【摘要】：隨著制造業(yè)向數(shù)字化、智能化“智造”的轉(zhuǎn)型升級(jí),三維模型已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和分析的核心。通過(guò)重用已有的模型,可有效降低設(shè)計(jì)成本,加速產(chǎn)品再創(chuàng)新提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)前,三維模型的大量積累,對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與重用模式提出了更高的要求�；趦�(nèi)容的三維模型相似性評(píng)估已成為智能設(shè)計(jì)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與重用的關(guān)鍵技術(shù)。面向不同的應(yīng)用,三維模型的內(nèi)容具有相應(yīng)的特點(diǎn)。STEP作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的中性格式,其包含的豐富幾何和拓?fù)涮卣?是多平臺(tái)模型分享、跨應(yīng)用數(shù)據(jù)重用中的難點(diǎn)與核心內(nèi)容。其中復(fù)雜實(shí)體模型、曲率變化豐富多樣的自由曲面或組合曲面模型,以及具有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)副和功能的裝配模型的聚類檢索、相似性評(píng)估和高效重用機(jī)制,是近年來(lái)數(shù)字化智能設(shè)計(jì)中有待深入研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。為支持設(shè)計(jì)重用、提高模型匹配效率和相似度評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性,本文系統(tǒng)地研究了三維模型分層次、多分辨率表達(dá)的理論基礎(chǔ),提出了面向重用的層次結(jié)構(gòu)、相似性比較算法和應(yīng)用方案。對(duì)于實(shí)體模型,通過(guò)提取相鄰面的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行幾何推理建立了表達(dá)特征包含關(guān)系的層次結(jié)構(gòu);對(duì)于曲率均勻變化的自由曲面,通過(guò)進(jìn)行曲面層次劃分,并定義描述其相鄰關(guān)系的定性和定量指標(biāo),對(duì)彎曲程度進(jìn)行由粗到精的形態(tài)描述;對(duì)于曲率突變的組合曲面模型,通過(guò)描述特征的形態(tài)關(guān)系建立層次結(jié)構(gòu);對(duì)于裝配模型,提出了約束自由度合并的低副求解算法,集成了配置空間的高副映射方法,對(duì)包含裝配樹(shù)層次結(jié)構(gòu)的裝配體進(jìn)行功能映射,并提出以功能等效為前提進(jìn)行幾何替換的裝配重用策略�；谀Ｐ偷膶哟谓Y(jié)構(gòu),提出了集成幾何與拓?fù)涞南嗨菩栽u(píng)估方法,對(duì)模型進(jìn)行由粗到精的層次匹配,并結(jié)合特征的屬性進(jìn)行相似度加權(quán)計(jì)算。模型檢索結(jié)果表明,基于多分辨率層次結(jié)構(gòu)方法提升了相似性比較的準(zhǔn)確性,且層次結(jié)構(gòu)匹配的結(jié)果可以是模型的整體或局部特征,適用于三維模型的整體或局部設(shè)計(jì)重用�；谔岢龅南嗨菩员容^方法,本文利用Python語(yǔ)言、PythonOCC內(nèi)核和PythonXY科學(xué)計(jì)算包開(kāi)發(fā)了層次結(jié)構(gòu)可視化工具以及模型檢索原型系統(tǒng),利用C++語(yǔ)言、NXopen API和Sikuli API實(shí)現(xiàn)了基于相似性比較的設(shè)計(jì)重用原型系統(tǒng)和基于圖像匹配的自動(dòng)化測(cè)試,通過(guò)其在復(fù)雜汽車內(nèi)飾件注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,提高了設(shè)計(jì)資源的重用效率并縮短了模具設(shè)計(jì)的周期,驗(yàn)證了本文提出方法的可行性與實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG95

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本文編號(hào)：2580868