方媛媛[1]2003年在《基于细胞元的约束模型及求解的研究》文中进行了进一步梳理近年来，CAD软件结构正在经历着重大变革，正在从以实体造型为中心的“几何CAD”发展到以特征造型和约束造型为中心的“应用CAD”。作为CAD系统的重要组成部分，约束造型技术近年来得到普遍重视，提出了一些实用的解决方案，大大促进了CAD的变革和应用。同时，将细胞元模型的思想引入设计系统中，使得特征具有可调整性，提高了系统设计效率。因此，基于细胞元模型的语义特征造型已成为当今CAID系统的主要研究的方向之一。HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计系统）是一种基于特征的参数化造型设计系统。该系统在基于B-rep、CSG树和特征描述树（FDT）的混合模型基础之上，利用重用CSG树与特征描述树的技术，来完成实体模型的设计与编辑工作。但在特征造型过程中，随着造型体数目的增加，设计模型将变得越来越复杂，由此导致了系统设计效率的降低。为了能够正确地维护设计者的设计意图和满足用户的需求，本文在原系统的基础之上，提出了基于细胞元的特征约束模型，并给出了在拓扑元素编码与约束关系管理体系之下，特征拓扑元素编码和约束关系管理的方法。同时对系统原有约束求解进行了研究，并在原有方法基础之上提出了一套新的优化求解算法，即先确定约束问题的类型，然后结合同伦算法进行求解。
王远志[2]2005年在《特征模型重构与历程顺序无关的研究》文中指出语义特征造型系统采用完全语义约束定义特征和构建模型,能够全面地满足工程设计人员的各种意图,但是它较之以前的基于参数,基于历程的特征造型要复杂得多。它在底层采用特征依赖图保存数据模型,中层用细胞元模型作几何模型,在用户层用视图模型表示。模型设计是不断修改的过程,有修改就会有模型的重构,因此语义特征造型系统的重构是系统的重要部分。在重构过程当中,语义特征造型既要保证产品模型的可编辑性和易编辑性,又要保证编辑后的模型重构的高效性和语义一致性。模型重构中最关键的问题就是如何保持特征语义一致性,如何维护设计者的设计意图,如何保证产品信息的稳定性和完整性,以及如何提高模型的重构效率,并最终做到与历程顺序无关等。本课题将从理论和系统设计开发两个方面对模型重构中的关键技术进行深入的研究,把细胞元几何模型和特征依赖图数据模型结合起来统一进行分析,提出语义特征造型在模型重构过程中的新方法和新思想并给出相关算法。内容主要包括:基于完全约束的特征语义的分析,特征依赖关系图的更新与分析,细胞元几何模型的重构,重构顺序的分析研究,以及与历程顺序无关的约束求解算法。它使该系统趋向完整,更加稳定和实用。本文的研究成果可在HUSTCAID系统中得到实现,从而加速高质量产品的设计速度并为企业创造有形可观的经济效益,而且将在计算机图形学和CAD 这一领域对国内乃至国际将产生一定的影响,促进CAD 技术的更进一步发展。
王少威[3]2004年在《语义特征模型中重构机制的研究》文中进行了进一步梳理语义特征造型系统采用完全语义约束定义特征和构建模型,能够全面地满足工程设计人员的各种意图,但是它较之以前的基于参数,基于历程的特征造型要复杂得多。在底层它用特征依赖图作为数据模型,在中层用细胞元模型作几何模型,在用户层用视图模型表示。模型设计是不断修改的过程,有修改就会有模型的重构,因此语义特征造型系统的重构是系统的重要部分。在重构过程当中,语义特征造型既要保证产品模型的可编辑性和易编辑性,又要保证编辑后的模型重构的高效性和语义一致性。模型重构中最关键的问题就是如何保持特征语义一致性,如何维护设计者的设计意图,如何保证产品信息的稳定性和完整性,以及如何提高模型的重构效率等。本课题将从理论研究和系统设计两个方面对模型重构中的关键技术进行深入的研究,把细胞元几何模型和特征依赖图数据模型结合起来统一进行分析,提出语义特征造型在模型重构过程中的新方法和新思想,并给出相关算法。