2022年毕业设计方案外文资料翻译 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 附件 1：外文资料翻译译文关于参数化设计的回忆和一些体会Javier Monedero Departamento de Expresion Gra fica Arquitecto nica, Uniíersitat Politecnica de Catalunya, Diagonal 649, 08028 Barcelona, Spain 摘要：在过去的数年中,作为出现和传递工程运算结果的运算机帮助工具,有着特别显著 的进展；但是直到今日,仍没有一种开发软件能在帮助设计产生一种简洁、互动的建 筑形式方面取得与之相当的进步；更糟糕的是,那些将运算机视为一种直接有效的工 具,并利用其所供应的强大功能来设计建筑形式的设计师们仍旧是个例外；建筑学的 产生进展依旧连续着传统的方式,这之中运算机只不过是一个起草工具而已；尽管意 见上会有很大分歧,但是我们可以很简洁的确定引起这些现象的主要因素；在我看 来,试图推动过快是一个错误,举例来说,有人主见使用基于专家系统和人工智能的 集中设计方法,但是却没有一个合适的工具来生成和修改简洁的立体模型；我们现在 所拥有的建模工具并不抱负；它们的主要限制是一旦模型建立,它们缺乏适当的工具 来交互式的修改它；任何设计活动都有一个基本方面,即设计者在不断前进和后退中,一次又一次的重新制订模型的某些特定方面,或其总体布局,甚至又回到以前暂时舍弃的那个解决方案上；本文提出了关于参数化设计的实际情形和可能被纳入到未 来建筑设计工具的最新进展总摘要,以及他们的一些对于建筑的中肯的批判看法；关键词： 几何造型；建筑和建筑模型；参数化设计；1 目前的三维模型 在建筑行业,三维模型从商业视角上被划分成如下几类技术：多边形有孔类建模,实体建模和类似曲线曲面的非匀称有理B 样条的参数化表面建模；大多数建筑模型的生成仍在使用第一种方法,再加上一些适当的答应使用如下命令的接口,例如“三维表面”,具有 “宽度和厚度 ”或“旋转波纹 ” “突出波纹 ” “标准波纹 ”成效的折线,等等；这是由于建筑模型具有主要由平整的表面组成的特点；很多建筑师仍在使用所谓的 2.5 维软件 宽线条或将折线描述成的墙体压延到特定高度>,它可以用来绘制飞机模型和简洁的三维模型；实体模型也被广泛采纳,由于它支持基于布尔数学体系的操作系统,可以被用来创建更复杂的模型；曲线曲面的非匀称有理B 样条及其类似曲线很少被用到 除了 Frank Gehry>,这是由于一般的预算不会支持具有刻文的或是自由形状的表面；名师归纳总结 在很多闻名的电脑类书籍中我们都可以找到和学习三维几何造型的历史,就像Foley 的第 1 页,共 11 页运算机图形一般论述和Mortenson 的关于几何造型的更专业教科书；这证明白一个很短- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 的概念；这个概念的目的不仅仅是在合适的文章中找出主旨,而且强调了已出版的文 章和普遍使用的技术在时间上的差距；正如我们将看到的,这种距离与第一部出版的 参数化设计书籍和我们不远的将来之间的差距大致相同,大约是二到四年；那就是 说,更换当前在运算机帮助设计中使用的技术的时机已经成熟；虽然大多数使用电脑的建筑设计师们没有意识到,但是这种变化的确在 1.1CAD建模工具的进展和局限性CAD/CAM 中发生了；世界上第一种方法和技术被投入使用是在二十世纪六十岁月,这其中同样包括基础的二维原语,以及新的实体,如样条；Bezier 和 De Casteljau的工作可以追溯到这段时期；它可以扩展到三维线框和表面补丁；新的绘图方法与 Sutherland这个名字是分不开的,在 1963 年他发表了关于此命题的论文；多边形网格在二十世纪六十岁月末被使用,不久之后就显现了可形象化这种技术的方法,正如现在被称为平面阴影的技术 Bouknight,1970>或者,更好的叫做Gouraud着色技术 1971>再或是,更好的 Phong着色技术 1975>；现如今大多数系统都已经停用这种技术了 自那以后大约使用了22年！ >；自由形状和刻纹表面在二十世纪七十岁月取得了全面的进展；现今所使用的最先进技术可以将曲线曲面<非匀称有理 B 样条）描述成文本,这种技术是由A.R.Forrest在 1980 年创造的；几年前 在它问世的十五年后 >,AutoCad 通过利用一个额外的模块 AutoSurf>融合了它,这种模块可以兼容版本 13；实体建模是基于 CSG 的原始形式,它同样产生于二十世纪六十岁月早期 在美国的MAGI 试验室）,并进展得相当缓慢,直到 20 世纪 70 岁月初一些完整的产品显现在欧洲和美国；世界上第一款商业软件包,就像 Evans和 Sutherland在 1980年使之商业化的 Romulus 软件包,显现在二十世纪七十岁月末期；有一个很重要的参考文献也在1980 年出版,它是由 Requicha总结的,内容关于当时制造工艺的现状和本文引述的五个主要系统；在当前,大多数系统使用的都是两种系统的集合,一种是 B-Reps与 CSG的融合,另一种是利用 B-Reps作为外壳答应多重表述和数据之间的转变；这说明白为什么 AutoCad 会自从版本 13 以来在剔除掉 AME 系统后使用 ACIS Alan ,Charles and Ian 系统>的缘由,前者仅是一个 1.2 当前可编辑的三维描述系统CSG 系统而且不能执行应有的操作；全部这些系统,假如从近似互动方式的观点来设计的话,会受到很大的限制；主要原 因是：· 缺乏资源来编辑表面；这在建筑场所中尤为明显,你必需重新设计和调整以达到验 收建筑的标准；· 在真正交互式设计环境下,缺乏资源来编辑卷册；· 在修改过程中,缺乏资源来保持卷中各部分之间的联系；· 缺乏实体与表面之间的整合；1 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在 CAD/CAM 共同体中,我们现在所用来创建三维建筑模型的方法,在很久以前就被剔除了；所以不同类型的争论已经开展,目的就是为了改善当前的情形；在进入参数化设计前,我们会供应一些线索；1.3 面对对象的三维模型： E-Reps以一个实体建模系统为例,就像当今建筑界所使用的那种,假如某人想做一些修改,例如在墙体上开一个孔,那么他必需要编辑CSG 树,找到原始地址,然后整理系统次序以重建信息树；有了面对对象的方法,交互技术会变得更加便利并且更易于管 理；有了它,能够修改对象的内部数据结构以及系统操作的运算法就,就隐匿在对象 本身；这样,发给对象的指令无需具体说明修理系统应当完成什么工作,而只需指明需要做什么工作 例如,更换墙体上孔洞的位置>；继承的机制可以将所分的类别与超分类和子分类联系到一起,从而保证了从前说明的关系不会转变；不幸的是,这需要数据的内部表示,这一点正是现如今的CAD 系统所欠缺的；大致来说,所谓图表模型就是一种表示法,即利用一系列的参考资料来建立模型的实体联系；Hoffman8 曾经介绍了 E-Rep 可编辑的表示法 >术语来表述这种结构；这意味着,在将来它会引起人们的极大爱好；这种结构与CSG 图表相类似,但是有一些重要区分；在CSG中图表页的节点通常是最低端的原始系统,也就是一半的空间,反之,在E-Reps系统中,通常都是 B-Reps；同样的,在 CSG 系统中,节点通常是一些运营商,而且主要是基于布尔数 学体系的运营商,然而在 E-Rep 中这些节点可以囊括范畴广泛的类型,包括素描,彩票类型,功能附件,混纺或尺寸；从另一方面来说,CSG图表系统具有良好的定义和有保证的高效性；这不是 E-Reps所具有的,所以看起来我们仍旧需要做一些必要的实 验；2. 