基于参数树状约束的零部件族结构模型研究

为保证复杂机械产品具有良好的设计结构和高效的配置求解,提出了一种基于树状约束的零部件族结构模型。该模型以参数化的方法描述了产品结构中零部件族的特征属性域及装配结构域,并表达了零部件族成员及零部件族自身特征参数间的依赖约束关系。最后,以桥式起重机零部件族的约束建模为例,验证该零部件族结构模型的适用性。     

面向虚拟装配的零部件精确定位技术研究

针对基于几何约束自动识别的零部件精确定位技术中存在的识别效率和准确性不高的问题,提出了一种分层的几何约束自动识别方法。该方法通过装配意图获取、约束优先级判断、约束类型匹配、约束参数匹配、约束位置匹配和约束有效性检查等分层判断机制,有效地提高了几何约束自动识别的效率和准确性。相关方法已经在虚拟装配工艺规划系统中进行了验证,并已应用到航天产品的虚拟装配工艺规划中。     

面向多体动力学仿真的零部件运动约束识别与应用

零部件运动约束的添加是多体动力学仿真建模过程中的重要环节.通过零部件CAD模型定位关系的分析,提出运动约束度及其运算规则,从零部件CAD模型的定位信息中识别运动约束信息,并分别进行零部件平动约束度和转动约束度的归并运算,求取模型的运动约束信息,实现零部件运动约束的自动添加.该方法在低压断路器的仿真试验中得到验证,结果表明该方法是可行的.     

求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

用双层重建法实现单幅图像的超分辨率重建

针对现有基于稀疏编码的单幅图像超分辨率重建算法易导致重建图像中出现不正确几何结构的现象,提出一种字典非相关性约束和稀疏系数非局部自相似性约束结合的稀疏编码方法。为解决引入这种自相似性约束造成的重建图像边缘过度平滑、模糊的问题,提出了基于平滑层和纹理层的双层重建框架。该方法运用一种全局非零梯度数目约束重建模型重建平滑层;通过提出的稀疏编码方法重建高分辨率纹理图像。最后,利用一个全局和局部优化模型进一步提升重建图像的质量。实验结果表明,与一些具有代表性的重建方法相比,该方法得到的峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)平均值分别提高了0.798 7~3.242 4dB和0.018 6~0.083 5,不仅主观视觉效果上取得了明显的改进,鲁棒性得到增强,而且重建出了更加准确的结构和边缘,取得了更好的重建效果。     

参数化中多解问题的研究

研究参数化方法中经常遇到的多解问题。首次提出了约束元和约束组的概念，从拓扑及空间关系的角度研究了解的标识方法和约束组求解的几何算法。该算法具有几何语义直接、精确度高、计算量小等优点。     

一种新的约束识别与求解算法

约束拟合是逆向工程中模型重建的重要一环。其中约束的识别与求解是约束拟合的关键。本文提出了一种新的二维约束识别求解算法,实现了约束识别求解器。首先给出了二维基本图元的规范化表示及其常见约束关系;然后根据约束识别准则,自动识别出基本图元之间的潜在约束关系,并交互地对其进行确认和编辑;最后根据这些约束关系,采用合适的约束表达策略以及有效的优化算法,进行整体的约束求解,实现基本图元之间的同步拟合。大量实验证明了该算法的稳定性和有效性。     

用约束正定式几何规划迭代法进行汽门弹簧优化设计

本文对汽门弹簧的优化设计，采用了约束正定式几何规划迭代法。该法是求解广义的约束正定式几何规划问题的一种迭代算法。当问题因目标函数的项数较多而引起困难度很大时，用迭代法求解比用其它优化方法更为简便，而且易学易懂，便于掌握，尤其当初始点选择比较恰当时，经几次迭代，就可收敛，取得满意的最优解。因此，该法是求解广义的几何规划问题的一种较好途境。     

优化法求解几何约束的问题

几何约束的求解对于变量设计系统是最为关键的问题，提出用优化求解的方法来求解循环约束，一定程度上克服了Newton-Raphson算法的不稳定性，且可较容易地求解欠约束和过约束的问题。     

A History-Independent Modelling-Oriented Approach to Solve Geometric Constraints Between Features in 3D Space

History-independent modelling systems are more flexible than history-based ones. They let designers manipulate the model in a more associative, rather than prescribed, way. In this paper, an approach based on 2D geometric constraint solving and a topological entity naming mechanism (TENM) is presented to solve the geometric constraints between features in 3D space. Firstly, in order to break the unidirectional dependency between features in a history-based modelling system, a data structure named feature constraint graph(FCG) is adopted to represent the geometric constraints between features in 3D space. Then a solving sequence is obtained using degree-of-freedom (DOF) based graph analysis. And finally, during the evaluation of the solving sequence, the dimensions in 3D space are mapped to 2D space, the dimensions in 3D space are satisfied indirectly by solving the corresponding 2D geometric constraint system. An example is given to illustrate the process of our approach.     

