面向普适环境的协同设计框架研究

提出了一种面向普适环境的协同设计框架。该协同设计框架在现有分布协同对象计算技术和网格服务的基础上,引入了普适环境“随时随地”和“透明”的思想,巧妙地把协同设计技术融入第三代计算环境中。该文讨论了普适计算的相关理论,也涉及了网格计算的相关技术。并且建立了第三代计算环境下分布式协同设计模型。该框架能够很好地利用各种网络资源,随时随地的进行产品设计开发。最后简要介绍该框架在在自主开发的HUST-CAIDS中的初步应用。

用户自定义特征库分类模型研究

针对传统CAD系统中用户自定义特征库分类不支持特征共享的问题,提出了基于有向无环图的用户自定义特征库分类模型。通过将特征信息作为公共子节点附加到分类树中形成有向无环图,实现了特征的分类和共享,并利用中性的XML文档实现了模型的存储,提高了模型的移植性;最后给出了模型的建立过程。实例表明,该模型简单灵活,极大地提高了用户自定义特征库的分类和共享能力。

自由曲面特征的定义与识别技术的研究

结合自主开发的HUST-CAID(哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计)系统的特点,引入自由曲面特征,给出了自由曲面特征的参数化定义,并在此基础上对自由曲面特征识别进行研究,先是给出自由曲面特征识别的定义,接着提出了基于曲线的特征识别的算法。该方法将基于曲线的特征以二维参数的形式给出定义,使其能在二维平面上研究,通过重构特征的剖面模板库,从而利用目标特征与模板特征匹配实现了特征识别。

基于特征的CAD/CAE集成中并行建模技术研究

为了解决传统CAD/CAE集成系统对同一产品串行生成不同的全细节层次模型和抽象模型的低效性与不实用性,采用基于特征的多分辨率建模技术和LOD技术,通过建立和查询存储在公共特征库中的多分辨率特征及LOD/LOA模型链表,实现自定义层次模型的并行快速同步提取和修改。实际应用表明,该方法能快速求得基于不同细节层次和抽象层次的简化模型,提高了实体模型设计与分析的效率。

自由曲面特征识别的研究

由于利用基于区域分割的方法识别曲面往往会造成曲面模型的过度分割,而利用单纯的基于边缘检测的方法识别曲面有时又不能提供较好的区域结构,基于此给出一种自动识别STL(standard triangulation language)形式的CAD模型自由曲面特征的方法——基于边和区域的混合分割方法。通过检测STL三角网格模型的特征边对模型进行有效的区域分割,再计算这些区域上各点的Gauss(K)和平均曲率(H)来确定区域类型,最终达到识别的目的。经验证,该方法能够发挥上述两种方法的优势,获得更好的分割效果,从而识别复杂的自由曲面特征,因而具有较强的实用性。

自由特征模型参数化研究

为了更高效直观地对自由特征形状进行建模,对自由特征形体及自由特征定义点进行参数化,提出了一种通过封装参数和约束创建自由特征体特征的方法。在自由特征形状的定义中,建立数值参数和最终特征形状几何属性的映射关系。在轨迹线上提取特征定义点,在各点处建立横截面,对横截面进行蒙皮和扫掠运算,生成和基曲面无缝连接的自由形状体特征。

基于P2P结构的协同设计系统的构架研究

提出了一种混合结构的协同架构模型构架,采用客户/服务器架构的部分来发现用户,而在系统设计时采用一种任务分层分组的P2P协同设计构架。这样设计既保证了用户参与的方便性,又增加了系统的扩展性和可靠性,同时提出使用该模型的信息分类传输策略减少用户进行设计时的网络流通量。最后提出了冲突解决机制。

在特征造型中拓扑元素命名机制的研究

特征造型中最根本的问题之一是模型的拓扑元素（面、边和顶点）经特征编辑重构模型后的识别．为此本文提出基于CSG树的拓扑标识号命名机制和虚拓扑标记号命名机制，并运用书扑元素的继承性、割裂关系表的约束准则和相似性匹配技术实现其标识号在新旧模型中正确传递，大大提高特征编辑的可靠性。

具有任意自由度的B样条非均匀细分

为了便于工程实际应用,非均匀细分方法现在已经成为计算机图形学和几何建模中的热点问题。提出一种具有任意自由度的B样条非均匀细分算法,其实现与B样条均匀细分即Lane-Riesenfeld细分方法相似。该算法包含了非均匀d环结构生成的双重控制点,其中d环相似于d度均匀B样条曲线的Lane-Riesenfeld算法中均匀的d环结构。Lane-Riesenfeld算法是由B样条曲线基函数的连续卷积公式直接得出的,而本算法是blosso-ming方法的一个扩展。对于非均匀B样条曲线来说,该节点插入方法比之前的方法更简单有效。

自适应微调扰动和声搜索算法几何约束求解研究

几何约束求解的方法关系到特征造型系统的性能,为提高几何约束求解的速度,将和声搜索算法应用于几何约束求解中。通过优先选择较小的和声库,利用最好解的评价值确定微调扰动的幅度,并将其嵌入到拉斯维加斯算法中,提高了和声搜索算法的性能。实验结果表明,改进的和声算法具有自适应性,能有效克服局部收敛问题,提高了求解速度。