参数化设计 参数化设计,从某种意义上说,是一个相当受限的术语；它暗含了如何用参数来定义 表格,其实,在实际使用中利用的却是关系；我将从广泛的意义上来使用这个术语,包括在其他标题的文献中可以找到的,如关系模型或变异性设计或基于约束的设计以 及其他题目,这些在以下段落中会有不同程度的引用；仍应当指出的是,从一个初级 着眼点考虑,仍没有一个明确的界限能够分清所谓的参数化设计和当今被称为运算机 帮助设计或建模之间的差别；在这种情形下,图表在基础模板下,通过整合嵌入在模型中的各种实体被创建出来,这个模板被填充进了他们的“固有参数 ”；举例说明,一条线就是一个实体,一旦它的两个参数 长度和方向 >被指定了,那么这条线就变成了模型的一部分；一条折线就是由一系列的直线首尾相连而得到的,它的位置参数同样要在创建时确定；棱柱形网状卷是通过设置其位置、长度、宽度和高度这四个参数,来嵌入到模型内部的；除了这些,我们仍可以通过对原始系统的整合,以及与之保持同步,来定义 “ blocks ”<运算机帮助设计） , “ Cells ” 微型工作站 >和“ components”<其他系统）,使它们获得不同的整体价值；仍有,在当今的 2 / 11 CAD 系统中,有工具答应我们对名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 原始的实体做后期的修改；然而,对于复杂的基础件,当我们想独立的对其部件进行 修改而又想保持部件之间的联系时,它是不起作用的；我们可以将金属窗口定义成一 种屏障,但假如我们在安装时更换了它的比例,结构的横截面尺寸就会依据相同的比 例在全部量级上发生变化,并且由于许很多多不同的开放尺寸,令我们再也不能使之保持一个标准结构；但是,我们仍旧可以通过一些诸如AutoLisp 式的程序语言定义一个过程,它仅在嵌入模型的时候,起到明确关系和定义合适尺度的作用；它已经在文 字和基本感官上实现了参数化设计；并且很明显,建筑学对它很感爱好,这主要是基 于一个事实,即可以在族里实现分类的那些重要构建元素,有着自发的被参数化的倾 向；而且,假如这可以以一种合理的方式实现的话,它可以节约大量的时间和运算机 内存,也将有助于这些元素的治理；由于在参数化设计中族的概念很重要,我们可以 正式的定义它为：一系列只在其部件的维度上有差别的元素；描述一个族,阐述族设 计的初步理念,我们只需要两件事,一个是拓扑描述,具体阐明组成它的各部分的信 息以及它们彼此之间所保持的联系；一个是空间上的支配,明确优先权和空间上的限 制；这样,我们可以定义一个抽象的元素集合并且将它们嵌入到我们的模型中去；这 是一个好的开头,但是一旦它被嵌入到模型中后我们又想修改它该怎么办呢？对于这 个问题,参数化设计在早多年以前,就以一种令人期望的方式,适时的在 CAD/CAM 中绽开了关于它以及一些基础约束理念的争论；3.约束 CAD 中的一个基础问题 , 是如何弄清晰我们对待事物的一些直觉上的熟悉,从而令机 器可以自动的对待和说明实物；一旦我们想要准确的阐述“ 常识” 的合理概念时,这个问题就显示了它的重要性；从建筑学的观点看,这就像是认为地板“ 必需永久” 是水平的,或窗户是“ 属于” 墙的,并且以这种方式来制定一个规章,而机器是不能违 反这种明显的规章的；这一点的实现需要借助约束的手段；早在 1963 年,约束手段通过借助 Sutherland的开创性工作得以在CAD 中首次显现；由于它的产生事关参数化设计的正确概念,所以人们在任何 CAD 系统中,以基本的方式提出了约束的概念；例如 一条折线,可以被懂得成依靠端点约束联系在一起的曲线的集合；但是,在一般情形 下,约束的概念意味着模型需要一个扩展的数据库；一个约束就是一种关系,它限制 了单个实体和实体组的动作；关于约束的例子有很多,例如：一组直线被约束成平 行、直角或是共线,一条直线被约束成与圆弧相切,约束两个汽缸的同轴度,一维约 束小于某一幅度,或等同于某种特定规模的倍数；在约束的概念中,暗含着对过约束 自由度 <DOF）的概念,和欠约束的模型,以及忍耐度的概念；概念化模型可以作一个 具有 n 个变量的或独立维度的复杂形式的拓扑描述；每个约束削减了一种挑选性；从 另一方面说,约束的数量越多,就越难保持安排给剩余自由度的不同价值的一样性；假如一个模型欠约束,那样就会很难确定其结构,这是由于,仍有一些额外的参变量 必需要确定；假如一个模型过约束,其结构同样很难被确定,由于在某处会显现冲突3 