Rhino与Pro/ENGINEER建模的对比及在工业设计上的应用的论文_工业设计论文

rhino与pro/engineer建模的对比及在工业设计上的应用

随着数字技术的日新月异，工业设计发生论文联盟http://了革命性的变化。计算机技术和工业设计相结合，产生了基于计算机平台的计算机辅助工业设计——caid（computer aided industrial design）。
　　犀牛与pro/engineer（以下简称proe）为caid两个常用的软件。从计算机辅助工业设计建模的角度分析，这两个软件实现的手段、方法和所发挥的设计作用等方面虽然有些相同的地方，但从根本上有很大的区别。这些区别往往给选择caid辅助软件的设计者带来很大的迷惑。本文将对犀牛与proe建模的对比及其在工业设计上的应用进行探究。
　　1 caid在工业设计上的地位和作用
　　caid是以工业设计知识为主体，以计算机和网络等信息技术为辅助工具，实现产品形态、色彩、宜人性设计和美学原则的量化描述，从而设计出更加实用、经济、美观、宜人和创新的新产品，满足不同层次人们的需求。
　　从设计草图到综合评价，工业设计师利用caid技术，可以极大的缩短产品的研发周期，响应市场对产品品种多样化、高质量、趣味化、个性化、小批量的需求，确保产品的新颖性、独特性、准确性。由此可见，caid在现代工业设计过程中，不可或缺。
　　2 犀牛与proe概述
　　2.1 犀牛介绍
　　rhino，又叫犀牛，是由美国robert mcneel公司于1998年推出的一款基于nurbs(non-uniform rational b-spline) 非均匀有理b样条曲线为主的三维建模软件。www.11665.COM首先，它是一个“平民化”的高端软件，对电脑硬件要求不高。其次，它体积小，全部安装完毕才一百多兆，功能却很强大，并且由于引入了flamingo及brazil等渲染器,其图像的真实品质已非常接近高端的渲染器。再次，犀牛不但用于cad，cam等工业设计，更可为各种卡通设计，场景制作及广告片头打造出优良的模型。
　　2.2 proe介绍
　　pro/engineer操作软件是美国参数技术公司（ptc）旗下的cad/cam/cae一体化的三维软件。pro/engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，作为当今世界机械cad/cae/cam领域的新标准而得到业界的认可和推广。它是现今主流的cad/cam/cae软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。
　　pro/e第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。pro/e的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。
　　3 犀牛与proe建模的对比
　　3.1 犀牛与proe的启动界面
　　本文以rhino 4.0与pro/engineer wildfire 4.0作对比。
　　启动犀牛后，其界面左端布有两排工具栏，所有的菜单和工具栏图标皆为可操作状态。
　　而启动proe软件后，其界面大部分显示图标都是灰色，并且当点击软件的下拉式菜单，发现其下的选项大部分均为灰色，为不可用状态。
　　另一个区别是：犀牛启动后的默认的窗口为四个：顶视图、前视图、右视图和透视图，双击视图名，就可以将该视图最大化。而proe只有一个透视图窗口，只有在使用造型设计工具的时候，才有四个视窗的显示模式。
　　3.2 犀牛与proe建模工具
　　3.2.1 犀牛与proe的二维建模工具
　　①点、线和面的创建。
　　说到二维建模，不得不谈到二维建模的对象：点、线、面。因犀牛是通过建立曲面，合并曲面来创建实体

