On user-defined featuresChristoph M Hoffmann and Robert Joan-

Arinyo Ανδρέας Φωτίου

Παραμετρικά CAD Συστήματα Είναι συστήματα στα οποία το σχήμα

στερεών αντικειμένων εκφράζεται από ένα σύνολο παραμέτρων και περιορισμών και το αντικείμενο μπορεί να τροποποιηθεί ως προς κάποιες παραμέτρους ενώ άλλες παραμένουν σταθερές

Feature based CAD συστήματα Ένα χαρακτηριστικό (feature) είναι ένα γενικό

σχήμα το οποίο μπορεί να συσχετιστεί με ορισμένες ιδιότητες, ορισμένα γνωρίσματα και με κάποια γνώση. Το σχήμα πρέπει να αναπαριστάται παραμετρικά και πρέπει να καθορίζονται κανόνες για την συμπεριφορά και τις ιδιότητες του σχήματος

Σύγχρονα CAD συστήματα

1. Ένα αντικείμενο κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας άλλα προκαθορισμένα αντικείμενα (features)

2. Τα αντικείμενα κατασκευάζονται από τα features με Constructive Solid Geometry (CSG)

3. Η αναπαράσταση των αντικειμένων γίνεται με παραμετρικές εξισώσεις

Τα σύγχρονα συστήματα σχεδίασης ειναι συνήθως ένας συνδυασμός από παραμετρική και feature-based σχεδίαση διότι:

Σύγχρονα CAD συστήματα

Τα χαρακτηριστικά αυτά είναι επαρκή για τη δημιουργία πολύπλοκων σχημάτων αλλά κατά το σχεδιασμό μηχανικών μερών κρίνονται ανεπαρκή.

Τύποι χαρακτηριστικών

Παραγόμενο χαρακτηριστικό Τροποποιούμενο χαρακτηριστικό Datum χαρακτηριστικό

Χαρακτηριστικά ορισμένα από το χρήστη (UDFS) Το CAD σύστημα έχει καθορισμένα τυπικά

χαρακτηριστικά. Κατά βάση τα χαρακτηριστικά αυτά επαρκούν

αλλά σε κάποιες εφαρμογές αυτό το σύνολο χαρακτηριστικών δεν είναι βολικό και πρέπει να υποστηριχθούν από χαρακτηριστικά ορισμένα από το χρήστη.

Ορισμός και χρήση ενός UDF

Ο ορισμός ενός UDF είναι μία διαδικασία σχεδιασμού που δημιουργεί το πρωτότυπο του χαρακτηριστικού.

Η χρήση ενός UDF είναι το στιγμιότυπο ενός συγκεκριμένου πρωτοτύπου UDF σε ένα συμπαγή σχεδιασμό σε εξέλιξη.

Απαιτήσεις για τα UDF

1. Ένα UDF μπορεί να οριστεί χρησιμοποιώντας, τυπικά χαρακτηριστικά που το CAD σύστημα παρέχει, και/ή άλλα προηγούμενα ορισμένα UDF.

2. Ο τελικός χρήστης πρέπει να μπορεί να τοποθετήσει και να προσανατολίσει το UDF στο κομμάτι που σχεδιάζεται με την έννοια γεωμετρικών κινήσεων, χρησιμοποιώντας τυπικές διαδικασίες εισαγωγής.

3. Τα UDF πρέπει να παρέχουν καθορισμένους μηχανισμούς για να ελέγχουν την εγκυρότητα του στιγμιότυπου και της προσκόλλησης του.

4. Τα UDF πρέπει να παρέχουν υποστήριξη για μη γεωμετρικά γνωρίσματα και περιορισμούς με μεταβολές.

Δημιουργία σχήματος

Ο βασικός μηχανισμός ορισμού του EREP έχει υιοθετηθεί για τον ορισμό 3D

Ένα χαρακτηριστικό UDF ορίζεται ένα παραμετρικό, γεωμετρικό αντικείμενο αποτελούμενο από:1. Ένα σύνολο από παραγόμενα χαρακτηριστικά,

τροποποιούμενα χαρακτηριστικά και datum χαρακτηριστικά.

2. Ένα σύνολο εισαγόμενο από UDF

3. Ένα σύνολο περιορισμών.

4. Ένα σύνολο γνωρισμάτων.

5. Ορισμό ενός interface

Τοπολογικός ορισμός χαρακτηριστικών Τα τοπολογικά γνωρίσματα είναι ελκυστικά γιατί

μπορούν να υποστηριχθούν από πολλούς πυρήνες CAD συστημάτων και είναι πολύ χρήσιμα για τον ορισμό συνθηκών εγκυρότητας των χαρακτηριστικών. Οι μηχανισμοί του πυρήνα θα καλεστούν στις ακόλουθες τέσσερις περιπτώσεις:

1. Δημιουργία πλευράς, ακμής, κορυφής2. Διαγραφή πλευράς, ακμής, κορυφής3. Υποδιαίρεση πλευράς, κορυφής4. Συγχώνευση δύο κορυφών, ακμών, πλευρών

Τοπολογικά γνωρίσματα

1. Πρέπει να είναι στο όριο (MBB):

2. Δε πρέπει να είναι στο όριο (MNB):

3. Υπό όρους αν είναι στο όριο (CIB):

Υποστήριξη τοπολογικών γνωρισμάτων

Τα στοιχεία που υποδιαιρέθηκαν κληρονομούν τα γνωρίσματα του πατέρα στοιχείου.