几何约束等价性及等价迭代研究

针对几何约束系统中不可构造的柔性复合顶点的求解问题,引入等价约束,分裂部分约束以打破柔性复合顶点的强耦合性,形成只包含简单顶点的求解序列。基于等价约束的性质和结构拓扑,研究了求解序列顶点存在与不存在实数解情况下,雅可比矩阵的求解方法,从而以少量分裂约束方程组对等价约束变量的等价迭代,或者柔性复合顶点的局部迭代,取代柔性复合顶点的整体数值迭代求解,降低迭代的维数,算法实现于几何约束求解引擎CBA(constraint broadcast automa-tion)中。     

An angular constraints solving approach for assembly modeling based on spherical geometry

In this paper, a novel approach for solving angular constraints based on spherical geometry is presented. This method can determine the orientation of a set of parts given the mating constraints between them with the decoupled property of the angular and distance constraints. The combination of angular constraints can be categorized into two cases: operable and un-operable. The former can be solved efficiently by introducing simple spherical surface reasoning. The latter is solved by employing spherical surface four-linkage mechanism. In this way, the rotation transformation matrix of the dependent rigid body is worked out. This new method has the advantages over numerical approach and symbolic approach of clear geometric solubility, geometric operability, and avoiding simultaneously solving all the constraint equations in the model. Moreover, it is an easy and efficient way to determine whether there exist redundant constraints. The presented algorithm has been successfully implemented in our assembly prototype system, InteVue.     

冷冲模标准模架CAD系统设计

介绍一个基于特征和约束的冷冲模标准模架ＣＡＤ系统的总体结构、产品结构图形库和约束文件的建立，以及模架类零件的自动生成方法。     

面向虚拟样机的机构信息自动识别与提取技术研究

基于产品装配约束信息及工程设计语义信息。自动构建零件邻接图；通过建立连接单元体识别规则，识别构件单元；通过运动几何元素求交运算规则及运动几何元素与运动副映射关系。自动构建机构模型，使机构建模过程简化。建模速度与精度提高，分析复杂度降低。相关方法在虚拟环境产品性能评测的研究与开发中得到实现。并应用到汽车发动机的动力学分析中。     

基于KS函数求解多约束优化问题研究

针对机械优化设计中常见的多约束优化问题，提出了一种求解新方法：利用KS函数的凝聚特性，将优化问题中的全部或部分约束凝聚为一个近似的、逼近精度仅由一个参数控制的约束，然后，再对约束压缩后的优化问题选用适当的约束优化方法求解。三维空间中一例可行域的图形给出了约束凝聚的几何解释。实例证明，由于压缩了求解规模，此法收敛稳定且速度快。     

基于自由度约束的元动作单元误差传递路径识别方法

准确识别元动作单元的误差传递路径是误差分析的前提。基于机械系统中自由度约束的概念,提出了一种利用自由度约束判断误差传递路径的新方法。首先,通过分析元动作单元功能和结构,确定精度输出件自由度约束要求并初步确定误差传递路径;然后,分析路径中零件结合面的约束属性,并沿误差传递路径计算精度输出件的自由度约束属性。将得到的自由度约束属性与自由度约束要求进行对比,确定误差传递路径。与传统方法相比,所提方法极大提高了误差传递路径分析和识别的效率。     

平面柔性多体系统完全动力学问题的回转键合图法

介绍平面柔性多体系统完全动力学问题的回转键合图法。给出了综合考虑刚弹性及多种能域相互耦合的平面柔性多体系统键合图模型的建立方法,推导出了便于计算机自动生成的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式,克服了非线性几何约束及微分因果关系给建立系统状态方程及运动副约束反力方程所带来的代数环问题。回转键合图法特别适合于多种能域并存的系统。通过实例说明了方法的有效性。     

基于同步约束解除的零件爆炸图自动生成方法

面向结构教学及维修人员培训,提出了一种基于零件几何约束关系同步解除的爆炸图自动生成方法。在定义零件拆卸轴向的基础上,建立了零件邻接拆卸约束关系矩阵及约束类型矩阵,按照可同步解除几何约束的顺序对零件进行分层,并利用判断规则识别子装配体。结合应用OBB和FDH两种包围盒,提出了一种“由外向内”的等速率分层牵引零件爆炸分离方法,实现了装配体组成零件爆炸图的自动生成。