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的，并且在proe中，面的具体构建和编辑与三维实体的构建和编辑在同一类工具中完成，即创建面的工具同时也可以创建实体。面的构建和编辑论文联盟http://将放在下一节即三维建模工具中讲解。
　　在构建点、线和面的方式上，犀牛的方式比proe的更加多样化，并且更加自由。犀牛不仅可以在视图中点击单独构建，而且可以将点、线和面构建在已经建立好的对象上，其建构的方式多。
　　proe的点工具、直线工具、矩形工具、样条曲线都只有一个，与犀牛比起来似乎是太显得局限了。
　　在犀牛中，还在创建工具上加入了右键功能，例如：右键控制点曲线工具，可以创建通过数个点的曲线。proe就没有这个功能了。
　　②点、线和面的
　　犀牛的编辑不是基于参数化的。所以其构建的点、线和面都是概念对象，没有参数化，大小、长短、比例凭建模感觉。
　　另外，犀牛没有像autocad一样，开辟了专门的二维建模窗口。默认的情况下，犀牛的二维建模窗口是和透视窗口集成到一起的，是为三维的建模服务的。
　　在编辑面的功能上，犀牛相当强大，可以对面进行合并、炸开、分割、修剪、重建等，操作远远比proe自由，而且交互更加简单。
　　对于对象的编辑，proe与犀牛有天壤之别。proe首创参数化建模，通过改变对象的尺寸值可以改变该对象，通过改变对象本身也同是改变了该对象的尺寸值。
　　编辑点和线的方法包括：通过手动来大致改变对象的属性和位置，通过数值来准确改变对象的属性或位置，通过添加约束来改变对象的属性和位置。
　　创建面时，proe不像犀牛有的面可以直接创建，要先创建线，然后利用专门的工具来构建面。编辑面的时候即可以像犀牛一样拉动面的控制点进行建模，也可以通过编辑其线来参数化建模。

　3.2.2 犀牛与proe的三维建模工具
　　①三维模型的创建。
　　犀牛与proe在三维建模的方法和工具上都有哪些相似和区别呢？经过多年使用这两个软件的经验，总结出它们的建模方法和工具如下：
　　犀牛与proe的建模方法（建构曲面和实体）都归为三类：拉伸、旋转、四边成形。
　　拉伸和旋转方式建模在软件中分别由拉伸和旋转工具完成模型创建。只是在犀牛软件中，拉伸和旋转工具的建模方式比proe更加多样化。比如，犀牛中的拉伸工具（该工具在犀牛中翻译为挤出），可以沿直线、曲线拉伸，也可以拉伸到点，拉伸为锥状。而proe的拉伸工具只能沿直线拉伸。要完成犀牛中用拉伸工具的其他方式创建的模型，proe得用到其他的建模工具。
　　再比如旋转工具，犀牛不仅可以通过定义旋转轴线进行旋转（revolve），而且可以定义沿着某条路径进行旋转（railrevolve）。
　　第三类建模方法：四边成形涉及的工具较多。
　　犀牛中四边成形又分为四类：其一，扫描类。单轨扫描、双轨扫描；其二，自由类。loft；其三，网格

