제약 조건(컴퓨터 보조 설계)

Constraint (computer-aided design)
샤프트와 도르래는 공통 중심선을 공유한다.키의 제약조건은 키시트를 기준으로 설정된다.

컴퓨터 보조 설계(CAD) 소프트웨어의 제약은 설계자나 엔지니어가 모델을 조작할 때 구조를 유지하는 설계 모델의 실체의 기하학적 특성에[1]: 203 대해 부과하는 제한이나 제한이다.이러한 특성은 상대 길이, 각도, 방향, 크기, 이동 및 변위를 포함할 수 있다.[2]복수형 구속조건은 둘 이상의 실체 또는 솔리드 모델링 본체 사이의 기하학적 특성의 경계를 가리킨다. 이러한 구분자는 이론적 물리적 위치와 움직임 또는 파라메트릭 설계에서의 변위의 특성에 대해 결정적이다.그러나 정확한 용어는 CAD 프로그램 공급업체에 따라 다를 수 있다.

솔리드 모델링, 빌딩 정보 모델링, 컴퓨터 보조 엔지니어링, 조립품 모델링 및 기타 CAD 하위 분야와 같은 컴퓨터 지원 아키텍처 설계, CAD 소프트웨어에 제약 조건이 폭넓게 적용되고 있다.[2]제약조건은 보통 3D 조립체와 멀티바디 시스템을 만드는 데 사용된다.[2]

제약조건은 둘 이상의 실체에 대해 동시에 지정할 수 있다.예를 들어, 두 선은 동일한 길이 또는 원의 직경을 가지도록 제한될 수 있다(예: 반지름 또는 길이).또한 이 제약조건은 특정 공간에 고정되거나 고정될 솔리드 모델에 적용될 수 있다.제약조건의 개념은 2-(2D) 3차원(3D) 스케치 모두 적용 가능하다.

제약조건의 개념은 1960년대에 처음 등장했고 1970-80년대에 더 발전되었다.

역사

"성인"에 대한 원래의 생각은 1975년 이반 서덜랜드에 의해 소개되었다.1963년에 만들어진 스케치패드 시스템에 채용된 아이디어에서 유래한다.[3]: 29 그의 작품에서 그는 컴퓨터 프로그램에 의해 만들어진 기술적 도면의 유용성은 그들의 구조화된 성격에 의존한다고 주장했다.이러한 특징이 없는 기존 도면과 비교하여 가상 도면요소는 도면요소의 치수(선, 각도, 면적 등)를 추적하고 다시 계산하는 데 장점이 있었다.이러한 아이디어들은 디자이너가 기하학적 모델을 조작하면서 이 구조를 유지하는 CAD 시스템으로 통합되었다.[3]: 29

1970년대에 그 생각은 3차원 공간으로 더욱 확장되었다.80년대에 좀 더 일반화된 제약에 기반한 프로그래밍 언어 접근법이 등장했고 CAD 소프트웨어에서 일부 응용 프로그램을 발견했다.[4]적어도 하나의 개념적인 프로토타입이 1989년에 만들어졌다.[3]: 29

개요

설계에서 제약의 목적은 다른 개체, 평면 또는 신체에 대한 개체 및 신체의 행동을 통제하고 제한하는 것이다.[1]: 203 두 개 이상의 신체 사이에 효과적인 제약조건이나 짝짓기가 스케치를 정의할 때 이들 또는 둘 이상의 실체 사이에 존재할 수 있지만, 충돌하거나 불필요하거나 중복되는 제약조건을 추가하면 지나치게 정의된 스케치와 오류 메시지가 나타날 수 있다.

