建筑行业三维标注(MBD)技术研究和应用展望

随着建筑业数字化、工业化的大力发展,业内对三维标注技术(MBD)的需求日益提升。然而在目前的工作流程中,设计、模拟以及生产的数据一体化框架仍不完善,难以满足实际建筑工程的需要。现阶段BIM技术缺乏关于MBD技术的方法与标准,导致即便设计流程采用全三维设计方式,但最终仍需转换为二维图纸交付生产,其与传统设计流程在本质上并未产生明显区别。本文主要围绕建筑行业MBD技术进行研究与应用展望,包括MBD技术发展历程、相关标注标准的体系构建以及应用的潜在方向,旨在为建筑产品全生命周期管理(PLM)提供基础理论技术支持,也为建筑行业发展提供新的发展思路。

基于MBD的航空橡塑密封结构案例库构建

为有效积累和重用航空橡塑密封结构案例中蕴含的知识,提出基于模型的定义(Model Based Definition,MBD)的航空橡塑密封结构案例库构建方法。首先,基于航空橡塑密封结构行业设计标准和MBD的三维建模与标注方法,建立基于MBD的航空橡塑密封结构案例内容框架和表示,通过SolidWorks MBD模块实现航空橡塑密封结构案例的MBD表示;然后,提取航空橡塑密封结构MBD案例表示中的几何特征和语义特征,设计“几何+语义”的案例检索算法;最后,开发的基于MBD的航空橡塑密封结构案例库原型系统及其应用表明,基于MBD的航空橡塑密封结构案例表示与检索实现了知识的积累和重用。

基于MBD的PLC运动控制系统设计与应用

针对复杂算法在PLC运动控制系统中难以工程实现的问题,该文提出了一种基于MBD(model based design)的系统设计和应用方法。首先,利用MATLAB/Simulink建立控制模型并仿真验证,预留变量接口,正确匹配参数定义和数据类型;然后,基于Simulink PLC Coder将模型转换为符合IEC 61131-3标准的结构化文本ST(structure text)代码,根据集成开发环境CoDeSys定制文件格式;最后,将生成代码以功能块FB(function block)的形式导入CoDeSys,实现算法与应用程序的集成。某型起重机回转控制系统的应用证明了MBD方法可有效解决复杂算法工程实现难的问题。

面向MBD模型的相似匹配方法研究

在基于模型的定义(Model-Based Definition,MBD)的三维工艺设计环境下,实现MBD模型的重用能够提高工艺设计效率和质量。但是,解决MBD模型重用的前提是快速匹配已有MBD模型。目前围绕MBD模型相似匹配方面还存在着跨平台性差、匹配准确率低等问题。为此,引入知识图谱技术,提出了一种面向MBD模型的相似匹配方法。该方法首先通过特征识别将MBD模型数据进行分解,并构建基于MBD模型数据的零件信息模型;其次,通过对关系型数据到图数据的映射,构建了基于知识图谱技术的MBD模型案例知识库;然后,为了快速筛选出相似的MBD模型,提出了基于包含度的子图匹配算法,并构建了基于零件信息模型的MBD模型相似度计算方法;最后,在Intellij IDEA平台中对所提方法的可行性进行了验证。结果表明,以轴类零件为例,实现了对案例库中的零件进行预选及相似度计算,最终输出与匹配模型相似度值最高的MBD模型。

基于MBD的船舶管件三维工艺设计方法

针对目前船舶管件设计与制造阶段的不协同问题,提出一种基于MBD的船舶管件三维工艺设计方法,在三维环境下将船舶管件MBD设计模型作为工艺设计的基础,在工艺知识库的支持下实现工艺路线的自动规划、工艺信息的自动生成等工艺设计过程,基于MBD数据集规范定义方式生成用于指导加工制造过程的船舶管件MBD工艺模型,该方法将MBD模型作为唯一数据源,贯穿整个工艺设计过程,进而实现设计阶段与制造阶段的协同。

基于NX软件和MBD技术的圈椅数字化模型构建

我国的家具制造业不断向数字化和智能化的方向发展,为改善传统家具企业“二维图纸,三维模型”的生产现状,规范生产工艺并提升生产效率,同时将传统技术和工艺参数化,从而实现传统家具数字化保护与制造。本研究以圈椅为样本,将MBD(model based definition)技术应用于传统家具行业。首先,经过获取模型数据、处理数据和模型重建等步骤,得到了圈椅的装配几何模型;其次,基于UG NX软件平台,参照圈椅的组织构成,将圈椅各结构部件的设计和工艺信息集成标注,构建了数字化MBD模型;最后,经过验证基于此MBD模型能够编写数控代码,从而用于数控机床加工,论证了该模型技术有着对接数控机床的实用性。在家具制造产业数字化的大背景下,运用NX参数化软件将MBD技术应用于传统家具领域,旨在推进传统家具的数字化保护与制造进程。构建连接设计与制造以及能够对接数控加工的圈椅数字化MBD模型,对于中国传统文化和传统家具工艺的保护和传承都具有深远意义。

