三维参数设计论文（共10篇）
三维参数设计论文 篇1
1 前言
SolidWorks是参数化特征造型软件的新秀，有全面的零件实体建模功能、变量化的草图轮廓绘制、驱动参数改变特征的大小和位置，并能够自动进行动态过程约束检查。在屏幕左侧显示的特征树使设计者可直观有效地管理整个设计过程，可以随意地改变零件的形状和设计意图，可以进行特征的拖动、剪贴和换序。当设计完成的零件被其他设计人员调用时，能够很快地通过特征树了解设计意图和设计过程，并可以马上按自己的设计思想进行修改。实体模型、工程图纸和装配的全相关性为评价不同的设计方案、减少设计错误和提高设计质量提供了强有力的途径。
SolidWorks在工业上的应用前景直接以三维概念进行产品的设计，具有现代设计方法的优越性;SolidWorks的设计输出是“所见即所得”的三维实体模型，可非常直观地表现产品的实际情况，提高产品的可信度和竞争力;SolidWorks由三维零件产品可以实现产品的虚拟装配，进行产品的结构验证、运动分析，提高设计的准确性;用SolidWorks软件设计的零件、装配体、工程图具有全相关性，可大大减轻设计修改的工作量，缩短产品研发周期;SolidWorks与加工编程软件CAMWorks、有限元分析软件Cos Mos/Works、流体力学分析软件Flo Works软件直接结合，使SolidWorks更加如虎添翼，功能更加强大，再借助于SolidWorks本身丰富的数据接口在机械设计和制造方面进行产品的虚拟样机测试、仿真分析和快速制造，可大幅度缩短产品研发周期，降低开发成本。
2 吊钩部件的三维参数化设计过程
2.1 零部件建模
SolidWorks有全面的零件实体建模功能和变量草图轮廓绘制功能，能够自动进行动态过约束检查;用SolidWorks的拉伸、旋转、倒角、抽壳、倒圆等功能可以更简便地得到要设计的实体模型;用户可定义坐标系，可自动计算零部件的物理参数，进行可控制的几何测量;所有特征都可以用拖动手柄改变，并有动态的形状变化预览功能;可进行变半径倒圆、指定区域倒圆、填角和圆角过渡等操作。图1、图2所示为采用SolidWorks建模完成的吊钩部件中滑轮、吊钩的三维模型。
2.2 装配体设计
SolidWorks装配体建模可分为自底向上和自顶向下两种方法。自底向上建模方法是先采用SolidWorks生成部件中的一系列零件，再由这些零件通过一些配合关系组合成装配体。此方法使用配合关系，可相对于其它零部件来精确地定位零部件，还可定义零部件如何相对于其它的零部件移动和旋转。通过继续添加配合关系，可以将零部件移到所需的位置，最后得到一个完整的装配体。此建模方法对各零件建模时必须保证其尺寸完全正确，否则建装配体时会发生许多干涉，修改起来较麻烦;另一种就是自顶向下设计方法，它是一种从装配入手的设计方法，允许你在装配体中对零件进行建立和编辑，零件的草图轮廓，终止关系，建构平面等都可参考装配体中其它实体。当在零部件之间建立参考关系时，模型将完全相关联。对参考零部件所做的改变会使其它零部件相应更新。在进行装配体自顶向下建模时，其中之一就要合理的建好装配体的布局草图，通过零件与装配体草图的关联自上而下地设计一个装配体。可以绘制一个或多个草图，用草图显示每个装配体的零部件的位置。此方法应用起来较困难，要求设计者思路非常明确，而且要想得周到。
为进行快速的装配设计，SolidWorks有一个鼠标引导的自动装配对准功能(Smart Mates)可以捕捉要定义装配关系的位置，能观察在完全动态的装配设计中可运动的零部件的运动形式。在调用大装配时“轻化”零部件的功能可极大地提高运行速度，通过产品配置管理器，设计者可以建立和修改指定产品配置、几何形状、装配关系、零部件颜色和其它属性都能在产品配置中控制。本文采用自底向上方法进行装配体建模，得到的吊具装配体模型见图3。
2.3 绘制工程图
SolidWorks能快捷地生成完整的、符合实际产品需要的工程图样;由三维实体自动生成任何不同的视图、局部视图、剖视图和相关视图;在剖视图上自动生成剖面线。图纸的全相关性简化了设计的过程，实体模型、图纸和装配能自动相关地更新。当图纸中的视图修改时，三维几何模型也随之改变，也可以人为控制相关的更新。能自动消除在视图中的相关隐藏线，也可以进行人工有选择地消隐。在应用过程中，通过引用已定义的标注符号、文字说明和图纸模板，自然形成企业的标准。有完整的尺寸和符号标注工具，在视图中可以控制三维模型中已有标注的显示，在视图上标注参考尺寸，并可以控制单个尺寸的表示方式，自动生成图纸中的材料明细表。图4为吊钩装配工程图。
3 结论
SolidWorks相对于二维计算机辅助设计软件来说，有许多优点。比如外形直观、尺寸精确并智能化;装配时可以在计算机中就发现零部件之间的碰撞;重量自动计算、能自动测量尺寸、距离;可对零部件进行应力、应变分析以及完整的反映设计者的设计意图等。尽管如此，SolidWorks软件也有一些缺点。如SolidWorks工程图与AUTOCAD图的转换有时会出现乱码，需要较多的修改。技术上要求更高，对硬件的要求也更高，对于一些大型装配体的设计此问题更显突出;
在设计过程中，对SolidWorks应用要扬长避短。比如在零部件建模时要注意几个问题：
(1)画草图时要使尺寸、注释的位置摆放合理、有序，便于自动生成合理的工程图，减少修改。
(2)特征的生成要体现设计意图，便于实现参数化。
(3)对于外形特征相同而尺寸不同的零件，可通过配置，利用同一个模型按不同的尺寸作变量建立系列零件设计表生成系列零件。
(4)定制企业标准模板，建立企业通用件库。
总之，采用三维软件进行机械零部件设计是大势所趋，但要真正让它很好地为企业服务还需要做大量的工作。
参考文献
[1]常少莉, 姚锡凡.Solid Works在装载机设计中的运用[J].机械设计与制造, 2004.
[2]宁朝阳.Solidworks软件在机械设计中的应用[J].现代机械, 2007.
[3]付永忠.中文Solid Works实用技术精华[M].北京:科学出版社, 2003
[4]成大先.机械设计手册.北京:化学工业出版社, 2002.
[5]宁朝阳.桥式起重机优化设计软件[J].起重运输机械, 2006.
[6]赵汝嘉.Solid Works2001精通与提高篇.北京:机械工业出版社, 2002.
[7]罗庆生.Solid Works文件压缩方法的研究[J].机械设计与研究, 2004.
三维参数设计论文 篇2
在中国科学院大气物理研究所的三维全弹性对流风暴云催化数值模式(简称为IAP-CSM3D)的基础上, 对模式中催化部分的参数化方案进行了改进, 推导出人工冰晶与其它粒子之间相互作用的微物理过程的参数化方程.改进后的模式将催化产生的人工冰晶单独作为预报量进行处理, 把人工冰晶与自然冰晶区分开, 且考虑的人工冰晶谱型为双参数粒子谱, 使模式更符合实际.利用改进后的模式模拟了2005年7月8日发生在辽宁省朝阳市的一次冰雹云天气过程, 着重分析了催化云人工冰晶的微物理过程、空间分布和谱型, 以及对冰相降水粒子的贡献.数值试验表明, 自然雹云模拟结果与观测事实相吻合, 说明改进后的.模式对冰雹云具有较可靠的模拟能力.模拟分析表明, 冻滴是该例自然雹云冰雹胚胎的主要来源, 对该冰雹云进行AgI催化可明显地减少降雹量, 特别是在云中冰雹形成初期进行催化防雹效果最好, 既可产生最大的防雹作业效果又不至于过度减少降雨量.催化减雹的主要原因是催化显著地减少了云中冻滴向冰雹胚胎的转化总量.进一步研究发现, 人工冰晶在云的不同阶段对各种冰相降水粒子的贡献是不同的.人工冰晶对雪花总质量的贡献较小, 对霰总质量的贡献有所增大, 而对冻滴总质量的贡献较大.模拟的冰晶粒子谱可较好地反映出人工冰晶谱型较窄, 浓度较大, 尺度较小的特征.