Η συγχώνευση δύο στοιχείων σχήματος με διαφορετικά γνωρίσματα ορίου είναι λάθος.

Οι παραπάνω κανόνες μπορούν να υπερκαλυφθούν με ρητούς κατασκευασμένους από το χρήστη κανόνες.

Volume based topological attributes1. Πρέπει να είναι void (MBV):

2. Πρέπει να είναι υλικό (MBM):

Ορισμός UDF

Ο ορισμός ενός UDF χωρίζεται σε δύο υποδιαδικασίες. Καταρχάς ορίζεται η γεωμετρία. Στη συνέχεια ορίζονται τα γνωρίσματα των συστατικών και οι εξισώσεις περιορισμών για τις μεταβλητές.

Ορισμός γεωμετρίας

Οι ορισμοί των UDF κατασκευάζονται ορίζοντας κάθε συστατικό με σειρά. Το πρώτο συστατικό που ορίζεται καλείται πρωταρχικό συστατικό. Το πρωταρχικό συστατικό δε κάνει καμία αναφορά σε στοιχεία άλλων συστατικών.

Αν ο ορισμός του UDF δε χρησιμοποιεί ένα προηγούμενα ορισμένο UDF τότε πρέπει να είναι ένα τυπικό χαρακτηριστικό που παρέχεται από το CAD σύστημα. Το πρωταρχικό συστατικό μπορεί να είναι και ένα προηγούμενο ορισμένο UDF.

Ορισμός γεωμετρίας

Ένα χαρακτηριστικό μπορεί να είναι είτε απλό είτε σύνθετο από συστατικά χαρακτηριστικά, έτσι τα UDF έχουν μία φυσική ιεραρχική δομή.

Αυτή η δομή μπορεί να εκφραστεί λογικά ως ένας άκυκλος κατευθυνόμενος γράφος όπου κάθε κόμβος είναι ένα συστατικό και οι ακμές είναι οι εξαρτήσεις μεταξύ τους προσανατολισμένες από το συστατικό το οποίο κάνει την αναφορά προς το συστατικό στο οποίο γίνεται η αναφορά. Το πρωταρχικό συστατικό είναι η ρίζα του γράφου.

Ορισμός γνωρισμάτων

Τα γνωρίσματα μπορεί να είναι τοπολογικά, λειτουργικά, αντοχής, κειμένου και ορισμένα από το χρήστη.

Τα τοπολογικά γνωρίσματα χρησιμοποιούνται για να υποστηρίξουν την εγκυρότητα όταν συγχωνεύουμε ένα χαρακτηριστικό.

Ορισμός περιορισμών

Πολλές σχεδιαστικές εκδοχές μπορούν να εκφραστούν χρησιμοποιώντας περιορισμούς που ορίζονται ως μαθηματικές εξισώσεις μεταξύ μεταβλητών από τις οποίες εξαρτάται το σχέδιο. Οι περιορισμοί ορίζονται ως πληροφορίες κειμένου.

Οι περιορισμοί εξισώσεων συνυπάρχουν σε συνδιασμό με γεωμετρικούς περιορισμούς. Για να υποστηριχθούν τέτοιοι περιορισμοί, το σύστημα CAD πρέπει να διαθέτει διαδικασίες που να αποσυνθέτουν τέτοιες εξισώσεις και να λύνουν το σύστημα των περιορισμών.

Συμπύκνωση

Η συμπύκνωση απαιτείται καλά ορισμένη λειτουργικότητα και ένα ολοκληρωμένο και καλά ορισμένο interface.

Η λειτουργικότητα εκφράζεται από τη γεωμετρία τα γνωρίσματα και τις εξισώσεις.

Κληρονομικότητα

Τα UDF κατασκευάζονται από τυπικά χαρακτηριστικά του CAD και/ή από άλλα UDF. Το νέο UDF κληρονομεί γνωρίσματα αλλά μπορεί να έχει και νέα δικά του.

Επιλεκτική κληρονομικότητα παρέχεται ως ένας επιπρόσθετος μηχανισμός

Συγχώνευση χαρακτηριστικών Η συγχώνευση χαρακτηριστικών είναι η

διαδικασία με την οποία ο χρήστης περιλαμβάνει ένα νέο χαρακτηριστικό στο μέρος που σχεδιάζεται. Η διαδικασία αυτή είναι δύο βημάτων: ορισμός συγχώνευσης και αποτίμηση της συγχώνευσης.

Εγκυρότητα

Η εγκυρότητα των UDF διαχωρίζεται σε δύο βήματα. Καταρχάς όταν ορίζεται το χαρακτηριστικό πρέπει να υπάρχει μία πρωταρχική εκτίμηση αν είναι έγκυρο. Στη συνέχεια όταν το UDF συγχωνεύεται σε κάποιο μέρος ή σε άλλο χαρακτηριστικό πρέπει να υπάρχει άλλος έλεγχος εγγυρότητας.

Εγκυρότητα κατά τον ορισμό

Συντακτικός έλεγχος των περιορισμών. Συνέπεια του ορισμού του βεληνεκούς των

παραμέτρων. …

Εγκυρότητα κατά τη συγχώνευση

Όταν ένα UDF συγχωνεύεται σε ένα μέρος κάποιες ρουτίνες πρέπει να ελέγξουν την εγκυρότητα.

Όλοι οι περιορισμοί που έχουν τεθεί επιβεβαιώνονται.