几何约束求解#1:介绍
在2D设计和3D模型中组织形状
几何约束求解是一个非常成功的方法在数字世界中组织空间的形状和结构。它是现代设计应用的基础，被广泛用于使2D草图和3D建模更直观和实用的设计师。
然而，几何约束求解是，非常困难的30年过去了，我们还在改进自己的技术。幸运的是，对于设计软件的用户来说，所有复杂的数学问题都在底层得到开云体育官网入口了解决。
在本系列文章中，我们将回顾在设计应用程序中组织形状和结构时需要解决的困难几何问题，涉及一些起作用的数学原理。我们的目标是让尽可能多的人了解讨论。我们将回顾一些技术的历史，并考虑推动未来发展的行业趋势。
首先，我们的第一篇文章将详细介绍几何约束求解实现了什么，在哪里使用它以及为什么使用它。
所以，首先，让我们定义几个术语，我们将在整个系列中使用:
| 术语 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| 几何实体 | 2D草图或3D模型中的基本构件 | 点，线，圆，椭圆，圆柱，球面，环面，… |
| 维 | 分配给几何实体或几何实体之间的测量量 | 半径、距离、角度…… |
| 约束 | 在几何实体之间分配的逻辑规则(是/否) | 切线、垂直、对称、图案…… |
什么是几何约束求解?
根据上面的定义，几何约束求解使设计师能够创建和修改2D草图或3D模型，以使其满足任何要求维而且约束用户分配给成员的几何实体．
因此，几何约束求解具有以下主要优点:
- 设计可以非常精确地指定，只受主机分辨率的限制。
- 设计变化可以很容易地探索。例如，通过修改特定的维度值，或通过移动几何实体。同时满足所有其他维度和约束可以确保设计意图是保存了下来。
在对面的图中，正在修改距离维度的值，以驱动3D模型中的快速设计更改。
几何约束求解在哪里使用?
几何约束求解的主要好处主要体现在各种行业的计算机辅助设计(CAD)软件中:汽车、航空航天、消费品、建筑等。开云体育官方下载开云体育官网入口开云体育KENO快乐彩这是因为该技术在提高设计过程中的生产力方面已经得到了广泛的认可。获得D-开云体育官网入口Cubed几何约束求解器授权的CAD软件供应商包括Autodesk、DataSolid、Fujitsu、IronCAD、ISD、Onshape、PTC、Top Systems和ZWCAD。
尺寸和约束在CAD草图中准确地捕捉设计意图在Shapr3D。阅读完整的案例研究在这里．
在计算机辅助工程(CAE)中，可以使用几何约束求解迭代可变尺寸值，对产品设计进行系统修改，模拟得到的几何形状并确定最佳零件形状。获得我们开云体育官网入口几何约束求解器许可的CAE软件供应商包括Altair、ANSYS、Autodesk、AVL、COMSOL、ESI、MSC。开云体育官网入口软件和Remcom。
利用COMSOL软件对某部分流体流动进行参数化优化开云体育官网入口使用D-Cubed 2D几何约束求解器探索设计变化．阅读完整的案例研究在这里．
计算机辅助制造(CAM)软件也采用几何约束求解。开云体育官网入口在此过程中，制造专家可以在关注原始设计意图的同时，对设计进行调整，以支持优化制造流程。获得D-开云体育官网入口Cubed几何约束求解器许可的CAM软件供应商包括Autodesk、Euklid CAD/CAM和Vero software。
三维几何约束求解可用于零件在制造模具中的定位
在建筑、工程和施工中，几何约束求解可用于管理参数化平面图，或建筑特征在建筑物中的相对位置。获得D-开云体育官网入口Cubed几何约束求解器授权的AEC软件供应商包括Autodesk、Bentley和Nemetschek Vectorworks。
建筑平面中墙体定位的二维几何约束求解
解决一个普遍的复杂问题
如果几何约束求解如此困难，为什么解变得如此普遍?基于历史的建模的发展提供了部分解释。到20世纪80年代中期，几个主要的机械计算机辅助设计应用程序被采用基于历史的建模其中3D模型是由一系列操作定义的。例如，可以通过以下步骤定义一个非常简单的3D模型:
- 创建一个封闭的2d草图，其中包含定义其形状的尺寸和约束
- 将草图按距离x挤压成三维立体
- 在3D实体上扫一个洞
- 创建一个与孔同心的圆柱体来代表轴
模型将被存储为一系列操作和相关参数(维度和/或约束)，可以在新的建模会话中重新播放这些操作和参数，以明确地重建模型。参数也可以修改以重建新的设计变体。
几何约束求解器为基于历史的建模(包括尺寸和约束)中的参数求解提供了解决方案——无论是在2D草图中，还是在3D部件之间。
到20世纪80年代末，私营公司d的立方由英国剑桥大学的约翰·欧文博士建立，专门研究几何约束求解问题。公司的解决方案，d -立方2D DCM而且3 d扩张型心肌病1，被打包成软件组件，分别用于二维和三维开云体育官网入口几何约束求解，可由任何软件供应商授权。CAD、AEC、CAM、CAE中的许多供应商选择采用d - cube组件来消除开发自己求解器的风险和成本。D-Cubed软件团队及开云体育官网入口其技术最终被西门子数字工业软件公司收购，后者继续向其他软件供应商公开提供几何约束求解组件。开云体育官方下载开云体育平台登录
除了二维草图绘制和三维零件定位外，求解几何约束的新应用也出现了，包括直接三维零件形状修改和参数化三维布线。
总之
几何约束求解为许多不同的软件应用提供了显著的优势。开云体育官网入口在下一篇文章中，我们将进一步研究用户如何从几何约束求解支持的各种几何实体、维度和约束中受益。
进一步的信息
脚注
1DCM是维度约束管理器．一个维约束是关于设计的大小和/或形状的规则。距离和角度是尺寸限制的例子。在2D DCM和3D DCM产品名称中，前缀二维而且3 d指的是数学空间中的维数是多少空间的限制正在管理(解决)。
