3维虚拟设计环境下的机械产品概念设计

分析了3维虚拟设计环境下的机械产品概念设计的特点,给出了基于定向发散创新设计方法的概念设计定义。将概念设计划分为2个基本部分：含光、机、电、液广义传动机构的3维虚拟设计和广义传动机构载体的工业美学设计。3维虚拟设计环境下的概念设计方案是完成了原理方案设计和构型设计的设计方案,是一种能够满足市场需求的3维虚拟样机。面向对象、方案评价与修改的实时性、3维虚拟性和定向发散性是该概念设计的主要特点。     

齿轮实体参数化逆向虚拟造型设计的方法

提出实体参数化逆向虚拟造型设计的方法，介绍应用该方法开发齿轮3维实体参数化虚拟造型设计系统的过程。旨在提供一种对CAD软件开发的新方法，使设计者掌握运用该方法进行实际开发，从而提高开发CAD软件的能力。     

一种融合二维激光雷达和RGB-D相机的移动机器人建图方法研究

针对单独使用二维激光雷达描述环境信息不足、单独使用RGB-D相机构建地图精度不足以及三维激光雷达使用成本高的问题，提出一种使用低成本二维激光雷达和RGB-D相机点云信息融合的方法。首先，通过Autoware联合标定的方式获取相机的内部参数和外部参数，建立激光雷达数据和相机数据的变换关系。然后，基于体素网格滤波的方式降低相机原始数据的噪声和密度，并将滤波后的数据进行投影转换成伪激光雷达数据。最后，通过将转换后激光雷达数据与相机的伪激光雷达数据叠加的方式，实现两传感器信息融合。实验结果表明，有效弥补了移动机器人搭载单一传感器地图构建精度不足和获取环境信息描述不足的问题，提高了移动机器人建图的可靠性和完整性，为机器人有效导航提供保障。     

基于方向变换矩阵的三维装配草图生成方法

针对求解方案设计获得的可行方案的空间布局及可视化表达问题，提出了三维装配草图的一种自上而下设计方法，建立了方向变换矩阵，并通过其分解描述子装配体在空间的布局。基于三维实体造型平台，提出了相应的算法加以实现。通过一个设计实例验证该生成方法及算法可行、有效。     

基于领域映射矩阵的跨域设计实体模块化

为确定设计人员与产品对象及设计任务之间的模块化分组,表达实体间的单向信息传输,引入逆向领域映射矩阵以表达设计实体之间的逆向信息传输,在此基础上构建领域双向映射矩阵表达不同领域设计实体之间的双向信息传输;提出基于关联度多元树构建的领域映射矩阵聚类方法,通过调整多元树节点选择系数,加快聚类算法的收敛速度,并使聚类结果稳定可控。结合船舶产品协同设计,应用新的聚类方法对设计人员—产品结构的领域双向映射矩阵进行模块化,效果良好。     

基于SolidWorks工程图中肋板的表达方法研究

SolidWorks具有强大的三维模型设计功能,能方便地由三维模型生成各种二维工程图,但对于带有肋板的零件模型在沿肋板纵向剖切面剖切生成剖视图时,肋板的剖切断面与其相邻部分没有分界线隔开,肋板的断面也画上了剖面线,这些都不符合国家标准。本文就这方面的问题给出了两种解决的方法,实现了对SolidWorks二维工程图的标准化处理。     

二维特征库的研究与开发应用

本文介绍了Auto CAD环境下用二维表达建立特征库的原理和方法.依据产品特征建模理论,通过特征定义建立相应的特征库,并在操作时将这些特征实例化.近年来,特征正在代替几何造型成为设计与制造过程中的通讯媒介.通过特征表达,不仅可以完整地描述零件的几何形状信息和制造工艺信息,便于工艺规划,而且可以将设计活动建立在更高的层次上,对特征进行合理的抽象、分类,并在计算机中以适当的方式组织,即建立特征类库,可以简比特征建模机制,并有利于产品数据的表达和交换.现在对特征研究较多的是直接面向CAD/CAPP的三维持征建模.但是在实际生产中,工程图纸依然不可缺少,因此基于二维表达的特征技术的研究,只有较大的实际意义.     

