概念设计自动化软件DARFAD与其它系统的集成技术研究

摘要

概念设计自动化软件ACIS-DARFAD借助于生物生长的机理，提供产品设计从无到有、零件从少到多、表面从初级到高级、结构从简单到复杂的进化模式。生长型设计模式的出发点是已有产品的需求原型。本文从已有产品出发，以STEP中性文件为交换机制，从中性文件中提取3-D产品模型的数据信息，应用ACIS API函数重建，并转化成基于功能表面的产品装配模型，进而通过逆向设计得到产品的需求原型，实现了ACIS-DARFAD软件与其他系统的信息集成。 本文建立了基于STEP的面向对象的产品装配模型。首先将STEP中性文件的实体数据信息映射为一系列的C++类结构，保存在一个链表中。然后根据面向对象的思想采用C++语言建立基于边界表示法(B_rep)的产品信息模型的类结构，将中间文件的几何和拓扑关系信息读入到相应的类结构中，建立了几何和拓扑关系信息的关联。最后采用ACIS API绘图函数实现三维产品模型的重建，在ACIS环境下进行产品几何模型的显示。 实现了ACIS几何模型向ACIS-DARFAD的基于功能表面的产品装配模型的转化。首先在ACIS数据信息的基础上，采用宽度优先算法实现装配关系的查找，根据装配体的几何信息自动识别装配关系。然后对识别出的装配关系进行存储，将ACIS中的零件类、表面类转化成基于功能表面产品装配模型中的零件类和功能表面类，向PartNet网络结构中添加零件与零件、表面与表面之间的关系。然后，对生长型设计过程进行回溯，通过功能模式之间的耦合作用实现对需求原型的反求。提供了一条从已有产品到创新产品的实用设计技术途径。 最后，阐述了系统的功能、模块设置、系统开发技术和运行环境。并以机械带传动结构为例进行STEP后置处理器功能的验证；以活塞半精镗工序夹具为例，详细介绍了产品装配模型的转化和产品原型的反求过程，验证了本文理论研究与技术实施的正确性和实用性。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2产品概念设计研究综述

1.2.1产品概念设计概述

1.2.2计算机辅助概念设计的研究现状

1.3相关技术的研究概述

1.3.1基于STEP的集成系统

1.3.2装配建模的研究现状

1.3.3逆向工程的研究现状

1.4课题的主要研究内容

第2章基于ACIS的产品概念结构生长型设计基础

2.1生长型设计相关理论

2.1.1分解重构理论

2.1.2功能表面

2.1.3广义定位原理

2.1.4概念结构生长型设计

2.2 ACIS几何平台

2.2.1 ACIS概述

2.2.2 ACIS的几何和拓扑

2.2.3实体对象和属性

2.2.4 ACIS的开发接口

2.3基于功能表面的产品装配结构模型

2.3.1功能表面类

2.3.2产品装配结构模型

2.4本章小结

第3章STEP中性文件的信息提取与图形显示

3.1STEP标准概述

3.1.1 STEP标准的组成和体系结构

3.1.2 STEP标准各组成部分概述

3.2 STEP中性交换文件

3.2.1应用协议AP203简介

3.2.2 AP203的扩展边界表示法

3.2.3 STEP中性文件结构

3.3 STEP文件的信息提取与装配模型的建立

3.3.1 STEP文件中的实体描述到C++的映射

3.3.2零件级中间文件中几何与拓扑关系的提取

3.3.3装配级中间文件中几何与拓扑关系的提取

3.4图形显示模块的设计

3.4.1 ACIS的几何造型方法

3.4.2图形显示模块设计

3.5本章小结

第4章产品装配模型的转化和逆向设计

4.1产品装配模型的自动转化

4.1.1装配关系识别算法

4.1.2装配关系识别算法流程

4.1.3概念装配结构信息的获取和存储

4.2表面关系的添加与删除

4.3产品需求原型反求

4.4产品运动仿真

4.4.1零件模型的离散化

4.4.2 VRML基于顶点的几何体建模

4.4.3动态仿真的实现

4.4本章小结

第5章系统应用实例

5.1系统实现的技术途径

5.1.1系统软件程序编制

5.1.2系统运行软、硬件环境

5.2系统运行实例

5.2.1中性文件的信息提取与图形显示

5.2.2产品概念装配结构模型的转化

5.2.3产品需求原型的反求

结论与展望

参考文献

致谢