作 者：崔雅琴 肖辉 王振会 周丽娜 CUI Ya-qin XIAO Hui WANG Zhen-hui ZHOU Lina 作者单位：崔雅琴,周丽娜,CUI Ya-qin,ZHOU Lina(中国科学院,大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室,北京,100029;南京信息工程大学,遥感学院,江苏,南京,210044)
肖辉,XIAO Hui(中国科学院,大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室,北京,100029)
王振会,WANG Zhen-hui(南京信息工程大学,遥感学院,江苏,南京,210044)
一种油藏三维地震参数的表示方法 篇3
【关键词】三维地震；井间地震；地震参数
1 引言
油藏地震数据处理就是用计算机处理和分析野外地震勘探所取得的原始资料。从最初的二维地震勘探到现在的三维地震勘探，三维地震勘探得到的数据可以提供剖面的、平面的和立体的地质构造图，大大地提高了地震勘探的精确度。与二维地震勘探相比，三维地震勘探的优点如下：
（1）原理上更接近于实际。地下构造是一个三维实体，从三维的角度全貌地观察地下，肯定会得到较为符合实际的成果。
（2）高密度采集，信息量非常丰富，能细致地反映了各种地质现象的变化，提高了分辨率，勘探精度较二高。
（3）灵活多样，能使解释人员能够更直观、快速、可靠地认识地下情况。
（4）地震野外施工有较大的灵活性，能之使适应许多复杂的地表条件。
本文主要提出了一种三维地震参数的表示方法。首先介绍了三维地震数据的空间坐标体系，然后主要研究了“井间地震”，把三维地震数据跟油井数据相结合得到油藏三维地震参数，它可以用作以后三维地震数据处理的输入文件。
2 三维地震数据的空间坐标体系
在三维地震信号的采集过程中，地表布置有很多纵横交叉的测线，其中纵测线为主测线，横测线为联络测线。若用坐标系表示，则x轴和y轴在地表所在的水平面上，x轴平行于主测线方向，y轴平行于联络测线方向，x轴与y轴垂直。在主测线和联络测线上每隔一定距离有一个测点，在每一个测点上放置一个检波器，每隔一段时间（一般为1毫秒、2毫秒或4毫秒）对检波器接收到的振动信号进行一次采样，若以时间轴为z轴并垂直于水平面向下，则采集到的三维地震信号组成一个三维地震数据体。
三维地震数据体是典型的三维空间规则数据场。所谓“规则数据场”指的是由均匀网格或规则网格组成的结构化数据。每个网格是结构化数据的一个元素，称为体元（Voxel）。这样就将每个数据采样点看成一个具有六个面、八个顶点、十二条边的小立方体，也称为体素。每个体素有三个坐标，其中x、y为空间坐标，z为时间坐标，用反射时间来代表反射面深度，也可以通过时深转换将时间转换为深度，因而z实际上也为空间坐标。
3 三维地震参数的生成
在这里，我们把用于获取特定油井的三维地震参数值的过程称为“井间地震（Seismic at Wells）”。需要两个文件（.csv文件）作为输入，一个文件定义井的位置，包括3列：x轴、y轴和数字油井标志（如API）。第二个文件中包含的是三维地震数据，其列数是没有限定的，但是规定前2列是x轴和y轴。输出文件的列有x轴、y轴和油井标志，接下来的第3…n列是输入的地震数据文件。
表1就是一个包含了油井位置的文件的例子，这个文件中仅包含了3列。前两列是x-y坐标轴，第3列是API，由于文件较大，这里仅列出文件的前几行。表2中所示的是一个包含了三维地震数据的电子表格，由于文件较大，这里仅列出文件的前几行。在地震文件中，数据的列数是没有限制的，且前两列是坐标。读入两个输入文件后，生成的影射图（图1）上的灰色的点就是地震数据点，黑色的点就是输出油井。
生成的三维地震参数文件（如表3所示），共有8列。由于数据量太大，这里仅列出其中一部分。输出文件中包含了每一个油井位置所对应的一行数据。如果油井位置未被限定，那么就会显示出错信息。每一个油井位置的参数值都是通过对三个最邻近的输入数据点进行平均而得到的。
4 总结
三维地震是在一定的面积上采用地下地震信息的方法，它可从三维空间了解地质构造情况。本文主要提出了一种三维地震参数的表示方法，即“井间地震”，把三维地震数据跟油井数据相结合得到油藏三维地震参数，它可以用作以后三维地震数据处理的输入文件，比如，用模糊聚类方法进行地震参数处理的输入文件，用人工神经网络方法进行油藏数据训练的输入文件等。因此，三维地震参数的表示方法的研究具有重要的现实意义。
参考文献
[1]雷兵，马在田.三维地震数据的体绘制[J].物探化探计算技术，2004，26（3）：206-210.
[2]徐涛.三维地震数据场面可视化研究[D]. 南京：南京理工大学，2004.2-3.
[3]赵夫群，程国建，朱战立.模糊聚类在三维地震参数处理中的应用[J].石油矿场机械，2007，36（3）：37-40.
[4]赵夫群，程国建，朱战立等.人工神经网络在油藏数据训练中的应用[J].石油矿场机械，2007，36（6）：42-46.
作者简介
赵夫群，女，山东省临沂市人。现为咸阳师范学院讲师。研究方向为三维重建、图形图像处理。
作者单位
电气控制柜三维参数化设计 篇4
1 参数化模型设计
所谓参数化设计是指对零部件各特征施加各种形式的约束, 各个特征的几何形状与尺寸大小用变量参数的方式表示。这个变量参数不仅可以是常数, 也可以是某种代数式。设计人员改动图形的部分尺寸或修改已定义好的零件参数, 软件就可自动完成对图形中相关部分的改动, 实现对图形的驱动。在Solid Edge软件中, 设计人员可以在变量表中提炼关键参数, 在公式中添加已定义好的函数等, 还可通过改变几个参数得到形状和性能各异的零部件。这样, 通过添加和修改参数, 工程设计人员就能得到一个系列的产品。
1.1 自顶向下的参数体系
自顶向下的参数体系就如同某个对象内的部件、子部件及单个零件的物理逻辑关系体系一样, 许多零件通过对齐、匹配等约束关系组成一个部件, 而一个部件又与某个零件或部件通过对齐、匹配等装配关系组成一个更复杂的部件。每个部件与子部件、部件与零件之间都是通过各种三维约束关系的纽带来组成一个庞大复杂的对象体系结构树。自顶向下的参数体系就是依附在这个结构树上, 如图1所示。
以Solid Edge环境为例:在部件A中确立参数x, 用复制和粘贴将参数x传递到零件B和部件C, 在部件C中确立参数y, 与参数x发生逻辑关系, 再将参数y传递到零件D和零件E, 这样部件A就与每个零件与部件间都产生关联, 用户只要修改部件A中的参数x, 零件与子部件的参数就都跟着变动, 从而达到了参数化设计的目的。
虽然自顶向下的参数体系逻辑性强, 各种参数关系一目了然, 但其存在灵活性差、可扩展性弱等缺点, 即受参数间依赖的自顶向下的逻辑关系影响, 不能对零件及子部件的参数进行单独修改;而对于不同部件, 如果引用部件A中的零件B, 则零件B中的参数必须重新设定。为了弥补这些缺点, 本文提出了独立式主变量参数设计的概念。
1.2 独立式主变量参数设计
即确定某个对象体系结构树中共同的主变量参数, 然后在每个零件及子部件内新建与之相关的主变量参数, 其余的参数都与这几个主变量参数关联, 每个零件或部件都可单独修改主变量参数, 而与其他零件或部件无参数上的逻辑关系, 这就很好地解决了自顶向下参数体系存在的缺点, 如图2所示。本文的参数设计正是基于这种概念。
2 电气控制柜的参数化设计
2.1 电气控制柜的参数化模型建立
按照各零部件的功能和相互关系, 电气控制柜零部件可分成前框部件、后框部件、底盘部件、前门部件、右后门部件、左后门部件、侧门部件和直属零件等。如果在电气控制柜变型中遇到零部件的增减, 则通过手工修改机柜模型树 (Model Tree) 、检查与局部改动装配关系、自动更新材料表来实现。
当零件或部件的三维模型建立好之后, 首先要分清与此零件或部件相对应的主变量参数, 然后利用Solid Edge的变量表新建几个变量, 并命名为主变量参数代号;其次, 在输入其他参数与对应主变量参数的关系式时, 要分清其是线性还是非线性的, 线性的可以直接用代数式, 而非线性的就要用到函数、区间之类。
2.2 确定主变量参数
很多电气控制柜的改型就是外形尺寸的变化和零部件的增减, 为此将电气控制柜的高度、宽度、深度及安装装置的内立柱开档作为主变量参数, 分别用H、W、D、K表示。电气控制柜中所有零件或部件的参数都通过代数公式或各种函数与这几个主变量参数发生关系, 故只要修改这4个主变量参数, 就能驱动各零部件变型, 并保持各零部件功能与相互装配约束关系不丢失。
2.3 程序设计
2.3.1 界面设计
利用VB的可视化技术可以创建VB用户主界面, 如图3所示。