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类。网格曲面、patch面；其四，修补类。混合、匹配、合并曲面。
　　proe四边成形分为三类：
　　其一，扫描类。扫描、可变截面扫描、螺旋扫描；其二，自由类。混合、扫描混合；其三，网格类。边界混合、造型工具。
　　其中可变截面扫描、边界混合、造型工具为主要的曲面模型创建工具，proe很人性化的把它们集中到窗口右边的工具栏中。
　　犀牛与proe构建实体的区别还在于：犀牛通过创建封闭的曲面，然后进行合并来构建实体，该实体可以炸开，变成原始的面；proe的构建工具既可以创建曲面也可以创建实体，而且不需要合并曲面来创建实体，是直接创建实体，不能炸开。
　　犀牛三维建模时，可以很自由地在视图中创建一些常见的三维模型，比如正方体、长方体、球形、椭球形、圆锥、圆柱、圆管等。
　　犀牛的三维模型是直接创建的，看不到其建立的基础：二维轮廓。要使用二维轮廓时，得利用专门的工具从三维模型中提取出来。
　　在proe中，根本就看不到这些常见三维模型图标的踪影。有的初学者会说这是proe的缺陷，很容易引起这些用户的不满。其实根本原因在于：proe参数化建模的规则。从父子关系的角度分析，proe三维模型的父是二维模型，二维模型的父是坐标。要建立三维模型，那么首先要确立该三维模型的坐标，即把二维草绘建立在某个平面上，然后再通过草绘来创建三维模型。二维模型和三维模型之间建立的是父子关系，删除二维模型，三维模型也会消失，除非断开它们的这种关系。
　　②三维模型的
　　犀牛中可以对三维实体的线进行倒角，也可以对实体上的面进行编辑，实体之间进行布尔运算，或把实体炸开转为面来进行但这些编辑除了倒角可以很方便的输入数值控制之外，其他的编辑几乎靠物件锁点和手动，辅以视觉感觉。
　　proe对实体的编辑通过以下几种方式完成：
　　编辑创建实体的二维模型参数或约束；对实体的线和面编辑，在实体上加特征：空、抽壳、筋、拔模、倒圆角、倒斜角；实体和实体之间进行材料切削；利用其它工具，拉动实体上的点；利用其它工具进行折弯、展平等。
　　总而言之，犀牛与proe建模的根本区别在于：犀牛不能参数化，而proe可以参数化。参数化是proe软件的核心。正是proe的参数化理念，在建模的窗口中，可以看到左边是模型树的显示，记录模型的每个特征。犀牛就没有模型树似的构建历史记录，因此编辑起来非常麻烦。
　　3.3 犀牛与proe在工业设计上的应用
　　由上而知，犀牛与proe在建模上是各有特点的。
　　犀牛从一开始就定位为工业设计的造型软件。在整个工业设计流程的中，当设计者确定了二维草绘方案之后，要进行三维模型的计算机辅助设计，就可以借助犀牛建模。建立在一定的审美和感觉的基础上，设计师可以很自由和随意地在犀牛中创建点、线、面、体，不用考虑很多理性的、产品工程的、生产的因素。犀牛建模的自由，能让设计师极力发挥其艺术天分。设计师可以在极端的时间内，完成多个方案的建模。
　　虽然犀牛本身的渲染技术达不到专业级的渲染器水准，但是现在可以在犀牛里安装很多插件，比如vray、flamingo及brazil等渲染器，还可以把目前比较流行的即时渲染器：keyshot挂入其中，其图像的真实品质已非常接近高端的渲染器。
　　因而，在三维模型的创意设计中，设计师不仅能够利用犀牛快速地建立模型，而且能够把方案迅速甚至即时视觉化，能极大的开拓设计创意的广度。
　　proe是一个工程软件，是面向生产和制造的软件。卓越的参数化设计、模型树的引入、单一数据库来解决特征的相关性问题、并行工程设计解决方案等让设计模型的创建、编辑、修改如鱼得水。但同时由于构建模型的理性和严谨，大大减慢了创建模型的速度。特别是学过犀牛之后，再来学习proe会有一个适应的过程。
　　基于以上特征，在工业设计中，proe应用于三维创意模型定案后的细化设计。即当设计师运用犀牛，模型可视化定案后，就可以利用proe来创建定案后的模型，并考虑产品的加工性、生产性，进行模型的设计细化，以用于后期的结构设计。如果二维草图定案后的模型不是很复杂的模型，也可以直接用proe来创建三维模型，加快设计速度。
　　可喜的是，proe当中也可以挂入即时渲染插件keyshot，极大的拓展了proe应用。设计师可以把创建的模型即时视觉化，以进行模型外观的评估和改进设计。
　　再者，从设计交流上，传统的交流方式是，由结构设计师代替工业设计师表达工业设计模型。现在工业设计师可以利用proe来直接表达自己的方案，与结构设计师进行更精准的设计交流，准确表达设计理念，并行设计，加快设计开发进度。
　　3.4 犀牛与proe在工业设计中的结合使用
　　proe自野火版3.0后与犀牛达成战略联盟，proe能够直接读取犀牛格式的文档。这就使犀牛中创建的前期创意方案能够无缝转到proe中使用。proe设计后期模型制作，推荐以继承的方式读取犀牛文件，这样后期设计完成之论文联盟http://后，前期犀牛创意方案中的任何修改都能在proe中得到体现，这是一种全新的两种软件无缝结合的方式。
　　4 结语
　　犀牛与proe建模各具特点，各自有擅长之处，在caid中发挥着不同的作用，两者不是矛盾的，而是互为补充的。犀牛用于三维概念模型创意期，开拓创意的广度，proe用于三维模型定案期，拓展创意的深度。
　　因各自的局限性，未来，犀牛和proe相互之间将取长补短，进行一定的融合。犀牛将会增加一些约束工具以加强设计模型之间的相关性，考虑为模型加入历史记录，以更利于模型的编辑；proe也将会增强建模的灵活性和自由，提升软件的易学易用性。转贴于论文联盟 http://

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