领略三维设计的主流风彩——例说实体建模软件SolidWorks2001

现代三维设计软件不仅能够创建包含丰富的实体信息的三维实体模型，还能利用其设计阶段产生的各种基于特征的参数对实体模型进行静态或动态的干涉检查、模拟装配、动力学和机构运动学分析、强度分析、设计模具、数控制造、美工处理等，这些是业界长期追求的目标，现在实际上也成为工程师判断一款三维设计软件的默认标准，SolidWorks２００１是新一代的三维设计业界主流软件。它在PC机Windows平台下就可以进行高质量的三维建模，尤其对复杂的三维模型（模型中各个部分有复杂的拓扑关系及高度复杂的多元函数依赖关系）更显其强大的功能，但…     

龙腾设计师──新一代三维参数化特征造型CAD软件

正当国内各行业CAD技术应用从甩图板向三维设计迅速发展之时，北京巨龙腾数据信息技术有限公司开发出具有自主版权的三维参数化特征造型设计软件──龙腾设计师。以下介绍龙腾设计师的主要技术特点：1．支持概念设计龙腾设计师全面支持概念设计。在草图设计阶段，设计师摒弃仅靠直尺圆规方式作图，通过动态导航随手创意绘图，再添加尺寸约束和几何约束，即可实现设计构思。在特征造型阶段，设计师摆脱几何细节的困扰，从产品功能出发，利用凸台、凹槽、过渡、倒角、孔、筋等既具有工程涵义又符合设计习惯的特征造型手段，实现产品的三维造…     

多准则框架下的蛋白质三维结构相似性检索

蛋白质三维结构与功能的关系问题是当前生命科学领域的一个重大科学问题，蛋白质三维结构相似性比较则是探索蛋白质结构与功能关系的一种重要手段．文中就蛋白质结构在空间分布的特殊性提出了一种多准则框架下的蛋白质三维结构相似性检索模型．在该模型下，通过三种蛋白质空间旋转与平移不变特征的获取，实现了蛋白质骨架空间走向函数的一致性、蛋白质骨架距离直方图的一致性以及蛋白质距离矩阵数据分布一致性的多准则相似性检索策略．作者对实际的27804个蛋白质样本数据库进行实验，结果表明该文所提出的检索模式以及相似性准则的设计是实现大规模蛋白质三维结构相似性检索的一种有效方法．     

网络协同三维零件设计技术及系统研究

结合当前三维零件设计协同工作的需求，基于三维参数化特征设计、特征编码技术和网络通信技术，研究开发了具有C/S体系结构的三维零件设计工具。利用泛命令的思想，将造型命令卉分为网络命令和本地命令，大大减少了网络中传递的数据量；通过组织相应的网络数据结构，较好地实现了网络环境下零件级产品协同参数化造型设计。     

基于知识的三维特征识别方法研究

三维重建是逆向工程的一个关键环节，面片拼接重建算法丢失产品三维特征，导致反求结果精度低，数据最大，而且不易进行CAD建模和产品改型设计，根据切片图像信息进行三维特征识别是三维重建的一种有效方法，研究机加零件常见三维特征及其对应二维层析切片图形的关系，建立典型三维特征识别知识库，利用知识库的推理机制，提出基于知识的三维特征识别方法。     

建立三维分子结构检索系统的总体设计

简要介绍了一个比较完备的三维分子结构检索系统，它包括三维结构数据的集成、数据更新、全结构和子结构检索、药效团检索等功能。它是分子设计的一个有力的工具。     

三维实体装配分析软件设计及其工程应用

目前，CAD技术正由单一分离的零件部件设计向着系统分析、综合实用化方向发展。通过三维系统装配技术，对实体建模构造的零部件系统进行结构方案布置、装配连接、完整模拟产品的结构（包括几何、物理、装配）、准确反映设计人员的设计思想，具有重要的工程应用意义。在高级造型扩展软件AdvancedModelingExtension（AME）RZ．l平台上，我们结合履带车辆行动部分实际应用，研究了行走系统零部件的参数化特征造型和总体系统与零部件间的装配连接关系，并给出了行走系统零部件三维实体装配完成后的结果。探讨了零部件间干涉检查和相对间隙…     

