Autodesk的Inventor处理大型组装模型具有极佳的交互性能。图示模型是加工汽车引擎部件的传输线的一部分,共包含3,100个组件。Inventor在Pentium III 500工作站上加载该模型只需39秒。

Autodesk重焕青春

我们经常抱怨CAD软件的缔造者不能及时创新产品取代业已过时的软件。Autodesk打破了这个成规,于近日首次展出了Autodesk Inventor _ 第一个基于其旗舰产品AutoCAD的机械CAD软件产品。AutoCAD的问世可以回溯到1981年。

代号为Rubicon的Autodesk Inventor是一种尺寸驱动的实体造型系统,它意在与Pro/Engineer、CATIA、Unigraphics、I-DEAS Master系列、SolidWorks和Solid Edge等相似的产品进行竞争。类似于这些程序,Inventor也使用结构化的技术,包括草绘二维界面轮廓以及拉伸、旋转和扫掠草图形成实体模型。软件将单个零件组合起来形成产品部件,并且允许通过将实体模型投影到平面上创建零件或部件的工程图。

最初编写AutoCAD时,16位的个人计算机拥有很低的处理能力和很少的内存,程序员的精力集中在如何使CAD程序在16位的个人计算机上顺利运行等技术难题上。在80年代早期,使计算机画直线或圆弧的算法优化都是一种挑战。

开发Inventor的Autodesk小组已经将注意力集中于如何使Inventor比竞争产品更简单和方便地使用。用户界面使用Microsoft的窗口基本类创建工具按钮、菜单和带标签的次级窗口。这意味着临时用户也可以不用研究手册就可以执行基本的操作。

Autodesk也致力于在实体和工程图中简化设计过程。例如,在草图管理器中水平和垂直的约束被自动地应用。如果用户不喜欢某个特定的约束,不用菜单就可以修改。例如,矩形中的两条直线被约束为平行,设计者希望两条相邻的直线垂直,选择平行的直线之一然后再选择相邻的直线就可以改变约束。

直线和圆弧的连接通过按下鼠标左键并拖动圆弧到直线的端点就可以绘制完成。不需要单击右键并切换到圆弧绘制模式。Inventor草图生成器还根据用户拖动鼠标的方向推断圆弧如何相切。

就象在某些其他的系统中一样,草图在造型之前不需要完全约束。如果设计者对应用了哪个约束感到迷惑,可以将鼠标移动到有疑问的元素上,就可以看见表明约束的图形。

与SolidWorks 99类似,Inventor草图可以包含多重封闭的截面轮廓和模式。然而,Inventor允许草图自交,这是SolidWorks 99不允许的。

与大多数的系统相似,Inventor让设计者通过选择任意表面创建新草图平面。与其他系统不同的是,它可以通过选择和拖动草图平面对其重新定位。工作平面也可以用于创建通过对象内部的临时剖切视图。

Inventor采用了比SolidWorks和Solid Edge更直接的方式进行装配设计。Inventor使用三种模式:零件设计、装配设计和制图。然而,它并不是必须要使用零件模式,除非设计者希望编辑单个零件。如果你要设计部件,所需要做的就是打开一个新部件文件,选择一个平面,然后开始绘制草图。软件会提示用户输入零件名和路径。需要第二个零件时,设计者可以选择另一个平面并为新零件绘制草图。

SolidWorks也让用户在部件设计中绘制草图,但它要求用户非常小心地注意零件或部件模式是否激活。

更智能的帮助

在整个设计过程中,Inventor都努力在需要时提供帮助。每个弹出菜单都包含一个帮助条目。选择帮助则获得对该步骤的正确指导。二级窗口也有一个上下文关联型的帮助按钮。

象任何实体造型系统一样,Inventor有时不能生成要求的形状。这种情况发生时,程序会显示一个称为Design Doctor(设计医生)的界面,让用户检查操作失败的特征并建议对其进行修复的下一个可能的步骤。如,对操作失败的倒角或圆角的响应有可能是让半径更小一些。虽然Doctor的建议并不总是很清楚,但它比我们从其他竞争产品中看到的信息更有帮助。