设置各窗体及控件属性, 编写程序代码:窗体可将文件保存路径、电气控制柜型号、主变量参数及零部件名等显示出来, 使用“匹配”检查、“检索”文件及“驱动”操作等控件可完成电气控制柜参数化变型。对于参数化驱动来说, 最重要的是“检索”文件及“驱动”生成新的模型代码。
2.3.2 程序代码及实现技术
电气控制柜参数化设计中, “匹配”、“检索”、“驱动”等是实现机柜变型的重要代码。
此段代码主要实现技术:遍历装配体中每个零部件, 将其名称与MSH控件中列出的零部件名进行比较, 如果相同, 则标记为“匹配”。
此段代码主要实现技术:查找每个零部件中是否包含主变量参数, 如果有则将文本框中的值传递给零部件中参数。
此段代码主要实现技术:在工程图中, 当视图超出图幅时, 自动调整视图比例, 以使视图适应图框大小。
为了实现程序的美观、稳定及快速, 用到了Excel文档数据读取、多线程、XP风格、API函数等技术, 正是这些技术的成功应用使得整个电气控制柜的参数化模型设计更趋合理和多功能化。
2.4 参数化设计检验
运用编好的程序对电气控制柜模型进行检验, 如图4所示。
参数驱动后的模型零部件特征、三维约束关系都有很完善的继承, 然而发现个别零件工程图有尺寸丢失的情况发生, 究其原因是与尺寸关联的特征丢失所造成。以电气控制柜前左立柱为例, 如果标注尺寸是以阵列的最后一个孔为基准, 当电气控制柜高度改变时, 阵列的最后一个孔也必然发生改变, 这就导致了尺寸的丢失。在此, 本文将阵列的最后一个孔删除, 取而代之新建一个孔特征, 并建立此孔与阵列的第一个孔之间的尺寸关系, 从而很好地解决了该问题。另外, 对于需要标注阵列孔间隙与个数的情况, 在零件参数里应将阵列孔的显露名称改为“孔阵列”, 并在工程图中用创建标注注释的方式添加在尺寸前, 如图5所示。
3 结语
通过对所建立的电气控制柜参数化模型的成功检验, 实现了模型的快速参数化驱动, 自动生成了工程图纸并打印, 同时验证了独立式主变量参数设计的合理性与可靠性, 为建立不同型号电气控制柜的参数化通用图库提供了有益的执行方案。
参考文献
[1]高春艳, 李俊民, 刘彬彬.Visual Basic应用开发完全手册.人民邮电出版社, 2006
[2]李启炎, 陆大绚, 张齐冰, 等.Solid Edge二次开发高级指南.同济大学出版社, 2000
浅啖图表参数化设计交互设计 篇5
Infographic是一个可读可视化的复合体系，由图像、文字和数字结合而成使信息更高效地得以交流。它帮助人们更好地通过特定文本内容的视觉元素系统，显著、鲜明、简单、直接、连贯和全面地转化字里行间的可视化元素，并建立关联,使信息得到再一次呈现。关于信息图表相信大家已有接触，就不赘述了，在此要阐明两点：
首先，根据道格·纽瑟姆定义，从表现形式的角度，“信息图表”作为视觉工具应包括：图表(charts)，图解(diagrams)，图形(graphs)，表格(tables)，地图(maps)，名单(list)六类。
图(1) 列表式的图表说明马里奥遇到不同对象后发生的相应变化，实际上是简单的线性结构
其次，信息图表的分类方法有很多，从图形、文字、数据系统组织模式的角度，信息图表设计可以分为：
1 时序性图表
以时间信息为基础，描述空间或事件在空间中的先后流动变化，以时间轴图为代表。
图(2) 《汽车乐土》巧妙地利用大富翁棋盘解释了汽车的发展史.这个案例还说明时间轴并不一定是直线，有可能只是一条符合人们习惯或视线流的路径。
2 空间关系性图表
将空间位置的距离、高度、面积、区域按照一定比例高度抽象化的空间组织模式图。常见的有地图，导视图以及器物结构图等。
图(3) 物化图，德国golden section邮轮结构。将真实物体分层剖析，以抽象形式来解释空间关系。
3 推导性图表
描述整体事件的因果关系及逻辑变化情况图，常见流程图。
图(4) 用权威严谨的流程图表明饮水处理系统的安全可靠性
4 系统组织性图表
组织图是描述信息参数间整体与部分或上级与下级的从属关系图。
图(5) 图表广告设计，为对比出女性穿衣打扮搭配繁琐而设计的图表，简单而有效的表示类属关系的方法用在这却别具揶揄的意味。
5 关联性图表
描述在某一种特定关系下信息参数之间的联系图。
图(6) 《杀死比尔人物剧情介绍》叙事性图表。这类图表通常比较重视单一事件的平面描述而非时间进程，事件发生的过程往往被拆解成若干部分投影于同一个静止的画面分别介绍，着重细节的描绘。
通常的Infographic设计流程如下：
1 确立类型：空间类、时间类、定量类或三者综合。
2 构成形式：合理运用图量、图状或时间轴等视觉元素表达一个连贯的信息整体。
3 选择手法：使用与主体相吻合的表现方式，平面静态、视频动态、网络交互。
一个表意清晰明确的图表往往离不开参数之间的比较，抛开花样繁多的表现形式和视觉效果，我们进入信息图表设计的基础——参数设计。
参数可以被理解为在一定范围内变化的数，任何现象中的某一种变量数，目前国内对于图表中的参数设计没有一个确定的解释。参照Revit Building的思想，我将它暂时解释为采用经过设定的单位、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相联系。每一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的关联到其他视图,便于图像、数值间的检索和比较。
参数对于设计者来说是一个切片工具，通过它将复杂事物抽丝剥茧，按照一定秩序分割排列于同一平面，藕断丝连;对于读者来说它是一条游览路径，决定着人们的观察角度和节奏，带来移步易景，柳暗花明的精神体验。参数的设定要根据图表内容和目的来决定，常用的参数有时间、距离，观察对象的物理特征(体积、温度等)和抽象的因素(影响、规模)包括心理因素等等。参数的安排要分主次，一般来说，主参数是符合人们认知和阅读习惯的元素(比如时间，距离)，它们具有较强的连续性和稳定性，贯穿图表始终;副参数提供一种观察角度或展现某种规律，它们可以穿插于图表，但要注意不能过于琐碎。有的参数本身就是信息核心内容，可以达到提纲挈领之效;有的参数是为了帮助理解晦涩无序的信息或者枯燥的数据调味，起到顺藤摸瓜的作用。
图(7) 日本设计师佐藤雅彦在《F通过》一书中的参数设计示意
有人认为信息图表的参数化设计是一套以逻辑关系与几何关系为基础对信息参数进行分析、解构、重组,形成适合于信息参数合理构建与自我增殖的信息组织模式，那么其中的一个关键就是数据组织模式。
数据组织模式是一种描述信息之间数学关系的参数化方法。按照数据组织模式形成的信息图表通常用于企业年度报表、产业发展报告、信息总结等涉及描述大容量数据关系的统计学报告，也是其他形式图表变化的基础。
数据组织模式一般呈现两种数学关系,可以通过正负、数值这些可以量化的视觉元素体现:
1 差额关系图
(1)点状图
强调“在某处有某物”，对其数量的大小以及相互间关系并不追究，只是简单的“是否”关系，
图(8) 美国各州同性婚姻的法律状况表，不同数据基本独立，但又被同一主题所连结。
(2)线形图
一般通过曲线或折线的变化表现某种变化，强调总体趋势。
图(9) 《取名网站》通过某一名字在不同时间的重名率趋势,体现了不同时期人们的喜好变化，给人们提供参考，同时反映出一种有趣的文化现象。
(3)栅栏图
通过栅栏的长短变化体现量与量之间的对比关系，在体现变化的同时兼顾相对完整性和秩序性。
图(10) 该信息图表反映了美国对于战后伊拉克、阿富汗的重建投入情况。可以通过栅栏的长短和数量多少来获得相应信息。
以上三种通常会在一个或明或暗的二维坐标轴的正负方向中应用，比如时间和数量维度。
(4)面积图
通过面积的大小体现数值的变化。
图(11) 《花费最高的城市》瑞士银行的一项调查依据物价、收入、相对购买力等因素，从房租、餐费等多个方面进行考察，得出全球最贵或者最便宜的一些城市。将这些因素以粘土形态视觉化，通过简单的面积/体积大小对比形象地体现出数值关系。
(5)极坐标图
与二维坐标类似，关键的两个参数是点到坐标原点的半径长度和偏移角度。
图(12) 描述自行车的生产、进出口关系，利用地球的经纬线构成极坐标轴，意义准确而深刻。
2 比率关系图
根据图形之间的比例关系表示数值的相对大小。
图(13) 饼状图是最常见的比率图,也有将饼状图加以不同厚度成为柱状图分割从而进行更加丰富的表现，而且横截面不局限于圆形。
参数除了借助数字和图形的视觉化表现，还可以从色彩中找到途径。通过对色彩中色相，明度，冷暖因素的设定，可以进行种类、正负关系以及程度的划分。这种方法多用于不适宜量化以及带有感情色彩或心理因素的图表中。
