CAD模型在線集成與離線集成關鍵技術研究

【摘要】：隨著全球經濟一體化的發展,協同產品開發成為最有競爭力的產品開發方式。協同產品開發一方面使得供應鏈上下游企業更加專業化和特色化,另一方面又使得相關企業通過企業動態聯盟的方式進行跨地域、跨組織的協同工作。各個專業廠商由于歷史、文化、習慣等等方面差異,往往采用不同的CAD系統進行協同產品開發。甚至在同一個企業內部,設計人員也會根據產品的特點,在不同的設計階段使用不同的CAD系統。因此,異構CAD系統之間的模型數據交換成為協同設計過程中不可回避的關鍵科技問題。為此,本文開展CAD模型在線集成與離線集成的關鍵技術研究,在異構CAD在線集成中的一致性維護、異構CAD離線集成中的特征互操作理論、異構CAD離線集成中的奇異特征互操作方法以及三維模型相似度比較方面取得了創新性成果。提出了基于建模歷史一致性的協同CAD并發控制方法。對協同CAD建模操作間的關系進行了詳細分析,構造了考慮建模歷史的并發控制模型,該模型通過狀態向量實現建模操作問的因果關系維護,通過重構操作歷史解決建模操作間的偏并發關系,并將存在并發關系的建模操作分為互換、屏蔽和互斥三類分別進行處理。設計了支持建模歷史一致性的協同CAD并發控制方法,本地站點產生的操作立即執行,遠程站點調用并發控制模型中的處理機制完成遠程操作的并發控制。實驗結果表明該方法為用戶提供了自由并發交互協同工作的同時,能夠維護各協同站點建模歷史的一致性。提出了基于定向變異粒子群的異構CAD模型互操作方法。探索了基于特征模型的互操作理論框架,并研究了特征模型互操作框架之下的奇異特征互操作方法,提出基于擬合的樣條草圖互操作方法,構造了異構CAD系統間支持特征模型互操作的樣條草圖互操作模型。采用了粒子群算法進行優化求解,并且提出了改進的曲率自適應學習因子和定向變異等策略,提高了算法的收斂速度,增強了算法的全局搜索能力。大量實驗研究表明,該方法有效地維護了特征模型的高層語義信息和幾何保真度,使得交換之后的模型具有良好的互操作能力。提出了基于非對稱的異構CAD模型互操作方法。在特征模型互操作理論框架的基礎上,研究了異構草圖互操作方法,完善了特征模型互操作理論。提出了基于語義非對稱的奇異特征互操作方法和基于參數非對稱的奇異草圖互操作方法。改進了基于參數非對稱的異構草圖互操作中的優化模型,引入Hausdorff距離,并采用了分布估計算法進行優化求解。實驗結果表明該方法在對奇異特征的互操作中,維護了奇異特征的幾何一致性,同時保留了特征信息；在對奇異草圖的互操作中,不僅提高了樣條草圖互操作算法的性能,還提高了樣條草圖互操作的精度。提出了基于空間關系自適應的高效Hausdorff距離計算方法。根據三維模型在空間中的位置關系,分別提出了非重疊Hausdorff距離計算算法(NOHD)和重疊Hausdorff距離計算算法(OHD)。在NOHD算法和OHD算法的基礎之上,提出了的基于空間關系自適應的高效Hausdorff距離計算方法,根據點集對的具體空間位置關系,自適應的采用NOHD算法,EARLYBREAK算法和OHD算法計算Hausdorff距離。實驗結果表明,NOHD算法有效地減少遍歷八叉樹的節點個數；OHD算法有效減少遍歷點的個數；針對點云模型和CAD模型,與經典的算法做了大量對比實驗,結果表明該方法的高效性。綜上所述,本文實現了基于建模歷史一致性的在線CAD協同設計,研究了異構CAD離線集成中基于特征的互操作理論及應用,提高了Hausdorff距離計算算法的效率。在理論和關鍵技術方面的成果可為解決實際異構CAD模型在線集成和離線集成提供了重要的途徑。

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總結

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