第第頁DCM標注約束管理器介紹1DCM簡介DCM全稱為DimensionalConstraintManager（標注約束管理器）。它是由軟件模塊的形式發(fā)布，可以和應(yīng)用程序進行集成，來完成二維CAD領(lǐng)域的參數(shù)化設(shè)計功能。1.1DCM提供的功能DCM作為一個軟件組件，可以操作幾何設(shè)計來滿足給定的約束條件。DCM關(guān)注于二維空間（或者三維空間的二維子空間）的無界限的直線、圓、點和參變量幾何體。它包括了兩類約束，分別是標注約束（長度和角度）以及邏輯（幾何）約束（比如平行、垂直、相切和同心）。當調(diào)用DCM進行計算約束時，以下兩個步驟會執(zhí)行：●DCM首先分析幾何體之間的相對關(guān)系，并且決定使用什么樣的解決方案；●DCM重新計算幾何體以滿足標注約束的需要。在使用約束的設(shè)計過程中，這兩個步驟可以識別和求解問題域。它可以保證幾何體不依賴于任何的問題域進行重新求解，同時可以避免任何可能影響幾何體的相對位置的改變。它還可以保證僅僅當標注值改變時快速的進行重新計算（因為求解過程的第一個步驟不需要進行重復(fù)）。為了給設(shè)計者提供最大的靈活性，DCM使用的算法與幾何約束體以及標注約束的順序是無關(guān)的，也就是說可以在任意時刻添加、刪除以及改變約束。通過上述機制，應(yīng)用程序可以通過恢復(fù)相關(guān)的約束幾何體以及標注約束找回先前的狀態(tài)。DCM的一個最主要的特性是它可以用來處理欠約束和過約束數(shù)據(jù)，這樣用戶就可以很容易的建立完全約束。欠約束是指沒有足夠的標注和邏輯約束來唯一的確定幾何體數(shù)據(jù)；而過約束是指幾何體數(shù)據(jù)含有過多的或者相沖突的標注和邏輯約束。欠約束幾何體通過計算可以滿足應(yīng)用到其的任何約束，即使這些約束不能唯一的定義這個幾何體。這種情況下，應(yīng)用程序可以影響DCM返回的實際的求解值。1.2在應(yīng)用程序中使用DCMDCM有一個很大的優(yōu)點，就是它專門設(shè)計為一個模塊，可以加入到任何的應(yīng)用程序中。在任何可能的地方，DCM總是使用非迭代的算法從而使得DCM運算速度非?？?。另外，DCM的計算時間是和幾何體數(shù)量以及約束數(shù)量成線性關(guān)系的。在使用DCM時，幾何體和約束關(guān)系是在應(yīng)用程序中定義的，DCM通過預(yù)先定義的求值函數(shù)（回調(diào)函數(shù)）來訪問上面的定義，這些求值函數(shù)被稱為Frustum接口。這樣就可以將DCM需要的額外內(nèi)存降到最低，同時意味這應(yīng)用程序?qū)缀误w和約束數(shù)據(jù)具有控制權(quán)。2基本的DCM概念2.1數(shù)據(jù)類型DCM使用的幾何體類型（Geomterytypes）包括無限長的直線、圓、橢圓、點、樣條曲線以及可估算的參數(shù)曲線（evaluatedparametriccurves，通常是指自由曲線）。所有的幾何體都假設(shè)分布在二維情況下。帶值的標注類型包括長度，角度和半徑。除此以外，還有一個特殊的標注，她們僅僅是一些邏輯約束（比如平行）。在DCM中，這兩種情況都被稱為標注約束（dimension）。DCM也可以求解方程式（equation）而得到變量的值。變量可以被用來表示標注的值。2.1.1幾何體類型DCM支持下面類型的幾何體：●解析幾何：點，直線，圓和橢圓。●樣條曲線，支持通用的NURBS曲線?！窨晒浪愕膮?shù)曲線?！駠栏窦≧igidsets）。一個嚴格集是若干幾何體的集合，并且將其看做嚴格約束的。除了上述的約束幾何體，DCM還支持Offsetcurves和Scaleablesets。經(jīng)過研究AUTOCAD，發(fā)現(xiàn)其并不支持上面兩種幾何體，估不做詳細介紹。