基于虚拟现实的城市规划三维仿真设计系统

传统的规划设计CAD系统的三维功能很弱,难以进行空间关系分析和效果表达;而现有的城市仿真系统不具备规划设计能力,不能应用到规划设计过程中.结合CAD、3D、VR技术开发了一套规划仿真设计系统,,采用了基于专业对象的三维建模技术和虚拟现实技术,实现了二维设计过程中的规划设计对象的自动三维建模以及实时进行三维设计场景的虚拟呈现.结果表明,系统能极大地提高设计效率,能很好地进行空间关系分析,优化设计方案,并能通过虚拟场景以及系统输出的效果图和三维动画很好地表达设计意图,从而将城市规划设计技术从二维图纸阶段提升到三维仿真设计阶段.     

基于VC 6.0和OpenGL机械手三维仿真演示系统

OpenGL是性能卓越的开放式三维图形设计工具，是高性能图形和交互式视景处理的标准。较为详细地探讨了Windows平台对OpenGL的支持及其注意事项，介绍了基于VC6．0和OpenGL机械手三维仿真系统的设计，比较了OpenGL三维模型构造常用方法的优缺点，说明了OpenGL实现动画仿真的双缓存原理及在VC中的具体设置方法，介绍了驱动动画运行的数据接口的结构、数据文件的注册和引入方法，并给出了详细程序。对于常用的三维仿真系统，该实例具有一般普遍性。     

基于Pro/E的液压支架三维建模和运动仿真

介绍了利用Pro/E软件对液压支架进行三维建模及运动仿真的方法。该方法可以在设计阶段对产品进行分析和改进,缩短了产品的研发周期。     

CAD for process plants: an update

We review the availability of CAD software for the process design activities of physical properties generation, unit operation design, flowsheeting and dynamic flowsheet simulation. Similarly we look at CAD software for materials control, piping documentation and pipe stressing. We report conclusions drawn from our research into the provision and use of CAD turnkey systems for producing schematics at the conceptual design phase, and for equipment specification, layout, piping design and 3D modelling at the engineering design phase.By reviewing the shortcomings of current CAD systems along with developing CAD technology, we were able to specify the requirements of the next generation of process plant CAD.     

空间布局的约束图方法

空间布局的自动化是智能CAD领域的研究方向之一,旨在为设计师提供智能辅助工具，用于求解在建筑、厂房设备、大规模集成电路以及产品包装等等若干领域出现的布局问题.图论方法是空间布局研究的主要途径之一.以往的布局模型由于难以充分表达知识与约束,使得设计过程与结果难以控制.本文提出一种可应用于2D及3D布局的规范约束图及层次约束图模型,给出了约束图解的存在条件.该模型可以表示精细的布局知识与约束,在一定程度上克服了以往图模型不能充分表达布局知识与约束的不足.本文还给出了基于约束图的布局生成算法.     

工程布局CAD系统设计与实现

针对工程布局设计的复杂性,提出了开放式的工程布局设计CAD系统的结构框架,讨论了实现该系统的关键方法,包括自动化设计进程建模、基于功能特征的待布物和布局空间几何近似建模、布局知识和布局约束的表达、布局方法应用.基于该系统框架,实现了计算机辅助工程布局设计原型系统,并以车辆动力舱布局设计为背景,对原型系统的有效性进行了验证.     

利用用户定义特征实现基于约束设计

提出了基于约束的用户定义特征（User Defined Feature,UDF)定义与比实例化的通用机制及基于约束的特征库管理,并应用于国产CAD／CAM软件金银花（Lonicera)系统,以航空发动机转子为例,建立了转子特征库,对系统功能进行了验证。该项工作既为详细设计阶段考虑装约束和制造约束提供了方便,提高了设计效率,也为将用户定义特征与产品功能相联系、以支持计算机辅助概念设计打下了基础。     

