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【摘 要】参数化技术因其建模上方便的可调节性，已日益成为建筑设计的重要工具之一。本文阐述了CATIA三维参数化建模的方法以及CATIA三维参数化建模技术在均质土坝设计中的应用。实践证明，该技术可以提高土石坝设计与优化的效率。
【关键词】CATIA参数化 均质土坝
一、引言
CATIA参数化建模是在CATIA软件平台上通过编制程序脚本代替手工命令，将建筑物特征尺寸数据作为参数输入程序脚本[1]，得到相应建筑结构下的建筑模型。在优化修改模型时，只需修改参数，计算机便会自动生成优化模型。因此，参数化设计在某种程度上简化了建模过程，大大提高了设计效率。
二、 CATIA参数化建模方法
（一）系统参数与尺寸约束驱动图形法
CATIA V5软件具有完善的系统参数自动提取功能，在草图设计时，可将设计人员输入的尺寸约束作为特征参数保存，在设计中可视化的进行修改，达到最直接的参数驱动建模目的。系统参数驱动图形关键是将从实物中提取的参数转化到CATIA中，控制三维模型的特征参数[2]。
尺寸约束是实现尺寸驱动的前提，尺寸驱动是参数驱动的基础。CATIA V5的尺寸约束特点是将形状和尺寸结合考虑。设计时以完整的尺寸参数约束为出发点。尺寸驱动在二维草图Sketcher空间下实现。草图中的V和H坐标轴是尺寸约束中的参照基准，系统会直接将尺寸约束转化为系统参数。草图修改可通过编辑系统参数驱动几何形状的改变。总之，三维参数化建模的好坏主要取决于二维图形中的尺寸约束与实物参数的符合程度。只有抓住CATIA建模特点并采取合理的二维和三维建模方法，才能建立理想的模型。
（二）用户参数与公式驱动图形法
CATIA V5不仅有系统定义参数，还有用户自定义参数。设计人员通过用户自定义参数和公式的工具，可以方便地定制出客户所要的各种各样的参数以及约束参数的公式。用户自定义公式在CATIA V5中可以关联系统参数与用户参数。用户参数定义后，设计者可针对用户参数与三维模型中对应的特征参数建立相应的公式，从而通过用户参数驱动系统参数，进而控制图形的尺寸[3]。
（三）表格数据驱动图形法
先将与设计有关的各种数据以表格的形式放在数据库中，并建立表中记录与设计模型的联系，通过访问不同表中的记录达到改变几何图形的目的。首先应将与零件尺寸有关的标准数据以表格的形式存放在相应的文件中，并建立表中数据与三维模型特征参数的联系。通过选择表中不同记录达到改变几何尺寸，获得所需零件的模型。在CATIA的参数化设计中，可以使用的图表有两种，一种是文本格式的图表文件，一种是Excel格式的图表文件。客戶仅须将产品的特征参数制成文本型或Excel型表格，通过CATIA V5的Design Table对表格的各条记录进行访问，从而达到修改尺寸、改变形状的目的[4]。
（四）利用VBScript语言驱动图形
CATIA V5可通过规则和检验对三维模型的特征进行控制和检查。规则是由用户定义的在一定条件下控制某些参数、特征和事件的指令。用VBScript语言可以方便地编写规则，控制参数、特征和事件。检验只是用户编写的一条简单的指令，不影响参数值。检验被执行时，它会针对图形中参数的异常变化，警示设计人员，防止不符合要求的参数破坏原有的三维模型[5]。
三、 工程实例
本文以某水库均质土坝坝体为例，介绍CATIA参数化建模技术的应用。
（一）土坝模型对象划分
均质土石坝可简单的划分为坝体、防浪墙、防渗排水设施。每个部分分别选用零件来进行创建，使用系统参数与尺寸约束驱动图形法与用户参数与公式驱动图形法相结合的方法。本文以坝体为例，首先分析模型特征以及特征关系，创建一个基础模型。该土石坝模型可以采用以拉伸命令为基础进行创建。模型如下图2.1所示：
2.1 土石坝参数化模型
（二）提取特征参数并建立参数化函数库
