语义特征造型系统中相交特征识辨机制的研究

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。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三部分组成的：(1)特征的参数化形状：由特征形状的元素、参数和属性构成；(2)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；(3)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：(1)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；(2)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。 针对以上分析，本课题通过对新一代的语义特征模型的分析，参考Bidarra等的研究成果，运用有效性标准，确立语义特征造型中相交特征识辨的方法，借助于约束解决方案，建立相交特征识辨机制的理论，维护特征模型的有效性，从而提高产品模型的可编辑性和易编辑性。基于上述研究成果，对自主开发的计算机辅助工业造型系统(HUST-CAIDS)做进一步的改进和完善，使CAID的产品设计更符合工程设计人员的需要。CAID系统是面向机械产品工业造型设计软件系统，它缩短了产品开发设计周期，提高了产品的附加值。通过本课题在这方面的深入研究，为语义特征造型的关键技术和国产CAD软件开发提供一套新理论和方法，并且使CAID软件系统更能面向用户的需要，以产生巨大的经济效益和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1本研究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概述

1.2.2特征造型系统的研究现状与分析

1.3 HUST-CAID系统简介

1.4本研究课题的来源及主要研究内容

1.4.1课题来源

1.4.2主要研究内容

第2章基于历史的特征造型系统中拓扑元素的命名与识辨机制

2.1概述

2.2相关工作分析

2.3拓扑元素命名和辨识方法概述

2.4拓扑元素的命名方法

2.5拓扑元素的辨识机制

2.6本章小结

第3章HUST-CAID语义特征造型系统

3.1 HUST-CAID参数化造型系统概述

3.2 HUST-CAID语义特征造型系统的体系结构

3.2.1 HUST-CAID语义特征的定义及表示方法

3.2.2 HUST-CAID语义特征造型系统的体系结构

3.3本章小结

第4章HUST-CAID语义特征造型系统中相交特征识辨机制的探讨

4.1自动特征识别研究现状

4.2特征识别的方法

4.2.1基于边界匹配的特征识别

4.2.2基于体分解的特征识别方法

4.2.3基于痕迹的特征识别方法

4.2.4混合式的特征识别

4.3自动特征识别系统

4.4特征识别在工程中的应用

4.5本章小结

第5章HUST-CAID语义特征造型系统中相交特征识辨机制的研究

5.1基于细胞元的语义特征造型系统

5.1.1语义特征造型

5.1.2特征依赖图

5.1.3细胞元模型

5.2基于神经网络的相交特征识别

5.2.1相交特征的形成

5.2.2神经网络识别研究

5.2.3 RBF神经网络

5.2.4加工特征和特征编码

5.2.5神经网络网络结构设计和训练

5.2.6相交特征的识别

5.2.7识别实例

5.3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