内容主要包括:特征依赖关系图的分析与更新,细胞元几何模型的更新与分析,更新顺序的分析研究,以及网络协同设计模型的重构等。并在理解HUSTCAID系统的现有数据结构和算法的基础上,给出新的算法,并用VC++语言描述。它使该系统趋向完整,更加稳定和实用。本文的研究成果可在HUSTCAID系统中得到实现,从而加速高质量产品的设计速度,并为企业创造有形可观的经济效益,同时在计算机图形学和CAD这一领域对国内乃至国际将产生一定的影响,可促进CAD技术的更进一步发展。
李素慧[4]2009年在《语义特征造型中直接操作方法的研究》文中研究指明在目前的商业特征造型系统中,对特征的直接操作还没有得到广泛的应用。结果,重复的设计过程不仅耗时还导致不能实时有效的得到反馈,缺乏对设计结果的洞察,对特征的互操作也缺少直观性。导致这些结果的一部分原因是由于当前约束求解的速度慢,另一部分原因是由于缺乏互操作方法。首先,本文分析了语义特征造型系统中直接操作的过程,提出一个允许用户在特征模型上直接选择并修改特征参数的方法,该方法能够让用户对参数值的改变交互地进行,并将模型变化的结果实时地反馈给用户。当用户对模型改变的结果感到满意的时候,便可以选择提交本次参数的改变,然后让系统检查整个模型的有效性。这种方法中关键的地方是能够对特征模型的改变所造成的影响提供实时的反馈,而为了支持对特征参数值交互的修改,每秒钟要产生多次可视的反馈,所有的约束必须以同样的速度进行求解。因此在分析直接操作模型特点的基础之上,提出了基于细胞元的局部化操作思想,并给出了一个局部化的算法以及相关的数据结构。其次,本文描述一种新的约束求解器,用于求解特征交互过程中两个特征形状在空间上发生重迭的约束。这个约束求解器建立在对特征模型的参数空间进行取样的基础之上,并且为了找到一个有效的模型,利用蒙特卡罗技术来减少样本数据量,该方法较传统的利用约束转换的方法提高了效率。最后,为增强直接操作过程中的直观性,本文在最后为实型的特征参数提供了强有力的各种3D句柄,以及为所有的特征操作提供了预先审查的透明体,并介绍了在直接操作中如何使用这些句柄。
张磊石[5]2010年在《语义特征造型及约束求解的研究》文中提出二十世纪90年代,CAD技术正从以实体造型为核心的“几何CAD”向以语义特征造型为中心的“应用CAD”发展。作为CAD系统的重要部分,约束求解技术得到越来越多的重视,提出了各种解决对策,这些关键技术的发展促进了CAD的改革。与此同时,创新的定义特征的策略使得特征具有修改的灵活性,加速了系统设计的速率。由此得出,语义特征造型将成为新一代CAID系统的主要发展方向。根据语义特征模型的操作方法,提出在造型过程中的直接操作和维护机制。首先将直接操作总结为:平移变换、比例变换、旋转变换等叁种操作方法。其次在直接操作过程中,根据拓扑元素的属性变化情况,判断出如果没有发生拓扑结构的改变,那么直接通过约束求解得到结果模型并显示出来。如果拓扑结构发生了改变,建立特征修改优先标准,根据准则生成正确的结果模型。最后提出在模型操作过程中的有效性检查和维护方法。提出了一种改进的混沌搜索算法,并将该算法和遗传算法相结合产生了变尺度混沌遗传算法。该算法的优点是在不改变遗传算法搜索机制的同时,根据搜索进程,不断缩小优化变量的搜索空间及调节系数,引导种群进行新一轮进化,产生更优的最优个体,在一定程度上改善了遗传算法的性能。但是在进一步分析其本质,发现其中存在很大的重复性操作,没有考虑它们之间在优化过程中的某些重复步骤。对此算法进行讨论并对其进行优化。利用遗传算法在初期收敛速度快的特点进行初步搜索,当算法陷入局部最优或找到较优解时,应用改进的混沌搜索策略激活并进行精细搜索,从而准确地找到最优解。
