CAD模型自适应方法研究

发布时间：2020-10-20 18:00

　　 基于实例设计是实现产品快速创新设计的有效方法。然而,目前基于实例设计方法的使用效果尚不理想,其中一个重要的原因是检索获得的设计实例难以根据当前的设计需求进行自适应。目前,对于设计实例的修改,通常需要经过大量的人工交互才能完成,因此非常耗时,严重影响了基于实例设计方法的效率。本文以实现CAD模型实例的自适应为目标,研究如何使得以参数化特征模型和装配模型为主的CAD模型能够根据新的设计需求实现自动修改的方法,以显著提高CAD模型适应的效率和质量,进而有效改善产品在具体化设计和详细设计阶段进行基于实例设计的效果。论文的主要研究工作如下：(1)参数化特征模型自动修改针对参数化特征模型的特点,提出了面向参数化特征模型的自适应方法。首先,提出形状框架概念以及相关的量化描述符,用于确定该类模型之间的对应面；然后,采用一种尺寸约束提升机制,对参数化特征模型中的尺寸约束进行统一表示,并以此为基础来确定模型之间的对应尺寸约束和对应尺寸约束链；最后,通过尺寸值传递实现模型的自动修改。该方法能够实现参数化特征模型高质量的自动修改。(2)装配模型自动修改针对装配模型蕴含机构信息的特点,提出了面向装配模型的层次式自适应方法。首先,提出一种属性运动副图,用于确定装配模型之间的对应构件和对应接口,同时,依据该图实现装配模型的运动语义自动修改；之后,根据几何对应关系和运动语义自适应结果,采用构件布局传递的方式,实现装配模型的几何自动修改。该方法在语义和几何两个层次上实现装配模型的自动修改。(3)参数化特征模型的局部自动修改针对可重用局部的结构特点,提出了参数化特征模型的局部自适应方法。首先,基于种子面过滤算法确定局部之间的对应面；然后,采用局部三维约束图来表示每个局部的形状尺寸和定位信息；最后,基于对应面和局部三维约束图,通过尺寸传递和约束传递分别实现局部形状和定位信息的自动修改。该方法可以有效的实现参数化特征模型可重用局部的自动修改。基于上述研究内容,设计并实现了一个CAD模型自适应原型系统MAdaptation,利用该系统对本文所提出的方法进行了验证。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TP391.72
【部分图文】：

使用案例作为知识，存储新案例的过程即为学习过程。因此，ＣＢＤ从诞生伊始，??便得到大力的研究，特别是在建筑设计领域，相关的工作非常多。一般来说，ＣＢＤ??系统包含两个主要部分，如图１．１所示：设计实例推理／检索（Ｃａｓｅ－Ｂａｓｅｄ??Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ）和设计实例适应（Ｄｅｓｉｇｎ?Ｃａｓｅ?Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）。其中，与设计实例检索相??５??

新的设计需求提供了一个可行的设计起点。通常情况下，该设计实例原有的设计??需求和新的设计需求存在差异，需要对该现有实例进行修改才能完全满足新的设??计需求。据此，如图１．２所示，设计实例适应可Ｗ被看成是修改选中设计实例并??使其适应新的设计需求的一个过程。同时，由于适应是在现有实例的有效性框架??下开展的修改，因此修改的范围和力度越大越容易导致结果实例的有效性无法保??证，因此设计实例适应通常对应微调式的修改。设计实例适应相关的研充工作较??多，例如对建筑设计实例的尺寸、拓扑布局等基于约束求解方式进行修改调整等??［３１－３２］，更多的相关研究内容可Ｗ参考文献［５’８］。??Ａ＾ｉｓｔｉｎＸ??（盖認?／ＭＢｐｔａｔｉｏｎ?ｊ?／?ｆ?Ｄｅｓｉ．?１?｜??ｙ?＇?ｊ?ＨｓｏｌｕｆｏｎｊＩ??＼?Ｃｏｎｔｅｘｔ?ｊ?夕?＼?Ｃｏｎｔｅｘｔ?ｊ??（?Ｎ?／?＂Ｎ??Ｓｅｌｅｃｔｅｄ?Ｄｅｓｉｇｎ?Ａｄａｐｔｅｄ?Ｄｅｓｉｇｎ??Ｌ?Ｃａｓｅ?Ｊ?Ｉ?Ｃａｓｅ?．??图１．２设计实例适应Ｗ??总体而言，不管是何种设计领域，对初始获取的实例开展适应通常都需要解??决Ｗ下两个问题：??？如何确定现有实例与新的设计需求之间的关联关系即如何确定新的设??汁需求和现有实例中设计意图一致的设计部分或设计元素，从而确定现??有实例中待修改的内容．?■??？如何将新的设计需求根据上述关联关系传递（修改）到现有实例中即如??何依据新的设计需求对现有实例中待修改的内容实施修改。??通常而言

该方法利用刚体模型上四元共面顶点沮的距离比值具有仿射变换不变的特??征ＷＳｌ，在对应几何顶点之间加入上述仿射不变性的约束来快速地获得较优的几何??对应关系。图１．４展示了上述方法对于点云模型进行配准的效果示意图。类似地，??Ｍｏｈａｍａｄ等Ｉ４４拖过引入ＰＰ－ｗｉｔｈ来控制四元共面点组距离的分离程度来对４ＰＣＳ??进行了一般化，通过调整分离程度来进一步提高几何对应关系确定的效率。实验??表明，上述方法相对于传统的ＩＣＰ方法而言，可Ｗ在点云表示的刚体模型之间快??速确定凡何对应关系，但该方法需要给定的模型之间本身存在一些重合区域，而??且通常产生的几何对应关系比较粗粒度。??紅Ｓａｍｐ山塔????２ｂ．?Ｆ巧扣ｒｅ?Ｍａｔｅ姑巧?４－知拉１幻虹ｇ?５．?Ｒｉｍｉｎｇ??講變梦町１烏１。！＇哉－Ｓ三：乂?．?？＇？刀??謬最纖＇、．私’喚圏??图１．５采用分段配准方式建立几何对应关系ＩＡＳＩ??当待配准的模型之间存在变形时，上述用于刚体模型的约束便不再适用。考??１１??
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本文编号：2848980