本文介紹了ThinkDesign的目標驅導設計相關內容。

　　關于ThinkDesign

　　ThinkDesign是Extech公司推出的一款高效的創新性三維設計軟件。它誕生于歐洲，1979年便推出了第一個2D版本，1990年推出了當時世界上最先進的一款三維造型內核，對CAD技術的發展產生了深遠的影響。以后在2004年、2007年相繼推出了GSM與ISM技術，不斷創造著CAD技術的神話。2008年是中國制造業發展的關鍵時期，北京艾克斯特科技有限公司與think3公司合資，成立了Extech(北京艾克斯特信息技術有限公司)，同時擁有了ThinkDesign產品在大中國地區的全部知識產權，使得這款頂級的CAD產品落戶中國，Extech作為國內唯一擁有世界領先技術和全球化研發網絡的本地公司，必將為中國制造業從“中國制造”向“中國創造”的轉變做出巨大貢獻。

　　GSM技術

　　GSM(Globe Shape Modeling)技術即全局形狀建模技術，它是ThinkDesign所獨有的一種柔性化的快速修改技術，它使設計師徹底擺脫了建模過程、歷史特征等種種限制，可以最大程度的發揮設計師的想象力與創造力，提高設計的能力及產出。

　　在3D造型軟件推出的最初階段，都是以參數化作為其主要特色的。這樣做有許多優點，比如，可以保證模型的全相關性，當我們對某一零件進行更改時與其相應的裝配模型、二維工程圖也會相應的更改。而隨著3D造型軟件應用的日益普及，設計師們發現全參數化的模型也有其局限性。當一個模型比較復雜時，對其更改就要慎重，越復雜的模型就越難以預測其更改的后果，而有時更改的結果往往是災難性的。在更改之前要求設計師要非常清楚尺寸之間的參照及約束關系，而對于復雜的模型這是相當困難的，參數化成了限制設計師想象力的桎梏。

　　在進行產品設計時，設計者對模型的修改是不可避免的，考慮到在工業設計中，模型的修改比創建更加重要，GSM技術向設計者提供了一種靈活、自由的設計手段，它向“為什么設計”前進了一步。如上所述，參數化建模工具迫使設計者提前為模型的修改做出計劃。而GSM解除了參數化的限制，允許其在任何時候對模型進行更改而不必考慮各個特征之間的相互關系，模型的歷史特征不再是必需的了。

　　下面看一個GSM變形的實例。在這個案例中，用戶收到加長汽車的引擎蓋和保險杠的要求，同時保持引擎蓋的末端(鄰近車的擋風玻璃和兩翼)位置，切點，曲率固定，見圖1。

圖1 要修改的引擎蓋和保險杠

　　這是一個純粹的自由形狀模型。這些看似有些簡單然而影響深遠的更改，應用傳統工具是極難實現的，基于特征的參數化實體建模系統，在處理這些類型的設計修改時有困難，因為組成模型的特征是局部的，因此驅動他們的參數只能導致局部的修改;曲面建模工具也有困難，因為盡管單獨的曲面可以操作，但相鄰的修整曲面的連續性實際上是不可能保持的，通常會導致模型分離。

圖2 變形前后對比圖

　　圖2 顯示的汽車變形前后的對比，上邊的是原汽車模型，下邊的是采用GSM技術變形后的汽車模型。GSM技術克服了傳統工具的弊端，汽車模型的前端發生了整體變形，而不是局部的曲面片，同時保持了引擎蓋的末端(鄰近車的擋風玻璃和兩翼)位置的切點、曲率固定不變，這便是GSM技術，即全局形狀建模技術。

　　應用同樣的“GSM彎曲”技術，也可以延伸或者縮短機械物體，同時保持他們機械特性(例如，孔和支柱可以保留)的功能性。圖3展示了一個機械物體需要延伸的案例。這是一個通過第三方工具導入的三維設計模型，沒有歷史樹，這種情況其他MCAD軟件是根本無法處理的。

圖3 實體變形

　　全局形狀建模代表了基于特征實體建模的下一個模式。它把基于特征實體建模的易用性，和曲面建模工具的強大和實用性結合起來(并且沒有它們的缺點)。基于特征的系統會“被困住”，并且要求深思熟慮的考慮實體模型的結構，以便在設計過程后期做復雜的修改，這使曲面建模工具使用起來太復雜，且為達到良好效果必須要經過數學培訓。而全局形狀建模則是一個突破性的解決方案，它提供了這兩個方面的優點：創建最復雜模型的能力，且結合無與倫比的簡約和易用性。

