支持协同CAD的拓扑实体永久命名机制

在特征参数化定义域直接引用B-Rep域中的拓扑实体是以往永久命名方法固有的缺陷。提出了基于特征的解决方案：为特征面建立统一的命名方法,并规定在建模过程中特征面的名字不变;建立拓扑实体与特征面之间的表达关系,在特征参数化定义过程中引用由特征面表达的拓扑面,解决基于特征的协同CAD中拓扑实体永久命名问题;给出提出参考面的概念,用于解决拓扑面、拓扑边分裂和多重交线等问题引起的引用模糊问题。在此基础上,详细讨论了拓扑面、拓扑边匹配的方法。     

设计过程中设计意图维护和拓扑元素命名

拓扑元素的命名和辨识是基于历史的参数化特征造型中的一个关键问题,其实质是维护设计过程中隐含的设计意图.通过分析设计过程与拓扑元素命名的内在关系,面向隐含设计意图捕获,给出了设计过程中拓扑元素变动类型及其被引用元素辨识要求;提出了面的有向等参线概念和基于有向等参线的面面连接关系,以面为核心,综合拓扑元素的局部拓扑信息和几何特性进行拓扑元素命名;将拓扑元素相邻面分成活化面集和非活化面集,基于没计变动连续性观察.将隐含设计意图通过拓扑元素相关面集的子集关系表达出来,提出了拓扑元素辨识的子集关系原则.实验验证表明,文中方法能够更有效地处理拓扑结构发生变化的情况.     

一种钣金件拓扑元素命名和辨识方法

拓扑元素的命名与辨别是特征技术中存在的一个困难和待解决的问题.本文在对钣金件特征研究和"零厚度"假设的基础上,提出了一种钣金件拓扑元素命名和辨别的新方法.该方法采用元素编号的方法对拓扑元素进行命名,并根据钣金件的拓扑点和拓扑边编号与旧模型中的编号是否一致来辨识点和边的拓扑元素.实验表明该方法在钣金件的拓扑结构发生变化时能有效地辨识出拓扑元素的前后对应关系.     

语义特征造型的拓扑元素编码机制*

针对现有拓扑元素标志与编码方法都是面向基于历程的造型系统,无法完全满足与历程无关语义特征造型的需要这一问题,提出一种以特征为基础的拓扑元素标志方法,并归纳出了一种统一格式的拓扑元素编码方法。当拓扑元素发生分裂时,给出了区分分裂面和分裂边的方法及编码格式;根据模型修改前后拓扑元素的不同变化情况,提出虚拓扑元素和子边的概念及编码格式,通过保留模型中拓扑元素间的拓扑关系,实现与历程无关的模型修改操作,并将该方法在自主开发的语义特征造型系统(HUST-CAID)中加以实现。     

拓扑元素层次化命名方法与机制设计

拓扑元素永久命名是研发自主版权的参数化特征造型系统的核心技术之一.文中从原始名到引用名,逐步提出了一套完整的层次化命名方法与机制.首先,分析了原始名设计与命名传播的一般机制;其次,综合利用设计过程中特征方向、局部拓扑等有效信息构造具有层次化结构的拓扑元素引用名,并基于提出的活化特征、对称活化特征以及子集关系原则解析引用名得到辨识结果;最后,基于开源几何引擎OpenCasCade开发原型系统实现了所提出的方法.实验结果表明,文中方法能够有效地处理拓扑元素引用时的歧义性问题,所设计的层次化动态机制有很好的扩展性.     

一种描述特征交互作用的类属命名机制研究

文中描述了产成式设计中的几类特征编辑操作的结构,并设法将所有因特征发生交互作用而引起的面的拓扑变化(如融合、分割)引入一种类命名机制,它在基于特征造型系统中起到标识实体模型中的拓扑实体和检验拓扑实体存在的合法性的作用.     

拓扑元素的命名机制研究综述

在基于历史的参数化特征造型系统中,拓扑元素的命名和特征模型重新生成时拓扑元素的正确辨识是一个关键问题。此文基于参数化系统的模型表示方法,探讨了拓扑元素永久命名问题,分析了解决该问题的4个基本条件及其内在关系,将拓扑元素永久命名问题分为唯一命名及其辨识问题和模型重建阶段拓扑结构发生改变时的语义辨识问题2个层面展开研究,并对其他相关研究中的名字问题进行了概述。     

一种拓扑元素的命名和辨识方法

在基于历史的参数化特征造型系统中,拓扑元素的命名和特征模型重新生成时拓扑元素的正确辨识是一个关键问题。该文提出了一种拓扑元素命名和辨识的新方法,此方法基于两个新概念－－影响特征和影响面,通过检查被引用元素和被辨识元素间的影响特征集、影响面集以及非影响集是否存在子集关系进行拓扑元素的辨识,其主要创新点在于依据导致一拓扑元素产生和产生变化的特征和特征面的信息进行拓扑元素辨识。该方法的主要优点是在特征模型编辑后物体的拓扑结构发生变异时能够更合理地辨识出设计历史中的引用拓扑元素。     

