CAD三维模型的计算机生成技术及其应用

介绍了 3D模型的种类 ,探讨了利用 Auto CAD2 0 0 0建立三维计算机模型的基本方法 。

CAD三维模型展开在国外水电站复杂体型施工中的运用探讨

大中型水电站的流道,由于受高速及大流量的水流冲刷,流道通常呈渐变流线型且体型复杂。本文描述了在隆潘卡尔水电站矩形喇\(正反圆弧)流线型进水口的钢筋混凝土结构施工中,运用了工程上最常用的Auto CAD软件生成了三维立体模型图,对模型的三维相贯线/面进行批量、快速、精准的展开,用于模板的制作、测量定位及安装,取得了良好的效果。

三维CAD模型检索技术研究现状与发展分析

对目前三维CAD模型检索技术的研究现状和发展趋势进行了阐述。首先给出三维模型检索的体系结构,并从文本检索、内容检索和语义检索3方面对三维CAD模型检索技术国内外研究现状进行了全面论述;分析总结了现有三维CAD模型检索系统及三维CAD模型检索技术的应用;最后对三维CAD模型检索技术存在的问题及未来的发展方向进行了展望。三维CAD模型检索技术将为概念设计、详细设计、工艺/工装设计等产品各设计阶段提供全方位的检索支持手段,可有效促进企业产品模型相关设计和制造信息的重用。

三维CAD模型检索驱动的快速数控编程方法

为了实现对已有零件数控(Numerical control,NC)工艺设计成果的有效重用,提高NC加工工艺编制效率,提出一种三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法。通过建立一种以制造特征为核心的工艺信息模型,实现对已有零件NC工艺设计成果的有效表征;引入基于内容的三维CAD模型检索方法,从工艺信息模型库中检索出具有相似制造语义的制造特征,实现零件特征级制造语义层面的相似性评价;根据特征的相似度值选择不同的工艺重用方法,实现基于三维CAD模型检索的快速NC编程。将三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法在原型系统中对数百个零件进行验证和应用。试验结果表明,该方法能够有效地实现对已有零件NC工艺设计成果的有效重用,可以提高NC加工工艺编制效率,满足企业的实际应用需求。

鱼群启发的三维CAD模型聚类与检索

为了提高三维CAD模型检索中模型的局部细节区别能力以及检索效率,提出一种鱼群启发的三维CAD模型聚类及检索方法.依据B-Rep形式CAD模型的属性邻接图以及图谱理论,采用一种融合空间邻接关系的词袋模式作为模型的特征描述子,用于模型聚类与检索中的特征描述及相似性计算;针对模型聚类问题,受鱼群运动模式启发,提出基于全局公告信息引导及模糊c均值修正的人工鱼群聚类算法,将模型库空间聚类划分为若干子空间;模型检索采取两层检索机制:首先通过隶属度函数将索引模型定位至相应搜索子空间,然后在较小的子空间内进行相似性比较.实验结果表明,该方法的特征描述子能较好地区别模型局部细节特征,模型库聚类效果较好,检索质量和效率均有明显提高,可有效地支持CAD模型的重用.

面向设计重用的三维CAD模型局部结构检索方法

为了更好地实现面向设计领域的三维CAD模型设计信息的有效重用,提出了一种融合语义的三维CAD模型局部结构检索方法。首先以设计特征作为设计语义信息的基础载体,对三维CAD模型进行结构化表征,并用特征属性邻接图来表示;然后设计能够捕捉不同层次信息的特征描述子,构建融合语义的特征相似性评价模型;最后采用子图同构算法计算查询局部结构与模型库中零件的特征属性邻接图的特征匹配对,以此计算相匹配局部结构的相似度。实验结果表明,该方法能够较好地实现融合语义的三维CAD模型局部结构检索,可以有效地支持面向农机设计领域的三维CAD模型设计信息的重用。基于检索的设计重用方法可为农机装备数字化设计中各类成果的有效重用提供多粒度、精确化和智能化的方法。

激光直接制造和再制造中的三维CAD模型直接分层技术

在分析SolidWorks软件平台下CAD模型数据的内部表达方法以及拓扑信息和几何信息提取方法的基础上,研究三维CAD模型直接分层技术.对SolidWorks进行二次开发,调用SolidWorks应用程序接口函数中的曲面-曲面求交函数对CAD模型曲面与分层平面求交,得到的交线首尾相连形成轮廓轨迹;同时研究了光栅填充扫描算法及程序实现.为实现切片数据的通用化,设计了记录切片数据的文件格式,用直线、圆弧或圆描述分层轮廓.对上述的直接分层不仅进行了软件模拟,还用于直接制造.制作的试件与STL间接分层试件比较结果表明,采用直接分层的试件的精度和表面质量优于STL间接分层.

