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基于IGES表示的机械零部件复用技术研究

胡楷模  
【摘要】:对已有数据和知识进行有效地管理和高效地复用,成为企业降低设计成本、缩短生产周期、保持竞争优势的重要手段。本文基于我国数字产品的数据交换标准——初始图形交换规范(IGES),从数据交换和模型检索两个方面对机械零部件的复用技术展开了研究。论文工作包括: 1、给出了基于边界表示的IGES单零件数据交换关键技术。针对Parasolid内核的CAD系统不支持封闭回转面的问题,提出了一种基于二维参数域的封闭回转面剖分算法;为解决IGES边界表示模型可能不包含参数域的问题,设计了一套从三维空间曲线到二维参数域曲线的参数域重构和修正算法;为处理IGES标准和CAD内核的拓扑数据差异,提出了一种基于“假设——检验”的拓扑数据交换算法。基于以上算法实现了基于边界表示的IGES单零件前后置处理器。 2、给出了一种基于有向无环图与产生式的IGES装配体数据分析和交换技术。针对已有CAD系统无法通过IGES装配体文件交换装配关系的缺点,通过引入相关性定义实体和相关性实例实体,对IGES的语义模式做了扩展。为克服IGES装配体数据异构而导致的兼容性问题,提出了一种基于有向无环图的实体关系抽象方法,并在此基础上提出了一种基于产生式的装配体前后置处理器设计方法。该方法具有较好的通用性和可扩展性,且其正确性可形式化验证。 3、提出了一种面向功能相似的IGES单零件模型检索算法。设计了CAD模型的最佳视图生成算法,并构建了一个基于功能分类的测试基准库。在此基础上,提出了一种基于典型面匹配的IGES模型检索算法。该方法首先通过训练获得能够反映单零件功能特征的典型面,然后对典型面按照重要性进行降序排序,最后采用贪心策略计算相似度。和已有方法相比,该方法更容易获得功能相似的零件,从而可以更好地支持装配和设计复用。 4、提出了一种基于向量空间模型的IGES装配体检索算法。将信息检索领域中经典的向量空间模型引入到装配体检索问题中,较好地解决了装配体的局部匹配和相似度定量评估问题。在匹配度计算中引入了尺度敏感的相似性度量,从而将原始问题转换为最佳完全二分图匹配问题。提出了包括基于典型零件的匹配策略和基于贪心思想的松弛匹配算法在内的两种近似加速方法,使得原型系统可以达到实时交互的效果。大量实验验证了该算法的有效性。


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