图(14) 《犯罪大全》用条纹的色相变化来区别罪名，巧妙地与囚服相结合。
图(15) 《NBA200-10赛季主客场比赛日程表》用色彩明度变化区分比赛场次，同时不同色相代表主客场。
图(16) 《男女性身体受接触反应兴奋度图示》 用冷暖色调来区分对于刺激的兴奋度。
以上举出的都是设计手段较单一的例子，实际设计中更注重的是各个方法间珠联璧合的巧妙搭配综合运用。通过对事件核心信息的把握来合理选择参数，并根据图表的目的、内容及风格来确定参数的视觉化元素，将这些有机结合就向功能与审美相统一的图表设计迈出了一步~
图(17) 《某位女士三个月的手工织物过程图》，这张看似简单的图表以手工物品数量，单个物品的制作时间、总耗时、制作顺序和商品销售流向作为参数，以栅栏条、色彩、线条和地图的应用将它们视觉化并通过巧妙布局达到时间与空间的相互融合。
另外我最近一直在思考一个问题：信息图表在国外的应用很普及，在中国读者中的接受度仍不高，更难以收到经济效益。究其原因，有的人认为国人的素质不够，有的认为现在图表设计的水平没有跟上。我们换一个角度考虑，是否由于图表本身不适于东方人的阅读习惯呢?自古以来我们的先人就创造出象形文字，图画和文字被高度整合，直至活字印刷术的出现，由于工艺流程和技艺的不同，使视觉图形与文字分离。当今重又进入读图时代，人们照搬西方，急于将图片和文字杂交。殊不知中国的象形文字使我们在信息的获取上已如读图识字般便捷，现有的图表形式是否值得考量呢?
目前静态图表设计的网站很多，给大家推荐几个最近在关注的动态图表网站，还没有系统整理，希望能够跟大家共同学习~
交互类网站：
labs.digg.com/
收录了很多交互性动态图表的网站
elections.nytimes.com//results/president/explorer.html
纽约时报NYTime.com制作的这张动态图表—2008美国票选结果统计图表获得了Malofiej 17国际信息图表设计大赛的Miguel Urabayen Award.
视频类网站：
www.lanja.de/
Melih Bilgil的主页，上面有他的一系列动态图表视频，简洁标准的图表风格
v.youku.com/v_show/id_XMTQ1MDc1ODk2.html
《Slagsmlsklubben [Sponsored by destiny]》(图表版小红帽)，当童话变得富有科技感~
v.youku.com/v_show/id_XMTYzOTE3NDcy.html
《奇怪的日本》，视角独特而搞笑
三维参数设计论文 篇6
以四川盆地某调查区为例, 针对该区的地质条件和前期的资料可知, 该探区的勘探难度大, 获得较高品质的地震资料有一定的难度。本文致力于提高地震资料的信噪比和分辨率, 设计出该区的最佳采集参数组合, 为准确地预测油气藏奠定了坚实的基础, 并论证三维地震勘探观测系统中的几个关键参数对地震波成像效果的影响, 从而达到获取高精度的地震采集资料的目的。
1 地球物理模型的建立及正演模拟记录分析
四川盆地龙门山中段地区是油气勘探的重要领域, 该地区地下地质构造复杂, 地形起伏剧烈, 部分构造受损, 激发、接收条件较差, 勘探难度很大, 前期勘探的地震资料信噪比较差, 因此, 对于该地区的高分辨率地震资料采集是一个巨大的挑战。
根据四川盆地龙门山中段某探区的地下构造特征、地震地质条件, 并结合探区以往的勘探成果和该区的地震资料, 构建了与实际目标储层近似的地质-地球物理模型[8—11]。模型中主要反射地层的地球物理参数如表1所示。
图1为所构建的地球物理模型, 从模型中可以明显的看到一条贯穿地层的倾斜逆断层, 同一沉积地层在断层两侧出现错段。在断层的右侧的弯曲幅度较小的向斜构造, 且地层越深这个弯曲程度越大。说明该地球物理模型中的断层和深部大角度的向斜构造对观测系统的最优化设计提出了较高要求。
对构建的地球物理模型进行基于射线追踪的数值模拟, 图2为模拟的地震波场记录。图3为对应区域在早期地震勘探中所获得实际地震资料, 其成像精度低, 很难从剖面中分辨出断层所在位置和向斜构造。图2中的反射波同相轴连续性好, 主要层位的反射波记录与图3所示的实际资料吻合较好, 并且很好的体现出图1中地球物理模型的构造特征。模型数值模拟结果与早期地震资料对比分析表明, 本文构造的模型能很好地模拟该区地质与构造特征, 模型数据合理可靠, 从而为后续的采集方案设计及参数论证提供了理论数据体。
2 观测系统设计中的关键参数
野外地震采集的关键采集参数包括:道间距、最大炮检距、面元尺寸、覆盖次数等, 这些参数对获取高品质的地震资料起着很重要的作用, 现将从以上几个参数进行分析、论证, 设计出最优的观测系统参数。
2.1 道间距的确定
道间距实质上就是对地震波空间的采样间隔, 道间距ΔX过小时会增加野外工作量, ΔX过大时将会导致空间采样率不足, 产生空间假频现象。为能够保证可靠地追踪浅层和深层的反射波, 最大道间距允许值ΔX应以浅层反射波的视速度V*和最大视频率f*来计算ΔX≤V*/2 f*[1]。
道间距论证还可采用以下关系式计算
式中:ΔX上为上倾放炮的道间距;V-为目的层平均速度;fmax为地震记录有效信号最高频率;φ为地层倾角;h为目的层深度;x为最大炮检距。
由于上倾激发下倾接收时对道间距的要求更小, 采用上倾公式计算。
由图4可知, 在同一反射层中, 主要目的层应保护的最高频率越大, 道间距越小;在保证相同道间距时, 随着反射层越深, 频率越小。因此, 小道间距有利于提高分辨率。但对于主要目的层TJ2q3、TT3x5、TT3x2、TT2l4、TTp1, 选择50 m道间距时能够保护的最高频率分别为103 Hz、85 Hz、73 Hz、51 Hz、50 Hz。据前期勘探资料看, 该项目的主要目的层埋藏较深, 频率较低, 50 m道距已满足所保护的最高频率的要求。
图5为激发点在11200处的不同接收点距激发模拟的对比, 该图表明, 分别采用40 m、50 m道间距接收时, 断层附近射线分布无明显差异, 说明道间距的减小没有明显增加射线密度, 所以研究深层地层时宜选用50 m道间距采集。
2.2 最大炮检距的确定
在三维地震观测系统参数设计中, 最大炮检距应从以下几个方面考虑:
(1) 反射系数稳定。一般情况下最大炮检距 (Xmax) 需近似等于最深勘探目的层埋深。本区勘探目的层TJ2q3、TT3x5、TT3x2、TT2l4、TTp1中, 最浅T4埋深为2 596 m, 最深T8埋深8 036 m;因此, 最大炮检距应小于8 000 m。
(2) 动较拉伸畸变小。如果动校拉伸过大, 波形会产生畸变, 降低了有效叠加次数, 一般满足动校拉伸小于15%。由图6分析可知, 若把动校正拉伸率控制在12%范围内, TJ2q3、TT3x5、TT3x2、TT2l4、TTp1最大炮检距应分别小于2 325 m、2 619 m、5 514m、6 782 m、8 813 m。
(3) 速度分析精度误差小于6%。速度误差越小允许的炮检距越大, 根据探测目的层允许的动校正速度误差, 从而确定需要的最大炮检距[12]。由图7知, 若满足TJ2q3、TT3x5、TT3x2、TT2l4、TTp1速度分析误差小于3.5%的要求, 最大炮检距应分别不小于2 675 m、2 982 m、4 578 m、5 183 m、6 788 m。
综上所述, 最大炮检距选择在6 500~8 000 m之间较为适宜。
图8为4350点单炮模拟正演记录, 通过长排列接收正演分析, 对该地区构造而言, 采用15 600 m最大炮检距对该区最深目的层进行接收, 均能接收到地层有效反射信息, 说明最大炮检距为7 175 m、13 175 m排列均能接收到有效信息, 并且主要目的层不会产生广角反射, 从而论证了最大炮检距选取的结论[13—15]。
2.3 面元尺寸
在三维地震观测系统设计中, 面元大小对地震成像分辨率起着重要的作用[16,17]。在不同的条件下, 面元尺寸对提高分辨率的作用不同。由前人总结得到的结论:对于平缓地层, 面元大小不影响地震成像的纵向分辨率;较小的面元可以有限地提高横向分辨率[18—20]。因此, 在不同的条件下, 应选择最优化的面元尺寸。
面元尺寸的选择从以下几个方面考虑:
2.3.1 较高横向分辨率
为了获得良好的横向分辨率, 每个优势频率的波长内至少应取4个采样点。具体公式为:D=Vint/ (4×fp) [21]。其中:D为面元边长 (m) , Vint为目的层上覆地层的层速度 (m/s) , fp为目的层主频 (Hz) 。根据上式计算出为保证偏移时不产生偏移空间假频和保证良好的横向分辨率, TJ2q3、TT3x5、TT3x2、TT2l4、TTp1各目的层所对应的面元尺寸分别为:59 m、83 m、74 m、93 m、135 m。
