當CAD繼續(xù)在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中扮演重要角色時,，PDD公司已在SensAble FreeForm 觸覺虛擬建模系統(tǒng)的幫助下進行三維設(shè)計開發(fā)。

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今天產(chǎn)品設(shè)計界所公認的是,，每一個設(shè)計到制造過程的核心為CAD模型指印下的完全定義的數(shù)學數(shù)據(jù)庫,。最初的概念 – 即便是信封背面繪制的草圖 – 也在早期服從于CAD制圖，并從那時起,，從快速原型到最終產(chǎn)品制造的每一件事情都以中心CAD模型為參考點,。但是，如果你所設(shè)計的產(chǎn)品并不能必然生成快速定義的CAD模型呢,？毫無疑問必須能夠使用傳統(tǒng)的,、CAD世界外部的概念建模技術(shù)，那么現(xiàn)代化技術(shù)還有用嗎,？PDD當然會認為是,，而一些設(shè)計項目的特征甚至已開始偏離傳統(tǒng)的CAD技術(shù)。?

如果多數(shù)設(shè)計顧問一樣,，過去十年來PDD公司在設(shè)計和工程技術(shù)中做出大量革新,。作為3D設(shè)計軟件的一名早期應(yīng)用者，PDD目前采用實體建模進行設(shè)計項目,。事實上,，任何設(shè)計項目的第一步是將概念轉(zhuǎn)入CAD中。設(shè)計師然后可使用幾何建模工具在虛擬領(lǐng)域中進一步改善,、完善設(shè)計,，再使用相同的幾何工具生成概念印證的一個物理模型。物理模型一旦完成,，即可 添加或去除材料,，改進設(shè)計 – 至少是在理論上 – 得到的模型可在CAD環(huán)境中再現(xiàn)，用于將來的改善和最終生產(chǎn)。

最薄弱的環(huán)節(jié)
PDD開發(fā)中心主管Ben May卻解釋說,，存在一個根本性的難題,，迭代設(shè)計會引起固有的效率低下，“該薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)在設(shè)計數(shù)據(jù)從修改的模型返回CAD系統(tǒng)時,。不幸的是,，這是根本性的：如果數(shù)據(jù)不能真實反映已通過物理建模和測試仔細推敲過的幾何學，將不能使用CAD數(shù)據(jù)作為模型制造基礎(chǔ),?！?/p>

直到最近，PDD采用主動調(diào)節(jié)或度量衡學對CAD模型進行直接修改使該問題解決,，使用一個CMM探針精確捕捉模型上的單獨點,。對于基于相對簡單的幾何形狀進行的設(shè)計，這些方法足夠使用,，但對于PDD 通常進行的FreeForm有機設(shè)計則不那么有效,。CAD直接修改只能形成原型的近似改變，而CMM度量只會添加低分辨率的點云數(shù)據(jù),，用于確認單獨點的位置（比如用于確認正確位置中一個固定姿勢的想法）,，而對于捕捉表面上的細微差別不切實際。

CAD 經(jīng)理 Philip Shade 解釋說,，“近些年事情有所改善,，我們已投資使用激光掃描技術(shù)，可提高數(shù)據(jù)捕捉能力,。但系統(tǒng)完全參數(shù)的CAD數(shù)據(jù)庫仍有一些根本性的問題,，我們所建立的設(shè)計與工作方式并不需要匹配?！?/p>

視覺和觸覺
PDD相信越是采用當前可用的先進技術(shù),，越能解決從觸覺模型到CAD表現(xiàn)轉(zhuǎn)變中遇到的問題。隨著3D激光掃描儀能夠更加精確地捕捉表面數(shù)據(jù),，設(shè)計工作室同樣對擁有觸覺技術(shù)的SensAble FreeForm系統(tǒng)稱贊有加,。這不僅意味著PDD設(shè)計師可在虛擬世界中自由雕刻，還提供了物理和數(shù)字化模型之間的一座便利橋梁,。

Shade解釋說,，“通過使用激光掃描儀及其相關(guān)軟件，數(shù)字化捕捉模型形狀的變化,，PDD可在將數(shù)據(jù)返回CAD系統(tǒng)前快速修改,，以作為原始參數(shù)幾何模的一個修改模板。這表示我們能夠比過去更加真實,、精準地反映出物理模型上做出的變動,。”
良好的效果：CAD到模型到激光掃描點云，然后返回CAD的迭代環(huán)極具效率,，但在涉及自由建模表面中幾何建模操作中的離散集時,，不可避免仍會有一定水平的折衷。但在某些情況中,，完全定義CAD表現(xiàn)的優(yōu)勢必然會被忠于物理模型的要求所超越,。