高雪瑶[6]2009年在《语义特征造型的与历程无关技术的研究》文中研究说明特征造型技术能够为设计人员提供特定领域内高层次的概念设计与功能设计。传统的造型技术与参数化、变量化技术相结合,构成参数化、变量化特征造型系统。这类系统依赖于特征的创建历程,在设计后期,若要对产品模型进行修改,就需要按照设计历程完全重现一遍设计过程,导致模型设计的效率很低。与历程无关的造型技术是特征建模技术的补充。在与历程无关的造型系统中,设计人员只需关注最终的设计结果,而不必顾及设计的过程。研究与历程无关的特征造型技术,提高造型系统的操作灵活性和造型效率,是造型系统的一个新的发展方向,具有重要的理论意义和实际应用价值。对此,本文从以下几方面进行了研究:1.根据与历程无关造型的动态、可逆的特点,提出一种基于特征的拓扑元素命名与编码方法。特征的语义与属性在建模过程中保持不变,利用特征名对特征的拓扑面进行命名,然后根据拓扑边和拓扑点的邻接面对边和点进行命名。对于分裂的子面,以特征名为基础按照子面在父面参数域上的顺序对子面进行排序,对子面进行区分。当拓扑边发生分裂或曲面相交产生多条交线时,提出利用参考线进行区分的方法。根据拓扑元素的命名与标识方法,归纳出一种统一格式的拓扑元素编码方法。并提出虚拓扑元素和子边的概念,针对与历程无关模型操作的特点,根据虚拓扑元素和子边的定义方法,提出拓扑元素的继承、分裂与重合操作方法,通过保留模型中拓扑元素间的拓扑关系,实现与历程无关的模型操作过程。2.根据特征模型的操作方法,提出在模型编辑、修改过程中的模型处理与维护方法。将与历程无关的特征模型操作归纳为:平移、拉伸、旋转叁种操作方法。对直接受模型操作影响的特征(或部分模型),若没有发生拓扑结构的改变,则直接通过约束求解得到结果模型并予以显示;若发生了拓扑结构的改变,则利用拓扑元素编码方法进行处理,对于分裂的拓扑元素,根据继承规则与分裂操作方法进行处理;对发生重合的拓扑元素,利用子边及虚拓扑元素进行重合操作的处理。对于间接受模型操作影响的特征(或部分模型),提出利用特征依赖图分析相关特征间存在的依赖关系,建立动态的特征修改优先准则,给出特征优先级的性质,根据特征修改优先准则和优先级性质生成正确的结果模型。并提出在模型操作过程中的有效性检查与恢复方法。3.建立与历程无关的模型修改过程中的约束求解机制。以几何实体的欧拉参数表达为基础,建立几何约束的基本定义,并推导常用工程几何约束的代数表达方程,以建立几何约束的数学模型。将几何约束的代数方程组转化为优化问题并利用优化法求解问题的解。提出了一种改进的混沌搜索策略,并将该方法与粒子群算法相结合,利用粒子群算法在初期收敛速度快的特点进行初步搜索,当算法陷入局部最优或找到较优解时,利用改进的混沌搜索策略激活并进行精细搜索,从而准确地找到最优解。4.研究了在与历程无关的造型过程中,特征模型的更新及显示策略。提出将模型的处理过程划分为“预处理”和“实际求解”两步的方法。用特征依赖图(FDG)存储特征信息及特征间的依赖、约束关系,提出将特征依赖图分解为受修改参数影响的“宏几何体”(由相关集确定)和不受影响的刚性体两部分。“宏几何体”是约束求解的主体,将其用几何约束图来表示,图中的每一个约束关系可由约束表达式来表示,并在局部坐标系下进行求解,并研究了在几何约束图中更新求解结果的方法。最后研究了将本文系统用于协同设计的方法。