2.3.2 最高无混叠频率
当地层存在倾角时, 保证同相轴波形进行准确识别的最高无混叠频率, 根据公式:D=Vint/ (4×fmax×sinα) [22]。其中:D为面元边长 (m) , Vint为目的层上覆地层的层速度 (m/s) , fmax为最高无混叠频率 (Hz) , α为目的层的最大倾角。计算各目的层TJ2q3、TT3x5、TT3x2、TT2l4、TTp1所允许的面元尺寸分别为:200 m、339 m、304 m、383 m、552 m。
2.3.3 分辨最小地质体目标尺度
沿着地质体的某一个方向, 在该地质体上应有一定的地震道数, 才能在横向上较好地分辨, 即面元边长需满足公式:b=D/n[22]。其中:D为最小地质体目标尺度 (m) ;b为面元边长 (m) ;n为某一个方向地质体上的地震道数 (道) 。由于该区资料信噪比较高, 构造相对简单, n可取为3~5。如果要分辨最小礁滩宽度200 m, n取3时, 面元边长应小于66m;n取4时, 面元边长应小于50 m;n取5时, 面元边长应小于40 m。
综上所述, 由于本次探区各主要目的层构造平缓, 因此设计成方形面元网格25 m (inline) ×50 m (crossline) 足以满足研究目标的要求。
2.4 覆盖次数
覆盖次数是提高地震资料信噪比的一个重要的手段, 随着覆盖次数的增加, 可压制随机干扰, 加强相干信号, 同时剖面深层反射同相轴连续性越好, 从而提高信噪比。因此, 为了提高资料的信噪比, 需提高覆盖次数。
如图9所示, 分别为该区的30、45、60次覆盖次数。通过不同覆盖次数叠加剖面对比表明:30次覆盖叠加剖面深层反射同相轴连续性较差, 随着覆盖次数的增加, 同相轴的连续性逐渐变好, 针对不同深度的目的层均有不同程度的信噪比提高, 在覆盖次数较低的层位信噪比变化较小, 覆盖次数高的层位信噪比变化较大。考虑该区是大山区、信噪比较低的实际情况, 应适当增加覆盖次数, 可选择70次左右。
3 结论
地震采集参数选取得是否得当决定了采集资料质量的好坏。提高地震勘探分辨率, 获取高信噪比和高分辨率的地震资料, 应构建地球物理正演模型, 通过采集参数正演模拟分析及成像解释分析, 论证三维地震资料观测系统关键参数的最优化, 从而获取高品质的地震成像资料和较准确的地下复杂构造的信息, 为准确的寻找和预测油气田奠定基础。通过三维地震资料观测系统关键参数在四川盆地龙门山中段某探区的地震资料采集参数论证研究表明:
(1) 较小的道间距和较小的面元有利于提高分辨率, 有利于复杂构造成像及横向上突出异常特征;
(2) 最大炮检距模型正演分析表明, 较大的炮检距会使信息能量变弱, 降低了分辨率。所以, 一般最大炮检距约为勘探目的层的埋深;
(3) 通过较高的覆盖次数可以提高资料的信噪比, 适用于高精度的地震勘探。但随着覆盖次数越高, 资料的信噪比越高, 多次叠加易对频率高的成分压制, 降低了地震资料的纵向分辨率;
(4) 基于地球物理模型的三维地震资料观测系统参数最优化, 及其在四川盆地龙门山中段某探区的成功应用, 为地下复杂地质构造的地震资料采集提供了一种有效的解决方案。
摘要：地下复杂地质构造的地震成像目前仍然是一项具有挑战性的技术。野外采集阶段是获得高品质地震成像的一个关键阶段, 而主要的采集参数设计得是否合理, 在很大程度上决定了地震资料采集观测系统质量的好坏。其中, 三维地震资料观测系统设计中的关键参数主要包括:横向分辨率、纵向分辨率、采样间隔、道间距、最大炮检距、面元尺寸、覆盖次数、炸药量、偏移孔径等。四川盆地龙门山中段地区是重要的油气勘探领域, 但该地区由于地下地质构造复杂, 地形起伏剧烈, 部分构造受损, 激发、接收条件较差, 勘探难度很大, 前期勘探的地震资料信噪比较差。因此, 对于该地区的高分辨率地震资料采集是一个巨大的挑战。基于四川盆地龙门山中段某探区的地质、地球物理及测井资料, 构建了与实际目标储层近似的地质-地球物理模型, 获得了自激自收的地震波场记录, 模拟结果与前期勘探获得的地震资料较好地吻合, 从而验证了所构建的地球物理模型的合理性及适用性。以高分辨率、高信噪比地震资料采集为目标, 针对目标探区的地质情况, 对三维地震资料采集中的关键参数进行分析和论证。研究结果表明, 较小的道间距、较小的面元、较高的覆盖次数、近似勘探目标埋深的最大炮检距是得到高品质地震资料的关键。因此, 三维地震资料采集观测系统设计中的关键参数的论证及优选, 能从根本上改变地震资料的分辨率, 从而为后续勘探中的复杂地质体高精度成像奠定良好的数据基础。
关键词：三维地震资料,采集参数,观测系统,正演模拟,关键参数
参考文献
三维参数设计论文 篇7
随着现代化企业竞争的加剧,原有的生产企业确定产品供应型号模式逐渐被根据用户需求的个性化产品供应模式所取代。缩短产品设计周期,增强设计灵活性,在产品中充分体现客户意图,就成为快速满足客户需求,提高企业竞争力的重要一环。
随着CAD技术的不断发展,参数化设计就为设计的个性化、灵活性提供了有力的支持。参数化设计是在建立参数化模型的基础上,根据完备参数集,经系统自动求解,产生最终结果的过程。它使设计进一步规范化、系列化。由于参数化设计求解过程是由CAD系统自动完成的,避免了手工重复建模的繁琐及失误,提高了设计效率和准确性。利用参数化设计工具,设计人员可以根据客户提出的要求,灵活更改产品造型,快速准确地设计出满足客户需求的个性化产品。本文以深沟球轴承为例,介绍如何通过使用Pro/E建立零件家族,实现标准件的参数化设计。
1 Pro/E参数化建模方法
1.1 模型特征及截面分析
Pro/E的三维模型建模是由相关联的二维截面通过一定的变形(如拉伸、扫描、混成等)生成的。因此,参数化设计前首先要对设计模型进行特征分析,找出设计要用的成型方法及截面特征。模型的特征主要来自产品需求,而产品特征来自于3个方面的约束:功能、结构和制造。功能约束是对产品所能完成的功能的描述;结构约束是对产品结构强度、刚度等的表示;制造约束是对制造资源环境和加工方法的表达。在产品设计过程中,需将这些限制综合成设计目标,并将它们映射成特定的三维模型结构,从而分析出三维模型的造型工具及截面几何约束。
几何约束就是要求几何元素之间必须满足某种特定的关系。将截面几何约束作为构成模型几何基准要素和表面轮廓要素的基础,导出各形状结构的位置和形状参数,从而形成参数化的产品几何模型。对产品的几何约束主要包括2个方面:拓扑约束和尺寸约束。拓扑约束指对产品结构的定性描述,它表示几何元素之间的固定联系(如对称、平等、垂直、相切等);尺寸约束则为特征-几何元素间相对位置的定量表示,如各种距离、两线夹角、圆的半径等。尺寸约束是参数化驱动的对象,其不仅可以变动,而且需要标注和显示。Pro/E中不仅充分体现拓扑约束和尺寸约束,还可加入方程式约束(即用方程式在拓扑约束之间或者尺寸约束之间建立协调关系),这些使得它的建模功能十分强大。
1.2 参数的选择
对于尺寸驱动的参数化设计技术,参数的合理选择是很重要的,选择参数的原则可以归纳为以下几条:
(1)所选的参数必须很好地体现零件的主要结构,对于标准件通常以工程设计手册上的选件参数作为设计参数;
(2)选择的参数个数尽量少:
(3)参数必须是零件主要尺寸链上的组成环;
(4)选择参数时应该考虑整体系统,考虑与其他零件之间的配合问题;
(5)参数的选择还应考虑设计、绘图、加工中的定位和测量等方面;
(6)参数的完整性:参数和其他尺寸、拓扑约束之间必须构成一个完整的封闭环,形成唯一的几何约束;
(7)参数的唯一性:尺寸参数、拓扑—几何约束及各方程式之间不能出现冲突,不能过约束。
综合以上几条原则,即可确定出驱动的主要尺寸参数。
1.3 模型的建立
依照用户个性化需求,考虑零件结构、加工等方面的因素,根据实际建模经验,现归结出以下建模思路:
(1)分析用户个性化需求,在模型特征分析的基础上结合参数选择原则,确定驱动尺寸;
(2)总体分析:分析系统中其他零件的点、线、面与这些参数之间的约束关系;
(3)方案设计:可以选择自上而下“装配骨架模型-零件”的建模顺序,也可以选择自下而上“零件-装配”的建模顺序;
(4)分析不同方案下的建模过程,选择最稳健的、更新时间最短的设计方案。
在上述建模思路下,通常能较快地建好需要的零件及装配系统。下面以深沟球轴承的参数化建模及数据管理为例进行说明。
2 实例分析
