参数化建模中的形状特征控制

参数化建模是以变量几何和生成历程树为基础、以尺寸驱动为特征的一种三维建模方法,目前已被许多ＣＡＤ软件采用。其基本过程是：首先利用草图功能勾画零件基本形状,然后根据设计要求标注必要的尺寸,最后修改尺寸值驱动模型变化以生成需要的零件模型。参数化建模在产品创新设计、变型设计和系列设计中具有重要意义。 参数化设计的目的是通过修改尺寸而快速生成新的模型。为使新模型达到设计者预想的结构,就必须对基础模型施加足够的约束。例如图１为一简单弯板零件的设计图,图上标注的是决定零件大小和形状的几个关键尺寸,若仅按这些…     

三维建模中的参数化草图绘制

参数化草图的绘制是创建各种特征、零件的基础,它贯穿于整个零件的三维建模过程之中。正确、高效地绘制草图往往对特征、零件的建模起着相当重要的作用。在草绘过程中运用“形似--添加约束--标注尺寸--修改尺寸”方法实现参数化草图的绘制,能有效地提高草绘的速度与成功率,适用于几乎所有主流的三维CAD软件。     

SolidWorks应用技巧

SolidWorks充分利用Windows的优秀界面,为设计人员提供了直观、方便、快捷的工作界面。其参数化设计确保了零件模型、装配模型、2D工程图和材料清单之间的全程关联,为评价不同的设计方案、减少设计错误和提高设计质量提供了强有力的途径。笔者借助SolidWorks软件完成了多项纵横向课题,通过不断摸索,积累了一些经验与技巧,希望能够为广大工程设计人员提供参考。一、模型建模1.草图绘制草图由草图单元、几何约束和草图尺寸组成,对以上三部分的组合定义就完成了一个草图的绘制。为提高草图的设计效率,设计步骤通常按以下顺序进行:绘制草图轮…     

基于UG的模具CAD/CAM设计

CAD/CAE/CAM技术被模具行业所广泛应用.现借助Unigraphics软件对模具CAD部分进行参数化设计,并通过草图全约束和建立零件家族进行尺寸驱动,完成高效建模和模型修改;CAM部分使用UG对凹模部分进行模拟加工并获得自动编程G代码.提高了生产效率.     

渐开线齿轮实体建模与模板研究

基于Pro/ENGINEER的参数化设计,是指先用一组参数定义零件的三维实体模型并确定参数关系,包含几何关系和拓扑关系,然后提供给设计人员进行零件三维造型使用,设计结果的修改由尺寸驱动.设计时不必考虑零件中几何元素的准确位置或数值,而是通过向图形添加适当的约束条件定义零件形状.零件的参数化模型就是带有参数名的草绘,用户通过编辑参数,零件几何模型的拓扑信息不变,而尺寸自动改变.每一个约束形成一个代数关系式,通过约束推理确定需要修改的尺寸参数,系统将自动检索此尺寸参数对应的数据结构,找出相关参数的方程组并计算出参数,驱动参数化模型形状的改变,从而形成新的零件三维实体模型.     

三维特征造型系统中装配与零件设计的联动*

为了在现有系统的基础上实现变量化设计,研究了三维特征造型系统中的层次化单元装配模型,在此基础上加入了装配单元对变量化设计的改进,进一步实现了装配设计和零件设计的联动,有效地进行了变量化设计,并且在装配设计模块中给出了具体的应用实例。     

基于约束的装配图参数化设计

介绍在参数化零部件库的基础上，通过定义参数表达式形式的装配关系或约束，来实现装配图设计的参数化设计，在设计者对零部件或装配尺寸的参数作出修改后，可自动进行装配图调整，既能充分体现设计者的设计意图，又能快速地按照设计者意图自动生成装配图，达到零部件参数化和装配设计参数化的统一。     

基于模板的自顶向下并行装配设计

在分析产品设计系统的装配功能的基础上,提出了一个并行装配设计模式及装配模板与模板实例化的概念;在处理装配约束的虚拟表示与实例表示概念,使得系统具有了支持自顶向下和自底向上２种设计方法的能力。该方法已被成功地应用于参数化特征造型系统ＺＤ－ＭＣＡＤＩＩ中,证明了基于装配模板基础上的装配设计方法法能在零件设计级上有效地支持并行设计。     

从AutoCAD跨越到Autodesk Inventor(中)--Autodesk Inventor全接触

(接上期)四、零件设计从草图开始 运用Autodesk Inventor设计零件的过程非常简单,包括以下几个步骤。☆ 选择一个绘制草图的平面;☆ 绘制草图;☆ 约束草图;☆ 对草图进行尺寸标注;☆ 将二维草图转换为三维零件。(1) 选择绘制草图的平面所有草图都必须在草图平面上绘制,这一点     