在制图过程中,Inventor的开发者没有照搬AutoCAD的工程图样式,而是采用了新鲜的外观创建了目前一种最成熟的关联图形产品。在大多数关联的系统中,创建带隐藏线的的工程视图所用的时间比生成渲染图象所花的时间还长。Inventor加速了图形的产生,允许制图者在数秒之内放置粗糙的隐藏线视图并开始标注。在用户工作的同时,软件进一步精化工程视图,锐化边界并添加细节。这种精化机制在双处理器工作站中效果更好,并在绘制大型部件时尤其有用。

就象其他系统一样,工程视图的放置和剖面线位置的调整是很简明的。如果制图者第一次放错了剖面线,移动线条是很容易的。

Inventor 显得比其他系统更好地掌握了图形下面的几何元素。例如,在很多关联系统中,圆柱表面不能标注除非它的横剖面在视图中显示为圆弧。遇到这种情况时,制图者通常使用一个非关联尺寸,该尺寸在它下面的特征改变时不能更新。Inventor可以用关联尺寸处理这种情况。

每一个Inventor零件和部件都有属性与之关联。包括零件的名称和数量、创建者、修改时间和它所关联的项目。软件用户定义属性数据,如材料类型或零件供应商等数据。

Inventor让CAD管理员建立图纸模板,使得零件的属性直接传入图形图纸标题栏的正确位置中。这意味着设计者只需要在零件模型建立时输入一次信息,然后信息将在图纸中正确地被复制。模板也可以有预定义的视图,包括剖面图和局部视图。这个特征加速了相似图纸的建立。

模板的建立就象在Microsoft Word中建立模板一样方便。创建了带有要求视图和属性显示的图纸之后,制图者只需要简单地将模板用唯一的名字保存就可以了。

技术先进

过去,Autodesk公司经常直接采用其他公司的技术概念融入自己的产品,并以较低的价格进行销售。这次在Inventor中,Autodesk终于对CAD技术作出了一些重要的创新贡献。下面是简短的描述。

快速装配显示

Inventor的体系结构被设计成加速与大型装配模型的交互。当CAD系统加载实体装配时,它通常检索四种类型的信息:装配结构、生成模型的过程(内嵌于历史图表中)、边界表示(由实体核心如ACIS、Parasolid或自建的类似核心所生成)以及图形模型(通常是只用于显示的侧面表示)。

近来,有些系统已经采用了只加载装配结构和侧面图形模型的方式,在需要时再加载过程和b-rep。SolidWorks的轻量零件(在CAD Report 1998 12月中描述)就是这种技术的例子。SolidWorks让用户控制是否加载轻量零件。当所有零件模型在一个交互会话中全部加载时,SolidWorks 的装配变得愈加沉重。减轻它们的唯一方法时保存并重加载它们。

Autodesk Inventor负责在用户的控制之外管理轻量零件。它的数据库在需要编辑单个零件时自动加载历史和b-rep信息。当编辑完成时,它把数据保存到磁盘并释放珍贵的内存。这种技术允许用可能的最小内存编辑大型的装配。

Inventor还使用了被称为虚拟样机的程序所使用的技术来加速屏幕上图形的显示。这些技术不仅包括截锥体视图和闭塞选择(如CAD Report 1997 6月所述)而且还包括使用能被高性能图形卡在一个片段中处理的三角条。

Autodesk称其测试表明加载相当的模型Inventor比竞争软件快10%到20%。在一次演示中,一个公司代表性地用500MZ的Pentium III和便宜的图形卡在39秒内加载了一个带有3,100个组件(其中320个是唯一的)的模型。大多数的零件有平坦的面并很少有弯曲的曲面。尽管如此,该操作员能在 数秒内放大查看精微的细节,如齿轮的齿和紧固件,也能缩小查看整个模型。

辅助协作设计

Autodesk Inventor带有自己的设计跟踪工具,可以完成一些通常是由产品数据管理系统所执行的功能。该软件允许任何数量的设计者在同一个装配中加载和工作。当零件正在被一个工作人员修改,设计跟踪器知道后警告其他试图修改零件的工作者。设计跟踪器也允许顾问和转包商检验在现场外的子部件,并警告其他工作者该零件正在被修改。

设计跟踪器允许工作者根据名称、零件号和其他属性搜索零件或部件。它当前还不具备一个简单的过程来收集一个项目中所有的零件并将它们归档到单个磁盘或磁带集中。Autodesk计划在以后的版本中添加这一功能。

