两款参数化设计软件的可视化特性分析

2016-09-06章冬青

中国科技信息 2016年7期

章冬青

两款参数化设计软件的可视化特性分析

章冬青

本文通过比较SolidWorks与 rhino，SolidWorks与grasshopper在工业设计领域不同的应用方式，总结它们不同建模原理下的可视化特性及其产生的影响。

参数化设计在机械加工和建筑造型领域具有广泛的运用。工业设计方法和原理与机械设计，建筑设计都有相通之处，他们有共同的三维设计软件（solidworks，rhino，grasshopper）。参数化设计对产品设计的影响也体现在工程和设计两个方面。近年来，随着3d打印技术的发展，再复杂的造型也可以批量生产出来了。因此，以grasshopper为首的参数化造型软件也开始应用到产品设计领域。它与传统的参数化设计软件SolidWorks在可视化，人机交互方面既有相似也有不同，代表了产品设计参数化的两个方向。

参数化 SolidWorks与非参数化rhino的异同

产品造型中经常使用的3d软件Rhinoceros并不具有参数化功能。它的每一步建模命令都是独立的，递进的，不可逆的。它在可视化领域的优势在于所见即所得如图1所示。设计师可以用光标点击生成的模型直接进行编辑。修改某一步中生成的模型，不会对后续建模和整个模型造成影响。与此之外，rhino软件生成的模型多不含有精确尺寸信息，尽管模型经过数据处理后也可以用于快速制造。

Solidworks 作为一款参数化软件，是一款精确建模的软件。在建模的过程中，每一步生成的物体，都要对它的生成方式（复制，阵列，拔模等）进行具体规定，并且输入确定的尺寸参数，如图2所示。前后两个步骤所产生的模型存在逻辑关系，建模的整个过程会被记录下来，设计师可以通过直接点击模型或点击每个步骤的记录修改参数如图3所示，进而改变建模，修改一个步骤可以影响到其他步骤甚至整个模型。

图1　Rhinoceros 的界面，建模过程不可逆

图2　solidworks 建模过程

图3　修改某一步的参数，过程可视化

我们不难发现solidworks 作为参数化的建模软件，对每一步建模命令都有记录和修改的功能。由于它的这些特性，我们可以在产品迭代时候使用它，观察改动产品局部参数而对整体产生的影响，这个过程是可视的，直观的。于此同时，也可以用来模拟真实产品的测试分析，验证产品在装配，尺寸，设计方面的缺陷如图4所示。一旦发现错误，在相应步骤进行更改，其结果也应用于后续步骤，十分方便。

图4　利用solidworks 进行装配检验

图5　通过修改参数调整造型

图6　快速生成的不同方案

图7　编程过程的可视化

不同方向的参数化 solidworks 与 grasshopper

Grasshopper是 rhino中的参数化建模插件。它与solidwork在参数化方面的操作和目的都有不同。通过把各种可视化的命令控件按照逻辑顺序用线链接起来，并添加参数，从而生成符合条件的造型如图5所示。通过滑动可视化的滑块改变模型变量，可观察它对整体造型的影响。对于工业设计来说，grasshopper可以通过修改变量在短时间内生成大量的，连续的，有规律的奇特的造型如图6所示。

与solidworks相同的是，grasshopper在完成建模后也会留下完整的记录以供调整修改，而且之中记录是可视化，图形化的如图7所示，我们称之为电池图。通过修改电池图上的电线改变各命令之间的关系，代替了之前一些软件输入代码或者编程的操作。