检索的数据量也大为减少，一般只需用标准号、物料名称（描述）、类别即可快速查询并打开相应的模型，而无须关注产品的规格或型号，此举同时也大量缩减了模型数据的数量（“个数”）。鄙人粗略的统计了一下，使用参数化建模技术建立起的零部件数据资源库中的文件数量相比较于应用一般建模技术，其仅在文件数量上即可缩减90%左右，数据库的容量亦相应下降为30%以下，大大节约了建库成本和空间占有量，由此带来的使用和管理优势尚难量化统计。

笔者接触该项工作已届三年，时间不长，水平不高，且愿就此与大虾们讨论。

参数化建模技术，顾名思义是在CAD系统环境下建立可为参数化驱动的三维实体。这其中即包含两个最基本的元素——参数文件和特殊三维实体。

就参数文件而言，我们可以简单的认为它是一个或若干个包含CAD系统可识别参数名和参数值的电子表格，格式可以是公共格式比如Access/Excel兼容的各类数据表，以及*.csv文件格式等。当然目前具有参数化建模功能的三维CAD软件一般都包含了参数编辑模块或窗体，供使用。

参数文件中的参数名根据数据库和CAD软件模型对数据格式要求，一般由ASCII码表格中的有效字符组成。制作完成的参数表一般要求由列数代表参数的个数，由增加参数行的方式填写必要的参数值。

参数名一般包含以下几个属性：

1、参数名：用于标记参数，一般以字母开头，不超过5个字节，一般不以数字开头，大小写敏感；

2、参数描述：参数的必要简短说明，大小写不敏感，字节数一般不超过20个；

3、参数属性

a. 参数的基本属性：文本型/数字型，文本行则要确定文本的最大长度，数字型则要确定精度结构，如双精度数的有效数字个数等；

b. 参数的外部属性：几何型/描述型/功能型等等，这里是指当前参数是用来描述模型的几何参量还是其它；

c. 参数的内部属性：确值型/值域型/函数型等。

对于参数值的配置，则需按照该参数的属性要求进行填写。从而形成该模型的若干规格型号。

如图1所示，为我们常见的标准文本中的规格表，其中对参数名和基本描述已做了规定：

而图2即为制作完成的参数表，可见行4为参数名，行5为基本描述，行6为单位制，行7为数据属性和精度，行8开始即为参数值，这样的数据表可被市面上常见的各类数据库软件读取和调用。

就参数模型而言，简而言之即使用上面谈到的参数名进行模型的绘制和构建，以用户对参数行的选择，为模型赋予不同规格的参数值，从而实现参数化建模。

这就要求：

1、模型草图和特征均以参数名创建，而非确值，如A、GM、E等；

2、参数化模型在各参数行中均可成立，不出现模型失败；

3、模型可自动识别参数数据库/表格中的参数名和参数值；

4、模型按参数表驱动进行即时变化，生成新模型；

5、用户可根据需要选中某一确值，即某一参数行作为锁定当前模型并脱离参数行，以确值身份另存为指定的CAD文件。

图3为制作完成的参数化模型，模型可根据用户的选择变化规格：

由此可见，利用参数化驱动创建的三维CAD模型数据库可将同属于一个系列或型号的产品“统领”起来管理，用户在查询和调看过程中十分便利。

但是参数化模型的建立，特别是参数化模型数据库的创建存在很多的技术关键点，比如参数化模型的规格表示法、唯一性要求等等环节。

需要在谋划阶段即具有“全局观念”，将关键的技术节点一一分析出来，加以解决。

从粗浅的经验来看，创建一个庞大的面向三维CAD用户的参数化零部件数据资源库并不容易，需要具备数据库、系统结构、机械学、标准化等相关的知识和应用经验。

来源：e-works

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