2.1.2標注和約束DCM支持下面類型的標注和約束?！駱俗ⅲ洪L度，角度，半徑和曲線長度?！窦s束：平行，垂直，重合，同心，相切，對稱，等長，中點，patterned，等半徑，equalparameterandnormal。標注會和一個值關(guān)聯(lián)（標注值），而約束沒有。長度和角度標注值可以為0，但在這種情況下，最好是使用邏輯約束替代標注。同理，當角度標注值是180時，也可以使用邏輯約束來替代角度標注。2.1.3變量、等式和不等式DCM可以通過求解等式和不等式來得到變量的值，DCM支持下面的變量類型：●變量和標注相關(guān)聯(lián)，變量表示的是標注的大小?！窈唵巫兞?，例如不與標注相關(guān)聯(lián)的變量。上面兩種變量都可以在等式和不等式中使用。DCM可以求解等式和不等式。2.2固定、凍結(jié)和自由幾何體幾何體第一次被創(chuàng)建的時候，它們是自由的。應(yīng)用程序可以通過DCM固定和凍結(jié)幾何體。當幾何體被固定或者凍結(jié)后，DCM不能再移動幾何體。自由、固定和凍結(jié)幾何體的區(qū)別如下：●自由：一個幾何體既沒有被固定也沒有被凍結(jié)，它就是自由的。當模型被求解時，DCM可以任意地移動自由幾何體?！窆潭ǎ篋CM無法移動被固定的幾何體。在固定幾何體間的標注和約束將會被DCM忽略并且絕不會影響求解結(jié)果。DCM求解時，假設(shè)固定幾何體永遠在指定的位置。當DCM成功的求解了一個模型后，應(yīng)用程序?qū)⒐潭◣缀误w移動了一個位置，DCM不會重新求解此模型?！駜鼋Y(jié)：DCM無法移動被凍結(jié)的幾何體。DCM不會求解應(yīng)用在兩個處于凍結(jié)幾何體上的標注和約束，即使有些情況下它們可能會影響求解結(jié)果。DCM求解時，不會假設(shè)凍結(jié)幾何體永遠保持在指定的位置。因此應(yīng)用程序可以比較容易地移動凍結(jié)實體，這是因為DCM的求解結(jié)果會更容易預(yù)測。2.3自由度（degreeoffreedom）當DCM求解或者計算模型時，它會依次地使用幾何體的自由度來求解所有的標注和約束。在二維空間中，點和直線有兩個自由度，圓有三個自由度，橢圓有五個自由度。不論集合中的幾何體個數(shù)多少，它一共有三個自由度。樣條曲線的自由度是定義此曲線的所有幾何體的自由度之和，也就是說，如果一個樣條曲線有個點定義，此樣條曲線就有自由度。DCM無法移動固定和凍結(jié)幾何體，所以它們的自由度為0。當集合（set）被固定或者凍結(jié)后，自由度將多3變?yōu)?。應(yīng)用程序可以利用DCM獲得幾何體和變量的所有自由度，被標注約束和等式去掉的自由度個數(shù)以及剛體剩下的自由度個數(shù)，這些數(shù)量被稱為constraintbalance，被調(diào)用的DCM函數(shù)為constraint_balance。這個函數(shù)告訴應(yīng)用程序是否有足夠的標注可以去除掉幾何體的所有自由度。2.4模型求值（Evaluatingthemodel）求值過程中，DCM試圖處理如下的事情：●DCM求解等式并且得到變量的值，●DCM得到應(yīng)用到實體的變換矩陣以保證當前所有的標注將被滿足，●DCM返回每個實體的狀態(tài)碼表明求解的成功后者失敗。在整個求解過程中，上面的步驟是同時進行的。經(jīng)過DCM的求解，可以得到唯一的解。此唯一的解由幾何體的初始配置，標注和等式?jīng)Q定。另外，傳遞給DCM的屬性也可以影響到解。對欠約束幾何體，DCM提供了很多影響結(jié)果的選項，但是這些選項對完全約束的幾何體是沒有意義的。2.4.1分辨率與精度（Resolutionandaccuracy）分辨率指的是DCM進行比較時使用的數(shù)值。DCM有兩個分辨率：角分辨率（angularresolution）和線性分辨率（linearresolution），DCM比較角度時使用角分辨率，比較長度時使用線性分辨率。