邢丽伟[7]2010年在《基于细胞元的语义特征造型重构机制的研究》文中研究说明在定义特征以及进行模型构建时,语义特征造型系统是采用完全语义约束的。这种方式可以比较全面地满足工程设计人员的意图,但是,与以往基于参数基于历程的特征造型相比,它更为复杂。该系统使用特征依赖图(FDG)在底层保存数据模型,中层几何模型采用细胞元模型,而在用户层采用视图模型来进行表示。设计模型的过程是一个不断进行修改的过程,而修改就会涉及到模型重构。因此,语义特征造型系统的重构对系统来说是非常重要的。在整个的重构过程中,语义特征造型需要保证产品模型的可编辑性、易编辑性以及高效性和语义一致性。所以,如何维护设计者的设计意图,保证特征语义的一致性以及产品信息的稳定性、完整性等等都是模型重构当中的关键问题。本课题将对模型重构过程中的关键技术从理论及实际的系统设计开发方面进行深入研究,将细胞元几何模型与特征依赖图数据模型相结合,对基于完全约束的特征语义、特征依赖图、基于细胞元的几何模型重构、重构顺序等进行深入分析探讨,进而提出语义特征造型系统在模型重构方面的新的方法、思想以及相应的算法。本文提出一种新的解决几何约束系统的构造求解方法。这是一种基于簇改写的求解器,新的解决方法扩展了可被解决的问题的种类,同时保持了簇改写方法的优点。这可使许多那些不能被分解为刚性簇的问题得以解决,而不用求助于那些复杂的代数解决方法。本文的研究成果在HUSTCAID系统中得以实现,使得系统更加趋于完整、实用和稳定。从而,提高了产品设计速度,有利于企业经济效益的提高,同时,在计算机图形学与CAD领域上也带来了一定影响,促进了CAD技术的发展。
金钊[8]2010年在《基于语义特征的集合造型研究》文中研究说明计算机辅助设计系统目前应用于大部分工程和设计学科,如机械工程,电气工程,航空航天工程,工业设计和建筑设计等。目前流行的实体造型系统是特征造型系统。我们使用计算机辅助设计系统是因为它能够在没有建立物理原型的情况下对产品进行修改和分析,另一个重要原因是计算机辅助设计系统可以进行集合造型,使模型可以重复利用,降低设计环节的成本。论文主要研究集合造型方法,在语义特征造型的基础上提出完整的集合模型定义,论文的主要工作如下:1.深入分析和研究现有计算机辅助设计系统的优缺点,在语义特征造型及细胞元概念的基础上,结合模型的几何约束和拓扑约束,提出一种新的集合模型定义方式,使集合模型的定义具有准确性和持久性,并且解决模型定义的参数范围问题。2.通过对模型几何约束的分析,提出了新的模型几何约束表示方法,将模型的几何约束分为叁类:完整约束子集、拓展子集和放射子集。通过对这叁类子集的求解,达到对模型几何约束求解的目的。3.通过对模型拓扑约束的分析,提出一种针对于特征模型的拓扑约束求解方法,将模型的拓扑约束做布尔型变量映射,把拓扑约束求解问题转化成布尔可满足性问题进行求解,从而解决模型拓扑约束问题。4.结合提出的模型定义方法,应用于现有计算机辅助设计环境当中进行试验,将得出的性能报告和测试结果进行分析,找出方法中存在的不足。
李晓红[9]2004年在《语义特征造型系统中特征相互作用机制的研究》文中研究说明特征造型技术是面向制造全过程的,是CAD发展的一个重要里程碑,它使CAD/CAPP/CAM的真正集成化成为可能,为解决产品从设计到制造的一系列问题奠定了理论和技术基础。 语义特征造型是一种可以声明的造型方法,它不但能提供定义良好的特征语义的详细描述,同时能有效地维护造型过程的整个语义。事实上,语义特征造型系统一个基本思想就是在一个特征模型中把形状信息与功能信息有机地联系在一起,共同构成特征的语义。Bidarra, R.等人研究了特征语义即特征类的详细描述并指出语义特征造型系统的最终目的是维护特征模型的有效性。特征语义的详细描述是由叁部分组成的:⑴特征的参数化形状:由特征形状的元素、参数和属性构成;⑵特征的有效性条件:由各种约束,即代数约束、尺寸约束、语义约束、相互作用约束组成;⑶ 用户输入数据的接口:由几何约束、依附约束组成,它们用来确定该特征的方向和位置。在特征类中嵌入有效性标准使得特征具有可调整性,提供形状继承和形状组合机制,使复合特征及自定义特征能正确生成,从而提高了系统设计效率,增强了特征造型能力。特征模型有效性维护是为了保证模型中所有的特征必须符合特征类中描述的特征语义而进行的对每个造型操作的监测过程。