基于细胞元的语义特征造型重构机制的研究

摘要

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。
　　 本文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。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 CAD技术的产生与发展

1.2 CAD几何造型技术的发展

1.3 HUSTCAID系统概述及其重构机制研究现状

1.3.1 HUSTCAID系统概述

1.3.2 模型重构机制的相关研究

1.4 本课题的来源及研究内容

1.4.1 课题来源

1.4.2 立论的目的和意义

1.4.3 研究基本内容

第2章 基于完全约束的特征语义和语义特征

2.1 引言

2.2 特征语义约束

2.3 基于约束的特征及其定义

2.3.1 定义特征的几何形状

2.3.2 定义特征的有效性标准

2.4 约束求解方法

2.5 约束求解稳定性的分析

2.5.1 HUSTCAID约束求解的稳定性

2.5.2 过约束和欠约束的求解

2.6 本章小结

第3章 基于特征依赖图的特征造型建模与重构

3.1 引言

3.2 特征依赖图(FDG)及其数据结构

3.2.1 特征依赖图的概念

3.2.2 特征依赖图的数据结构

3.3 基于特征依赖图的数据模型更新

3.3.1 特征操作

3.3.2 约束操作

3.4 本章小结

第4章 细胞元几何模型的重构理论

4.1 引言

4.2 细胞元几何模型

4.2.1 基于细胞元模型的产品模型体系结构

4.2.2 基于细胞元的语义特征造型

4.3 细胞元模型的操作

4.4 细胞元模型的重构

4.4.1 细胞元模型重构方式

4.4.2 细胞元属性的确定

4.4.3 细胞元模型特征优先级的标准

4.5 本章小结

第5章 重构顺序的分析与语义一致性的维护

5.1 引言

5.2 模型的重构顺序

5.3 重构过程中有效性的维护

5.3.1 有效性维护的含义

5.3.2 有效性检查

5.3.3 有效性维护

5.4 本章小结

第6章 非刚性簇改写方法求解几何约束系统

6.1 引言

6.2 基本原理及问题的提出

6.3 簇的定义及表示

6.4 改写算法

6.4.1 二维改写规则

6.4.2 二维／三维改写规则

6.4.3 三维改写规则

6.5 改写实例

6.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