如圖1所示，當DCM判斷兩條直線是否平行時，將會使用角度分辨率。相似情況，當DCM判斷兩個標注值的和是否和一個標注值相等時，就會使用線性分辨率。圖1分辨率的使用2.4.2增量求解（Incrementalevaluation）DCM有兩種方式進行模型求解，完全（full）和增量（incremental）模式。前面曾經(jīng)提到過，DCM求解包含兩個過程，首先DCM對模型進行分析，并且決定求解模型的方法；第二，DCM求解模型，得到滿足約束條件的解。DCM分兩部求解的可以使得在很多情況下（沒有增加或者減少約束），只使用第二個步驟進行重新求解，從而節(jié)省時間，提高性能。我們將其稱為增量求解。為了能夠使用增量求解，必須保證沒有增加或者刪除約束。否則，DCM會發(fā)現(xiàn)無法使用增量求解，取而代之使用完全求解方式求解。增量求解時，即使幾何體的位置發(fā)生改變，模型原來的手性會被保留。這就意味著：1）如果應(yīng)用程序希望通過移動幾何體來改變模型的手性，則必須使用完全求解模式；2）應(yīng)用程序可以移動幾何體，并且得到保存原來手性的解。相關(guān)DCM函數(shù)：re_evaluate，dynamic_evaluate。2.4.2.1模型分區(qū)如果模型中含有兩組或者都組完全不相連的幾何體（沒有公用的約束），對其中一組幾何體的修改不會影響到其他組的幾何體。DCM求解時，可以識別出沒有聯(lián)系的模型，然后在內(nèi)部進行分區(qū)。每一個分區(qū)后的子集合獨立地進行求解，對其中任一個子集合的更改不會影響到其他的子集合。例如，在同一子集合內(nèi)的兩個幾何體之間添加約束不會影響的其他子集合內(nèi)部的節(jié)點。如果此時調(diào)用re_evaluate函數(shù)，被改變的子集合會進行完全求解，但是其他的子集合卻可以使用增量求解方式。DCM允許模型在若干情況下進行自動更新模型，比如增加或者刪除一個節(jié)點。如果將約束添加到處于兩個子集合中的兩個節(jié)點中時，DCM會自動地將這兩個子集合進行合并。模型分區(qū)功能有DCM自動完成，應(yīng)用程序不需要進行任何額外的操作。在一些模型中，使用分區(qū)機制可以有效地改善性能。2.4.3拖拽幾何體在進行設(shè)計時，經(jīng)常先為草圖添加一些幾何約束。當移動包含幾何約束的幾何體時，希望與其相關(guān)的幾何體進行相應(yīng)的改變。當DCM求解時，可以將指定的變換矩陣應(yīng)用到相關(guān)的幾何體來完成上述功能。在欠約束狀態(tài)下，這些函數(shù)可以提供復(fù)雜的變化。上述機制被稱為拖拽，它只適應(yīng)于欠約束狀態(tài)下。當使用拖拽時，下面幾點需要注意：●任何數(shù)量和任何類型的幾何體都可以被變換，包括固定和凍結(jié)幾何體。但是拖拽很大數(shù)量的幾何體會導(dǎo)致效率降低?！褡儞Q矩陣（不同幾何體的變換矩陣可以不同）可以是下面類型的任意組合：平移，旋轉(zhuǎn)和改變半徑（圓和橢圓）?！裢献r，DCM根據(jù)指定的變換矩陣變換相關(guān)幾何體，其他的幾何體同樣會被變化以滿足相應(yīng)的幾何和標注約束。●在很多情況下，指定的幾何體沒有足夠的自由度來接受給定的變換矩陣。應(yīng)用程序可以通知DCM需要怎樣的行為，然后DCM回復(fù)是否可以完成指定的要求。詳細解釋參考dynamic_evaluate函數(shù)。2.4.4代數(shù)與非代數(shù)解決模式不使用數(shù)值技術(shù)的計算方法被稱為代數(shù)模式，反之被稱為非代數(shù)模式或者數(shù)值模式。在求值過程中，只要有可能，DCM總是優(yōu)先使用代數(shù)模式。