在CATIA的知识工具条中，用公式对话框进行特征值的参数化。需要注意的是为了与所提供的参数表中的参数保持一致，因而采用添加自定义的用户参数，需要注意的是添加的用户参数值须与对应参数表的值一致。用户参数要实现与模型特征的关联，还需将其与建模过程中自动建立的系统参数建立关系。在与模型的系统参数关联后，通过修改用户参数就能够实现对模型的驱动。导出的Design Table如下图2.2所示：
2.2 Design Table
（三）创建参数表并利用表格驱动数据以完成参数化设计
利用CATIA的“设计表”命令，选择“使用当前的参数值创建设计表”，插入各个用户参数以及“零件编号”。最后选择EXCEL文件的名称和路径即可生成初步的设计表格文件，这时的模型特征已经实现了与EXCEL表格中数据的实时关联。接下来利用“编辑表”功能打开EXCEL 文件，录入其它型号的相应数据，完成设计表的配置。这时要得到该系列其它型号的模型，只需在“设计表”中将参数配置到对应行，就可自动关联完成驱动后的模型。
四、结语与展望
本文介绍了CATIA参数化的建模方法与思路，然后通过工程实例实现CATIA参数化的建模在均质土坝坝体中的应用。我们可以将各个模型参数化之后建立Catalog层次化模板库，完成参数化建模的过程。参数化建模可以减轻人们的工作量，提高工作效率。如果将CATIA参数化建模技术与其二次开发技术相结合，将会实现更多更复杂的功能，会有更广的应用价值。
参考文献：
[1] CATIA在水工建筑物模板设计中的应用.[期刊论文].皮漫，张淼，马秀伟.《陕西水利》 2013年5期
[2] 基于CATIA的重力坝参数化设计系统的研究与开发.[学位论文].于彦伟. 2013 - 郑州大学：水利工程
[3] 基于CATIA的三维参数化零件特征库的创建与使用.[期刊论文].李健， LI Jian - 《成都大学学报（自然科学版）》 2011年1期
[4]基于CATIA的三维参数化建模方法及其应用.[期刊论文].陈靖芯， 徐晶， 陆国民， 蔡兰 - 《机械设计》 2003年8期
作者简介：
李慧（1988-），女，河南新乡人，硕士研究生，主要从事三维可视化仿真和虚拟现实方面的研究.
【关键词】CATIA参数化 均质土坝
一、引言
CATIA参数化建模是在CATIA软件平台上通过编制程序脚本代替手工命令，将建筑物特征尺寸数据作为参数输入程序脚本[1]，得到相应建筑结构下的建筑模型。在优化修改模型时，只需修改参数，计算机便会自动生成优化模型。因此，参数化设计在某种程度上简化了建模过程，大大提高了设计效率。
二、 CATIA参数化建模方法
（一）系统参数与尺寸约束驱动图形法
CATIA V5软件具有完善的系统参数自动提取功能，在草图设计时，可将设计人员输入的尺寸约束作为特征参数保存，在设计中可视化的进行修改，达到最直接的参数驱动建模目的。系统参数驱动图形关键是将从实物中提取的参数转化到CATIA中，控制三维模型的特征参数[2]。
尺寸约束是实现尺寸驱动的前提，尺寸驱动是参数驱动的基础。CATIA V5的尺寸约束特点是将形状和尺寸结合考虑。设计时以完整的尺寸参数约束为出发点。尺寸驱动在二维草图Sketcher空间下实现。草图中的V和H坐标轴是尺寸约束中的参照基准，系统会直接将尺寸约束转化为系统参数。草图修改可通过编辑系统参数驱动几何形状的改变。总之，三维参数化建模的好坏主要取决于二维图形中的尺寸约束与实物参数的符合程度。只有抓住CATIA建模特点并采取合理的二维和三维建模方法，才能建立理想的模型。
（二）用户参数与公式驱动图形法
CATIA V5不仅有系统定义参数，还有用户自定义参数。设计人员通过用户自定义参数和公式的工具，可以方便地定制出客户所要的各种各样的参数以及约束参数的公式。用户自定义公式在CATIA V5中可以关联系统参数与用户参数。用户参数定义后，设计者可针对用户参数与三维模型中对应的特征参数建立相应的公式，从而通过用户参数驱动系统参数，进而控制图形的尺寸[3]。