深沟球轴承是一种主要承受径向载荷,同时可以承受少量双向轴向载荷的标准外购件。轴承的参数化设计是大型参数化设计零件,装配中不可缺少的一部分。对它的受力分析、热分析结果,直接影响整个系统的性能指标。利用Pro/E强大的数据管理功能可以根据国标型号直接选择轴承。实际显示模型将是该型号下对应尺寸大小的轴承模型。Pro/E强大的参数化建模功能可以方便地通过拉伸、剪除、旋转和阵列,实现深沟球轴承的参数化设计模型。通过参数化设计,运用族表建立深沟球轴承模型库,就可以直接通过名称或轴承的参数从库中调用需要的轴承型号。
根据Pro/E建模方法,首先要分析深沟球轴承的模型特征。分析发现深沟球轴承是装配件,可以分成外圈、内圈及滚珠3个个体模型,而3个个体之间又有一定的参数联系。深沟球轴承对应工程设计手册上主要有外圈外径D、内圈内径d和宽度B3个参数。由于深沟球轴承是参数化的装配模型,进行Pro/E参数化装配建模时,就要对外圈、内圈、滚珠3种零件模型分别进行参数化建模,因此加入外圈厚度d7、滚珠球径d5、内圈厚度d6的特征参数来约束零件模型,各个模型建模通过关系式联系。
确定深沟球轴承的模型特征后,进行零件模型的参数选择,这里采用分别确定参数的方法。外圈建模时,引入内圈直径d0作为关联参数,确定出以下参数:滚珠直径d5、轴承外圈d3、轴承宽度d4、外圈厚度d7和滚珠球心位置圆直径d6。外圈、内圈、滚珠参数之间的关联,可以通过以下3个关系式联系起来:
参数和关系式建立后,通过旋转的方法进行外圈的建模,如图1所示。
参数化建模后,根据工程设计手册中的参数值建立族表,生成各种型号轴承外圈的实例库、以便装配调用。建立的参数库如图2所示。
用同样的方法,可以建立内圈参数模型和滚珠参数模型,然后进行零件参数模型装配,建立轴承装配参数模型(见图3)。装配后建立各型号轴承的零件模型对照库(见图4)。这样,就建立了深沟球轴承的参数化模型库,在以后的设计中,可以通过深沟球轴承型号或参数表方便地调用需要的模型,而不用重复建模。
3 结束语
三维参数设计论文 篇8
关键词：三维参数化,装配,SolidWorks,VC++
SolidWorks是Windows平台下三维机械设计软件的主流产品, 具有较好的二次开发接口和功能扩充性, 提供了上百个API, 任何支持OLE或COM的编程语言都可以作为SolidWorks的二次开发工具, 为机械零件参数化设计和装配提供了有利条件。
近年来企业对机械设计的要求不断提高, 如何能更简捷准确地完成零件设计, 以及如何以可视化的形式将零件之间的装配关系清晰的展示给设计人员和用户, 是企业高效率设计生产的关键。针对这些要求, 在研究和分析现有技术的基础之上, 结合自己的设计思想, 对传统参数化设计方法进行改进并实现了多个零部件的装配。
1 参数化设计的基本原理
零件的参数化设计是在已有模型的基础上, 通过修改模型参数得到所需的零件图。参数化设计中只要改变某些约束参数就可以获得不同的零件。图1给出了由同一设计模块完成的两组不同参数的零件。
1.1 开发工具的选择
SolidWorks二次开发分为两种[1]:一种是基于OLE Automation的IDispatch技术, 生成可执行应用程序 (*.EXE) , 将功能集成到一个独立的系统当中;另一种开发方式基于Windows的COM技术, 生成动态连接库 (*.DLL) 程序, 将功能内嵌到SolidWorks菜单栏中, 作为其插件, 如同SolidWorks自带功能一样进行操作, 方便用户使用。本文采用后一种开发方式, 以VC++6.0作为二次开发工具。
1.2 VC++开发SolidWorks的基本原理
VC++6.0开发SolidWorks分为两个过程。首先是VC++开发DLL:在建立了SolidWorks Add-In AppWizard 工程后, 加入相关代码, 编译生成DLL文件。其中InitUserDLL3是初始化函数, 全局变量Sldworks是打开SolidWorks的钥匙, 加载DLL时通过InitUserDLL3函数给Sldworks变量赋值, 将VC++和SolidWorks相关联。然后是SolidWorks加载执行DLL程序:DLL中包含一个导出函数表, 通过函数编号识别这些函数。这个导出函数表是在编译时生成的, 它含有每个功能函数在DLL中的地址, 成功加载DLL后, SolidWorks通过函数编号调用DLL中相应的功能函数。
1.3 SolidWorks API对象模型
SolidWorks对象模型分为若干层, 每一层又包括若干子对象, 每个对象都有自己的属性、方法和事件。所有的子对象的控制权均隶属于上级父对象, 也就是说要控制一个对象就必须先获得其父对象的控制权。其模型结构如图2所示。
Sldworks对象是SolidWorks API中的最高层对象, 能够直接或间接地访问SolidWorks API中的其它对象。利用它可以实现应用程序最基本的操作, 如新建, 打开, 关闭文件等。ModelDoc对象是Sldworks的子对象, 可以完成设置视图、控制参数、选择对象、保存文档等操作。ModelDoc的子对象有PartDoc, AssemblyDoc和DrawingDoc, 可分别用于对零件图, 装配图和工程图的操作。
2 非标准件的参数化设计
2.1 非标准件设计流程
在实际应用中, 存在大量有着特殊要求的非标准零件, 设计人员需要根据特殊需求设计这些零件。为了方便对这一类零件的设计, 本文提出了如下设计方法:为非标准零件建立相关数据库用以保存自定义的零件参数, 称之为自定义零件库;设计人员可以设计新的零件参数直接进行绘图, 也可以将有价值的设计参数保存到自定义零件库中, 方便以后再次重现。其设计模式如图3所示。
在非标准件的设计过程中可能需要多次修改参数才能获得理想模型, 采用上述方法方便设计人员三维建模, 并以自定义的参数更新数据库, 还可以在已有模型的基础上渐近修改, 逐步完善, 从而大大节省设计时间、提高设计效率。
2.2 参数化设计实例
以管箱吊耳为例, 其参数化用户界面 (见图4、图5) 运用二维视图的尺寸标注进行实体造型, 直观的显示几何图形的约束关系。图形的拓扑关系不变, 改变约束参数得到与其对应的模型。
用户需要从数据库导入参数, 可选择数据库已有的参数类型, 读出数据库中数据至相应参数列表完成绘图。选择零件库参数绘图的设计界面如图4所示。
若用户需要定义新参数, 在相应列表中输入参数值实现绘图, 或保存新参数至零件库, 根据提示输入新参数类型名称, 即可在零件库中添加参数类型和参数值, 方便用户下次使用。使用自定义参数绘图的设计界面如图5所示。
2.3 完成建模
参数设置后, 实现管箱吊耳的三维绘图。选择前视基准面为草图绘制平面, 通过传递的参数完成尺寸约束和位置约束。以草图为基础, 向Z轴正方向拉伸形成管箱吊耳的基本轮廓。实现倒角分两个步骤, 首先选择需要倒角的边线或顶点, 然后设置函数参数完成倒角[2]。文中倒角通过距离和角度实现, 另外还有距离和距离、顶点等方法。部分代码如下:
3 创建标准零件的零件库
对于标准件的开发采用零件库方式。零件库开发方式是指将标准件的各组参数预先存储到数据库中, 根据用户选择的参数组别, 系统可构造出相应标准的零件。本文选用SQL Server 2000数据库, 并采用ADO方式完成对数据库的访问。
3.1 数据库设计
数据库设计包括很多方面, 本文着重介绍数据表的设计。在数据表设计时, 每一个零件对应一张数据表, 将零件的各个参数作为列 (即属性) , 将不同的参数组合作为行 (即元组) 。图6给出了法兰的数据表[3]设计。
3.2 数据库访问
ADO (ActiveX Data Objects) 是一个用于存取数据源的COM组件, 它为多种编程语言提供了统一数据访问接口并可以访问多种数据库。在VC++6.0环境下使用ADO访问数据库, 首先要引入ADO类型库, 在StdAfx.h头文件加入以下语句:
#import"C:ProgramFilesCommonFilesSystemadomsado15.dll" no-namespace rename ("EOF" , "adoEOF" ) ;
上述语句完成msado15动态链接库的引入, 取消命名空间约束, 并将数据集结束标志“EOF”重命名为“adoEOF”以区别普通文件的结束标志。msado15动态链接库中定义了ADO接口对象, 用户就是通过这些ADO对象访问数据库的。下面给出从数据库读取数据的主要代码:
主要的ADO对象有Connection、Command、Recordset等, 其中Connection完成与数据库的连接, Command执行对数据库的操作, Recordset用来保存查询结果[4]。在上述程序中, 使用了Connection和Recordset两个对象, 由于Connection也可执行简单的数据库操作, 这里没有用到Command;每次循环要完成一个元组所有属性的读取, 上述程序列出一个属性说明。当用户选择某一组参数后即可生成相应零件。法兰标准件的用户界面如图7所示。