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 冲突；约束造型要求全部约束的定义都应在模型被赋值之前确定,或者,换句话说,模型的自由度应为零；一个系统解决欠约束和过约束的才能是其效率的正确证明；一 些程序告知用户,模型不行以定义,只答应用户查找其错误；一个合乎设计理念的程 序,应当有一个约束操控模块,使其能够供应默认参数以防止欠约束模型的显现,并 能将着这些参数与其他一些可能已经明确定义的对立参数告知给用户；约束同样可以 分成两种,一类叫做几何约束,一类叫做物理或工程约束；几何约束包括：平行、垂直、相切和维度；然而模型的建立同样也可借助于公式,例如；约束也可以被定义成一种有条件限制的关系,就像：假如,那么 D1=10 cm,否就；操作系统彼此之间最大的差别就在于约束被输入和掌握的方式；一般来说,这会强加给用户一些额外的任务,用户除了要给模型挑选实体,标记位置设定 维数以外,必需要明确定义其与其他模型实体之间的关系；4.参数化设计技术的进展 除了上文提到的 Ivan Sutherland的开创性工作, Hillyard 和Braid 1 大约在 1978年也提出 了一套系统,它答应几何约束的规范由部分联合坐标系以这样一种方式,即在特定的 公差范畴内对可能发生的变化保持阻挡,来协作完成；这个提议,以我们现在的观点来看,是在思想上毫无熟悉,完全没预料到的提议；Gossard和Light 2 视此项工作为他们自己工作的基础,他们认为它可以被引作初级参考文献,以在更加成熟、理性的方面说明参数化设计的意义；Gossard 和Light 的工作在下面会提到,以作为一个基本原就来说明什么叫做变异几何学或变异性设计,这些工作是最重要的一步,由于它利用 新的算术和几何工具供应了几何表示法,从而打开了建模普遍化的道路；在二十世纪八十岁月末期前后,当几何建模、自由曲面和实体造型这些主流技术已经 被容纳吸取时,人们逐步意识到,建模技术应当朝着在模型草拟后增强交互才能和修 改才能方面进展；在当时已经有一大部分已出版的重要文献和书籍,也有一些争论员 撰写的直接涉及本事域的参考文献,这些文献都旨在复原当时的生产力水平；现在我 们知道了这个领域共有两个组织,一个正变得越来越迂腐,而另一个正在吸引越来越 多的争论者的目光：1. 正如 Roller 7 所说的那样,我们可以将它称为变量设计或是借助于设计程序的挑选 性模型静力生成；这些系统可以依靠于当今的模型内部表示法；2. 借助于更细心制作的系统,图表生成和交互式方法在模型生成之后,答应修改其维 度和约束；这些系统意味着模型内部表示法的更换和延长；第一组的最大欠缺就是不能做其次组所能做的事,那就是,以交互式的方式更换模 型的一些特点值；另一方面,假如用户把握一些基本的设计技术,那么其次组的工作 方式就可以适应当今的 CAD 系统；其次组的主要缺点是我们必需要等上如干年,直到 一个稳固的参数化建模系统在当今争论员所使用的程序中被综合起来,这种综合是基4 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 于下述争论工程中所列举的不同挑选；4.1 宏变量设计或程序建模 使用一个特别原始的参数化设计系统的最简洁方法,就是去记录一个用来创建模型元 素的命令和数据值的脚本；假如这个脚本被编辑,并且数据值被转变,我们将会得到 一系列同类型不同尺寸的变量；我们可以通过程序语言来精炼这种方法,例如利 AutoLisp 来写一个宏,一个主程序或是一小段程序,来执行合适的动作以建造元素的 模型 这三个术语的不同点可以看作是数量上的不同,例如一个宏里的一些线段或是简 单程序的一些页 >；用这种方式,模型就可以合并一些与用户之间的交感作用,那即是 说,它能以变量的方式记录元素的主参数,并在程序激活时向用户恳求它们的值；它 同样也能合并一些条件公式以及一些可能增加此方法趣味性的简洁等式；变量设计相当于图表设计中的一个基本形式：原始实例；它同样也存在于模型和元素 