基于STEP中性文件的有限元自动建模

直接利用CAD系统的几何造型 ,以STEP中性文件为CAD造型系统与有限元单元剖分系统间的几何和拓朴信息传递媒介 ,实现有限元单元的自动剖分。按STEP/AP2 0 3的语义模型提取STEP中性文件中三维形体的表面信息 ,将该形体的每个表面映射到二维参数平面 ;利用参数平面的边界数据和二维单元自动剖分模块 ,用推进波前法实现表面网络的自动生成 ;然后由表及里实现三维实体单元的生成 ,系统基于STEP中性数据文件 ,可以与多个流行的CAD系统实行连接。     

基于位姿图和性能融合的产品布局设计方法

为解决产品布局智能化设计问题,对产品布局设计方法进行研究。根据机械产品方案设计中结构布局约束的特点,提出基于位姿图和性能融合模型的产品布局设计方法。该方法对产品布局约束关系抽象化,建立布局设计约束之间的关系表达。在性能求解方面,构建产品功能需求模型、运动功能配置和模块结构之间的映射,得到产品简化布局模块结构。在此基础上,以低序体阵列表达产品布局拓扑结构,并且利用位姿图建立的空间布局模型,对产品模块结构进行定位、定序及邻接等关系的描述和布局组合操作,得到产品结构布局方案。在Pro/E平台中,利用VC.net 2003工具二次开发产品布局设计系统,以数控机床产品布局设计为例,运用提出的方法对其进行布局约束信息表达和布局求解,验证该模型的可行性和有效性。     

面向3维CAD的PDM系统的研究与实现

针对3维计算机辅助设计存在的问题,提出了面向3维计算机辅助设计的产品数据管理系统整体结构,其重点是实体约束和关联管理。通过对约束和关联进行语法定义,设计关系类记录约束和关联信息,支持了设计过程中相关设计对象的同步更新,提供了对设计过程和知识管理的支持。其他集成点包括计算机辅助设计格式转换平台、3维模型信息提取与交互以及3维模型与2维图纸的关联管理。在实现方法上,计算机辅助设计格式转换平台借助ACIS实现,提供计算机辅助设计通用浏览器和HSF格式浏览器;3维模型信息提取与交互通过计算机辅助设计提供的应用程序接口进行开发,并把数据管理操作菜单嵌入到计算机辅助设计系统内;3维模型与2维图纸的关联管理通过对模型和图纸进行同步检人和检出操作,解决3维模型与2维图纸的一致性。面向3维计算机辅助设计的产品数据管理系统已经实现并得到实际应用。     

适用于管道内形貌检测的3D全景视觉传感器

管道内部缺陷种类繁多、检测困难且自动化程度低,针对这些问题,提出了一种适用于管道形貌检测的3D全景视觉检测方法。首先设计了一种获取管道内部全景颜色纹理信息的全景视觉传感器(ODVS),然后设计了一种能快速并高精度获得管道内壁深度信息的主动式全景视觉传感器(ASODVS),接着将这两种ODVS进行紧凑小型化设计,通过软件将全景3D测量数据与全景颜色纹理数据的快速融合,在对管道内功能性缺陷和结构性缺陷进行全方位自动分析和评估的同时实现管道内部三维建模。实验结果表明,所设计的ASODVS+ODVS能实时获取地下管道内部颜色纹理和几何信息的全景图像,配置在管道机器人上能在狭长管道内边行走、边检测、边识别和边重构。     

