触觉式虚拟设计系统 Freeform
触觉式设计系统，亦称为3D Touch系统，是一种力回馈技术。例如，通过手握着一支笔去旋转移动，电脑画面里的雕刻刀便跟着旋转移动；当雕刻刀接触到模型时，会有力量回馈到握笔的手，让使用者感受到接触时的力量，在雕刻时也可以设定模型的软硬度，进而决定雕刻所需的力量。

3D概念设计

现今设计师被强迫使用不适合的电脑输入设备来完成设计，当设计师在设计造型物件时，很难适应电脑的复杂操作，设计师们宁可使用旧式的方法－徒手绘制草图或制作外观模型。然后再将这些手制的外观模型转换成数字的CAD模型，进而让工程师来使用并且生产，这是非常困难的。

FreeForm系统对于设计师而言，是一项突破性的人机接口，它是一种自然、直观和容易使用的数字化表达界面，进而消除设计师们的电脑恐惧症，并且带来设计自动化的好处－缩短开发时程、增加设计自由度和无限的创意。

产品开发/制造

使用鼠标或键盘来进行CAD/CAM模型的开创性工程设计或制造分析是非常困难的，然而依靠3D Touch技术所完成的数字设计，工程师们能很快地完成数字产品的设计，并将其付诸工程制造，由于所有的资料都是3D的STL数据或是NURBS曲面，所以可以直接跟分析软件、CAM软件及RP机器兼容。

消除2D绘图与3D产品设计间的鸿沟

FreeForm完全符合现代产品设计理念和制造流程。它消除了“2D绘图”与“3D产品设计”间的鸿沟；它补充了实体模型的不足，甚至取代了实体模型；它可以让设计师自由的在3D的环境里挥洒、创意，就如同他们用纸和笔在2D的平面上设计一般，同样也可以直接在输入的sketch、2D工程图、扫描的点集数据或是3D工程图上进行设计。迅速且方便地画出概略的模型及设计思路，接着再对模型做细部的设计。您完全可以用一种自然、直观的方式操作，而不需要浪费时间去联系难以使用且不容易记得的抽象的电脑模型制作程序。

FreeForm的好处
a)突破学习曲线
透过数码笔直接和三维模型的进行互动，学习不需像一般3D软件要花上很长时间才能精通其功能和操作方式；你也不需要通过不断的练习来维持对软件的熟悉度，因为它就像您平时拿着一支笔那样容易使用，使用者通过自然的方式便可完成他们的数字模型。
b)百分百表现出设计
就像黏土易于表现设计，而且不用担心模型会被破坏那样，大胆的去设计，就算是有失误，复位键随时可以派上用场，这是很多以前电脑做不到的，现在都可以百分百表现出来，并且可以精确地定义尺寸大小。
c)加速开发流程
设计阶段就已是3D的数据了，这样可以减少设计师和工程师之间沟通障碍，可以完全发挥数字资料的优点，加速下游工程的进行。

FreeForm

FreeForm产品家族包括FreeForm® Modeling Plus ™ 和FreeForm® Modeling Plus base™两种，系统包含了PHANTOM Desktop 触觉设备和freeform软件平台，能够运行于Windows XP和Windows 2000系统。

FreeForm模型系统是第一个可以让雕刻家和设计家运用他们的触觉在电脑上制作模型的工具。它是一个直觉性高且又可以尽情发挥的工具，就好比采用黏土或泡沫材料进行实体的模型制作一样，此外，它还完全具有数码工具的所有生产力优势。FreeForm系统工具使用人们熟悉的实体比拟，例如：造型以及金属丝琢磨，以直接和明确的方式获得事半功倍的效果。通过触觉来控制这些工具可以让使用者与他们的模型之间建立一种绝无仅有的联系。

“意念”会直接融入成数码形式，并且任何类型的细微动作或手势都可以完整确切的被撷取。除了具有黏土的灵活性和易于表达的特性外，直接制作模型所代来的互动与熟悉的工具也免去了掌控3D模型软件通常所需的漫长学习弯路。如此一来，就可以将众口皆碑之数字模型制作的生产力利益，套用于电脑软件功能之前所不能胜任的许多挑战工作上。
FreeForm modeling Plus模型制作添加了准确、功能性图形的创建，并且蜕变至FreeForm系统。
这些模型制作技术的附加功能可以帮助设计师产生平顺调和的特色，同时确保符合设计标准，在形态与功能之间建立完美无暇的协调。

FreeForm模型制作：

以灵活简便的功能取代令人头疼的复杂电脑程序.
开启计算机与设计师之间的设计理念的交流之门.
使用实体、类比介面来创建一个直观、可调度的数字模型.
允许设计师获得形态与功能的理想调和.
激励探索与反复思考创建难以数字化描述的理想作品.

