CAD支持下的概念设计

路边

创新、时尚、独具风格的汽车外观造型离不了概念设计过程。为了适应概念设计所要求的创新性、不确定性和随机性，CAD软件必须为概念设计的各个重要环节提供越来越强大的功能模块，为设计师们提供更多的便利。

概念设计是产品设计中创造性设计的思维阶段，在这一阶段，设计师要将构思快速转化为草图需要一个相当复杂的过程。为了确保设计方案既要有合理的功能结构、美观的造型、简便的操作，同时还要富有创新性，一般需要计算机辅助设计工具的帮助，即CAD软件系统来完成这一过程。
但是，传统的CAD软件主要应用在产品造型方面，处于 “三维绘图”的应用状态，不能满足创新的需求。所以，传统的CAD软件并不能帮助设计人员真正实现创新设计，无法对已完成的设计进行任何改动，如果概念设计中存在缺陷，在详细设计阶段是很难被纠正的。
目前，三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和产品创新提供了极好的工作平台，设计者可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量和可靠性。这种设计方法更能充分发挥设计者的智慧和创新能力，使设计者不受平面图纸的限制和束缚，而把主要精力集中在创造性的劳动上。
PTC公司于近日推出了其产品设计和开发解决方案的最新版本——Pro/ENGINEER Wildfire 野火版2.0。在野火版2.0中，PTC公司在概念设计方面“大做文章”：通过类型齐全的扭曲功能，设计人员可以方便地对内置几何和导入几何进行修改并妥善处理，从而达到在模型上即可改变设计的目的；重新造型功能可根据扫描所得到的数据快速创建3D CAD模型（即通常所说的逆向工程），帮助设计人员把握设计意图，维护重要数据，供后续设计阶段使用，而其中新增的自动表面平整功能使生成3D模型的过程更加便捷；进一步完善了实时渲染功能，设计人员可以快速地动态渲染各种 Pro/ENGINEER 模型；“造型”(Style) 特征为设计者提供了一组交互式曲线和曲面工具，使得设计人员能够在最短的时间内轻松地创建复杂形状，其完美而真实的曲面效果更是远远超出了同类软件的水平。下面举例来分别说明“造型”(Style)特征和实时渲染功能在概念设计中的作用。
产品的外观是由曲面和曲线组成的，一个吸引人的产品更是多种形状的曲面和曲线的完美组合。要在计算机中表现这些复杂的曲面和曲线并非易事，更不要说还要以交互方式控制它们的形状和连接。但这些正是概念设计的基础。Pro/ENGINEER Wildfire 野火版2.0提供的 “造型”(Style) 特征使设计者可以轻松地创建复杂的曲线和曲面，并能以交互方式控制它们的形状和连接。如图1所示，设计人员通过导入草绘来建立一个电钻机的3D模型，这一导入的草绘被用作可视参照。电钻机手柄的基本元素由两部分组成：直接在现有模型曲面上草绘的曲线和电池曲面的顶边。设计者需要先创建两条“造型”曲线，这样就构成了基础曲面，然后调整曲线的角度，使它们与草绘吻合，而曲面随之动态更新，这样设计者可以在曲线和曲面之间应用连接特性，使曲面更加平滑。此外，设计者还可以通过径向平面曲线，用与边轮廓垂直的另一条曲线来控制曲面的形状，从而轻松地生成并维护这类曲线。当曲线被加入曲面后，仍然可以对它进行编辑，曲面也会随之实时更新。
优秀的 3D 设计图像可以让人加深对设计的第一印象，而强大的渲染功能可以使3D图像拥有更加逼真的视觉效果。Pro/ENGINEER Wildfire 野火版2.0提供的高性能的照片级渲染功能，无需耗巨资更换最新的制图和计算机设备即可使用。
我们以汽车换档杆的渲染为例，如图2所示。在对话框中启用实时渲染功能后，设计人员可以调整阴影和反射，产生贴花和纹理效果。通过 Pro/ENGINEER 的材料和纹理库，设计者可以试验各种类型的木纹效果，还可以试用样式的缩放和旋转功能。同时，设计者可以显示环境及其在模型上产生的效果，或者显示模型上产生的效果而隐藏环境。
如果设计者需要快速获得渲染过的图像，实时渲染功能是非常理想的工具。此外，“高级渲染增设功能”可创建最高质量的图像，如同照片一样逼真，并能模拟许多高级效果，例如镜头眩光、景度和光散射等。
其实，在Pro/ENGINEER的早期版本中就已包含了一个工业设计模块——Pro/Design，用于支持自上而下的投影设计以及在复杂产品的设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工具包括概念设计的二维非参数化的装配布局编辑器，用于概念分析的二维参数模型的布局以及组件的三维布局编辑器。此次推出的野火版2.0更是增加了许多新功能，提高了软件的易用性，使得设计人员能够更加方便快捷地开发出令人耳目一新的产品。
此次PTC公司全新推出的Pro/ENGINEER Wildfire 野火版2.0以其易学易用、功能强大和互连互通的特点，推动了整个产品开发机构中个人效率和过程效率的提高，既能节省产品的开发时间和成本，又能提高产品的质量。野火版2.0 提供了符合CAD三维标注标准—— ASME Y14.41 标准的 3D 绘图功能，具有与所有主流 CAD 系统的互操作性能，这些主流CAD系统包括 UGS PLM I-DEAS、CATIA V5 和 Unigraphics NX。此外，野火版2.0通过将 Pro/ENGINEER 野火版用户模型扩展到钣金件、模拟和解决方案的其他领域，从而显著地增强了软件的实用性。

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Pro/ENGINEER 不错,三维能省不少时间