基于约束的参数化设计及语义特征造型的研究

【摘要】： 针对传统CAD系统在参数化设计以及特征编辑等方面的一系列问题，通过对参数化设计方法和特征造型理论的研究，并结合哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型系统(HUSTCAID)的实际开发工作，提出了基于约束的参数化设计方法和与历程无关的语义特征造型思想。本文首先总结了二维参数化设计中的各种约束求解方法，并权衡每种约束求解方法的利弊，提出了基于几何约束图的约束求解方法，此方法是用图来表示几何约束系统，能够有效地处理欠约束和过约束的情况。同时考虑到数值约束求解法有效率高和求解范围广等优点，提出了基于二维结构点的参数化设计方法，此方法是综合了图论方法和数值方法的混合方法，它同时具备两种约束求解方法的优点，提高了约束求解的效率。 特征造型是在实体造型基础上发展而来的，它克服了低层次、无应用含义的几何操作同设计人员高层次的设计概念与方法产生的矛盾。本文结合HUSTCAID系统，给出了特征造型系统的数据结构和拓扑元素的命名机制，提出了特征设计和编辑算法。同时针对传统特征造型系统中语义信息不完备、特征的编辑与设计历程相关联等缺点，提出了用特征描述图表示特征模型，根据特征生成顺序的判定准则来确定特征的关联修改集，减少了特征重构的复杂性，提高了特征编辑的效率。