基于特征的飞机框肋件参数化设计与装配

针对飞机框肋件设计中存在的重复工作量大、设计模型柔性差、缺乏对后续CAPP所需信息的衔接等问题,提出采用基于特征的参数化建模方法,利用visual Basic6.0对三维建模软件SolidWorks进行二次开发,建立飞机框肋件的交互式设计与装配系统。通过某歼击机典型框肋件实例说明具体设计方法,最终实现模型的尺寸驱动以及零件间的智能装配,达到缩短设计周期,提高零件生产效率,提升设计柔性目的。     

一种欠约束草图求解方法的研究

基于约束的参数化描述及求解是计算机辅助设计研究的一个热点，欠约束图的求解是参数化设计的基本问题，为了提高欠约束草图求解的参数化设计效率，提出了一种基于隐式约束优先级的欠约束草图求解方法，并首先给出了欠约束图求解的一般方法以及欠约束图的基本特征，提出了利用隐式约束去匹配缺少的显式约束；然后将隐式约束按照一定的规则分成不同的优先级，再利用优先级高的隐式约束去匹配变动约束图中的欠约束，直到完成约束图的有向化；最后，探讨了无尺寸约束图有向化过程中的基本特点，并给出了无尺寸约束图的求解算法和应用实例。实例应用结果表明，效果较好。     

基于有向超图的参数代表示模型及其实现

本文提出了一种基于有向超图的参数化图形表示模型．它不仅能够表示图形的尺寸约束和几何约束，而且能够支持图形拓扑结构变化和工程设计约束的表示．在交互绘制图形对象的同时直接建立参数化图形约束模型．由于在图形构造的每一步都保证约束的一致性，因此，不会出现过约束或欠约束的情况．经实践表明，该模型具有实用方便、高效可行的特点，适合于系列化产品的参数化ＣＡＤ系统建模和绘图．     

基于物理模型的虚拟装配技术研究

虚拟装配是虚拟现实技术在产品设计领域的一个重要应用 .为了从运动学与动力学的角度来考察虚拟装配过程中零件的运动 ,以便更真实地反映虚拟环境中零件装配运动的本质规律 ,提出了一种虚拟装配环境中用于将装配几何约束自动映射为运动副约束的基于运动自由度分析的物理约束生成方法 ,同时 ,提出了基于变刚度弹簧模型的装配力交互输入方法 ,并实现了位移输入与装配力输入的映射 .另外 ,还给出了基于物理模型的虚拟装配的基本过程 .该方法在虚拟设计与装配原型系统的研究与开发中已得到实现 .     

草图交互式地质建模研究

提出一种简单、快捷的草图交互式地质建模方法,旨在帮助地质学家们在地质勘测初期直观、快速地创建无数据地质概念模型.迄今,现存专业地质建模工具依赖成本较高的真实数据创建精细复杂的三维地质模型,且通常具有建模用时长、不易于学习和使用等缺陷.因此,采用直观的“纸-笔”建模隐喻,提供了一套从草图绘制到三维模型创建,再到三维模型编辑的完整建模流程,允许用户在自由定义的绘图平面上绘制描述模型地质特征的三维草图,并对其构成的连通草图网络实时地进行三维模型重建.模型重建使用分治的思想,大致分为3个步骤完成：首先利用三维草图的几何信息,即拐点,根据其拓扑连接搜寻草图网络中近似平面的能量最小圈,然后通过调和函数计算草图网络中每个圈包围区域的目标平均曲率标量及其法线方向,随后以Laplacian方程优化生成曲面片,最后将曲面片拼接成完整的三维模型.褶皱、断层地质现象可以分别通过重绘和切割操作进行建模.此外,利用层级结构树存储地质模型间的层级关系,并通过变形传递的方式对与形变物体接触的地质模型进行形变,从而保持了地质结构中多物质体相互接触的特性.相比现有基于草图的交互式建模工具,该方法融合了地质学知识,且能够更有效地使用少量草图描述地质物体的特征.基于用户体验调查,该方法具有操作简单、建模直观的特点,能够同时满足专业和非专业人士快速创建地质概念模型的需求.     

融合深度学习和语义树的草图识别方法

现有的草图识别框架利用整幅图像作为网络输入,草图识别过程可解释性较差.文中融合深度学习和语义树,提出草图语义网(Sketch-Semantic Net).首先对草图进行部件分割,将单幅完整的草图分割为多个具有语义概念的部件图.然后利用深度迁移学习识别草图部件.最后通过语义树的语义概念关联部件同部件所属草图对象类别,较好地弥补sketch图像从底层语义到高层语义之间的语义鸿沟.在广泛应用的草图分割数据集上的实验验证文中方法的有效性.     