协同特征造型系统中细胞元模型动态分割和增量编辑

针对基于瘦客户端结构的协同特征造型系统需要在服务器和客户端之间持续地传输庞大的数据模型,网络代价很高,提出一种基于细胞元模型的增量编辑方法。在服务器端对细胞元模型进行动态分割,识别并提取出一个很小变化的细胞元模型(CCM),然后传输到客户端并嵌入到编辑前的细胞元模型中。由于客户端向服务器发送的是造型指令和参数,而服务器反馈回客户端的是一个很小的变化的细胞元模型,从而降低了网络负荷,提高了更新效率。

协同语义特征造型系统的研究

针对目前大多数造型系统都是面向单用户环境开发,且造型过程依赖于特征的创建历程,提出以基于细胞元的语义特征造型系统为基础,采用B/S和C/S相结合的方式构造协同框架,进行协同造型的方法。介绍了系统的逻辑设计及网络实现方法。系统可为多用户提供在互联网上同时编辑同一个特征模型的协同设计环境,设计人员可根据特征依赖图(FDG)得到所需的视图,由于网络传输的是造型操作命令,而不是完整的图像信息,因此网络负荷较小,响应速度快。

跟踪对象族模型拓扑结构变化研究

提出了跟踪对象族模型拓扑变化的新算法,以建立参数和拓扑结构之间的关系,计算参数的临界值,确定模型的依赖实体,计算出模型参数的稳定区间和参数区间,最终系统准确地跟踪对象族模型拓扑结构的变化。该算法运用于自主研发的HUST-CAID系统中,提高了系统的智能性,为设计者确定参数范围提供了依据。

一种新的自适应多分辨率细分曲面的表示法

针对已有自适应细分方法中存在的问题,提出了一种新的自适应多分辨率细分曲面的表示方法。该方法结合拓扑细分的特点,运用二维组合映射对半边数据结构进行形式化定义,并引出超映射的概念。在超映射这个通用的理论框架中引出了半边结构在多分辨率上的扩展,并对其在自适应细分方法中的应用进行了讨论。结果表明这种结构具有普适性,支持多种细分方法,允许在网格的任何多分辨率层次上及时有效地导航,并且在自适应细分过程中避免了拓扑裂缝的产生。

语义特征模型网格重划的研究

提出一种新的方法,基于原模型的网格来有效构造一个新网格。该技术利用语义特征模型具有操作局部化的特点,通过细胞元变化模型得出(修改前/后)两个特征模型的相关部分,将原模型的复制网格节点直接关联到修正模型中,并结合对自由节点扩大自由集来进行优化过程。利用这种方法,可以在语义特征模型的几何属性中找到其固有的一致性,并与修改前模型的网格相关联,最终在保持现有有限元的质量条件下快速产生完整质量网格。

复制式协同特征造型中并发控制的研究

一个好的并发控制方法应在操作不发生冲突的同时具有最大限度的并发度。针对复制式协同设计提出了一种基于特征依赖关系的自适应粒度的并发控制方法,极大地提高了协同设计的并发度,最后采用C++编程语言结合WinSocket技术建立一个实现该并发控制方法的协同特征造型系统。

语义过渡特征建模和形状计算方法的研究

针对当前系统边界表示法描述过渡特征的不足,对过渡特征的附加面作了深入的研究,提出一种新的过渡特征建模和确定过渡特征形状的方法,从而使过渡特征的语义得到有效地维护。该方法减少了永久命名问题对过渡特征的影响,并且不要求在FFDPs配置中提前指定,定义的参数可以直接映射到FFDPs配置,定义的特征元素控制过渡特征的形状。

语义特征造型系统中特征相互作用机制

当前基于特征的造型系统不能很好地维护特征的语义,主要是由于缺乏一种有效的、贯穿于整个造型过程的有效性维护机制,其中一个突出方面就是特征相互作用管理机制。笔者提出了一种满足各种条件的相互作用定义、分类方法,描述了特征相互作用管理器在特征模型有效性维护中的作用及工作过程,确定了每个操作的特征相互作用范围,这些将为特征相互作用管理器进行工作奠定基础。

渐进插值的LOOP曲面细分

目前很多细分方法都存在不能用同一种方法处理封闭网格和开放网格的问题。对此,一种新的基于插值技术的LOOP曲面细分方法,其主要思想就是给定一个初始三角网格M,反复生成新的顶点,新顶点是通过其相邻顶点的约束求解得到的,从而构造一个新的控制网格M,在取极限的情况下,可以证明插值过程是收敛的;因为生成新顶点使用的是与其相连顶点的约束求解得到的,本质上是一种局部方法,所以,该方法很容易定义。它在本地方法和全局方法中都有优势,能处理任意顶点数量和任意拓扑结构的网格,从而产生一个光滑的曲面并忠实于给定曲面的形状,其控制网格可以是封闭的或者开放的。

基于多分辨率特征造型模型的约束控制方法研究

针对多分辨率特征造型模型建模过程中存在的对增量模型设计之间约束重复求解的低效性与不实用性问题,提出了基于特征的多分辨率建模技术和LOD技术,通过约束控制管理,对增量模型进行并行设计,提高了实体模型设计与分析的效率。