相比數(shù)值模式，代數(shù)模式有下面的優(yōu)點：●使用代數(shù)模式，設(shè)計中幾何體的手性會被保留，無論相關(guān)的約束和標注有多大的變化。但是，數(shù)值模式可能會導(dǎo)致跳變或者滯后，這也是為什么使用數(shù)值方法時必須給定比較小的增量的原因?！翊鷶?shù)模式天生要比數(shù)值模式更準確?！翊鷶?shù)模式一般情況下比數(shù)值模式快速。當DCM求解時，首先選擇代數(shù)模式，當代數(shù)模式無法求解時，就會使用數(shù)值模式來求解。但是，可以通過設(shè)置屬性改變DCM的求解方式，可以部分或者完全將數(shù)值模式禁止掉。相關(guān)DCM函數(shù)：set_option。2.4.5求解欠約束模型DCM可以用來求解欠約束模型。但是，由于欠約束幾何體可能含有多個未被使用的自由度，所以欠約束模型可能會有多個可能的解決方案。比如為兩條直線添加一個平行約束，如果這兩條直線都有2個自由度，此時無法確定最后得到的平行線會是什么樣子的，有可能第二條與第一條平行（第一條方向不變），也有可能第一條與第二條平行，也有可能兩條直線方向都改變（保持平行）。DCM提供了三種方法影響欠約束模型的求解結(jié)果：求解模式（solvingmodes），優(yōu)先幾何體（prioristedgeometry）和變換偏見（transformbias）。每一種求解模式（solvingmode）都會以不同的方式看待欠約束模型。DCM提供了四種求解模式，每一種求解模式都可以使用在任何求值函數(shù)下（evaluate，re_evaluate，dynamic_evaluate和move_and_evaluate）。但是，強烈建議對每一個求解函數(shù)使用其默認的求解模式。求解函數(shù)和求解模式對應(yīng)如下：●標準模式（Standard）：嚴格地移動欠約束幾何體，是evaluate，re_evaluate的默認模式?！窦訖?quán)標準模式（Weightedstandard）：移動所選擇的幾何體，是move_and_evaluate的默認模式?！褡钚∫苿幽Ｊ剑∕inimummove）：移動最小數(shù)量的幾何體，是dynamic_evaluate的默認模式?！袼沙谀Ｊ剑≧elaxation）：一般情況下是最慢的求解模式，當標準模式無法求解模型時可以使用此模式。此模式?jīng)]有對應(yīng)的求解函數(shù)。優(yōu)先幾何體（prioristedgeometry）與求解模式結(jié)合使用，可以控制欠約束幾何體求解的更細節(jié)的問題。比如，在求解過程中，你可以指定一組幾何體具有較高的優(yōu)先級。在指定的幾何體數(shù)組中，第一個幾何體具有最高的優(yōu)先級。根據(jù)不同的求解模式，優(yōu)先幾何體數(shù)組內(nèi)的幾何體有可能是優(yōu)先被移動也有可能是優(yōu)先保存原位置不變。變換偏見（transformbias）允許應(yīng)用程序指定期望那個幾何體被移動或者不被移動。變換偏見信息是有等級的，DCM為了得到一個解可以重新設(shè)置變換偏見的等級。一般而言，使用變換偏見（transformbias）可以更靈活地控制幾何體的移動形式。2.4.5.1標準求解模式（Standardsolvingmode）在標準求解模式下，DCM將產(chǎn)生所求解模型內(nèi)幾何體的變換矩陣，并且其按照一定的順序改變欠約束幾何體。選擇這種順序主要是為了將每個幾何體的改變限制在最小的范圍內(nèi)。比如，一個固定的點和一個直線間存在一個標注約束，當改變標注值時，DCM將會平移直線來滿足新的標注值，但不會改變直線的角度。當使用標準求解模式時，DCM會考慮幾何體原來的位置。所以，此模式相比最小移動模式和加權(quán)標準模式更容易得到一個解。當使用標準模式時，應(yīng)用程序可以指定一組優(yōu)先幾何體，詳細內(nèi)容請參考軟參考幾何體部分。