基于OpenGL视景体的三维CAD模型交互显示研究

针对三维CAD模型的交互显示要求,采用已成为三维图形开发标准的OpenGL免费开放3D图形库来进行开发。在深入研究了OpenGL显示机制的基础上,提出并详细讨论了基于OpenGL视景体实现3D模型的交互显示变换方法。基于OpenGL显示系统,通过平移视点坐标系中的视景体实现平移交互显示,通过缩放视景体来实现缩放交互显示,基于矢量计算视点坐标系旋转参数实现任意旋转的交互显示。算法的实际编程应用证明能够有效、灵活地实现三维CAD模型的各种交互显示功能。

基于层次特征描述子的三维CAD模型检索

为提高三维CAD模型检索对模型局部细节特征的区别能力,提高相似性比较和检索效率,提出一种基于图谱及空间词袋表征的CAD模型层次特征描述子构建和检索方法。依据模型的B-Rep表示形式,提取其必要的几何拓扑属性等信息,将三维CAD模型用属性邻接标记图表示;将模型训练集合中的各模型分割成面面互连且具有一定工程意义的局部区域,依据图谱理论对其进行局部特征描述,并通过聚类构建词汇本;基于局部区域图谱及空间词袋表征构建CAD模型由细粒度到粗粒度的层次化特征描述子,并据此采取一种粗检索与精匹配相结合的两层检索机制进行三维CAD模型检索。实验结果表明,该方法能较好地区别模型局部细节特征,检索质量和效率均有明显提高,可有效支持CAD模型的重用。

三维CAD模型直接切片技术及其在快速成型中的应用

利用 Power SHAPE造型软件进行直接切片研究 ,以直线、圆锥曲线和三次 Bézier曲线作为直接切片轮廓描述的基本元素 ,以 PIC文件作为切片数据描述的接口标准 ,以 Auto Section宏获取任意复杂 CAD模型的直接切片轮廓描述数据 .以三次 Bézier曲线为例 ,研究曲边平面环域的光栅填充算法及其实现 .在此基础上 ,开发了直接切片数据处理软件 PDSlice,描述了该软件的主要输入 /输出数据接口以及 PIC模型重构方法 ,并将其成功地应用在自主研制成功的 HRPS- III型选择性激光烧结 (Selective L aser Sintering,SL S)快速成型系统中 ,制作了一批直接切片塑料件 ,取得了良好的效果 .文中的直接切片方法对微机械快速成型制件的精度保证具有重要的意义 .

基于图索引过滤机制的三维CAD模型局部检索

针对现有三维CAD模型局部检索方法效率低、难以满足工程实际需要的问题,提出一种基于图索引过滤机制的三维CAD模型局部检索方法。依据模型的B-Rep表示形式,提取其必要的几何拓扑属性等信息,将三维CAD模型用属性邻接标记图表示;依据图的谱理论为属性邻接标记图及其各节点的局部结构进行编码,提出引理以论证模型局部匹配需满足的必要条件,并据此提出一种两层过滤的策略,构建了一种图编码索引结构;模型局部检索采用过滤—验证的思想,先依据提出的索引和过滤策略剪枝不符合规则的模型,再对候选集中的模型采用子图匹配的方法进行验证并输出。实验结果表明,所提方法在保证检索质量的基础上能够显著提高局部检索的效率,可满足工程检索的实际需要。

基于三维CAD实体模型的模具BOM表自动生成方法研究

三维CAD模型是无图纸制造的基础,其零部件属性信息是无图纸制造中BOM生成的数据源。现研究了从三维CAD模型的各实体特征中提取属性信息的方法,并运用数据库访问技术(ODBC),将所提取的属性信息输入到Excel表中,最终自动生成BOM表,并实现了产品的标准件表、自制件表和外购件表等BOM表的聚类输出。还在以上研究的基础上,通过二次开发技术开发了基于UG平台的BOM表自动生成模块,验证了该方法的可行性和实用性。

三维CAD模型相似性比较中姿态调整算法

三维CAD模型相似性评价在工程中具有重要的意义,为达到该目的,常常需要先对模型进行姿态调整。三维模型的姿态调整是指将两个坐标系下建立的模型调整到统一的坐标系下,以便于实现模型的相似性比较。主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)是最常用的模型姿态调整算法。但传统的方法没有考虑坐标轴方向不同的选取对算法效果的影响。描述了运用改进的PCA算法对相比较的两个CAD模型进行姿态调整的详细步骤和方法,并讨论了PCA算法产生的坐标系中各坐标轴方向的确定方法。最后,运用算例证明了文中所给出的算法和结论的正确性。

