基于形体特征层次分析的概念设计原型评价与演化方法

为对概念设计原型进行定量评价,实现具有形位公差需求的机械零件成形时间与制造质量之间的均衡,提出一种基于形体特征层次分析(Shape Feature Hierarchical Analysis,SFHA)的概念设计原型评价与演化方法。针对概念设计形体的孔和轴的形态特性,采用最大内切圆柱和最小外接圆柱构建特征模型,计算由分层策略所导致偏移的实际轴线位置,推算圆柱度误差大小。进行基于形位公差的自适应分层,在保证圆柱度等公差满足设计需求的情况下尽可能减少所需层数。通过改进粒子群算法进行非凸优化求解,遴选出最优的分层序列。计算特征层次化模型向正平面V(XOZ)和侧平面W(YOZ)的平行正投影面积及绝对梯度变化,实现基于SFHA的概念设计原型特征定量化描述与动态演化。以典型支座零件为例进行验证,采用熔融沉积成形设备进行物理试验,基于高精度结构光三维扫描仪获取原型零件的圆柱度误差,相较于均匀分层方法,所提出的SFHA方法制造时间可减少26.97%。

层次多叉树映射布尔体廓后验误差的自适应层切

在给定构建方向下,层切厚度影响熔融沉积成型零件表面的阶梯效应,层切轮廓及其层次关系是路径规划的研究基础.为此,提出基于布尔体廓运算的自适应层切方法,在零件模型不同高度层切面上构建局部轮廓拓扑并计算内核域,根据内核点连线与轮廓环的交点,将轮廓环数据映射到一维坐标轴,基于拓扑映射判定轮廓环层次关系.建立层次关系多叉树,以树高映射体廓特征变化的布尔运算,根据层变阈值设计自适应层厚,通过体廓后验误差估计任意层厚的体积误差,验证自适应层切的有效性.实例打印及不同自适应层切方法对比结果表明,采用体廓后验误差计算的层切体积误差精度比牙尖高度法的更高;通过控制体廓特征部位的层厚来减小体积误差,有助于提高模型特征部位的表面成型精度.

基于环形邻域的增材制造分层自适应正向设计方法

为了提升多特征成形的表面精度与制造效率,提出一种基于环形邻域的增材制造分层自适应正向设计方法。构建模型多阶环形邻域,基于变尺度的平均曲率高斯加权平均值计算模型显著度,运用动态聚类确定显著特征。以递归获取的形态显著线的变化确定初始分层厚度,建立自洽的分层规划正向设计数学模型。进一步运用数字孪生技术实现增材制造虚拟打印。以虚拟打印模型在打印坐标系正平面和侧平面的分层投影面积为材料热塑约束,并通过双向循环链表和八叉树计算投影面域集合的布尔并,实现多特征迭代的分层规划正向设计。采用接触式轮廓仪对打印模型不同特征区域进行了表面粗糙度测量。实例表明,该方法能够有效地对多特征流形模型进行自适应分层,有助于提升3D打印与4D打印层积制造品质与效率。

尺寸标注的动态编辑与自适应处理算法

针对目前交互或参数化设计中尺寸标注存在的不足，通过对视图标注域的分区、关联尺寸的提取及自动分层，实现了删除、插入及参数修改而引起尺寸包容性变化等问题的自适应处理．

非关联尺寸标注干涉的自适应处理

尺寸标注间干涉是参数化设计中普遍存在且较难解决的问题 .首先提出了可标域、环境宽松度、干涉距、状态向量以及干涉偶集等概念 ,然后将非关联尺寸间干涉处理问题转化为干涉偶集中所有尺寸状态向量的转换问题 ,在此基础上 ,依据状态转换策略实现了非关联尺寸间干涉的自适应处理 .

可重用设计信息的产品设计与进化

分析了目前产品设计中存在的问题 ,提出了基于多角度的已有产品设计信息的协同理解、基于进化的产品设计信息的异构映射、基于网络的产品设计信息共享等处理方法 ,较好地满足了可重用已有产品设计信息的快速设计与进化要求。

基于拓扑映射的视图轮廓信息自动获取算法

为克服轮廓信息提取中现有方法计算量大和角度判别复杂等问题 ,提出了基于拓扑映射的视图轮廓信息求取方法 .该方法是基于拓扑映射原理 ,首先将各候选路径上的点变换为射影直线上的映射点 ,然后利用映射点与候选路径走向排序的拓扑不变性来进行路径判别 ,这样将路径分支处的下一路径走向判别转化为映射点在射影直线上的走向判别 .若射影直线为水平 ,则映射点的求取非常简单、方便 .该方法由于避免了复杂的角度计算 ,因而计算效率显著提高 ,其对工程图视图的自动划分、装配图处理及尺寸布置等有着重要的作用 .

基于空间基坐标的尺寸可标注性判别研究

尺寸信息的检验一直是 CAD/ CAM中有待解决的问题 .该文引入了空间基坐标的概念 ,基于空间基坐标具有与视图数无关的特性 ,提出了将多视图各投影点统一转换到空间基坐标 .通过对图素端点几何特征理解 ,建立了空间基坐标面间尺寸标注性统一的运算法则 ,从几何层讨论了尺寸的标注性 .尺寸与空间基坐标面进行映射 ,而与视图数无关 ,这样克服了尺寸三维约束与二维图形在维数上的不一致性 .