　　基于GSM技術的TDD理念

　　TDD理念即“目標驅導設計”理念，它是Extech公司基于GSM技術提出的一種全新的CAD-CAID理念。它把最終的產品結果作為關注的焦點，以定義好的目標曲線作為產品變形的驅導力，逆向完成產品的修改，完全顛覆了“嘗試-比較-再嘗試-再比較……”的傳統設計流程。

　　圖4表示的是一個TDD理念應用的實例。圖4(a)顯示的是一個曲率不連續的空間曲線，現在想將其更改為曲率連續的一條曲線。按照傳統的設計流程，首先需要對曲線進行修改，然后觀測它的曲率，看其曲率是否連續，如果曲率連續了，那么該設計任務也就完成了，如果曲率不連續，則需要重新調整曲線，然后再次觀測它的曲率，再看其曲率是否連續，一直這樣循環下去，直到得到曲線曲率合適為止。

　　如果采用TDD理念，整個過程將變得十分簡單。首先我們根據現有曲率線(間斷的)構建一條連續的曲線(圖4(b)中的紅色曲線)，然后我們直接以這個紅色的曲線作為目標，采用“目標曲率”命令驅導曲線的生成，整個過程只需2步。圖4(a)至圖4(c)顯示的就是TDD的整個驅導變形的過程。圖4(a)顯示的是原有曲線及其曲率線。圖4(b)顯示的是原有曲線及新繪制的的率線，這條線實際上就是我們想要達到的設計目標，也就是我們檢查原曲線連續性考核標準，然后我們再以該標準驅導原曲線的變形。圖4(c)顯示的是最后的變形結果，原曲線已變得曲率連續了，而且其曲率線恰好與圖4(b)中的紅色曲線相重合。

圖4 曲線的調整

　　圖5顯示的是目標驅導設計的另一個例子。圖5(a)顯示的是一個帶有斑馬線的汽車引擎罩，其左側第2條黑色斑馬線(被紅色圓圈圈起的)中間有些凹陷，現在想改變引擎罩的曲面曲率使這條斑馬線拱起，這樣視覺效果會好一些。傳統的設計流程為：調整曲面，然后打上斑馬線，觀察其視覺效果是否合適，如何合適了，設計過程也就結束了，如果不合適，則再次調整曲面，再打斑馬線，再判斷視覺效果是否合適，一直這樣重復下去，直到調整后曲面的斑馬線合適為止。

　　采用TDD理念該過程只需3步：(1)提取現有斑馬線輪廓線，圖5(b)中的綠色曲線;(2)繪制一條想要斑馬線變形后達到的輪廓線，圖5(b)中的紅色曲線;(3)采用“高級GSM”命令，以紅色曲線作為目標驅導曲面的變形。圖5(c)顯示的最后的變形結果，可見引擎罩上左側的第2條斑馬線(被紅色圓圈圈起的)已經拱起，達到了一個比較好的視覺效果。

圖5 曲面的調整

　　以上是TDD理念的兩個典型的例子，這兩個實例都有一個共同點：考核設計的技術指標不是可以直接觀測的，如曲線的曲率、曲面的斑馬線等，這樣就不能直接看到更改的效果，設計師不得不進行“嘗試-比較-再嘗試-再比較……”的過程，TDD理念則完全顛覆了這個設計流程，它以設計的目標直接作為驅導的動力，而從避免的繁瑣的嘗試過程，產品的修改簡潔而靈活，更為重要的是，它使設計師把主要精力集中在產品的最終形狀上，真正把產品的設計作為重點。

　　結論

　　GSM技術代表了基于特征實體建模的下一個模式，它為設計師提供了一種柔性化的設修改手段，使設計師徹底擺脫了參數以及歷史特征的限制。而基于GSM技術的目標驅導設計理念，則代表了一種全新的設計理念，它完全顛覆了“嘗試-比較-再嘗試-再比較……”的傳統設計流程，可以使設計師把主要精力放在產品的形狀上。“目標驅導設計”的提出必將掀起一場設計理念的深刻變革。