的生成中,借助于一个程序,它可以依次调用建模所需的指令；为了预防错误和保证 表示法的正确性,用于输入的数值必需要在之前定义的范畴之内；这种方法和我们如 下会看到的方法之间最主要的区分就是,前者所使用的命令已经在 CAD 实体造型中使 用了；程序会读取用户输入的数值,并执行一系列的指令以完成造型,这个程序就是 由实体造型供应的；这个方法的主要限制是：变量的数量和范畴被限制,这是由于没 有合适的方法来掌握变量,从而导致无效的结果；此外,结果是不能被编辑的；转变 模型的唯独方式就是重复这个过程；然而,这种建模方式在工业中被广泛采纳,而且 假如用它来实现模型的不需要更换的简洁元素的实体化时,是很高效的；这种方法在 建筑行业被广泛采纳；4.2 基于历史的约束建模 一个绘画型交互式参数化实体造型系统答应用户创建一个指令模块,它能用作向系 统输入参变量的根基,也能通过对模型成分的封闭性描述,用来向用户恳求适合于模 型的约束规范；这保证了无论何时指定任何新的变量都不会产生错误；就像我们之前 所说的,我们必需要使用一个延长的可供挑选的内部表示法；我们有很多不同的方法 能用来在参数转变后生成新的模型；现在最广泛使用的可能就是有时被称作“基于历史 的设计 ”或是合适一点的 “参数化设计 ” 与变异型设计相反 >或者是 “建设性的参数化设 计”；当今,很多商业上利用的参数化实体造型系统,都是利用一个数据结构来跟踪依次 的次序来创建模型；任何操作,连同用来完成此操作的数据都被记录下来,由于其在 构建一个特别模型进程中会占用资源；运作中的参变量可以被几何实体化或是公式 化；通过修改在特别操作中所使用的数据,我们可以修改模型；再验算的模型会在保 持联系时对更换其几何特点有影响,这种联系就是不同实体之间有目的联系；这种方 法同样也被称作建设性的参数化设计,由于次序被合并,并且命令直接向用户恳求,次要实体的规范,例如划线或刨平轴或是用来定义弧的圆等等；这些建设性的元素对5 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 于组成模型的剩余实体来说实行的是同样的约束；商业系统的一个缺点是,它试图将 建设性的位面和轴系呈献给用户,而实际上它们确是系统所真正需要的；一旦模型完 成而且自由度变为零,并且模型既不欠约束也不过约束,那么一个结构图就完成了；历史记录是通过一个定向图表完成的,那里的节点可以出现实体和圆弧的操作；图表 的指向遵从于电磁波的约束；其结果就是一个图表循环图；要想转变尺寸就等同于改 变相关约束的值；加入一个几何约束会更加复杂并且需要校验可能的过度约束,找出 空间值并重建图表；大体上,所涉及到的实体和操作,必需依据既定的规章和指一直构建；同样,程序上的单一转变会强制系统重新运算平均约50%的几何信息；无论如何,一旦图表自动重建了,那些参量就会重新赋值模型也将重新验算；4.3 变化的几何学和变异性设计 与前面提到的方法不同,参数化设计基于变化的几何学,会依据实际情形重新验算设 计,并遵从独立的序列以达到实际情形的要求；这种方法依靠于对参变量的描述并借 助于等式和可解决这样问题的系统的有效性来实现；关于此问题的基础参考书目是由 Gossard 和 Light2,3 出版的文献；所需要的方法就同以前一样,即系统既不欠约束也 不过约束；这个系统与前者相反有一个优势,即他不依靠于模型已经创建的方式,并 且在输入时能够接受任何情形和任意模型；维度被视作一种约束,它可以影响到模型中的一系列特别的点；被三维坐标定义的一个空间物体,具有n 个顶点就会有 3n 个自由度；在这些顶点中的任何一个被更换后,为了要运算这个新几何体,我们必需要解 决 3n 公式 具有 3n个自由度 >的问题；我们可以很简洁的得到很多这样的公式,例 如,给出三点的平面公式和任何强制四点共面的公式；相像的,简洁的二次曲面,例 如圆锥面和球面就可以这种方式来出现；由于距离参量也包括在内,所以约束公式将 是二次的,并且由于这个缘由,一般会是非线性的；数字方法已经被用来解决这个问 题,并且由 Gossard 和 Light 所提出的方法会削减建模所需公式的数量,他们是借助于 