1.FreeForm Modeling Plus应用对象：

雕塑家，模型制作者，工业设计者，计算机辅助设计者（CAD），通常这些用户需要将复杂的，精确的设计图纸交付生产部门。从FreeForm Modeling Plus字面上理解的话FreeForm Modeling Plus是指模型的制作，有点类似于3DMAX，但FreeForm Modeling Plus是应用力反馈技术的。

2.FreeForm Modeling plus base应用对象：
新产品的设计人员，特别是那些已经有了二维的产品设计图纸，欲将其以三维形式表现出来，以此来表达自己的设计理念的设计人员。从字面上理解的话FreeForm Modeling plus base是指模型的基础概念性设计。

3.FreeForm Modeling plus base 和FreeForm Modeling Plus 的不同：
FreeForm Modeling plus base用于快速的概念性模型设计以及用色彩和贴图来表现不同的设计理念（方向）。FreeForm Modeling plus base的输出结果通常决定了设计的趋势。
FreeForm Modeling Plus 用于在概念性设计完成之后进行生产模型制造的模型制造人员。FreeForm Modeling plus 是复杂和自由模型外型的细节设计，以及交付一个可生产的模型或快速原型

4.FreeForm Modeling plus base与FreeForm Modeling Plus的完美交互
FreeForm® Modeling Plus™
FreeForm® Modeling Plus™ 系统是一种独特的3D计算机触觉辅助设计系统，该系统可以使用户迅速地生成细节丰富、原始的模型，从而加速整个产品的开发进程。
The FreeForm Modeling Plus 是复杂设计、自由形态之形状、交付可制造模型、快速造型文件及图片-真实渲染的理想工具。
该系统特色包括了直觉、3D可触摸的设计工具，这些工具为制造设计的建模人员集成了综合的浇铸部件和模制品骨架功能。

作为FreeForm产品家族的一员，FreeForm Modeling Plus系统能与FreeForm® Modeling plus base系统以及下游的系统共同进行操作。利用FreeForm Modeling Plus系统，通过输入FreeForm Modeling plus base 以及下游的CAE/CAD/CAM应用软件设计的3D概念性设计文件可以扩展数字工作流程，进行自下而上的工作流程。

该系统可以切入到现有的过程，例如：基于模型的设计、铸型填充分析、生产前进行轧齿边以及计算机数控产品加工。

包含了新的多具象的几何学技术(MGT)，这种技术在一个集成环境中包含了多种几何格式，并能够提供可扩展的与原始的Parasolid,IGES,STEP文件格式的CAD协同工作能力。利用具象的几何学技术(MGT)，用户可以在输入的不规则曲面模型上添加表面纹理和有机的细节。8.0版本的软件允许用户为工作中的特殊任务选择最佳的几何学原理，这样就提供了更高层次的设计自由度，速度以及增强使现有CAD/CAM工具的功效。

FreeForm Modeling Plus系统包括SensAble的获奖产品- PHANTOM ® Desktop™ 触觉设备，该设备允许用户触摸和操作3D虚拟视窗。PHANTOM Desktop设备提供精密定位输入和高保真度的力反馈输出。带编码芯片的铁笔是PHANTOM Desktop设备的标准配置，该铁笔能提供6自由度的位置检测。便携式的设计、紧凑的尺寸以及简单的并行口接口确保了在办公桌面环境中的安装及使用的简捷。

1. 特点
a)生产力工具

用以节省模型制作的宝贵时间与工序的工具。
Mirror Entire Model镜像复制整个模型快速建立相称的模型。透过在画面上拖曳，可以互动地放置镜像复制的板，或精确地放置于空间的任何位置与方向。
Copy and Paste可以选取整个模型或模型的部份，并复制到剪贴板或档案。通过将选取的内容贴回模型中，即可以再次使用物件。处理重复的元件与图样远比为每个各别物件重新制作快得多。
Emboss With Image透过使用2D灰阶影像，在表面建立立体黏土。
Fair能使凹凸不平的区域“拉平”。
Mask可以将模型的区域遮蔽起来，保护它们不会被进行任何的变更。
Buck模型上一个不可变更的区块，通常从其他来源，例如:CAD系统输入，代表内部元件或其他参考资料。
Constraint plane限制工具对选定的板进行的动作，允许您更精确与灵敏地控制工具。有两种模式：Constraint与Dam.Contraint锁定在板上使用的工具，而将作为工具的阻隔。