基于设计草图的零配件检索算法

在机械制造智能化进程中不可避免地产生了海量零配件模型信息,给数据的高效检索带来了巨大的挑战。考虑到设计草图具备用户友好且轻量级的特性,方法通过构造深度跨域表征模型进行基于设计草图的机械零配件模型检索。针对草图和三维模型的跨模态信息关联问题,提出特征联合学习方法,旨在控制检索对象类内及类间差异的过程中,使特征描述符习得单一域特征的同时融合跨域信息,建立跨模态数据在共嵌空间下的一致性关联表征。最后,利用哈希编码构建索引表实现海量数据的快速检索。在零部件数据上的实验结果表明,所提出的基于设计草图的零配件检索方法在同期方法中既能实现最准确的检索结果,也具备较高的检索效率。方法在提升跨模态零配件信息检索准确性的同时提高了数据管理效率,从而间接提升了产品设计的效率和便捷性,相关系统已经在部分企业落地应用且获得良好反馈。     

基于空间关系的手绘草图检索

手绘草图是人类最自然的人机交互方式,在普适计算模式下手绘草图将得到越来越多的应用,手绘草图的检索也成为一个新的课题。本文提出一种高效的草图检索方法,该方法以独立于用户绘制习惯的手绘草图统一表示为基础,以手绘草图空间关系为检索相似度匹配特征,并采用特征点调整的相关反馈机制优化检索结果。实验表明本文提出的方法具有很好的检索效果。     

基于草图交互的个性化服装生成方法

以建立和交互修改三维服装草图为设计手段,提出在三维人体模型上生成三维个性化服装的参数化造型方法．服装草图由2种基本几何元素组成：体现人体围度信息的封闭样条曲线和体现人体在高度方向上曲面形状过渡的不封闭样条曲线．将服装草图约束分为2类4种：一类是体现服装宽松程度的人体与服装曲面之间的间隙约束;另一类是服装几何元素本身之间的共点、共面与对称约束．从人体的特征点出发,通过间隙约束生成服装草图的几何元素;在共点、对称和共面约束下,由服装草图几何元素建立拓扑结构为四边网格的服装草图．服装草图的交互修改是草图约束维护的过程,构建侧视图、正视图、断面图3个视图组成草图修改平台,在平台上交互编辑特征曲线．服装曲面则以三维草图为框架,通过对四边网格双线性Coons曲面插值生成．提供的设计方法使服装的造型变得简洁、灵活．     

Knowledge-based approach and system for assembly oriented design,Part I: the approach

Assembly is one of the most important stages for product development. Assembly-oriented design (AOD) is a new approach to designing assemblies, which uses a number of design and analysis tools to help the designer plan out and analyze candidate assembly schemes prior to having detailed knowledge of the geometry of the parts. Using this approach, many assembly schemes can be inexpensively evaluated for their ability to deliver the important characteristics of the final product. This research proposes a knowledge-based approach and develops an expert design system to support top-down design for assembled products. The presentation of research report is divided into two parts: the knowledge-based approach (Part I) and the knowledge-based expert design system (Part II). This paper is the first part of the report (Part I), which mainly proposes a knowledge-based approach and framework for intelligent assembly oriented design. The proposed approach focuses on the integration of product design, assemblability analysis and evaluation, and design for assembly with economical analysis. It differs from the existing approaches adopting the part-first bottom-up modeling technique, in which a hybrid model related to design problem-solving including function–behavior–structure model, feature-based geometric model, and parametric constraint model is used as a comprehensive intelligent framework for assembly modeling and design in a top-down manner from the conceptual level to the detailed level. Through the use of intelligent approach and framework, concurrent engineering knowledge can be effectively incorporated into the assembly design process, and a knowledge-based expert design system can be implemented.     

结合图元与感知哈希的手写输入简笔画识别

目的 为了克服手写输入中随意性强和自由度大的缺陷,同时兼顾简笔画的整体属性和局部特征,提出一种基于图元识别与感知哈希技术相结合的手写输入简笔画二级识别算法。方法 首先提取笔画的几何特征、笔序特征及结构特征且进行识别,然后查找由图元信息、笔画结构信息和笔序信息构成的简笔画语义库,完成由规则的几何图元构成的简笔画识别;若未被识别,则生成简笔画图像,利用感知哈希技术完成简笔画图像的识别。结果 基于本文提出的简笔画识别方法,实现了对样本库中150种简笔画对象的识别,平均识别率为82.6%。结论 实验结果表明,对于不同用户手写输入的任意样本库中的简笔画,该方法具有较高的识别率,此外,还可以通过在简笔画语义库和样本库中增加简笔画的种类等方式实现对更多种类简笔画的扩展识别。