雅可比矩阵来找出参变量的,并且利用了一个可双向传播的电磁波系统；尽管如此,它的花费仍是很昂贵的；它能否被用作建筑建模,在目前来看是值得怀疑的；4.4 基于规章的变量：借助于专家系统的几何推理 上述方法有很多重要的难点,例如,需要具体说明约束的精确数量,亦或是用数学 的方法解决很多公式问题；为了防止这些以及其他一些问题,我们需要供应一些选 择；在他们之中,有一些来自于人工智能并且可以引用专家系统；Bru¨derlin4, Sunde 和Kallevik 5, Aldefeld 6 或Veroust et al. 9是这个领域中最杰出的争论员；这些可供挑选的技术将模型视作,可以利用一系列几何实体,以及彼此之间联系的 Prolog和Lisp之类的 事实来描述的东西；一个表格可以通过一系列规律谓语,利用诸如 语言来描述；一系列的规章被指定来联系这些约束；这些规章通过一个推理引擎来应 用,并产生一个满意初始约束和产品规章的特定模型；这些谓词可以制定系统的维 度,例如两直线之间的距离或几何关系或线性关系,其推理法就可如下表示：6 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 从公式左边的三个表达式中可以导出,点P在线L1,L2的交叉点上；这种方法仍在探究中；直接表达这些谓词是单调乏味的,非主观的而且倾向于错误；确定建立一个特别形状所需要的约束数量也是很难的 “唯独的问题 ”>；有很多系统可以通过额外的谓词和几何掌握模型的手段解决这些问题,这些手段是用户通过一 系列原始固有的可自动更新的规律谓语提出的；仍旧的,这种方法也很昂贵,也有待 于提高；4.5 基于特点的参数化设计 什么是 CADCAM 的特点？直接的答案就是,可以通过机器操控的一串特别序列,从 棱镜碎片中萃取的素材；特点包括“ 槽” ,“ 洞” ,“ 盲孔” 或“ 袋口” ,“ 斜面” ,“ 带条” ,“ 突起” 等与之相像的东西；但这仅仅是从CAM的视角来看,并不完全符合 CAD 的视角,这个差别主要在设计程序的第一步上；从一个更普遍的观点上 看,我们可以说一个特点就是一个实体,它归属于语义的命令比几何的命令更高级；在文献中,也同样会找到关于特点的定义“ 在精确文本中具有明确功能的图表” ；第一个关于它的作品可能是剑桥高校的A.R. Grayer于1976年所撰写的博士论文 “ 计算机中设计和制造的连接”>,它阐述了试图自动建立 CAD 和NC系统之间的联系的理念；这份作品来自于一个曾在知名CAD 系统里工作过的争论团队,这些系统包括BUILD , ROMULUS 和ACIS；到二十世纪八十岁月中期,这个话题得到了极大的发 展,直到它进展成为 CADCAM 系统中最活跃的争论领域之一；在二十世纪八十岁月末期,第一个由商业原型支撑的特点和参数设计系统就可以使用了；特点值在参数化系统中属于一个系列,并且作为特点库中掌握模型的实例被嵌入到模型中；这些特点可以按类检索或按对象检索；第一种检索,属性会给出表示法,例如给出一个掌握变量、公差以及与其他特点相关的几何参数长度,宽度,半径 >；第二种检索,表示法是基于运行主要特点属性的程序；由于特点被表面定义,并且在设 计工程中被嵌入到模型内,特点的位置也必需依靠参变量来定位；同样,一些特点具有自然地对立特点,正像在CAD 中发生的一样,一个齿轮缘必需要与内齿轮相咬合；或像像建筑行业中发生的,金属窗框必需要适合墙上的洞一样；这意味着系统必需能 够支持和治理模型中各种关系的整合；5.