b)分析工具
用以互动地评估模型的工具。
Ruler-Measure Distance测量两个点之间的距离。
Ruler-Measure Thickness互动地测量模型的厚度。
Parting Line View可以定义模子的拉向、然后突出显示底部区域。当模型变更时，分割线会互动地变更。允许使用者在不太影响模型外观下纠正问题。
c)绘画
真实的3D绘画。透过直接在表面绘画来添加色彩以进行审阅、色彩校正，或生产说明。
d)检视
和其他所有用以变更模型检视的一般方法（转化、缩放、旋转），FreeForm具备下列功能：
Save储存使用者定义的视图。
Recall呼出已储存的视图。
Fit To View缩放目前的作品以符合荧幕的大小。
Change Lighting变更灯的位置与强度，以及模型的亮度。
Define Cutaway View在整个模型中动态地拖拽区段板。
e)资料汇入
FreeForm系统支援许多通用的业界标准资料格式。
Curves IGES,Adobe Illustrator曲线。
Image BMP档案
3D data STL OBJ
FreeForm系统有一套用以在输入时自动修复STL与OBJ档案的工具。可以轻易修正洞孔、反转的垂直线，以及不正确的方向。
f)资料汇出

Screen images BMP
2D curves 本地FreeForm草图
3D curves IGES
3D models二进位与ASCII,STL,BBJ,BZCP（支援色彩）。
FreeForm 系统具备一项大批处理功能，可以帮助最佳化STL与OBJ档案。使用者可以输入原始档案大小的百分比，或者输入刻面的最大数字。大批处理功能减少三角形数量，并保留最需要的细节。
FreeForm Plus具备FreeForm模型制作系统的所有功能.

g)曲线模型制作工具

Shape修改黏土的一个区域，以控制区段图形以及与周围黏土的连贯性。

h)局部调整

Deform在不遗失细节的情况下，进行全部或局部的更改模型形状。模型可以进行向上或向下调度，逐渐减少、隆起或弓形弯曲。

i)表面

用以撷取有NURBS补缀的FreeForm模型，以汇出到以后的应用程式。
Curve在模型上放置曲线，以定义补缀的边界。
Patch从边界曲线建立补缀。
Fit Resolution 变更用以符合模型表面曲线与补缀的控制数量。
Measure Fit测量黏土与补缀之间的偏离。
Find Folded Patches自动寻找折叠或溢出其表面的黏土，避免在以后的CAD套件中发生问题。
Copy Patches From Piece自动从一个作品复制补缀到另一个作品，从而大大减少或免除对类似模型重新进行表面作业。
Patch Display Properties控制符合偏离的显示方式、用于符合偏离的样本空间，以及有阴影的影像与符合色彩两者之间的解析度。
Refit如果已经修改黏土，您可以透视重新装配下层黏土的补缀，即可预防模型已编辑区域的的重新修改。

j)推荐的系统规格及需求

主板：IWill(艾威) DP533 或 DP533-L
CPU: Intel(R) Xeon(TM) 3.00GHz * 2 个或更高
RAM: 2.00GB 或更高
显卡：nVIDIA Quadro FX 1100 128MB或更高
操作系统：Windows 2000 SP4 / Windows XP SP2
屏幕分辨率：1280 x 1024
端口：EPP or ECP compatible parallel port

2. 特性

通过对输入的不规则曲面模型精细化、边缘加强以及平滑表面来修整细节，进而提高建模的速度。
直接从例如SolidWorks设计包输入固体模型，然后将特定区域转化为粗胚并添加复杂的blend效果以及细节。
利用综合的工作分支充分的整合“模型”到“模具”的工作流程.
支持对工业标准的2D/3D文件格式的输入/输出使其完全可以作为一种对已有的快速成型及CAD/CAID/CAM设计、制造工具的补充。
与节点的锁定和浮动允许一样的有效.