2.4.5.2加權(quán)標準求解模式（Weightedstandardsolvingmode）加權(quán)標準求解模式和標準求解模式的不同在于兩者使用優(yōu)先幾何體數(shù)組方式上。標準求解模式下，優(yōu)先數(shù)組中的幾何體只能影響到三個自由度，但是，在加權(quán)標準模式下，則可以影響到模型中的所有自由度。也就是說，加權(quán)標準求解模式將不需要保持模型幾何體的剛性要求。相對其他模式，加權(quán)標準求解模式可以是應(yīng)用程序?qū)δＰ偷膯蝹€幾何體位置控制性更強大。但是，此模式的缺點它會限制DCM求解，也就是說，在標準求解模式下可以得到解，但是在此模式下將無法得到解。另外，當使用優(yōu)先數(shù)組時，欠約束幾何體的形狀更容易發(fā)生變化。下圖顯示了使用標準求解模式和加權(quán)標準求解模式的不同。圖中，有一條固定的豎直直線，一個點和一個矩形，原來的位置如上面的圖所示。在標準求解模式下，將點向右移動，然后求解，被移動的點就會跳回到原來的位置，即使這個點被設(shè)置為軟參考幾何體，這是因為標準模式下要保持幾何體的剛體性。但是，在加權(quán)標準求解模式下，將會得到第二個圖中顯示的位置，將矩形的剛體性改變。2.4.5.3最小移動求解模式（Minimummovesolvingmode）使用最小移動求解模式時，DCM不會對模型中的所有幾何體產(chǎn)生變換矩陣，反之，它將幾何體的變化限制在一個局部范圍內(nèi)，然后求得解。應(yīng)用程序可以決定將變化限制在那，也可以讓DCM自己做出決定。假設(shè)允許DCM決定，此求解模式將移動最小數(shù)量的幾何體。DCM以下面的標準決定幾何體的移動：●在拖拽過程中，被拖拽的幾何體相比于其他幾何體優(yōu)先移動?！癞攷缀渭s束或者標注約束不滿足時，DCM優(yōu)先移動約束末尾的幾何體。在使用此模式求解時，建議不再使用優(yōu)先幾何體數(shù)組。在此情況下，DCM有權(quán)決定如何移動幾何體。下圖展示了標準求解模式和最小移動求解模式的區(qū)別。左邊的圖先改變約束，然后使用標準模式求解；右圖使用dynamic_evaluate求解?？梢钥闯觯髨DP1和直線都發(fā)生了改變，但右圖中P1點并沒有改變位置。2.4.5.4松弛求解模式（Relaxationsolvingmode）顧名思義，松弛求解模式使用數(shù)值松弛法進行求解。與其他求解模式相比，此求解模式會移動更多的相關(guān)的幾何體，它的優(yōu)點是在其他求解模式得不到解的情況下，有可能會得到解。但是，數(shù)值求解效率較低。松弛求解模式也可以使用優(yōu)先幾何體作為軟參考，其使用方法與標準求解模式相同。但此求解模式盡量少使用。2.4.5.5變換偏見（Transformbias）當求解模型時（任何求解模式），應(yīng)用程序可以使用變換偏見通知DCM那些幾何體可以被移動，那些幾何體則保存不變。在求解過程中，DCM通過Frustum接口查詢每個幾何體的變換偏見。在可能情況下，DCM根據(jù)變換偏見的優(yōu)先級求得需要的解，但是，DCM無法按照指定的變換偏見求解時，其也可能會改寫幾何體的變換偏見。注意，變換偏見只對欠約束模型有效。指定變換偏見和使用加權(quán)標準求解模型類似，然而相比而言，變換偏見更加靈活，應(yīng)用程序可以對幾何體指定一個完全的順序來表示幾何體是否移動或者保持不變。變換偏見適用于所有的求解模式，也適用于任何的求解函數(shù)。但是，松弛求解模式的本質(zhì)導(dǎo)致了變換偏見不會對其起作用，所以，不要在此模式下使用變換偏見。注意：在增量求解時，DCM不會查詢變換偏見，此時DCM將使用上次完全求解時幾何體的變換偏見。軟參考（softreferences）可以改寫幾何體的變換偏見，所以建議不要同時使用軟參考和變換偏見機制。相關(guān)Frustum函數(shù)：D