基于图形环境信息的干涉问题自动处理

图形干涉是参数化设计中普遍存在而有待解决的问题．本文通过对于涉约束的描述和环境信息的提取，提出了基于图形环境信息的干涉问题自动处理方法．经实际检验，这种方法是十分有效的，对推进参数化设计有着重要的意义．

工程图学试题库组卷的智能性、开放性与集成性研究

研制工程制图试题库对提高组卷质量与效率 ,促进该课程教学与评估有着重要的意义。本文根据工程制图试题库的特点 ,介绍了试题库内容与要求 ,组卷系统的智能性、开放性与集成性。通过工程图学试题库建设 。

基于装配层的配合尺寸继承与检验

尺寸信息的表达与处理 ,直接关系到零件的加工成本以及产品质量 .文中分析了装配层尺寸的约束与关联 ,提出了基于装配层的配合尺寸继承与尺寸检验方法 .通过配合的识别、尺寸匹配的自组织 ,实现了不同零件间的配合尺寸的关联 ,不仅解决了装配层与零件层间具有直接匹配关系的尺寸合理性判别问题 ,而且可通过尺寸约束与空间基坐标的传递 。

中空挤出吹塑型坯壁厚设计与优化技术研究

中空挤出吹塑型坯壁厚尺寸直接影响塑料容器的制造成本。提出了基于Catmull-Rom样条的型坯壁厚设计方法,该方法考虑Catmull-Rom样条的几何连续性,采用基于型值点和形状参数两种自由度的修改操作。根据型坯壁厚控制的连续性和快速响应的要求,设计了基于曲率的壁厚曲线自适应数据采样算法。基于弹性有限元方法模拟了型坯吹胀过程,实现了型坯壁厚形状的优化设计。仿真实验结果表明,壁厚数据编辑操作的方便性和灵活性得到改善,壁厚数据质量和壁厚控制精度得到提高。开发了型坯壁厚控制人机界面软件,并进行了应用验证,取得了良好的效果。

基于逻辑坐标的多视图尺寸冗余性判别

本文将视图的结点统一到与视图数无关的逻辑坐标,通过增加虚拟尺寸、对称尺寸的虚拟分解及逻辑坐标与尺寸关系的映射,有效地解决了多视图尺寸的冗余性判别问题。

面向订单产品配置设计的非标结构单元层次转化技术

面向订单的设计往往会遇到非标问题,其产生的非标结构单元难以通过配置设计解决,影响了产品设计效率。为此,提出一种非标结构单元向产品设计结构物料清单层次转化的技术。给出了非标结构单元层次转化设计模型,该模型与产品配置设计集成,采用历史设计单元匹配、相似设计单元搜索和物料匹配与自成,实现配置设计中非标结构单元设计的层次转化。将该方法应用到电梯产品订单设计中,有效地提高了产品设计效率,对提高产品配置的正确率并优化产品质量具有重要意义。

基于动态优先边求取视图轮廓信息算法

提出了基于动态优先边求取视图轮廓信息的方法 ,该方法在判别多路径轮廓走向时避免了角度计算 .多圆弧路径在分支处相切时 ,通过动态正方形的角点与圆弧圆心的同异侧性判别 ,可方便地决定候选路径的走向 .对参数化图形提出了基于搜索痕迹的视图轮廓信息重建方法 .视图轮廓信息的获取对多视图的自动划分、装配图处理及尺寸布置等有着重要的作用 .

面向服装个性化定制的多视角轮廓三维人体快速重建方法

服装个性化在线定制需要围绕用户形状参数进行设计,传统的量体方法获取的用户形状参数误差高、反馈慢,亟需构建一种三维人体重建方法能够快速感知用户人体形状.针对此问题,提出了一种面向服装个性化定制的多视角轮廓三维人体快速重建方法.利用多级空洞卷积分割网络(multilevel dilated convolution semantic network,MDS-Net)提取人体轮廓图像中整体和局部特征,实现轮廓图像的语义分割;利用躯干参数提取网络(torso parameter extraction network,TPE-Net)提取多视角人体轮廓分割图的形状和姿势参数;利用主成分分析(principal component analysis,PCA)提取三维人体模型潜层空间的语义特征,并映射为由TPE-Net输出的形状和姿势参数,从而实现三维人体重建.在PyTorch环境下,采用4个数据集进行实验验证,结果表明,MDS-Net在测试集上的分割mIoU评分平均为0.881,能够实现整体分割和局部细节保留;TPE-Net在测试集上形状参数预测准确率为0.74,关节预测偏移距离与运动树中的索引呈正比;同时,使用真实案例验证了整个三维人体重建方法的有效性.

连杆机构曲线特征参数模糊相似度的判别方法

通过快速傅立叶变换获取预定轨迹及已知连杆曲线的特征参数，使得轨迹曲线之间的比较转化为特征参数的模糊相似度判别。根据特征参数可进一步获取连杆曲线的数学表达式，从而为连杆机构运动分析提供理论依据。

成型铣刀刀刃曲线的数学分析

本文分析了成型铣刀刀刃曲线的几何性质，推导出它的数学方程，求取铣刀上圆盘刀片中心坐标，为成型铣刀的计算机辅助设计奠定了理论基础。

焊逢标注信息输入模型及处理方法

本文提出了一种焊缝标注信息输入模型的处理实现方法，设计了焊缝标注程序，其可直接用于参数化或交互标注，具有适应性强、直观、方便，输入信息量少等特点。

基于GBOM的产品配置研究

针对可配置产品和产品族的特点 ,提出一个基于GBOM的产品配置模型GPCM ,详细地分析了模型中配置单元的构成、划分、约束关系的表达 ,说明了配置过程的实现与PDM ,ERP和CAD的集成等问题