3. FreeForm Plus的输入输出
输入

2D 草图/扫描
Adobe IIustrator
Adobe Photoshop
3D 扫描
3D 数字模型库
2D IGES 曲线
3D IGES

输出

快速原型
照片-真实渲染
QuickTime 虚拟现实
IGES 表面
可加工部件
可模压部件
模制品骨架

4. 同类型软件相比之下的优势
a)3D可制造性建模

利用触觉式设计工具进行3D建模
将3D IGES（基本图形转换规范）输入在CAD中建立的已有模型并有效的利用。
数字的铸型综合设计可模压部件和数字模制品骨架功能

b)用于制造业的数字化输出

可加工的零件
可模压的零件
模制品骨架
快速原型
图片-真实的渲染

c)加快面市时间

精确生产、模型最终化和加快正式批准的进程
在数字的范围下进行重复使用模型、创建多重复用、撤消更改、协作将更加简洁。
整合建立生产过程及系统

d)改善质量和坚固性

用快、准确、数字的过程代替容易发生错误的手工过程
提高完成零件的品质
改进设计完整性,控制手段和可重复性

e)直观、面向建模人员的用户界面

用你的触觉来拖拽、绘画和建模
在3D中用熟悉的黏土或者弯曲建造技术设计
雕刻模型的内外表面
通过利用可触觉的、非程序化的、真实的工具进行学习并迅速地变得更加有效率

f)兼容工业标准的2D/3D数据格式

输入原始的PSD (Adobe® PhotoShop®),AI(Adobe® Illustrator®), BMP, JPEG, STL, OBJ,PLY, IGES 文件
在输入时通过自动工具集修复文件
输出BMP, STL (Binary and ASCII), OBJ,PLY (supporting color), ZCP, IGES 和QuickTime® 虚拟现实文件

g)下游工具：CAE/CAD/CAM

利用包含的表面工具创建并输出IGES表面
兼容第三方的表面解决方案
由STL输出创建快速原始模型
直接为模制品骨架加工STL和NUBRS

h)可视化与协同工作

基于业界领先的来自mental images® 的mental ray®引擎进行渲染
为设计评论和协作渲染单一的视图或QuickTime虚拟现实动画
直觉的3D绘图工具，包括油漆喷雾器

5. 同类型软件相比之下的特性
建模
旋转 (缠绕) 对一个2D的草图绕轴旋转创建或去除粗胚。
  基于一个2D的草图轮廓创建或去除粗胚，需要话能够自动加入草图。
开槽/脊状拉伸 沿着3D曲线的路径进行开槽/脊状拉伸。
变形 在不丢失细节的前提下全局或部分的对模
型进行变形，利用触觉动态的调整形状。
  基于一张2D的草图设计平滑大体积的形状，在2D草图上拉伸/推挤。
浮雕 提升或降低3D的贴图细节。
  快速的在模型的内部/外部创建一定的偏移，使剥离操作更加迅速。
高抛 沿着指导曲线在多个草图剖面添加黏土形状。
  修改黏土区域以控制可组合的形状并与周围的黏土保持连贯。
  利用简单的工具重复的沿着模型边缘添加连续半径。
造型
雕刻 使用各种各样的工具形状协同地雕刻模型，定制工具形状同样也被定义。
污迹 模拟修正，改善黏土表面。
吸引 朝着工具的中心交互地吸引粘土以建立凸起区域 或者脊状。
刺状物体 交互地建立刺状物体。
平滑/平滑区域 交互的对一个选定的区域或整个模型平滑粗糙模型的表面。
加入黏土 对个别的球体，圆柱体或者圆锥的形状增加黏土，对位置进行“基于触觉的吸附”。
牙膏工具 类似于象挤牙膏或从一个管子中捻出流体那样将黏土加于模型上。
拖拉 在保持细节的前提下推/拉模型。
生产力/分析力
镜象 通过镜象整个模型可以快速的创建对称的模型
拷贝/减切/粘贴 选择并保存整个模型或模型的某一部分到剪切板或文件中，有助于快捷处理重复元素和模式。
用预包装的图片进行浮雕 在模型的一个已经定义好的区域用2D图片来覆盖3D贴图。
清晰 用来替换选择的区域，该区域包含了非常平滑清晰的表面波动。
遮罩 遮罩模型的某一区域以使其不受其他修改的影响。
替换 在模型中不能改变的区域，通常是从其他资源输入（例如CAD系统），表现为内部组件或其他的参照数据。
轴黏滞 基于触觉的直觉地引导辅助精确的定位和移动。
标尺 测量两点或分离的模型片段之间的距离。交互的测量模型的厚度。
主体属性 调节区域表面，主体，重力中心以及其他模型的属性。
分离线视图 定义一个模型拉伸的方向进而高亮雕出的区域。分离线根据模型。的修改而交互的改变，从而能使用户以极少美学影响来校正问题
测量曲线的长度 为关键制造业信息测量曲线的长度，这对鞋类的设计特别有用。
可模压部分力
收缩补偿 各向同性地和各向异性的收缩补偿。
模块化 为成型把模型分成更小的组成部分。
分离线颜色 图形化的评估草图，雕出以决定最好的模型定向并且强调模型设计问题。用形状
和雕刻工具进行交互评估。
分离线探测 动力学的重定向模型以研究尽可能最好的拉伸方向。
自动的草稿 帮助雕出和非草图的墙面，因此可以保证无问题的模型插入物设计。修整的草稿角度。
基于用户标准,能够自动添加或删除材质以达到需要
去壳操作 忽略几何学复杂性建立一个空的部分。使用voxel模型制造技术以从
正确的方式创建关键部分。
分离线曲率 丰富的曲率定义和编辑工具包帮助定义分离线。铸型设计师除了可以定义
手动生成分离线也可以利用自然分离线的一部分自动生成。
拼接设计 通过自动的拼接定义向导生成塑料制品零件装配特征。允许与结合不同
的类型那样自动创建对接接头，木板槽口接合处关节和V型开槽关节。
从CAD参照 为了更进一步的细化模型在雕刻上添加装配组件，例如洞穴，减切队列，
导入几何体 装配墙等等。
通过拖拉 通过拖拉/推表面几何图形来控制分离线的精确位置，以及分离线的解平滑分离线解析度。
平滑& 模糊 对任意的急剧的边缘进行混合以获得平滑和连续的几何体。
凿洞和挖剪设计 模型的凿洞和挖剪。
填充体积 自动计算浇铸填充体积。
为模型的设计 在进行模制品骨架几何体设计之前提供可视化的可浇铸部件样例。
铸型插入
拉伸方向 定义A/B面的拉伸方向，确定可浇铸部分在铸型中的方向，利用已定义的拉伸
方向设定所有接下来的模制品骨架设计的功能性。
分离线定义 自动确定基于草稿的分离线，仅仅通过选择浇铸拉伸方向。
分离线平滑度 分析分离线以预测波纹或紧角。
自动滤波 在保持常规形状的前提下从分离线曲去除干扰。
插入栈扩展 定义插入栈并定位部件在存储插入块的位置。基于腔体周围材质定义插入栈，
完全插入维数且/或指定嵌入物墙面位置。
平面分离线截面 自动将平面区域置于用户定义的分离线截面。
延伸的分型面 通过确定延伸截面，触觉地指示延伸方向可以很容易的创建延伸的分创建异型面。
3D带凹凸分型面 自动或用户定义的创建3D带凹凸分型面。
简易分型面 使用黏土创建分型面视窗。
多重组件的创建 创建多种的模制品骨架空腔表面。
预览& 创建铸件 在进行下一级的应用之前提供可视化的模制品骨架。