（三）表格数据驱动图形法
先将与设计有关的各种数据以表格的形式放在数据库中，并建立表中记录与设计模型的联系，通过访问不同表中的记录达到改变几何图形的目的。首先应将与零件尺寸有关的标准数据以表格的形式存放在相应的文件中，并建立表中数据与三维模型特征参数的联系。通过选择表中不同记录达到改变几何尺寸，获得所需零件的模型。在CATIA的参数化设计中，可以使用的图表有两种，一种是文本格式的图表文件，一种是Excel格式的图表文件。客戶仅须将产品的特征参数制成文本型或Excel型表格，通过CATIA V5的Design Table对表格的各条记录进行访问，从而达到修改尺寸、改变形状的目的[4]。
（四）利用VBScript语言驱动图形
CATIA V5可通过规则和检验对三维模型的特征进行控制和检查。规则是由用户定义的在一定条件下控制某些参数、特征和事件的指令。用VBScript语言可以方便地编写规则，控制参数、特征和事件。检验只是用户编写的一条简单的指令，不影响参数值。检验被执行时，它会针对图形中参数的异常变化，警示设计人员，防止不符合要求的参数破坏原有的三维模型[5]。
三、 工程实例
本文以某水库均质土坝坝体为例，介绍CATIA参数化建模技术的应用。
（一）土坝模型对象划分
均质土石坝可简单的划分为坝体、防浪墙、防渗排水设施。每个部分分别选用零件来进行创建，使用系统参数与尺寸约束驱动图形法与用户参数与公式驱动图形法相结合的方法。本文以坝体为例，首先分析模型特征以及特征关系，创建一个基础模型。该土石坝模型可以采用以拉伸命令为基础进行创建。模型如下图2.1所示：
2.1 土石坝参数化模型
（二）提取特征参数并建立参数化函数库
在CATIA的知识工具条中，用公式对话框进行特征值的参数化。需要注意的是为了与所提供的参数表中的参数保持一致，因而采用添加自定义的用户参数，需要注意的是添加的用户参数值须与对应参数表的值一致。用户参数要实现与模型特征的关联，还需将其与建模过程中自动建立的系统参数建立关系。在与模型的系统参数关联后，通过修改用户参数就能够实现对模型的驱动。导出的Design Table如下图2.2所示：
2.2 Design Table
（三）创建参数表并利用表格驱动数据以完成参数化设计
利用CATIA的“设计表”命令，选择“使用当前的参数值创建设计表”，插入各个用户参数以及“零件编号”。最后选择EXCEL文件的名称和路径即可生成初步的设计表格文件，这时的模型特征已经实现了与EXCEL表格中数据的实时关联。接下来利用“编辑表”功能打开EXCEL 文件，录入其它型号的相应数据，完成设计表的配置。这时要得到该系列其它型号的模型，只需在“设计表”中将参数配置到对应行，就可自动关联完成驱动后的模型。
四、结语与展望
本文介绍了CATIA参数化的建模方法与思路，然后通过工程实例实现CATIA参数化的建模在均质土坝坝体中的应用。我们可以将各个模型参数化之后建立Catalog层次化模板库，完成参数化建模的过程。参数化建模可以减轻人们的工作量，提高工作效率。如果将CATIA参数化建模技术与其二次开发技术相结合，将会实现更多更复杂的功能，会有更广的应用价值。
参考文献：
[1] CATIA在水工建筑物模板设计中的应用.[期刊论文].皮漫，张淼，马秀伟.《陕西水利》 2013年5期
[2] 基于CATIA的重力坝参数化设计系统的研究与开发.[学位论文].于彦伟. 2013 - 郑州大学：水利工程
[3] 基于CATIA的三维参数化零件特征库的创建与使用.[期刊论文].李健， LI Jian - 《成都大学学报（自然科学版）》 2011年1期
[4]基于CATIA的三维参数化建模方法及其应用.[期刊论文].陈靖芯， 徐晶， 陆国民， 蔡兰 - 《机械设计》 2003年8期
作者简介：
李慧（1988-），女，河南新乡人，硕士研究生，主要从事三维可视化仿真和虚拟现实方面的研究.