一个标识子系统的设计与实现

特征造型的关键是合理地确定新旧模型拓扑元素之间的对应关系，文中提出一个基于特征的标识子系统，使得产品模型中每个拓扑元素都对应一个唯一的标识，标识匹配算法可以建立新旧模型拓扑元素之间的对应关系，标识子系统是作者开发的特征造型系统GDS的重要线成部分，为特征编辑、语义操作，二三维约束统一求解等奠定了基础。     

特征CAD模型中拓扑元素父子关系构建

在基于特征的CAD/CAM/CAE集成研究中,构建CAD特征模型拓扑元素的父子关系对于快速获取相关信息十分重要.针对现有拓扑元素命名机制不健全,且构建一套拓扑元素命名机制费时、费力,使得不易识别拓扑元素的父子关系的问题,提出一种从简单到复杂,逐步缩小搜索范围以识别拓扑元素父子关系的方法.以点、边、面为判别顺序,先比较拓扑元素的拓扑元素编号、类型、包围盒和边界初步过滤不可能存在父子关系的拓扑元素;然后利用拓扑元素的几何信息精确地识别拓扑元素的父子关系.实验结果证明,文中方法能有效地判别CAD特征模型中拓扑元素的父子关系,进而支持CAD模型信息的快速访问.     

基于原始面命名的相交特征快速判别方法

针对特征技术研究和应用中的特征相交问题,提出了一种判别特征是否相交的方法。该方法基于特征原始面命名机制,以几何模型中的拓扑边为核心,通过检查拓扑边的两个相邻面的名称属性的构成特点,并结合几何模型中的拓扑边与特征体中相应原始面之间以及不同特征体的原始面之间的拓扑关系实现特征相交关系的判断。该方法不但能够正确地判别出相交特征,而且通过一系列的原始面名查找来代替在特征体间作布尔运算进行相交特征判别,从而有效提高了判别速度。     

一种拓扑元素的标识和识别方法

给出了一种拓扑元素的标识方法，并以此方法为基础提出一种称为TRG的数据结构，同时给出了拓扑面、边、点的识别算法。系统通过TRG记录实体模型的构造历史，跟踪实体重建前后拓扑元素之间的关系。该方法能很好地记录实体的造型历史，再现原设计者的设计意图，给出的算法能正确识别面、边、点。     

形状特征中的拓扑元素编码体系

在基于特征的参数化造型系统中,根据特征历史记录进行特征重建是特征编辑的重要实现手段。在特征编辑中,维护设计者的设计意图,其关键问题是维护模型修改前后拓扑结构的对应关系,拓扑元素编码是维护模型修改前后拓扑结构对应关系的基础。依据模型的几何拓扑关系提出一种简洁、高效的拓扑元素编码体系,较好地实现了拓扑元素的编码,为特征编辑和重建打下了良好的基础,提高了特征设计的灵活性。     

Feature-based 3D non-manifold freeform object construction

This paper presents a novel technique for modeling a 3D non-manifold freeform model around a 3D reference model. To represent both the design abstractions and the incomplete topological information, a new non-manifold data structure is first defined. Our data structure embodies the functional vitalities of both the boundary representation data structure and the complex-based data structure. Along with our data structure, a set of topological operators is defined to manipulate the entities in the data structure. Based on the non-manifold data structure and the topological operators, we develop a technique to construct 3D freeform objects around a reference model. Intuitive 2D sketches are adopted to specify the detailed profile of the object constructed. The construction method is feature-based – every reference model has pre-defined features, and the feature template of the constructed object is related to the features of the reference model by feature node encoding. Therefore, the surfaces derived from one reference model can be regenerated automatically on another reference model with the same features. The geometry coverage of our geometric modeling approach includes both manifold and non-manifold 3D freeform objects.     

Offsetting operations on non-manifold topological models

This paper describes non-manifold offsetting operations that add or remove a uniform thickness from a given non-manifold topological model. The mathematical definitions and properties of the non-manifold offsetting operations are investigated first, and then an offset algorithm based on the definitions is proposed and implemented using the non-manifold Euler operators proposed in this paper. In this algorithm, the offset elements of minimal size for the vertices, edges and faces of a given non-manifold model are generated first. Then, they are united into a single body using the non-manifold Boolean operations. In order to reduce computation time and numerical errors, the intersections between the offset elements are calculated considering the origins of the topological entities during union. Finally, all topological entities that are within the offset distance are detected and removed in turn. In addition to the original offset algorithm based on mathematical definitions, some variant offset algorithms, called sheet thickening and solid shelling, are proposed and implemented for more practical and efficient solid modeling of thin-walled plastic or sheet metal parts. In virtue of the proposed non-manifold offset operation and its variations, different offsetting operations for wireframes, sheets and solids can be integrated into one and applied to a wide range of applications with a great potential usefulness.