6. FreeForm Modeling Plus v8.0 弹性的工作流
本系统支持范围广泛的数字工作流，并允许用户利用其他的2D/3D工具。8.0版本的软件支持与Parasolid®, IGES, STEP文件格式扩展的CAD协同工作的能力。8.0版本的软件允许用户对工作中特定的任务选择最佳的几何体，这样可以带来更高层次的设计自由度、速度并增强现有CAD/CAM工具的功用。
SensAble 的解决方案提供一个从概念设计到模型设计全数字化的工作流。FreeForm® Concept™ 专为概念设计者服务并能缩短设计被正式批准的进程。
FreeForm Modeling plus base 系统和 FreeForm Modeling Plus 系统可以协同工作或独立工作，并能与多种工业标准的应用软件和文件格式共同使用。两种系统都有众多的输入和输出能力并支持范围广泛的工作流。
对于那些仅仅专注于3D模型的快速造型而不需要塑造设计和协调功能的公司或者自由模型制造者，SensAble提供了FreeForm Modeling plus base系统，FreeForm Modeling plus base系统包括了建模和渲染环境，并且包含了高级的建模工具，例如：高弧线，圆滑边缘，增强锐化及变形功能。除此之外，8.0版本的FreeForm Modeling plus base系统软件还包含了对Parasolid® 的兼容。
FreeForm Modeling plus base系统不包括FreeForm Modeling Plus 8.0版本MGT相关功能以及可压模部件和模制品骨架功能。
FreeForm Modeling plus base系统的软件可以升级为FreeForm Modeling Plus系统。

7. 出色的应用
FreeForm Modeling Plus 系统被卓有成效的应用各行各业，这些行业包括：
科研/教育    汽车/摩托车    糖果    消费类电子鞋类    礼品/收藏    家具    珠宝    医药    包装    小型器具/工具    体育用品    玩具

成功案例