有效性维护的两个基本原则是:⑴一个被认为是有效的造型操作应该产生一个满足所有约束的特征模型,这样才能保证模型中的每个特征都体现了那一时刻设计者的设计意图;⑵当一个无效的造型操作后,用户应该收到用于解决约束冲突的帮助。维护特征模型的有效性即特征语义的有效性是借助于使用有效性约束来进行的,这些约束是特征定义的一部分,在创建特征和随后的造型阶段,通过检查这些约束是否满足即约束之间是否发生冲突来说明该特征是否有效,而许多有效性冲突即约束冲突都是由特征相互作用引起的。因此在语义特征造型系统中,特征相互作用起着非常重要的作用,无论是特征类的描述还是特征模型的有效性维护都离不开特征相互作用。针对目前语义特征造型系统中存在的“特征语义不能很好地维护主要是由于特征相互作用的分类不完整造成的”这一问题,本人从研究特征间发生的<WP=5>相互作用机制入手,借助于面向对象的思想,依据特征相互作用的定义极其影响,提出了全新的特征相互作用的分类方法,确定了特征相互作用的范围,描述了特征相互作用管理器在特征模型有效性维护中的作用及工作过程,提出了HUST-CAID系统中语义特征相互作用机制解决方案,并用实例加以说明,进一步指出了下一步的研究重点。方法中引入的面向对象技术最终保证了语义特征造型系统中特征语义的一致性和有效性。
王晓枫[10]2004年在《语义特征造型的自动调整策略及约束求解机制的研究》文中进行了进一步梳理特征造型技术是新一代CAD/CAM集成系统的关键技术之一,是产品模型技术的核心。建立基于特征的统一而完备的产品信息模型,能够从根本上解决产品在设计、生产、质量控制和组织管理等各个环节的数据交换和共享问题。同时,将参数化技术引入设计系统中,使得特征具有可调整性,提高了系统设计效率。因此,基于特征的参数化技术已成为当今CAID系统的主要依赖手段之一。HUST-CAID(哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计系统)是一种基于特征的参数化造型设计系统。该系统在基于B-rep、CSG树和特征描述树(FDT)的混合模型基础之上,利用重用CSG树与特征描述树的技术,来完成实体模型的设计与编辑工作。但在特征造型过程中,随着造型体数目的增加,设计模型将变得越来越复杂,由此导致了系统设计效率的降低。为了能够正确地维护设计者的设计意图和满足用户的需求,本文在原系统的基础之上,提出了特征造型的定义及确认方案,给出了特征造型的自动调整策略,提出了系统原有管理体系之下约束关系管理的方法。同时对系统原有约束求解和特征编辑过程进行了研究,并在原有方法基础之上提出了一套新的求解方法。
参考文献：
[1]. 基于细胞元的约束模型及求解的研究[D]. 方媛媛. 哈尔滨理工大学. 2003
[2]. 特征模型重构与历程顺序无关的研究[D]. 王远志. 哈尔滨理工大学. 2005
[3]. 语义特征模型中重构机制的研究[D]. 王少威. 哈尔滨理工大学. 2004
[4]. 语义特征造型中直接操作方法的研究[D]. 李素慧. 哈尔滨理工大学. 2009
[5]. 语义特征造型及约束求解的研究[D]. 张磊石. 哈尔滨理工大学. 2010
[6]. 语义特征造型的与历程无关技术的研究[D]. 高雪瑶. 哈尔滨理工大学. 2009
[7]. 基于细胞元的语义特征造型重构机制的研究[D]. 邢丽伟. 哈尔滨理工大学. 2010
[8]. 基于语义特征的集合造型研究[D]. 金钊. 哈尔滨理工大学. 2010
[9]. 语义特征造型系统中特征相互作用机制的研究[D]. 李晓红. 哈尔滨理工大学. 2004
[10]. 语义特征造型的自动调整策略及约束求解机制的研究[D]. 王晓枫. 哈尔滨理工大学. 2004
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