一种从器件三维实体到工艺版图的MEMS CAD技术

研究了标准三维实体文件和版图文件的格式,在此基础上提出了一种在MEMS CAD中从三维实体到工艺版图的转换方法,实现了直接基于文件到文件的三维实体到工艺版图的转换,使用C++语言开发了相应的转换接口。通过典型MEMS器件——微机械加速度计和微机械陀螺的多种结构,验证了三维实体到二维版图转换的可行性与效率。结果表明,这种转换方法切实可行,且效率较高,为实现MEMS自顶向下与基于任意流程的设计方法、简化版图绘制、提高设计效率提供了一种有效的途径。     

CAD技术在制图测绘教学中的研究

传统的制图测绘以铅笔手工绘图为主要手段,强调学生实际动手能力的培养。CAD技术与制图测绘的结合符合实际工程设计的需要。体现了现代设计路径。AutoCAD二维工程图形设计技术可实现无图板化制图测绘,极大地提高了绘图的速度和图纸的质量;三维数字建模CAD技术灵活的建模方式和集成的工程设计能力,提高了工作效率,改变了传统的设计思想和制图准则。     

基于SolidWorks的液压支架负压除尘器的三维设计

负压除尘器是利用高压水在引射筒内形成的负压作用而实现除尘功能。文中根据设计要求,运用Solid W orks软件建立了液压支架负压除尘器的三维模型,完成总装图、部件图、虚拟装配图,进行了优化研究,提高了设计效率。     

三维设计模型生成工程图样方法的研究

根据现代工程设计和绘图的需要，以AutoCAD为平台对由三维设计模型生成二维工程图样的设计模式进行了研究。介绍了由三维设计模型自动生成二维工程图的技巧，并提出了在模型空间方便地编辑、打印由三维实体生成的工程图样的方法。结果表明，此研究具有工程实用价值。     

利用Autodesk Inventor实现计算机辅助的组合机床三维总图设计

传统的机械设计模式是工程师首先有三维的整体布局,然后用二维的装配图表达。只有少数设计师能够直接描绘示意性的三维轴测图,但是也难于作为精确的没计图纸。上世纪后期,研究者致力于二维装配图的“三维”重建。现在有了条件,可利用Autodesk Inventor实现人机交互的三维总图设计,以及零部件的二维表达。本文以组合机床设计为例,阐述该计算机辅助设计系统的开发,详述各个部分的功能。为进一步完善这个系统提供条件。     

基于Unity3D的减速器设计及展示系统研究

减速器作为机械传动的主要部件,其设计与制造过程一直是研究的热点。借助虚拟现实技术开发了减速器设计及展示系统,利用Unity3D引擎进行系统整体功能开发,实现了虚拟现实系统与三维建模软件间的数据传递和自动更新,基于PiXYZ软件优化了虚拟减速器的模型网格,并提出了虚拟减速器模型的干涉检查方法,阐述了基于虚拟现实的三维标注实现流程,提出了一种现实环境与虚拟环境叠加的增强现实展示方法。实践证明,融入虚拟现实技术的设计系统可大大缩减设计周期,具有很强的应用性和推广性。     

一个基于球面纹理映射的车身虚拟原型系统

采用图像镶嵌技术实现三维重建的原理，提出了用于球面纹理映射的矩阵和公式，阐述了系统实现的编程方法，采用新颖的贴图算法，实现了一个基于球面纹理是映射的汽车车身虚拟原型系统，使设计者能依据用户的反馈及时修改设计，提高了设计效率。     

叉车三维动态模拟图型研究

对叉车及其零件的三维动态图形建模进行了研究,将虚拟制造技术、计算机图形学与机械产品模型、CAD／CAM结合,提出新的三维图形设计方法。通过将开发的叉车及变速箱箱体三维动态模拟图形用于企业叉车方案设计,缩短了产品设计制造周期。     

基于加工理念的液压集成块三维CAD软件设计

在AutoCAD平台上用VisualLISP设计开发了液压集成块三维CAD软件,一改传统的二维设计方法,营造虚拟三维立体设计环境,使设计过程可视化;引入加工理念,提出了模仿集成块加工过程,进行集成块实体造型及干涉检验、在线修改的方法和手段。