面向非线性特征的三维CAD模型聚类

拓扑结构是三维CAD模型的关键属性,其对应的描述符为图、树等非线性结构.针对现有聚类算法无法有效对这些非线性描述符聚类的问题,提出一种面向非线性特征的三维CAD模型聚类算法.首先将各类非线性特征统一表征为属性图,定义属性图序列的距离矩阵;然后以距离矩阵为输入,利用非线性凝聚层次聚类算法实现属性图的聚类;最后以聚类结果为学习样本,引入增量模型的动态归类方法归类新增模式,实现三维CAD模型可重用区域的有效聚类.理论分析及实验结果表明了该算法的有效性.

一种三维CAD模型自动语义标注算法

针对三维CAD模型检索中的语义鸿沟问题,提出一种基于局部形状分布及语义概率统计的三维CAD模型自动语义标注算法。采用基于局部形状分布的多尺度特征提取方法获取CAD模型的形状信息,并计算不同模型之间的形状相似度;根据模型样本库中已知的语义分类信息,构建一个基于概率的标注框架对CAD模型进行语义标注,以建立模型形状信息和语义信息之间的联系。实验结果表明,该算法能够有效提高三维CAD模型检索的准确率,检索性能优于仅使用形状信息时的检索结果。

面向宏观工艺重用的三维CAD模型检索方法

为实现数控加工工艺数据中宏观工艺信息的有效复用,提出一种面向宏观工艺重用的三维CAD模型检索方法。首先构建以工艺骨架为核心的工艺知识模型,进而将加工工艺数据实例进行结构化表征,并计算工艺属性、特征属性、空间分布三类工艺要素之间的关联概率分布;然后以工艺骨架为参考,利用学习获取的关联概率构建查询零件中制造特征与宏观工艺的关联映射关系;最后从制造特征的有效加工区域视角计算出零件整体相似度。实验结果表明,该方法能够获得较好的查全查准率,可以有效支持宏观工艺重用。

基于卷积神经网络的三维CAD模型分类

由于三维CAD模型内在的复杂性,实现模型的自动分类是一个难题。所以提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的三维CAD模型自动分类方法,首先采用球体将三维CAD模型完全包住,获取模型沿固定视角的二维投影视图集;然后采用Apriori甄选出其中的典型视图,将典型视图作为卷积神经网的输入;在AlexNet模型的基础上进行参数调整,并将其作为三维CAD模型分类器;最后选取正向传播和反向传播相结合的方式对卷积神经网络进行训练,以提高其泛化性能。实验表明,该方法能够提高模型分类的准确性和效率。

基于语义的三维CAD模型可重用区域自动提取

针对产品设计中的局部检索重用需求,提出一种基于语义分析的可重用区域自动提取方法。通过采用扩展特征树表征三维CAD模型,准确刻画设计模型中不同粒度、不同形式的特征及特征间的关联关系,有效捕捉模型中包含的设计语义;通过分析局部区域的设计重用性,提出局部区域可重用性度量函数,并以扩展特征树的表征结构为输入,依据局部区域的可重用性自动提取候选可重用区域;通过进一步评价候选可重用区域的重用率确定最终可重用区域,以确保可重用区域的有效性及合理性。实验结果表明,依据本方法提取获得的可重用区域符合设计重用语义,能有效支持产品设计阶段的局部检索重用。

三维CAD模型检索综述

对三维CAD模型检索研究现状进行了深入和系统的综述。CAD模型检索可划分为两个层次:基于视觉相似性的三维CAD模型检索、面向语义与功能描述的三维CAD模型检索。分别分析了两种检索层次下CAD模型的检索方法。在此基础上总结了三维CAD模型检索评测基准库、评测方法等。最后展望了现有研究中的难点及进一步的研究方向。

基于实例的齿轮滚刀三维CAD模型参数化设计

针对齿轮滚刀的设计特点,通过建立一个实例齿轮滚刀的三维CAD模型,将模型中的特征控制属性值定义为参数,并用高级语言开发齿轮滚刀参数计算和与三维CAD软件联接的应用程序,在应用程序中,实现齿轮滚刀参数的自动计算与齿轮滚刀三维CAD模型的自动修改,以达到齿轮滚刀的三维CAD模型设计自动化。