基于Open CASCADE的三维机电集成计算机辅助设计系统-MECAD

发布时间：2017-05-10 08:05

  本文关键词：基于Open CASCADE的三维机电集成计算机辅助设计系统-MECAD，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：今天,几乎所有的产品和应用都受到机电一体化技术的影响,机电一体化产品对所应用的计算机辅助设计系统提出了崭新的要求,需要机械设计和电子设计方面具有良好交互性。特别是在机电一体化领域一个创新性的工艺技术是抛弃传统的PCB电路板,直接在三维基体材料上集成机械和电子功能,形成三维电路结构,这个所谓的MID (Molded Interconnect Devices,模塑互连器件)工艺技术既可以在三维热注塑材料实现,也可以应用在柔性薄膜和陶瓷基体上。设计开发这种具有三维电路的器件,不仅要求所应用的辅助设计系统是一个三维的机电集成设计环境,而且需要提供集成设计的功能和MID工艺技术对应的特殊功能。 本文在分析国内外现有的MCAD软件与ECAD软件的不足以及集成设计软件的缺陷的基础上,设计开发了一种三维机电集成器件的计算机辅助设计系统(MECAD),该系统基于三维几何造型核心OpenCASCADE,支持在三维环境中进行机电集成产品的数字化设计。系统提供了一系列与机电一体化设计相关的功能,这些功能不仅包括现有的三维机械设计MCAD系统中的基本功能,如三维建模,视角变换,零件移动等,而且还拥有现有的二维电子设计系统ECAD中的核心功能,如电子元件逻辑线路布置,逻辑关系计算等。因为这两个功能模块集成在一个系统中,使得三维的机械结构设计与二维的电子逻辑设计能直接在软件内部进行信息的交互和共享。除此之外系统为了保证机电集成产品开发的需要,还开发了目前机械和电子的CAD系统中不存在的机电集成设计功能,如三维元件布局,三维电路布线等。通过多个例子表明使用该设计系统不仅为传统的机电产品提供有效的设计方式,还支持MID器件的数字化设计,满足其崭新的要求,而且使设计者减轻工作量,大大的提高了设计效率。
【关键词】：机电一体化 MID 集成设计 Open CASCADE
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH-39;TP391.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 课题来源及研究背景15-17
• 1.2 本课题的国内外研究现状17-20
• 1.2.1 集成设计系统的研究现状17-19
• 1.2.2 MID产品设计系统的研究现状19-20
• 1.3 课题研究的意义及目标20
• 1.4 本文研究的主要内容20-23
• 第二章 MECAD系统框架设计23-31
• 2.1 MECAD系统开发平台确定23-25
• 2.1.1 开发平台分析23-24
• 2.1.2 Visual Studio 201024
• 2.1.3 Open CASCADE几何内核24-25
• 2.2 基于MFC的OCAF应用程序框架生成25-27
• 2.2.1 OCAF介绍25-26
• 2.2.2 基于MFC的OCAF应用程序框架生成26-27
• 2.3 MECAD系统设计27-30
• 2.3.1 MECAD系统功能需求分析27-28
• 2.3.2 MECAD系统结构设计28-29
• 2.3.3 MECAD系统用户界面设计29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 MECAD系统机械设计模块31-49
• 3.1 可视化技术31-35
• 3.1.1 可视化技术的基本组成31-33
• 3.1.2 视角变换操作33-34
• 3.1.3 实体选取操作34-35
• 3.2 几何实体建模35-39
• 3.2.1 基本体建模35
• 3.2.2 布尔运算35-36
• 3.2.3 拉伸建模36-39
• 3.3 实体模型描述与编辑39-44
• 3.3.1 零件模型的描述39-40
• 3.3.2 模型的储存40-42
• 3.3.3 模型的编辑42-44
• 3.4 系统数据交换44-48
• 3.4.1 CAD模型数据交换标准44
• 3.4.2 STEP格式文件交换44-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 MECAD系统电子设计模块49-61
• 4.1 创建二维设计环境49-51
• 4.1.1 OCC中的二维术语49-50
• 4.1.2 采用OCC创建二维环境50
• 4.1.3 创建基元50-51
• 4.2 元件符号的表达51-55
• 4.2.1 电子元件数据库的调用51-52
• 4.2.2 DXF文件读取52-55
• 4.3 逻辑电路设计55-60
• 4.3.1 二维元件符号描述55
• 4.3.2 电子设计环境中元件符号的布局55-56
• 4.3.3 逻辑线路绘制56-58
• 4.3.4 逻辑关系计算58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 MECAD系统的集成设计61-83
• 5.1 三维电子元件的表达61-63
• 5.1.1 三维电子元件的描述61-62
• 5.1.2 三维电子元件管脚定位62-63
• 5.2 ECAD文件导入与建模63-68
• 5.2.1 IDF文件格式介绍63-64
• 5.2.2 IDF文件读取64-66
• 5.2.3 电子元件的准确建模66-67
• 5.2.4 逻辑信息的获取与电路的生成67-68
• 5.3 二维平面布局布线68-73
• 5.3.1 根据机械外壳设计电路板68-69
• 5.3.2 电子元件交互式布局69-70
• 5.3.3 二维平面交互式布线70-73
• 5.4 平面最短路径算法的研究73-77
• 5.4.1 Dijkstra算法73-74
• 5.4.2 迷宫算法74-75
• 5.4.3 线探索算法75-76
• 5.4.4 A~*算法76-77
• 5.5 基于A~*算法无网格的二维自动布线77-82
• 5.5.1 可布置区域表示78-79
• 5.5.2 障碍物判断79
• 5.5.3 A~*算法的实现79-81
• 5.5.4 根据路径点生成电路81-82
• 5.6 本章小结82-83
• 第六章 MECAD系统MID设计模块83-95
• 6.1 元件三维交互式布局83-86
• 6.1.1 布线基体几何信息的获取83-85
• 6.1.2 交互式三维布局85-86
• 6.2 交互式三维布线86-89
• 6.2.1 基体面关系86-87
• 6.2.2 鼠标点击获取基体上的点87
• 6.2.3 交互式布线87-89
• 6.3 三维自动布线89-94
• 6.3.1 三维最短路径搜索算法的研究90-91
• 6.3.2 面展开法的A~*算法91-92
• 6.3.3 三维探索的A~*算法92-94
• 6.4 本章小结94-95
• 第七章 总结与展望95-97
• 7.1 总结95
• 7.2 展望95-97
• 参考文献97-101
• 致谢101-103
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：基于Open CASCADE的三维机电集成计算机辅助设计系统-MECAD，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：354321