Container spaces and functional features for top-down 3D layout design

Although there have been many advances in computer-aided modelling techniques and representations of mechanical parts, there are areas where exact modelling is a handicap. One of these is 3D layout design. Here, simpler models are useful for initial design sketches to verify kinematic behaviour and organise product structure before the detailed component design phase begins. A commitment to exact, or close approximational geometry too early can imply a commitment to form before functionality has been finalised. This paper describes a system for top-down 3D layout design based on simple conceptual elements which can be used as a basis for visualisation, discussion, definition of product structure and kinematic functionality in the conceptual design phase before the embodiment or detailing begins. This tool forms a bridge between the abstract nature of the conceptual design phase and the geometric nature of the embodiment phase. The 3D layout module uses design spaces with simple geometry and kinematic connections to represent a product. The design spaces act as containers or envelopes within which the final component design is to be realised. The kinematic connections allow the behaviour of the product to be simulated to gain more information (such as overall component dimensions and areas of potential collisions) for the detailed design phase. In addition the paper describes the design process based on the proposed 3D layout design system and contrasts this with the traditional design process. An industrial case study is presented to illustrate the following advantages of the proposed approach: (i) the design process proceeds faster because unnecessary layout parameter and constraint modifications are avoided since kinematic functionality verification precedes the detail design, (ii) the design process can produce better designs since alternative solution principles can be explored early in the design process. Theoretical issues are discussed concerning kinematic constraint inheritance during design space decomposition and concerning computer support for non-rigid design spaces.     

尺寸公差模型

尺寸公差模型对产品信息的完备性和尺寸驱设计都是极为重要的。常见的尺寸公差模型是对传统工程图尺寸标注的实现，缺少设计过程方面的理论支持。文章还提出了特的特征的尺寸模式生约束模式的概念，给出了实例并讨论其应用。     

Singularity Analysis of Geometric Constraint Systems

Singularity analysis in an important subject of the geometric constraint satisfaction problem.In this paper,three kinds of singularities are described and corresponding identifcation methods are presented for both under0constrained systems and over-constrained systems,Another special but common singularity for under-constrained geometric systems,pseudo-singularity,is analyzed.Pseudo-singularity is caused by a variety of constraint mathching of under-constrained systems and can be removed by improving constraint distribution.To avoid pseudo-singularity and decide redundant constraints adaptively,a differentiaiton algorithm is proposed in the paper.Its corrctness and effciency have been validated through its practical applications in a 2D/3D geometric constraint solver CBA.     

基于实例和约束的三维场景概念设计和系统实现

3D场景设计是VR建模中最重要也最耗人力的工作之一,如何解决该问题是一项重要的课题.本文提出一种新的基于实例和约束的三维场景概念设计方法.首先,根据所获取的场景实例中所蕴涵的不同层次的语义信息,对其进行场景元素过滤和场景语义标注,并由此构建三维场景实例库.相应地,对场景中可能出现的元素类别进行分类和语义标注,并建立场景元素库.接着,应用基于实例的方法,并结合场景设计过程中所涉及到的知识(约束),给出三维场景概念设计的一般方法;最后以一个实例对该方法做进一步的说明.研究表明,该方法符合人们对场景设计的一般过程.此外,由于场景实例和场景元素具有丰富的语义信息,使得所生成的场景除了常规的可视效果,还可以直接应用于虚拟现实环境以及三维动画等数字内容制作中.     

Bridging qualitative spatial constraints and feature-based parametric modelling: Expressing visibility and movement constraints

We present a concept for integrating state-of-the-art methods in geometric and qualitative spatial representation and reasoning with feature-based parametric modelling systems. Using a case-study involving a combination of topological, visibility, and movement constraints, we demonstrate the manner in which a parametric model may be constrained by the spatial aspects of conceptual design specifications and higher-level semantic design requirements. We demonstrate the proposed methodology by applying it to architectural floor plan layout design, where a number of spaces with well defined functionalities have to be arranged such that particular functional design constraints are maintained. The case-study is developed by an integration of the declarative spatial reasoning system CLP(QS) (CLP(QS) – a declarative spatial reasoning system. www.spatial-reasoning.com.) with the parametric CAD system FreeCAD.     

一个支持top-down设计的产品建模系统

研究了一种新型机制来实现支持ｔｏｐ－ｄｏｗｎ设计的产品建模。采用墨箱多叉树模型和设计变量约束网络（ＶＣＮ）表达产品功能，实现面向对象的产品建模；提出了分类分步分解的策略求解ＶＣＮ；在一个集成设计环境中，通过对典型零件的设计引导用户完成三维结构草图的设计和动态建立产品设计的关系模型。