4 装配设计与实现
装配体模型以零件模型为基础, 按照某种装配关系将多个零件配合在一起, 呈现出各零件的空间位置关系。AssemblyDoc对象可以完成装配的大部分操作, 如添加零件图 (AddComponent4) 、实施装配 (AddMate3) 等。在SolidWorks下完成装配, 首先要在装配模型中添加零件实体, 然后根据各零件的位置关系进行装配。下面以换热器中心管束的装配[5]为例说明装配过程。
4.1 加载零件实体
装配过程中, 需要在添加零件之前将其加载至内存, 可使用OpenDoc6函数完成此功能;然后将加载后的零件通过AddComponent4函数添加到装配模型中。添加零件的主要代码如下:
4.2 实现装配
选择需要配合的两个或多个零件实体之间有约束关系的位置, 并使用AddMate3函数添加约束关系。
pAssmDoc->AddMate3 (mateTypeFromEnum, 1, false, 0.001, 0, 0, 0.001, 0.001, 30*pi/180, 30*pi/180, 30*pi/180, longstatus, false, &pMateObjOut) ; //完成一根U型管与管板装配
AddMate3中第一个参数mateTypeFromEnum (装配类型) [6], 上例装配类型为1, 即完成空间位置关系为同心的装配。表1列出了其它装配类型。
装配效果如图8所示, 其中a 图表示为换热器中心管束的装配图, b 为装配过程中细节图。
4.3 零件的完整装配
完成多零件的完整装配, 插入三维参数化实现的非标准零件及零件库生成的标准件, 装配之前要分析整体的结构层次以及零件的约束, 位置关系等, 做出总体规划, 以提高完整装配体的设计效率。
5 结论
(1) 以三维设计软件SolidWorks为基础, 结合VC++6.0为语言工具快速地实现三维参数化设计, 方便用户使用。
(2) 为非标准件设计自定义零件库, 可快速建模并即使更新零件库, 特别适合于需要多次修改参数的设计, 缩短生产周期。
(3) 建立标准件的零件库, 选择参数直接进行三维建模, 提高生产效率。
(4) 多个零件的装配实现, 真实的表达设计效果, 提高设计的可视性。
参考文献
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[3] HG 20617—97.中华人民共和国行业标准:北京:化学工业出版社, 1997:323—327
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[5]钱颂文.换热器设计手册.北京:化学工业出版社, 2002
三维参数设计论文 篇9
桥式起重机箱形梁式桥架结构是国内外桥式起重机中应用最普遍的一种桥架结构型式,其主要由两根主梁和两根端梁所组成。主梁是由上盖板、下盖板和两块垂直腹板组成的箱形截面的实体板梁结构[1]。同一种结构型式的不同吨位、跨度的主梁结构基本相似,只是尺寸有所不同,因此可以对主梁应用三维参数化设计方法建立完整的装配体三维模型,并对其所有的参数进行程序控制,这样不仅避免了重复设计而且对后续的工程图设计和有限元分析也具有非常重要的意义。
Pro/E是由美国PTC公司开发的一套广泛应用于机械、电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织等领域的非常优秀的三维参数化设计软件。Pro/TOOLKIT是对Pro/E进行二次开发的专用工具包,应用此工具包的用户或者第三方可通过C程序代码对Pro/E的系统功能进行扩充,方便地开发出基于Pro/E系统的专门的应用程序模块,此应用程序可实现与Pro/E系统的无缝集成[2]。
1模块化和参数化设计
模块化设计是从系统理论的观点出发,分析产品的结构并应用分解与组合的原理来建立产品的模块体系,然后运用所建立的模块组合成新产品。它是标准化与组合化的设计,能够满足产品的多样化需求[3]。
参数化设计一般是指对形状结构相似的零部件,用参数来控制产品的形状与拓扑关系,当赋予各参数不同的值时,就可驱动该模型得到满足形状与结构尺寸要求的零部件模型。与传统方法相比,参数化设计方法存储了设计的整个过程,能够设计出结构形状相似的一族产品的模型,而不是单个的产品模型。该方法已经成为模型的初始化设计、编辑再生的有效手段[4]。
采用面向对象的程序设计方法,将设计过程封装到程序内部,用户在人机交互的界面中,只需输入相应的设计参数,即可完成对桥式起重机主梁装配体的三维模型快速设计[5]。
2桥式起重机主梁Pro/E二次开发的实现过程
2.1 装配体的参数化建模
与零部件参数化不同的是装配体中零部件较多,涉及到装配位置尺寸和隔板数目,故设计参数较多。其建模方法是:首先分别获取每个零部件的所有尺寸,然后获取零部件之间的装配位置尺寸和隔板数目,最后建立其模型。由于桥式起重机主梁涉及到的零部件较多,如果零部件的某些尺寸或装配位置发生改变,那么它在装配体中的相关尺寸必然发生改变,因此装配时要合理安排装配顺序,优化装配约束,尽量减少不必要的设计参数。
2.2 确定设计参数
创建完桥机主梁的零部件和装配体模型后,建立系统默认尺寸和自定义参数之间的关系。其方法是在工具菜单条下的参数菜单中首先添加用户自定义基本参数,然后在关系中建立起基本参数和系统设定的尺寸参数之间的函数关系。
2.3 编制相关程序
每个Pro/E二次开发的程序都需进行相关的项目设置以及添加初始化函数和终止函数,然后才可以使用VC++提供的所有类和函数来开发程序。如果在编写程序的过程中要使用Pro/TOOLKIT函数,则应添加相应的头文件。
3部分程序代码
(1) 添加用户自定义菜单:
ProMenubarMenuAdd ("QJ", "QJZL","Utilities", PRO_B_TRUE, MsgFile);
//向Pro/E中添加用户自定义菜单按钮
ProMenubarmenuPushbuttonAdd("QJ","QJZL", "QJZL", "QJZL", NULL,PRO_B_TRUE, PushButton_cmd_id1, MsgFile);
(2) 创建对话框:
CZL *ZL=NULL;
ZL= new CZL( );
//创建并显示对话框
ZL->Create(IDD_DIALOG1,NULL);
(3) 设置三维模型的设计参数:
UpdateData(true);
ProMdlCurrentGet(&model);
ProMdlToModelitem(model, &modelitem);
//获得参数对象指针
ProStringToWstring(&ParamName,"B0");
ProParameterInit(&modelitem,&ParamName, ¶m);
ProParameterValueGet(¶m, &value);
m_b0=value.value.d_val;
//获得参数B0的值
ProParameterValueGet(¶m1, &value1);
value1.value.d_val=m_b0;
//设置参数B0的值
ProParameterValueSet(¶m1, &value1)//更改参数后模型再生
ProSolidRegenerate((ProSolid)model,PRO_B_TRUE);
//更改参数后窗口重绘
ProWindowRepaint(PRO_VALUE_UNUSED);
//保存模型
ProMdlSave((ProSolid)model);
UpdateData(false);
4工程实例
按照本文所论述的方法对桥式起重机主梁中的各零部件的尺寸参数和装配位置参数以及隔板数目等全部设计参数进行控制,用户在编辑框中根据设计需要输入不同的参数,点击确定按钮进行模型更新并生成新的主梁装配体的三维模型,最后点击保存按钮保存修改后的三维模型。主梁参数化界面如图1所示。
5结论
用户应用此程序可快速生成桥式起重机主梁相应的三维模型,另外,可以把设计计算模块加入到该程序中,增加工程图模块,从而实现桥机主梁从设计到三维模型到工程图的完整开发过程。
摘要：以Pro/E为平台,应用模块化和参数化思想,以VC++为开发工具,通过加载Pro/TOOLKIT应用程序,开发出与Pro/E系统集成的装配体参数化设计插件。并以桥式起重机主梁为例,详细论述了装配体参数化设计的关键技术和实现过程。
关键词：主梁,参数化设计,Pro/E二次开发,桥式起重机
参考文献
[1]陈道南,盛汉中.起重机课程设计[M].北京:冶金工业出版社,1993.
