特征模型直接操作中约束求解方法的研究

摘要

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。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。 在当前商业的特征模型系统中，对特征模型直接操作还没有得到广泛的应用。部分原因是由于系统对约束的强烈依赖，部分是由于当前约束求解器速度的缓慢。针对以上问题，本文提出了在特征模型直接操作中约束求解的新方法。 首先对特征模型直接操作进行了研究，把对特征模型的直接操作分为选择阶段和交互阶段，并提出了具有几何意义的3D特征句柄。针对特征模型直接操作的特点，提出了特征模型交互修改特征参数时约束求解的一种新思想。这种思想把原始约束模型编辑成操作约束模型，把高层约束图映射为底层约束图，并且把模型中的约束分为刚性约束和非刚性约束。基于约束求解器驱动的模型编辑方法，通过合并模型中的刚性约束最大限度地减少需要求解的约束的数目。针对模型中的欠约束和过约束，采用基于自由度分析的方法。这样在交互的修改特征参数时，能够实时地对约束进行求解，不仅使操作结果具有直观性还能够及时地反馈给设计者，并且使设计者对操作过程有深刻地洞察。并将该技术初步应用到HUST-CAID系统对约束的求解方案中。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1本课题的学术背景及其理论与实际意义

1.2国内外文献综述

1.2.1国内外相关领域研究状况

1.2.2国内外相关技术发展现状

1.3课题来源及主要研究内容

1.3.1课题来源

1.3.2主要研究内容

第2章特征模型理论的分析与HUST-CAID系统

2.1特征的概念与分类

2.2特征之间的约束关系及求解方法

2.2.1约束的概念及分类

2.2.2约束的求解方法

2.3基于约束满足的有效性维护机制

2.4 HUST-CAID系统简介

2.5本章小结

第3章特征模型直接操作的分析与研究

3.1引言

3.1.1特征模型

3.1.2传统特征操作的局限性

3.2对特征模型的直接操作

3.2.1特征操作阶段分析

3.2.2约束管理器

3.3特征句柄的类型

3.4特征交互措施

3.5本章小结

第4章特征交互中产生操作约束模型

4.1引言

4.2直接操作中模型的有效性维护

4.3约束求解器驱动的模型编辑

4.3.1产生操作约束模型

4.3.2使用操作约束模型

4.4本章小结

第5章基于自由度分析的约束求解机制

5.1自由度分析

5.1.1活动分析

5.1.2场所分析

5.2特征依赖图

5.3过约束模型

5.4欠约束模型

5.5本章小结

第6章HUST-CAID系统中直接操作的约束求解分析

6.1 HUST-CAID系统

6.1.1 HUST-CAID系统中的特征类

6.1.2高层约束图

6.2求解的具体实现过程

6.2.1 Kramer图

6.2.2高层约束图到Kramer图的映射

6.2.3 Kramer求解策略

6.3运算法则

6.3.1产生预处理Kramer图

6.3.2使用预处 Kramer图

6.4技术性能分析

6.5实例分析

6.6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