자유도

좋은 구속 시스템의 개발은 시간이 많이 걸리는 과정일 수 있다.[1]: 206 이 상황에 대한 한 가지 접근방식은 자유도 제거(DOF)라고 할 수 있다.후자는 흔히 우주에서 (X,Y,Z) 좌표로 표현된다.[1]: 206 설계자는 제거된 DOF의 수를 계산하여 제약여부를 신속하게 파악할 수 있다.[1]: 206

종류들

기하학적 구속조건

참고 항목:스케치 기반 모델링

실제 자연 기하학에 따라 실체나 실체 사이에 적용될 수 있는 몇 가지 제약조건이 있다('메이트'라고도 할 수 있다). 공선성, 수직성, 접선성, 대칭성, 우연성, 병렬성은 실체의 방향을 설정하는 방법이다.[5][1]: 203

다양한 유형의 제약[1]: 208 조건
유형 적용 대상 액션 예
우연의 점, 원, 호 분리된 기하학적 실체로부터 여러 점들이 공간 내에서 동일한 좌표를 공유하도록 강제한다(예:X, Y, Z); 한 점이 이동될 때 다른 모든 점이 해당 좌표 변경과 일치함 두 선의 점, 원과 선의 중심
평행 줄들 두 직선이 평행하도록 강제한다.
수직 줄들 두 직선이 서로 수직이 되도록 한다.
콜린어 줄들 두 선이 동일한 수학적 선 또는 평면에 놓이도록 강제
접지, 고정 또는 강체 점, 선 선 또는 점이 움직이지 않도록 강제 설정
접선 줄들 두 실체가 정확히 한 점을 공유할 수 있도록 만지도록 함 비자발적인 기어에서 호와 접하는 선
치수 점, 선, 호 등 다양한 실체가 선택된 단위로 표현되는 특정 값을 유지하도록 강제한다. 치수는 다음과 같이 기준 치수로 표시할 수 있다.REF또는 괄호 표시 두 선 사이의 각도, 점과 선 사이의 거리, 고정 반지름 또는 호 길이

파라메트릭스

좀 더 진보된 2D/3D CAD 시스템은 모델을 재구성하는 데 시간을 절약하는 데 도움이 되는 제약조건들 사이의 수학적 관계를 적용할 수 있다.[1]: 212 파라메트릭스를 통해 복잡한 스케치는 공정한 작업 시간을 절약하는 한 가지 또는 몇 가지 기본 차원을 변경함으로써 예측 가능한 방법으로 초 단위로 조정할 수 있다.그러한 시스템은 파라메트릭 모델을 만들 때 파라메트릭이라고 불린다.파라메트릭스는 설계 의도, 다양한 기하학적 구조, 패밀리 테이블 또는 주행 치수라고도 할 수 있다.[1]: 213

조립 제약 조건

주요 기사:조립품 모델링

조립품 모델링에서 제약조건은 설계 부품 이동 또는 상호 간의 관계를 제어하거나 제한하기 위해 광범위하게 사용된다.일부 제약조건은 모델이 설계된 제품의 별도 부분에서 이루어진 변경에 대응하도록 강요한다.이것은 설계가 전체적으로 반응할 수 있게 한다.[1]: 251

다양한 유형의 조립이 억제된다.[1]: 253
유형 설명
두 평면 사이의 치수 변환 및 2회전 DOF 제거
한 평면과 한 직선 모서리 사이의 치수 하나의 변환 및 하나의 회전 DOF 제거
한 평면과 한 점 사이의 치수 하나의 변환 DOF 제거
두 평면 사이의 평행성 2회 회전 DOF 제거, 평면면이 평행하도록 강제
두 직선 모서리 사이의 평행도
두 평면 사이의 수직도
일치 및 콜린어 직선 모서리 두 모서리가 서로 미끄러지도록 강요
곡선 면과 평면 사이의 접선성 하나의 변환 DOF와 하나의 회전 DOF를 제거한다. 곡면이 있는 부품 인스턴스가 평면을 따라 롤링할 수 있다.
한 부품을 다른 부품에 대해 "접지" 또는 "고정" 제약된 신체가 하나의 견고한 실체로 움직이도록 강제함
글로벌 원점에 대한 한 부품의 접지 또는 강성화 한 번에 모든 DOF 제거, 글로벌 오리진으로 잠금