建筑设计和建筑模型以上的回忆是来自于关于参数化设计和CAD 的可利用文献；这篇文献所选用的这种应用程序,将会对机械工程和运算机帮助设计产品产生更多的作用,尽管这之中有一些 篇幅是直接关系到建筑工业的；但是我们对有关建筑的培训和实际练习很感爱好,并且在这些领域之间有着很大的不同；主要的一点不同是CAD,正像很多工程师所使用的那样,它主要应用在将会被重复很多次的物体对象上,并不应用在能适应任何场合 7 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的事物上；这和建筑业的实际要求恰恰相反；先将这些不同点记在心里,现在让我们 来看看我们从前的考虑是怎样与我们的专业爱好联系在一起的；a> 对于那些应用 CAD 并且有一些设计学问的设计师来说,各种各样的设计在他们之间 是很好的话题；在二维和三维环境中,模型的一小部分可以通过一些记录程序来实现；这些记录程序在被使用者调用后会要求一些参数的数值,然后从模型中激活充分的命 令,并产生一个通用元素的变种,最终将其插入到主模型；在过去的几年里,通过使用 Autolisp我们已经制造了很多像这样的原理；这些原理就像程序那样在墙上开一个洞,然后放入事先定义好的门或者窗户,或者估量房屋的体积,然后建造一个从一层楼特定 位置到另一层楼其他位置的楼梯,或者像程序那样不自觉的建造一些建筑物上的常规部 分,等等,到其它更加深化的原理,例如这些原理可以用一种固定或自由的方式建造几 何构思；我们认为这种按惯例的方式是众所周知的,所以我们不会在本篇文章中展现这 些结论；这些结论的一部分会在我们的高校里发表,并被一些感爱好的人来学习；这里 有一本 William Mitchell 所写的书 运算机图形设计艺术,为建筑师和设计者有条理的介绍了运算机图形设计的结构,1987>,这本书通过例证的方法对这个主题供应了很好的介绍,这本书是用 Pascal编写的,但可以很简洁的翻译成其它编程语言；b> 对于三维元素的交互式参数化设计可以通过一个带有编辑框的对话框来实现,编 辑框答应使用者修改参数目前的数值,同时此对话框包括了一个图形窗口来预览结 果；一些商业程序如 ArchiCad和3dStudio Max可以供应这样的类似的措施,但我们试图 使用 Visual C+和像 Arx 这样的编程工具来通过更加一般的方式来实现它；在这个领域 工作的任何人都被邀请来沟通一下体会；无论如何我们认为,无论通过个人工程仍是 商业设施这种情形都是很简洁预期的；很快就会有工具来答应我们通过交互式的参数 化方法进行元件的设计,并将这些这些元件插入到建筑模型中；c> 交互式参数化设计的最大的挑战是建筑模型是一个整体；关于这个话题目前有两 个立场；一些人认为为了实现参数化设计而去解决一些麻烦是不值得的,而另一些人 认为任何建筑都可以像一辆车、一架飞机,或者一个工业部件那样使用相像的方法作 为一个整体进行参数化设计；我们处在两种观点的中间位置；认为建筑可以像飞机那 样进行处理,建筑不行以进行重复来满意资金要求和使我们的环境更加好玩的观点是 值得怀疑的,由于这和建筑的特定的本性是相反的；虽然必需说,从这些行业的治理 图形、数据库和参数模型的方法中我们要学很多东西；有一些用具体方法来对一幢楼进行参数化设计的争论；最近由K. Martini 写的一篇文章展现了一个好玩的基于面对对象的类层次结构的,正在进展的程序；程序通过特别的图元大厦和定位可以建立建筑 的模型,以这样的方式采纳所谓的内在几何关系来修改模型,一旦这个程序被创建就 可以应用到模型的任何部分；然而很明显的是,任何像这种事物的进展在建筑师能运用它之前都会花费很长的时 间；同时,我们正在做以下的工作,而我们很乐于将这些工作展现出来供任何有爱好8 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的人来进行争论；一个建筑模型包括很多不同的部分；在开头的时候,我们可以考虑 两个主要方面：a> 楼层,有开口,有内部楼梯,有楼梯扶手；b> 墙壁,有开口,有窗户或门；这明显是分层的关系；每个扶手都属于一个楼梯；每个内部楼梯都属于在一层楼的 开口,每一层楼的开口都属于一个楼层；与之相像的是,每一个门或窗户都属于在墙 上的开口；因此这些模型的建立应采纳面对对象的基础来一起进行建立；例如,一个 窗口模型被建造成可以在私人或公共图书馆查到的模型,并且与一个开口相联系,而 这个开口在数图结构中被当做一个节点并且与墙节点相联系,那么任何条款的任何修 改都将会传递到其它部件,我们不必考虑部件间的相互适应问题；以上的方法对于小 