就象PDM/Works (在CAD Report 1999 8月中所述)一样,设计跟踪器没有采用关系型数据库。目前,设计跟踪器预定零件的功能要求Windows NT操作系统。Autodesk的代表说Check-out功能因为操作系统的bug而不能完全正常地在Windows 98中工作。设计跟踪器其他所有的功能都能在Windows 98中工作。

自适应装配

在80年代后期,Pro/Engineer就开始允许几何图形被装配的零件共享。这使得如轴和轴承一类的零件在一个发生改变时能互相适应。不幸的是,创建这种依赖关系在零件被分开时给Pro/E的用户带来很多问题。

SolidWorks之类的程序试图在零件从部件中被移开时通过冻结相关尺寸来解决这个问题。这种方法对于离开的零件有令人讨厌的副作用,离开的零件带有“悬挂引用”,该引用在零件被重新使用时必须删除或重新连接。

Autodesk Inventor使用了一种被称为自适应装配造型的独创技术,它允许在一个零件中的改变被映射到另一个零件,而无须在零件模型之间建立不期望的依赖关系。实际上,它允许设计者指出在匹配的零件改变时哪个零件和哪个零件特征能够改变。当使用Inventor的标准配合约束装配零件时,一个零件尺寸的改变将导致配合的零件去适应它。这里没有零件几何图形或尺寸的共享。

如果自适应造型能非常普遍,它将使设计者变得很轻松。我们看见的大多数例子都是相对简单的零件。自适应造型让设计者在零件中可以粗糙一些,不用配合得非常精确。然后当配合关系被应用时,零件彼此互相调整。自适应配合也可以解决某些可能是关键的关系。

装配中的二维草图

很多初步的设计工作都是在二维中完成的。例如,在设计一个传动装置时,在创建三维实体之前在二维草图中先设计连杆机构,探索平面运动特定的关系,这样难道不是很好?在创建新的设计方案时,难道某些设计者不能得益于将已有的产品模型和二维的草图结合起来的能力?

Autodesk的Inventor允许设计者在装配模型中使用二维草图,不用转换成实体。类似的功能在Pro/Engineer的装配布局功能中和Unigraphics的Wave软件中可以看到。

先进的设计元素

Inventor的“设计元素”类似于Pro/Engineer的“用户自定义特征”或SolidWorks的“pallet特征”。差别在于它们允许创建者为使用它们的设计者限制不同的权限。例如,在齿轮的齿特征中,用户可能只需要知道深度、节圆直径和齿数。Autodesk Inventor允许隐藏其他定义参数。

设计元素还允许创建者限制输入值为某些特定的值或范围。例如,孔的直径可能被限制为某些库存刀具的尺寸。最后,设计元素可以与超文本相关联,解释它们应该如何被使用。总之,设计元素的属性使得公司为很多设计师建立广泛的参数化特征变得很容易。

数据交换

Autodesk Inventor是基于Spatial Technology的ACIS实体造型核心。因此,它可以以ACIS格式读写非特征模型。这样Inventor就可以和大量基于ACIS的CAD系统交换几何图形,包括AutoCAD 2000,Cadkey Solids,Vellum Solids,IronCAD,Applicon Bravo, T-Flex和TurboCAD Professional。它也可以和大量专业应用程序通信,包括Cimatron的数字控制工具程序、Delcam、Ansys的有限元分析代码、 Cosmos、MacNeal-Schwendler Corporation和Marc Analysis。

Inventor也声称可以完全读取用Autodesk的Mechanical Desktop所建立的特征模型和工程图。它们可以被保存为Inventor模型,不会丢失特征信息或尺寸驱动的能力。公司的代表如是说。

由于采用了类似于Parametric Technology的技术总线和Unigraphics的在位激活的技术,Inventor可以将AutoCAD或Mechanical Desktop所建立的零件合并到部件中。当零件被原始的应用程序所改变,Inventor部件应该自动更新。

Inventor可以从AutoCAD和Mechanical Deskop读取二维图形。它也可以以能够被AutoCAD 2000和Mechanical Desktop所读取的AutoCAD DWG格式写入二维图。

最后,Inventor能够读写与ISO标准10303的Application Protocols 203和214(通常称为STEP)一致的模型。这一功能使得它可以和Pro/Engineer、CATIA、I_DEAS和任何基于 Unigraphics Parasolid核心的CAD系统交换几何图形。这些STEP协议不允许传递尺寸驱动特征。

Inventor的第一个版本不能读入IGES和STL格式,Autodesk计划在Inventor的下一个版本包括这个功能。目前,Autodesk没有计划让Inventor读取Parasolid文件或任何其他CAD系统所拥有的格式。

谁需要它?