구현

추가 정보:기하학적 모델링 커널

제약조건 기능의 구현은 주어진 CAD 시스템에 따라 다르며 사용자가 제약조건을 적용하는 방법에 따라 다르게 반응할 수 있다.스케치에 제약조건이 추가될 경우, 일부 시스템은 기존 엔트리에 기반한 추가 제약조건을 자동으로 적용할 수 있을 정도로 충분히 스마트할 수 있다.예를 들어, 선이 다른 선 옆에 그려진 경우, 시스템은 선들이 서로에 대해 평행하도록 구속하는 것을 고려할 수 있다.그러나 이것은 때때로 예상치 못한 결과로 이어질 수 있다.[1]: 206

기하학적 구속조건 해결

주요 기사:기하학적 구속조건 해결

구속조건 해결기는 사용자가 지정한 기하학적 구속조건을 바탕으로 2D 스케치의 포인트 위치를 계산하는 전용 소프트웨어다.제약조건 해결자의 목적은 해당 제약조건에 관한 모든 포인트의 위치를 찾는 것이다.또한 일반적으로 과포장 등과 같은 구속 문제를 식별하는 데 도움이 되므로 전체 스케치가 안정적이다.[1]: 209–2013

예

이상적으로는 막대가 삽입될 플레이트를 통해 뚫린 구멍에 동심원이 되어야 하므로, 구속조건 "집중"은 막대의 직경과 구멍의 직경이 공통 중심선을 유지함을 보장하므로, 막대가 플레이트의 구멍과 관련된 방식을 "잠금"할 수 있음을 의미한다. 이는 막대가 여전히 ei에서 미끄러질 수 있음을 의미한다.그것의 끝의 위치가 제한되지 않았기 때문에 그들의 방향.인스턴스 2는 로드가 위나 아래로 미끄러지는 동안에도 중심선을 따라 회전할 수 있음을 보여준다.

실린더, 샤프트 또는 로드와 플레이트의 동심 접합.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n Schoonmaker, Stephen J. (2003). The CAD guidebook : a basic manual for understanding and improving computer-aided design. New York: Marcel Dekker. ISBN 0-8247-0871-7. OCLC 50868192.
  2. ^ a b c The Electronic design studio : architectural knowledge and media in the computer era. Malcolm McCullough, William J. Mitchell, Patrick Purcell. Cambridge, Mass.: MIT Press. 1990. ISBN 0-262-13254-0. OCLC 20692928.{{cite book}}: CS1 maint : 기타(링크)
  3. ^ a b c J. Mitchell, William (1989). "A New Agenda For Computer-Aided Architectural Design". Massachusetts, US: Harvard University Graduate School of Design.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  4. ^ Craig, Iain (January 1989). "Constraint Programming Languages: Their Specification And Generation by Wm Leler Addison-Wesley, Reading MA, 1988, 202 pages (incl. index) (£24.95)". Robotica. 7 (1): 85–85. doi:10.1017/S026357470000521X. ISSN 0263-5747.
  5. ^ "Understanding Geometric Constraints - AutoCAD® 2012 FOR DUMMIES® [Book]". www.oreilly.com. Retrieved 2022-02-12.

원천

  • George Omura의 AutoCAD 2010 및 AutoCAD LT 2010(117-122페이지) 소개. 2009; 1위.판.인디애나 주 인디애나폴리스의 와일리 출판사ISBN 978-0-470-43867-1 하드커버; 384페이지.
  • Autodesk® Inventor® 2011 Essentials Plus(312-341페이지), Daniel T. Banach; Travis Jones; Alan J. Kalameja.2011; Delmar/Cengage Learning, Autodesk Press.미국에서 인쇄됨.ISBN 978-1-1111-3527-0; ISBN 1-1111-3527-4.뉴욕