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CADソフトウェアにおける制約とは、設計モデル (スケッチなど) のエンティティの幾何 学的特性[1]に対して設計者またはエンジニアが課す制限または制約であり、モデルが操作されても構造が維持されます。これらの特性には、相対的な長さ、角度、方向、サイズ、シフト、および変位が含まれます。[2]複数形の制約は、2 つ以上のエンティティまたはソリッド モデリングボディ間の幾何学的特性の境界を指します。これらの区切りは、理論的な物理的位置と動作、またはパラメトリック設計における変位の特性を定義します。ただし、正確な用語は CAD プログラム ベンダーによって異なる場合があります。
拘束は、ソリッドモデリング、ビルディングインフォメーションモデリングなどのコンピュータ支援建築設計、コンピュータ支援エンジニアリング、アセンブリモデリング、およびその他のCADサブフィールド用のCADソフトウェアで広く採用されています。[2]拘束は通常、3Dアセンブリとマルチボディシステムの作成に使用されます。[2]
拘束は、2 つ以上のエンティティに対して同時に指定できます。たとえば、2 本の線の長さが同じになるように拘束したり、円の直径が同じ寸法(半径や長さなど)になるように設定したりできます。さらに、拘束は、ソリッド モデルに適用して、指定された空間にロックまたは固定することもできます。拘束の概念は、2 次元(2D) と3 次元(3D) の両方のスケッチ (押し出しやソリッド ボディの作成に使用されるスケッチを含む) に適用できます。
制約の概念は 1960 年代に最初に登場し、1970 年代から 1980 年代にかけてさらに発展しました。
歴史
「制約」という元々の考え方は、1975 年にIvan Sutherlandによって導入されました。これは、 1963 年に作成されたSketchpadシステムで採用された考え方から派生したものです。 [3] : 29 彼は、その研究の中で、コンピュータ プログラムによって作成された技術図面の有用性は、その構造化された性質に依存していると主張しました。この機能を欠く従来の図面と比較して、仮想図面は、エンティティ (線、角度、面積など) の寸法を追跡して再計算する点で有利でした。これらの考え方は、設計者が操作する幾何学モデルとしてこの構造を維持する CAD システムに統合されました。[3] : 29
1970年代には、このアイデアは3次元空間にまで拡張されました。80年代には、より一般化された制約ベースのプログラミング言語アプローチが登場し、CADソフトウェアに応用されました。[4]少なくとも1つの概念プロトタイプが1989年に構築されました。[3] : 29
概要
設計における拘束の目的は、エンティティおよびボディの動作を、別のエンティティ、平面、またはボディに対して制御および制限することです。[1] ：203 2つ以上のボディ間の有効な拘束またはメイトは、これらのアセンブリレベルまたはスケッチの定義における2つ以上のエンティティ間に存在する可能性がありますが、矛盾する拘束、不要な拘束、または冗長な拘束を追加すると、スケッチが過剰定義され、エラーメッセージが表示される場合があります。
自由度
優れた拘束システムの開発は時間のかかるプロセスになる可能性がある。[1] : 206 この状況に対する1つのアプローチは、自由度（DOF）を削除することである。後者は、空間内の（X、Y、Z）座標で表されることが多い。[1] : 206 設計者は、エンティティから削除されたDOFの数を数えることで、エンティティが拘束されているかどうかをすぐに判断できる。[1] : 206
種類
幾何学的制約
実体または物体の間には、実際の自然形状（「メイト」とも呼ばれる）に応じていくつかの制約が適用される場合があります。共線性、垂直性、接線性、対称性、一致性、平行性は、実体の方向を確立する方法です。[5] [1] : 203
パラメトリック
より高度な 2D/3D CAD システムでは、拘束間の数学的関係を適用できるため、モデルの再形成にかかる時間を節約できます。[1] : 212 パラメトリックを使用すると、1 つまたはいくつかの基本寸法を変更するだけで、複雑なスケッチを予測可能な方法で数秒で調整できるため、かなりの作業時間を節約できます。このようなシステムは、パラメトリック モデルを作成するため、通常パラメトリックと呼ばれます。パラメトリックは、設計意図、変化するジオメトリ、ファミリー テーブル、または駆動寸法と呼ばれることもあります。[1] : 213
