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。     

面向集成变量化设计的三维几何约束求解方法

针对集成变量化设计中三维几何约束和装配几何约束的混合建模与求解问题,提出改进的有向图方法.该方法采用几何约束的基本约束表达和几何实体的抽象对偶实体表达,引入定向弧表达实体之间的内在依赖关系建立混合几何约束有向图模型;结合约束有向图的优化处理,实现了几何约束系统的细粒度分解和高效并行求解.最后用实例验证了文中方法的正确性和有效性.     

基于约束参数化的设计技术研究现状分析

系统分析了基于约束的参数化设计技术的研究现状。首先指出早期CAD系统初级参数化的主要缺陷；根据参数化设计方法在不同时期的主要特点，回顾了参数化设计的发展过程。参数化方法被划分为程序参数化、在线交互参数化和基于自组织方式的离线参数化。在在线交互参数化方法中，重点探讨了初等方法、变量几何法、人工智能法和构造过程法的原理和特点，并在人工智能法中介绍了基于知识的几何推量法、基于自由度分析的约束传播法和基于神经网络的自学习法；给出基于自组织方式离线参数化方法的主要步骤和特点。最后阐明了各种参数化方法存在的问题，以及该技术将来的发展方向。     

一种基于功能约束的参数化图形设计方法

本文在现有参数化图形设计方法的基础上述通过对设计过程中功能要求的研究，提出了功能约束的概念，把功能约束引入参数化图形设计过程。在实践的基础邮基于功能约束的参数化图形设计的三种算法，并给出了部分实践的结果。采用本文提出的方法，较好地实现了产品设计中从功能得结构的设计集成，为进一步研究设计集成问题提供了一种尝试。     

基于活动约束系统的变量化设计

在变量化设计过程中设计对象可以看作是一个几何约束系统,这个系统由几何元素以及作用于几何元素之间的各种约束关系构成。一个复杂的设计对象所对应的几何约束系统往往包含大量几何元素和约束关系,如果不加区别地把所有的几何元素和约束关系纳入变量化求解的范围,则很难满足交互设计的需要。而另一方面几何约束系统又往往是稀疏系统：（1）作用于任一几何元素的约束很少;（2）与任一约束相关的几何元素很少。基于这一事实给出了一种预处理策略从原始几何约束系统中搜索得到一个规模较小的活动约束系统,变量化求解在活动约束系统上进行。该方法已在自行研制的参数化造型系统GEMS5．0中实现。     

关于多通道多变量图形的参数化研究

本文建立了一个新的数学模型并提出一种基于变量流技术的变量设计方法，尺寸函数和几何交切函数的划分与建立避免了求解繁锁的约束方程，我们以全交互方式建立基型和确认通疲道，由系统自动提取约束并实现尺寸驱动，解决了任意复杂图形的参数化问题，并易于适应新变化。     

基于图的参数化设计方法

参数化系统中约束的表达和约束的求解是两大关键性技术问题。作者提出的基于图的参数化方法是将约束分成拓扑约束和几何约束,并以图结构表达这两类约束,然后对约束网络图进行拓扑排序、分解,以确定求解序列和检测约束一致性,最后按照几何约束网中的约束关系进行“几何参数驱动”,以实现参数化。     

AutoCAD环境下面向对象参数化设计的实现

文章论述了一种面向对象的参数化设计方法。采用基于有向无环超图的约束表示，完整的建立参数化模型，不仅可以表示简单约束关系，还可以方便的表示元素间的双向约束。在交互绘图的过程中获取约束关系并保存，实现参数驱动。利用功能强大的0bjectARX[1]进行AutoCAD上的二次开发，采用面向对象的技术，充分利用0bjectARX的类库，有效发挥其封装性和扩展性，在Windows环境下和VC 结合编程，实现参数化设计。     

变量化设计中的多解性问题

在变量化设计过程中往往存在多解性,从所有可能的解中找出符合设计意图的有铲解是变量化中的一个重要问题。导致变量化设计存在多解性的主要原因是：（１）几何约束系统处于欠约束状态;（２）约束方程（组）的数学性质引起的多解性。文中讨论了在几何约束系统的分解呼约束方程（组）的求解过程中的多解性情况,并研究了利用设计对象所蕴含的几何信息寻找符合设计意图的有效解的问题。     

基于自由度分析的几何约束凝聚计算方法的改进

采用基于自由度分析的方法,对几何约束问题进行求解,就是用一定的模式在图形的GCG图中,进行不断匹配、求解的过程。对最常用到的几种模式的凝聚计算方法进行了改进,特别是提出可以对非构造性凝聚模式添加部分约束,这些约束的值将作为迭代变量,对约束耦合问题进行约束凝聚,凝聚过程结束后,没有用到的约束作为迭代的目标函数,进行迭代计算,大大减少了解决复杂约束耦合问题所需要的变量数,提高了计算过程的稳定性和计算速度。     

