参数化设计实践《扶摇》--从概念走向现实的探索，GH在概念图到深化加工图的应用

手绘草图

手绘草图导入rhino进行进一步的建模。

过程推敲

一开始的版本是尾部向上，头部开始是可进入的空间。

后来绝对没有利用完限高，同时此种空间稍显局促，于是将头部向上重新塑造造型。

最终的造型终于敲定。重心偏高的问题通尾部的连接解决，达到结构-造型-空间三者的协调。

对于表皮思路的GH建模讲解

参考图。流线感的动态编织。

这个表皮成功的背后，是三天三夜的不断优化，从生成逻辑开始的不断调整和深化才得到的结果。

建模难点

详细步骤

先看渲染图~

场景的搭建详细步骤

1.Rhino导入 ——分部导入  主体构筑和地面

2.基本材质赋予 ——竹的质感调节：增加高光和金属度打出辉光

3.场景搭建 ——详细植物种植（包括立体绿化）+放小人人+打光+HDRI

4.调色 ——氛围感营造

5.镜头 ——长焦镜头掩盖场景的缺失

D5渲染器的实时渲染效果和交互易用性，能大大降低学习渲染的成本，快速完成效果展示和视觉表达。

在2022年3月18号，我们焦急的等待着比赛的入围名单。

手指不断的往上滑，在15号作品上，是我们的海报，我们入围了。

我们从200多份作品中选入下一阶段答辩，而答辩会评委现场观看评论，我们需要制作一份表达视频，传达出作品的设计理念、详细构造、材料选取和视觉表达……

那么用Grasshopper制作一份分析动画不就正合适吗？

于是我开始了GH动画的制作。

GH动画全流程制作

1.所有电池串的展示

2.去掉运镜，通过一杆滑块控制所有动画~

3.分析部分的电池展示——各种构件的出现、排列、运动和消失。

4.运镜部分的电池展示——来自辉哥和蒯大开发的运镜电池组

如果要详细讲动画各个部分的详细步骤，篇幅实在是太长了。

这次先暂时只展示电池,后续看情况继续完善文章。

一系列困扰

答辩结束后我们成功的入围了决赛，并且开始配合施工图的绘制。

所谓概念一时爽，施工火葬场。

一开始我们认为，通过热弯工艺，是可以直接得到三维弯竹的。

但是施工方跟我们说：不可以。

现在的加工的工艺只有二维的热弯，如果要得到三维的弯竹，只能多段二维弯竹的拼接，通过预留出插口，通过钉枪连接。

施工图难点

如何在三维曲线转变成多段二维曲线时， 确保形体的大体外观保持不变 （不能变成施工和落地变成两个方案了）

如何确保在形体大致不变的情况下， 确保分段数不要过多，减轻施工的难度。

二维曲线在施工绘制时需转为多段圆弧连接的标注形式。 保证转圆弧时的误差控制。

施工图绘制要求多且大多为重复性劳动工作， 如何减轻施工图标注和修改难度。

Grasshopper建立【遗传-退火算法】的物理分析模型

如果要一个个手工调形的话，不仅费时而且误差无法控制，为了确保最好的效果，选择建立GH参数化物理分析模型。

根据实际施工对模型造型进行一轮优化

建立物理分析模型

分析原理详解

1.将三维曲线根据需要的间距等分

2.在每每相邻的三个点之间通过Plane 3pt命令创建平面

3.通过Evaluatesurface命令得到每个平面的法线方向，并求出相邻平面法线之间的角度

4.通过Dispatch和Larger than命令对角度进行误差筛选，只保留角度差别大的点，作为三维曲线上的切割点。

5.在不断调试之后发现如果分段间距过小，对于缓慢过渡的大弯曲，很容易被忽略；而分段间距过大，对于很小的急转弯，也容易被忽略。但是这两者在三维曲线中通常是同时存在的。秉持着【我全都要】的原则，就同时考虑到最小的分段和最大的分段两个参数同时输入。

6.于此参数化物理分析模型 建立完成~红色线是原始三维线，绿色线是分析后的多段二维线拼接。由【最小分段间距】-【最大分段间距】-【角度误差阈值】三个参数调控整个模型的变化。

7.但是每个参数之间的调节范围很大，不同参数之间的组合也是多种多样，如何控制这三个参数，使得模型拟合程度最接近原始的三维曲线呢？这个时候引入【Galapagos退火算法】以原始曲线和拟合后的多段二维线的长度误差值【F】作为判定适应度，最小分段间距-最大分段间距-角度误差阈值作为基因组，自动迭代求得【F】的最小值。

8.主体轮廓和羽毛结构分别解算。

9.通过遗传算法自动迭代，最终能够将误差控制在厘米级；于是在此基础上再通过【退火算法】继续优化，最终将误差控制在了毫米级。

10.而通过物理分析模型优化过后，形体形态几乎没有发生变化。

GH辅助快速出【曲线转多段圆弧】施工图纸

施工方对施工图格式有要求：自由曲线必须转化成多段圆弧的拼接形式，并且按照规定格式进行尺寸和圆弧标注如下图：

如果要一根根手动切成圆弧并且一段段标注，这重复的工作量无疑是巨大的。 因此依旧使用GH来实现自动化程序出施工图。

电池编写如下：

在优化后的模型基础上，只需要快速拾取空间中的二维曲线，就可以再xy平面一键得到切分好圆弧和标注的施工图纸，并且可以根据需要，调节圆弧的分段数。

最终得到的施工图纸和竹材清单如下：（满足大赛主办方的竹材限制要求。）

至此，在前期概念和后期施工深化的过程就完成了，全程几乎都使用到了Grashopper的介入完成，异形形体的建立中，参数化辅助设计起到了至关重要的作用。

《扶摇》作品将在7月中旬成都植物园进行实体搭建，敬请期待。