你如果想設(shè)計一個頭部…
PDD在一個項目中需要設(shè)計一個頭部，以設(shè)計并建立有限數(shù)量的機車頭盔自定義內(nèi)部,。通過對大量個體頭部的掃描數(shù)據(jù),，頭盔外部形狀和進一步的掃描顯示出頭盔與頭部的準確適合，PDD能夠在虛擬空間中構(gòu)建出一系列的表面,，匹配頭盔內(nèi)部表面及頭部輪廓,。這些對于頭盔是否佩戴合適并發(fā)揮作用至關(guān)重要，但是如能使用CAD標準技術(shù)創(chuàng)建內(nèi)層外表面時,，內(nèi)部情況就不相同,。“頭盔項目的確使我們認識到結(jié)合使用FreeForm系統(tǒng)和參數(shù)曲面的重要性,，”May談到,，“一些設(shè)計特征，以及頭盔內(nèi)層必須緊密固定在頭盔內(nèi)部的事實,，取決于CAD所擅長的完全限制曲面的類型,；但我們?nèi)绻械筋^盔內(nèi)部曲線控制具有相同水平,，自定義頭盔的整個概念將會大打折扣,。有一些CAD參數(shù)曲面不適合應(yīng)用的情形?！?/p>

頭盔項目是一個巨大的成功：PDD未借助于CAD傳統(tǒng)技術(shù)下完成一個主要設(shè)計項目,，從而促使其推進了“三維設(shè)計”的界限?！拔覀兡壳霸跒橐患医凶鯝cme United Corporation公司的長期合作客戶設(shè)計新式剪刀,，”PDD開發(fā)部主管Graham Lacy解釋說，“由于這個項目需要人的互動性,，我們要求設(shè)計師專注于完善手柄和剪夾的形狀,，而不會受到傳統(tǒng)CAD規(guī)則的限制?！?/p>

出類拔萃
PDD 依照這種模式,，采用其觸覺系統(tǒng)在虛擬空間中雕刻模型初始形狀。設(shè)計最初建立在對2D概念詳圖的推斷基礎(chǔ)上,，過去做法是將草圖粘貼在泡沫塊上進行雕刻,。PDD同樣對現(xiàn)在的剪刀形狀細節(jié)進行攝影，以確保鉸鏈機制與Acme公司的其他產(chǎn)品一致。然后將SensAble 形狀直接放入PDD CNC及其中制造出用于物理檢測的泡沫模型,。這會有一系列的迭代環(huán),，模型從人工學檢測到手動修改，重新掃描并在SensAble環(huán)境中進一步處理,，然后重建為一個泡沫原型 – 而不是在CAD空間中一次成型,。

“掃描和CNC機器的速度都意味著我們進行迭代設(shè)計環(huán)的速度更快，”May談到,，“我們?nèi)绻谵D(zhuǎn)化模型變化及將一些泥模轉(zhuǎn)換為CAD語言上耗費大量時間是不可能的,。這樣不僅完成的設(shè)計具有創(chuàng)新性，而且還能執(zhí)行更多次迭代確保模型的正確,?！?/p>

“在Acme項目中，我們得到的結(jié)論是虛擬和物理原型的精密工具制造者而不是CAD數(shù)據(jù)庫 – 許多工具制造者目前可接受STL甚至虛擬數(shù)據(jù)進行輸入,，”Lacy解釋說,，“我們當然不會每次都這么做 – 需要一種可以依賴的工具制造者關(guān)系 – 但這對三維設(shè)計用處不大?！?/p>

一次成功的結(jié)合
PDD不是提倡每一個項目采用三維設(shè)計,，但在雕刻或無形設(shè)計領(lǐng)域如品牌塑造、解剖界面,、人工或身體負荷性產(chǎn)品及玩具設(shè)計中,，這種技術(shù)的確具有未來應(yīng)用性。主要優(yōu)勢為不會受到參數(shù)建模及忠于物理原型完整性的約束,。

“你的初衷如果是和中國的玩具制造商交流,，那一個完全定義的CAD模型非常有用，”Lacy說到,，“但你如果將建立有機性狀的所有參數(shù),，三維設(shè)計結(jié)合傳統(tǒng)工具的優(yōu)勢，以及CAD的完整性,，將保證交流的速度,、控制和便利性?！?/p>