部分变量迭代法求解几何循环约束

在对几何约束进行求解时，一般先要进行适当分解，然后再根据分解得到的求解次序进行依次求解。当同时进行求解的约束数量较多时，必须采用数值解法。如果这样的循环约束中变量的数量较多，则采用全部变量迭代的方法会导致计算不稳定，且计算时间较长。本文提出了部分变量进行迭代的方法，大大降低了迭代变量的个数，增加了计算的的稳定性，缩短了计算时间。     

基于几何约束求解的完备方法

针对参数化CAD在约束求解中的应用,提出了基于智能连杆的算法,该算法在扩充几何作图范围、改善算法复杂度方面都有明显的优势.将其同LIMO算法、几何变换方法、C-Tree算法、数值求解方法等方法相互融合,能够组成一套非常完备的几何约束求解框架,来完成对平面和空间几何约束问题的自动求解与图像生成.将该算法应用于智能动态几何软件的设计中,实验显示可以取得令人满意的结果.     

Geometric constraint solving with geometric transformation

This paper proposes two algorithms for solving geometric constraint systems. The first algorithm is for constrained systems without loops and has linear complexity. The second algorithm can solve constraint systems with loops. The latter algorithm is of quadratic complexity and is complete for constraint problems about simple polygons. The key to it is to combine the idea of graph based methods for geometric constraint solving and geometric transformations coming from rule-based methods.     

自由特征模型参数化研究

为了更高效直观地对自由特征形状进行建模,对自由特征形体及自由特征定义点进行参数化,提出了一种通过封装参数和约束创建自由特征体特征的方法。在自由特征形状的定义中,建立数值参数和最终特征形状几何属性的映射关系。在轨迹线上提取特征定义点,在各点处建立横截面,对横截面进行蒙皮和扫掠运算,生成和基曲面无缝连接的自由形状体特征。     

密集标志点集的拓扑保持变换方法*

在对自由特征模型参数化基础上,提出一种约束求解的新方法。该方法对自由特征形体定义点进行参数化,建立几何约束图,将约束问题分解为三角形约束和四面体约束两大类,分别进行求解,定义手向性规则,利用该规则将子问题组合为全局解。在自主开发的HUST-CAIDS（哈尔滨理工大学计算机辅助工业设计系统）中实现了本算法,并得到满足设计者需求的模型。     

三维服装CAD中几何约束表达及其求解技术研究

从人体及服装的特点出发,提出三维服装几何元素的概念．采用样条曲线作为基本几何元素,归纳出服装的三种约束关系,即共点、对称和自对称关系;成为约束关系形成的基础．以三种约束关系为基础,建立了面向服装的几何约束图,有效地表达了三维服装几何元素及其相互关系;实现了一种基于约束图的约束求解方法。从而完成了构造服装及对服装的交互参数化修改,文中给出了应用实例,并将参数化方法向高层次图素如样条曲线、曲面作了推广,成功地应用于以样条曲线为几何元素的参数化服装CAD系统中,运行效果良好。     

自由特征模型约束求解研究*

在对自由特征模型参数化基础上,提出一种约束求解的新方法。该方法对自由特征形体定义点进行参数化,建立几何约束图,将约束问题分解为三角形约束和四面体约束两大类,分别进行求解,定义手向性规则,利用该规则将子问题组合为全局解。在自主开发的HUST-CAIDS（哈尔滨理工大学计算机辅助工业设计系统）中实现了本算法,并得到满足设计者需求的模型。     

处理动态优化问题中控制变量路径约束的方法

目前国际上对动态优化问题中的状态变量路径约束已有一些研究,但专门处理控制变量路径约束的方法却鲜见报道. 本文首先介绍两种分别基于三角函数变换、约束算子截断来处理控制变量路径约束的方法,然后提出一种基于光滑化的二次罚函数方法. 光滑化罚函数方法不仅能够处理控制变量路径约束,而且还能同时处理关于状态变量的路径约束. 最后使用目前流行的控制变量参数化 (Control variable parameterization, CVP)策略对最终获得的、不再含控制变量路径约束的动态优化问题求解. 实例测试一展现了三种方法各自的特点;实例测试二表明了光滑罚函数方法的有效性和优越性.     

工厂设计系统图形库的图形描述语言设计

设计了一套用于工厂系统图形库的图形描述语言,此语言与工厂设计系统的工程背景紧密结合,提供了图形描述语句、图形循环语句、图形运算语句等,方便了对设计过程中用到的元件、设备等的图形描述。     

基于图库的机床人机工程设计方法研究及应用

应用人机工程学的知识组织并建立了内容丰富的系列化、标准化的操作件图库,提出了一种基于图库的机床人机工程设计方法,并借助于数据库技术、参数化技术以及AutoCAD的二次开发技术Arx开发了可直接用于典型机床操作件的人机设计软件模块。经实践证明,这种方法是可行的,并可应用于其他机电产品的设计中。