[2]李世国.Pro/TOOLKIT程序设计[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]庞雨花,刘志更,侯志利,等.桥式起重机主梁的三维参数化设计系统研究[J].机械工程与自动化,2006(6):45-47.
[4]卫良保.基于Pro/E二次开发的叉车门架数字化虚拟制造[J].起重运输机械,2010(3):30-33.
三维参数设计论文 篇10
一部复杂的机器, 零部件众多, 对于其中特征简单的零件利用传统的二维CAD进行设计对于还是较为方便价廉的;但是对于形状复杂或者变量较多的零部件, 采用三维CAD则极为神速, 尤其是应用三维软件的参数化设计功能。
以往我们学习过零部件的非参数化设计, 即设计是只针对某一个特定性状的零部件, 或者利用尺寸驱动功能进行简单的参数调整, 并不适合于系列化、标准化、设计变更频繁的零部件, 比如齿轮、标准件等, 下面我们以行星齿轮轴为例, 基于Pro-Engineer谈一下三维参数化设计。
1 参数化设计概述
就如同铁扇公主的芭蕉扇, 念动咒语, 可大可小, 能变形状, 但变来变去还是一把神奇的扇子。在建立数学模型的过程中, 需要提取零件的相关特征参数和位置参数, 并进行集中设定, 编辑相关参数相对于其变量的关系式或设置数值, 然后, 根据需要修改变量, 利用尺寸驱动与联动形成新的产品数模, 这就是个参数化设计过程。
对于系列化、标准化、设计变更多的零部件, 参数化设计事半功倍。例如:变速箱中的所有渐开线圆柱齿轮, 数量较多, 尺寸各不相同, 但关键参数只有“齿数”、“模数”、“压力角”、“齿宽”、“齿形系数”、“变位系数”、“齿根高系数”等, 把这些关键参数提取出来, 在参数编辑器进行设定, 并赋予初始值。取某个齿轮的参数开始建模, 在建模过程中, Pro/e会对出现的每个尺寸分配一个符号, 在关系编辑器中对必要的尺寸进行关系式的编辑, 这样就形成了齿轮的参数化模型, 我们可以对应变速箱中的各个齿轮逐一进行参数的修改和另存, 就生成了这一系列齿轮的参数模型。
2 参数化设计实例
行星轮芯轴的参数化设计。现在有一个圆柱形、空心、两端带倒角、一端带凹槽的行星轮芯轴, 它用于承载行星减速器的行星齿轮。如何让它“活”起来, 就要看我们编制的“咒语”了。
首先, 我们要把需要用到的参数提取出来, 如表1所示。
建立芯轴模型的步骤:
2.1 设置参数
在菜单栏中单击“工具”, 在弹出的菜单上选择“参数”, 出现参数编辑器, 单击“”按钮添加如表1中的所有参数, 同时对添加的参数赋初始值, 检查后单击确定”, 如图1-1, 1-2所示。
2.2 建立轴主体的拉伸特征
芯轴的法向截面为闭合环面, 单击窗体右侧快捷工具栏中的“拉伸”图标, 在弹出的拉伸操控板上定义内部草绘, 绘制草绘截面, 单击“”, 输入拉伸长度和方向, 单击预览, “”。如图1-3, 1-4, 1-5所示。
2.3 添加倒角特征
单击窗体右侧快捷工具中的“”图标, 打开倒角操控板, 输入倒角长度, 在绘图区点选要倒角的边, 预览, “”。
2.4 添加止动槽的拉伸剪切特征
单击图标建立参考面“DTM1”选择“YOP”面作为平移参考面, 平移距离5 (可设置为不超过轴外表面的任意值) 。选择“DTM1”作为绘图面, 添加左端面为附加参考面, 草绘矩形, 单击“”在拉伸操控板上选择“穿透所有”, 并“切除材料”, 选择正确方向, 单击预览, “”。到此芯轴的非参数模型已建好。如图1-6, 1-7所示。
2.5 对建立的模型参数化
单击菜单栏“工具”, 选择“关系”, 打开关系编辑器, 点选要编辑的特征, 此特征的所有尺寸会出现, 点选要编辑的尺寸, 此尺寸的符号将出现在编辑区。编辑关系式, 令:轴外径等于, 轴内径等于, 轴长等于, 四个倒角的长度分别等于, 面的偏移量等于, 止动槽截面的形位尺寸分别等于。编辑好关系式, 单击“确定”, 完成。如图1-8所示。
2.6 再生模型
单击工具栏“再生”图标, 立即生成新模型。如图1-9所示。
2.7 保存
就这样, 一根“活”的芯轴画出来了, 在参数编辑器中改变它的直径、內径、倒角尺寸、止动槽的位置和尺寸, 然后更新一下, 相同系列不同尺寸的另一个芯轴就做出来了。
3 参数化设计的优越性
通过实例, 我们了解了参数化建模的思路:设置参数→制作数学模型→编辑关系式→尺寸驱动生成新零件。用了45分钟完成这个芯轴的数学模型建立, 用了15分钟将其参数化, 而输入新的一组参数生成另外一根芯轴只用了5分钟。试想, 如果设计是非参数化的, 那么再设计一个类似的行星轮芯轴就要再重新建立数学模型, 还得45分钟。如果是设计齿轮, 建立单个数学模型的时间就更长, 从几个小时到数天, 但如果将其参数化设计, 针对某类齿轮, 只建立一次数学模型, 其余的尺寸系列通过编辑不同参数来生成岂不是事半功倍?再有种类繁多的标准件, 倘若逐个建立数学模型, 得多少时间?如果根据分类, 每一类建立一个参数化数模就够了。在我们的设计工作中, 系列化、标准化、设计变更较多的零部件除了齿轮、标准件之外还有很多, 比如:传动轴、传动螺纹、塑料紧固件、键连接部件、轮胎、轮毂、货箱等都是比较适合参数化设计的, 用好三维参数化设计, 对这类零部件设计效率的提高是显著的, 在我们的工作中大有用武之地。
摘要：本文对学习三维设计的必要性及其应用作了扼要的概括, 引出三维参数化设计主题, 并且基于Pro/engineer举例说明三维软件参数化设计的优越性和设计思路, 增加设计人员对三维参数化设计的认识, 为积极寻求提高设计工作效率的途经提供了依据。
关键词：CAD,Pro/engineer,三维参数化,行星轮芯轴
参考文献