アセンブリ制約
アセンブリモデリングでは、設計部品の動きや相互の関係を制御または制限するために制約が広く使用されています。一部の制約は、モデルが設計された製品の別の部分に加えられた変更に応答するように強制します。これにより、設計全体が応答可能になります。[1] : 251
実装
拘束機能の実装はCADシステムによって異なり、ユーザーが拘束を適用する方法に応じて異なる応答をする場合があります。拘束がスケッチに追加されると、既存のエンティティに基づいて自動的に追加の拘束を適用するほど賢いシステムもあります。たとえば、線が別の線の隣に描かれている場合、システムはそれらを互いに平行になるように拘束すると判断する場合があります。ただし、これは予期しない結果につながる場合があります。[1] : 206
幾何拘束の解決
制約ソルバーは、ユーザーが指定した幾何拘束に基づいて 2D スケッチの点の位置を計算する専用ソフトウェアです。制約ソルバーの目的は、上記の拘束に対するすべての点の位置を見つけることです。また、通常、過剰拘束などの拘束の問題を特定して、スケッチ全体を安定させるのに役立ちます。[1] : 209–2013
例
理想的には、ロッドは、挿入されるプレートに開けられた穴と同心である必要があります。そのため、「同心」という制約は、ロッドの直径と穴の直径が共通の中心線を維持することを保証し、ロッドとプレートの穴の関係を「ロック」します。つまり、ロッドの端の位置は制限されていないため、ロッドはどちらの方向にもスライドできます。例 2 は、ロッドが上下にスライドしながらも、中心線に沿って回転する可能性があることを示しています。
参照
参考文献
- ^ abcdefghijklmn Schoonmaker, Stephen J. (2003). CAD ガイドブック :コンピュータ支援設計を理解し、改善するための基本マニュアル。ニューヨーク: Marcel Dekker。ISBN 0-8247-0871-7. OCLC 50868192.
- ^ abc 電子設計スタジオ：コンピュータ時代の建築知識とメディア。マルコム・マカロー、ウィリアム・J・ミッチェル、パトリック・パーセル。マサチューセッツ州ケンブリッジ：MITプレス。1990年。ISBN 0-262-13254-0. OCLC 20692928.
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク) - ^ abc J. Mitchell, William (1989). 「コンピュータ支援建築設計の新たな課題」マサチューセッツ州、米国：ハーバード大学デザイン大学院。
- ^ Craig, Iain (1989年1月). 「制約プログラミング言語：その仕様と生成」Wm Leler Addison-Wesley著、Reading MA、1988年、202ページ（索引含む）（£24.95）. Robotica . 7 (1): 85. doi :10.1017/S026357470000521X. ISSN 0263-5747.
- ^ 「幾何拘束を理解する - AutoCAD® 2012 FOR DUMMIES® [書籍]」。www.oreilly.com 。 2022年2月12日閲覧。
出典
- AutoCAD 2010 および AutoCAD LT 2010 の紹介( 117 ～ 122 ページ)、George Omura 著。2009 年、第 1 版。Wiley Publishing, Inc.、インディアナ州インディアナポリス。ISBN 978-0-470-43867-1ハードカバー、384 ページ。
- Autodesk® Inventor® 2011 Essentials Plus (312 ～ 341 ページ)、Daniel T. Banach、Travis Jones、Alan J. Kalameja 著。2011 年、Delmar/Cengage Learning、Autodesk Press。アメリカ合衆国で印刷。ISBN 978-1-1111-3527-0、ISBN 1-1111-3527-4。ニューヨーク。