由于它在大型装配造型和生成工程图方面的出色能力,制造复杂工业机械的企业是Autodesk Inventor最佳的候选人。很多这些企业还没有采用三维实体模型,因为加载和操作大型装配模型太慢了。

使用Mechanical Desktop,但发现它在生成大型模型时很慢的用户,同样是升级到Inventor的主要候选人。Inventor能重新利用最初由AutoCAD或 Mechanical Desktop进行的设计,所以它比其他CAD系统节省大量的劳动力。

正在寻找高端CAD系统的新一代替换产品的那些用户,希望替代产品既能降低软件的成本又能降低培训的成本,那么他们可能会发现Inventor非常具有吸引力。但是,在购买之前比较一下与其他CAD系统如SolidWorks、Solid Edge、IronCAD和ThinkDesigh__的性能和能力是明智的。

谁不需要它?

制造消费产品 包括带花纹表面的汽车零件 的那些企业目前不会从Autodesk Inventor获得太大的收益。Autodesk Inventor产生复杂形状的能力比起竞争产品具有一定的限制。制造钣金零件的企业也不会认为Inventor是最理想的工具,尽管Autodesk计划尽快添加钣金设计和展开图设计的功能。

Inventor与AutoCAD

Autodesk目前提供了四种产品吸引设计制造产品的机械工程师。除了Inventor,还有:

AutoCAD 2000 -- 这是最流行的CAD软件的第15版。它主要用于二维设计和制图,尽管它可以生成三维线框和非参数化实体模型。

Autodesk Mechanical -- 这是新产品,在八月底发布。它结合了Autodesk于1998年获得的Genius软件和AutoCAD 2000。由于主要打算进行二维制图和设计,它简化了用AutoCAD进行机械构件的设计。

Autodesk Mechanical Desktop -- 在1996年发布。该产品为AutoCAD提供了尺寸驱动的实体和曲面造型扩展,并带有IGES输入和输出能力。

拥有115,000装机量的Mechanical Desktop是最流行的尺寸驱动程序之一。该软件包包含完整的AutoCAD许可,所以如果产品不能完全以实体造型,用户可以后退到熟悉的 AutoCAD设计技术,包括以AutoCAD的API之一编写的自动化程序。

Autodesk计划继续销售和改进Mechanical Desktop一直到没有需求为止。当前的版本(4.0)合并了Genius软件的特点,包括自动生成中心线、近一百万种标准件的零件库、自动绘制机械零件和执行工程计算的软件。版本5.0承诺将包含改进的混合实体和曲面的造型。

Mechanical Desktop在几年中很可能将继续流行,很可能比Inventor销售更好。它包含了一套工具,可以帮助AutoCAD用户完成多种任务。

Inventor将会成功吗?

Autodesk很晚才进入尺寸驱动型的CAD软件市场。即使Inventor的底层体系结构比SolidWorks和Solid Edge之类的产品优越,它依然要奋起直追,以赢得客户和第三方开发者。Autodesk通过创立早期的PC CAD市场和一系列极富进取性的市场策略,使得AutoCAD成为工业制图的标准,即使后来的CAD产品比AutoCAD更容易使用。

从积极的一方面看,Autodesk在CAD工业界拥有最强大得到最广泛认可的品牌资源。它拥有成千上万,很有可能数百万的AutoCAD用户,他们中的机械设计师都有可能升级成Inventor。它拥有超过1,000家公司的强大的国际经销商网络。

Autodesk拥有强大的资金支付能力,其现金和短期投资总计达.36亿。在最近的12个月内,其营收额超过.2亿。然而,不象其他专注的竞争对手如 Parametric Technology、Dassault Systemes和Unigraphics,Autodesk的市场力量被分散到七大领域,只有1/3营收额是来自制造业。其余来自建筑业、地图制作业、地理信息系统领域和影视制作厂商。

值得关注

Inventor将会赢得机械设计市场的很大份额。即使你决定先不买它,其新奇独特的性能也值得关注。Inventor软件的应用其实不限于制造业,它很有潜力被用于三维工厂设计和建筑设计。

Inventor是通过专门授予资格的Autodesk经销商进行销售的。