基于局部特征识别的特征有效性维护和特征模型转换研究

摘要

全文的组织结构如下:第一章是绪论,首先简要回顾了CAD技术的发展历史并指出了其发展趋势;介绍了特征技术中的基本概念和基础知识;以特征识别、特征设计、特征转换和基于特征的产品多领域模型为主题详细介绍了特征技术的研究现状;分析了许多典型研究工作的特点及存在的不足;指出了现有特征技术存在的六个需要进一步解决的问题;最后介绍了该文的主要研究目标和研究内容.第二章提出了一种拓扑元素命名与辨识的新方法.每个拓扑元素名包括标号和局部拓扑信息两部分.首先介绍拓扑元素的标号生成方法;利用面的方向性定义了三类面面进出关系,并通过拓扑元素的相邻面及其进出关系来表示拓扑元素的局部拓扑信息;建立在影响特征和影响面等新概念的基础上,提出影响特征集、影响面集、非影响面集的子集关系原则进行拓扑元素辨识.该方法的主要特点是在特征模型编辑后物体的拓扑结构发生变化时能有效地辨识出满足用户意图的拓扑元素.为避免大量的求交运算,提高相交特征检查与判别的效率,第三章提出了一个基于拓扑元素命名的相交特征快速检查与判别的方法.该方法通过一系列的查找代替布尔运算来提高相交特征的检查速度.第四章首次提出了局部特征识别的概念和方法.首先介绍了我们提出局部特征识别的背景以及局部特征识别技术的基本含义和特点;概述了我们早些时候提出的基于最小条件子图的特征识别方法.局部特征识别方法通过改进基于最小条件子图的特征识别方法得到.第二、三、四章的研究是第五、六两章关于特征有效性维护和特征转换技术研究的基础.第五章从设计人员的需求出发提出了一种其核心基于扩展属性邻接图的特征有效性条件表示方法和一个基于局部特征识别的特征有效性维护新方法.该方法不仅能自动提示用户特征模型中的特征是否有效,更能指出有效性被破坏的特征的新状态以支持基于用户设计意图进行特征有效性维护.第六章讨论了特征转换问题,该文提出了一个基于局部特征识别的从设计特征模型到加工特征模型的逐步转换新方法.首先概念该方法的基本思想和总体框架;而后详细介绍该方法中的一个核心结构动态关联表的结构和创建过程;接着阐述根据动态关联表中信息确定识别区域的方法,再介绍通过局部特征识别逐步更新加工特征模型的具体方法.第七章介绍了作者完成的一个具有特征有效性维护和自动特征转换功能的集成化特征造型原型系统—ZDFMS系统.该系统具有几何造型、特征造型、特征有效性维护、特征识别和特征转换等功能.这一章介绍了ZDFMS系统的几何造型平台ACIS 3D Toolkit;阐述了ZDFMS系统的系统结构、系统实现中的核心数据结构及其关键实现方法;通过图例介绍ZDFMS的系统界面和设计过程中的具体操作.作者在第八章对全文进行了总结,阐明了该文研究的热点,指出了目前工作中尚存在的不足与问题,并对今后的研究工作进行了展望.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 CAD简史和发展趋势

1.2特征技术概述

1.2.1特征技术简史

1.2.2特征概念

1.2.3特征的属性

1.2.4特征的分类

1.2.5特征建模方法

1.3特征技术研究现状

1.3.1自动特征识别技术

1.3.2基于特征的设计技术

1.3.3特征转换(映射)技术

1.3.4基于特征的产品多领域模型研究

1.4现有特征技术存在的主要问题

1.5本文的研究目标和研究内容

1.6小结

第二章基于历史的特征造型系统中拓扑元素的命名与辨识机制

2.1引言

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

2.4.1拓扑元素的标号

2.4.2拓扑元素的局部拓扑信息

2.5拓扑元素的辨识机制

2.5.1子集关系原则

2.5.2点的辨识方法

2.5.3边的辨识方法

2.5.4面的辨识方法

2.6拓扑元素命名和辨识机制的实现

2.7实例

2.8小结

第三章基于拓扑元素命名的相交特征的快速检查与判别方法

3.1引言

3.2设计特征相交分类

3.3虚特征判别

3.4非包含相交特征检查

3.5面合并情况的处理方法

3.6实例

3.7小结

第四章局部特征识别技术

4.1引言

4.2基于最小条件子图的特征识别方法

4.3基于图匹配的局部特征识别方法

4.3.1特征有效性维护中的局部特征识别技术

4.3.2特征转换中的局部特征识别技术

4.4局部特征识别实例

4.5小结

第五章基于局部特征识别的特征有效性维护方法

5.1引言

5.2相关工作分析

5.3特征有效性条件及其表示

5.3.1特征有效性条件的分类

5.3.2特征有效性条件的表示

5.4基于局部特征识别的特征有效性维护方法概述

5.5基于局部特征识别的特征有效性检查方法

5.5.1特征的参数有效性检查

5.5.2特征的全局有效性检查

5.5.3基于局部特征识别的拓扑有效性检查

5.5.4基于局部特征识别的特征合并检查

5.6基于用户意图的有效性修复方法

5.7实例

5.8小结

第六章基于局部特征识别的设计特征模型到加工特征模型的逐步转换

6.1引言

6.2相关研究工作

6.3加工特征模型的逐步生成方法概述

6.4动态关联表

6.4.1基于拓扑元素变化情况的拓扑元素分类

6.4.2动态关联表结构

6.5动态关联表的建立

6.6确定识别区域

6.7通过局部特征识别更新加工特征模型

6.8加工特征模型的逐步生成过程的实例描述

6.9实例

6.10小结

第七章具有有效性维护和特征转换功能的特征造型原型系统

7.1引言

7.2 ACIS 3D Toolkit简介

7.2.1 ACIS开发接口

7.2.2 ACIS三维物体表示

7.2.3 ACIS的属性类

7.3 ZDFMS系统结构

7.4系统实现

7.4.1设计特征定义

7.4.2拓扑元素名

7.4.3加工特征模型

7.4.4 ZDFMS系统的数据存储和读取

7.5 ZDFMS系统界面和设计实例

7.6小结

第八章 结论与未来工作

参考文献

攻读博士学位期间完成的学术论文

致谢