团体的模型较简洁实现；而当我们考虑拥有各种楼层和墙的建筑物时,事情会变得复 杂起来；像上述那样 Martini 提出,而我们进行过评论的建议在目前看来是不现实的；看起来从更加实际和现实的角度来看,我们领先于现在的需求,并且,无论如何,以 上建议的方法将会花费很长时间来实现；一个更可行的方法可能是考虑当地坐标系统的等级划分以及地板是水平的,而墙壁 <局部 通常是垂直的 <在将来的几年内我们将不考虑格里的建筑）；楼层可以由一个根坐标系的起点）来确定；楼的Z坐标可以在一个单独的表中储存；对楼层高度的任何修改都会通过这个表自动的传递到和楼层相关的部分；墙壁有 Z坐标和一个取决于楼层高 度和离地高度的高度值；对整个结构的任何转变都可以通过这个表传递到作为包含元 素和子元素的全局对象的全部楼层；通过这张表来传递到全局的转变不能防止,并且 传递需要一些时间；但以上的层次组织将组织传递向相反的方向进行；这意味着在建筑物固定部分的结构修改起来会更加便利；通过一些像 些部件的修改方式将会得到改善；参考文献：b>段描述的友好的界面,对这1R. Hillyard, I. Braid, Analysis of dimensions and tolerances in computer-aided mechanical design, Computer Aided Design 10 _3. _1978. 161166. 2 R. Light, D. Gossard, Variational Geometry in CAD, Com- puter Graphics, 15 _3. _1981., 1712177. 3 R. Light, D. Gossard, Modification of geometric models through variational geometry, Computer Aided Design 14 _1982. 4. 4 B. Bru derlin, Using Prolog for constructing geometric objects defined by constraints, Proceedings of European Conference on Computer Algebra, 1985. 5 G. Sunde, V. Kallevik, A dimension driven CAD system utilizing AI techniques in CAD. Report no. 860216-1, Senter 9 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - for Industriforskning, 1987. 6 B. Aldefeld, Variation of geometries based on a geometric- reasoning method, Computer Aided Design 20 _3. _1988. 117126. 7 D. Roller, A system for interactive variation design, in: J. Wozny _Ed., Geometric Modeling for Product Engineering, Elsevier, 1989, pp. 207219. 8 C.M. Hoffmann, R. Juan, E-Rep. An editable high level representation for geometric design and analysis, in: Technical Report CSD-TR-92-055-CAPO Report CER-92-24, Department of Computer Science, PurdueUniversity, 1992. 9A. Veroust, F. Schonek, D. Roller, Rule oriented method for parametrized computer-aid