面向MBD模型的特征信息自动识别算法研究

针对特征识别技术对产品制造信息识别的缺失以及匹配算法的复杂性问题,提出了一种基于MBD模型的特征信息自动识别算法。首先,通过EXPRESS和Java映射,构建STEP文件解析器解析MBD模型信息。其次,建立基于图和提示的几何特征识别算法,用表征面邻接图作为匹配算法的数据结构,以提示作为搜索与特征库进行匹配。然后,提出基于关系树的产品制造信息识别方法识别产品制造信息。最后,以轴和机匣作为测试对象,在Intellij IDEA平台中对所提方法进行了验证,分析了匹配算法时间复杂度。结果表明,该方法能够识别几何特征信息和产品制造信息,本匹配算法时间复杂度为O(n),优于时间复杂度为O(n2)的传统匹配算法。

一种基于MBD的三维尺寸完备性审查方法

为减轻人工审查MBD(model based definition)模型尺寸标注的劳动强度,对三维尺寸完备性的自动化审查进行了研究。将尺寸完备性问题归结为对相关几何要素是否定形定位的判断问题,建立了对应约束模型记录约束状态;建立了解析尺寸约束和拓扑约束的约束传播规则,并总结了几何约束的解析算法;针对尺寸缺失造成的约束不足,采用打分策略,并以指定基准或指出尺寸缺失的方式主动添加约束;提出了三维尺寸完备性检查的总体算法。通过对3DDFM原型系统的继续开发,并用三维模型实例验证了方法的有效性。

MBD在卫星数字化协同研制中的技术研究与应用

在深入分析卫星数字化协同研制典型问题的基础上,重点阐述了MBD(基于模型的定义)在卫星数字化协同研制过程中涉及的分布式并行协同设计、机械产品精益化智能设计、多维度设计制造一体化集成等关键技术解决方案。通过型号全流程应用验证了技术方案的可行性和合理性,提高了卫星机械的总体设计质量和效率。卫星产品开发单件定制、种类繁多、结构复杂专业综合的特点与模具类似,可为行业应用提供有益参考。

MBD技术在列车控制器软件开发中的应用展望

近年来,轨道交通行业飞速发展,随着新车型项目的展开及既有车型的迭代升级,列车中各关键子系统的控制器产品功能需要不断地升级迭代和技术创新。基于模型的设计(MBD)作为一种日趋成熟的开发技术,具有图形化设计、早期仿真验证、代码自动生成、配套文档自动输出等优点,相对于既有的软件文本代码开发方式,MDB技术更加高效、灵活。通过分析列车控制器软件的开发现状,对MBD技术进行调研梳理,阐述说明其开发流程,总结其技术优势;对MBD技术可行性及技术难点进行分析,列举其在国内外工程中的应用情况;结合列车控制器功能的开发进行应用展望,并列举了可通过MBD技术的开发项点。

MBD技术在振动分析中的应用

为满足结构与设备振动分析的准确性、模型完整性,通过模型定义(MBD)技术链接CAC/CAE模型,结合船舶结构的特性,将设备的质量、重心、力矩进行模型参数定义,辅助振动仿真与分析。通过此技术的运用,优化模型计算分析的仿真特性,提高船体结构在分析中的模型定义效率。

基于MBD技术的民机三维模型长期保存格式研究

基于MBD技术的三维模型的数据传递、格式转换、长期保存、数据重用等是MBD技术的主要挑战之一,STEP格式是应对挑战的首选格式和技术路径。目前,各商业软件还未完全支持STEP格式所有性能。现阶段,STEP AP242格式能够很好地转换并保存基于MBD技术的三维模型几何和标注集信息,而非几何信息将部分丢失。采用基于PDM系统的非几何信息归档方式和基于三维模型本身的非几何信息归档方式能够对丢失的信息进行补偿,基于CATIA V5二次开发技术开发了三维模型非几何信息提取工具,并进行验证,证明该技术方案应用于民机三维模型长期保存和利用的实际工作是可行的。

基于Q-checker的直升机MBD模型质量自动检查应用研究

从模型质量控制重要性入手,在现有MBD模型质量控制手段的基础上,对模型质量检查工具Q-check与审签系统相结合的质量控制应用方式进行研究。加强模型质量把控,严禁未通过模型质量检查、不符合模型质量标准的MBD模型通过审签系统审签,以达到提高生产效率的目的。

基于MBD的三维工艺在机匣产品制造中的应用研究

航空发动机机匣产品的结构复杂、制造精度高,产品加工难度很大。为了提高航空发动机机匣产品的工艺设计效率和质量,分析了机匣零件三维工艺设计需要解决的问题,研究了三维工艺设计的方法,并构建了机匣零件三维工艺设计技术路线。通过某机匣产品验证了三维工艺技术的可行性,为三维工艺在航空发动机的应用推广打下了坚实的基础。

面向MBD设计的高精度三维检验技术研究

数字化制造转型背景下,MBD(Model Based Definition)理念快速推动三维数字模型的深化应用与设计研制体系的深入协同。针对复杂装备传统检验业务中效率低、精度差和特征点不全等问题,文章分析了多种非接触式三维测量技术的工作原理与系统架构,基于典型机加零部件产品的实测数据多维度评判各类检测技术的性能差异,探索面向MBD设计的高精度三维质量检测解决方案。从而贯通三维数模在设计制造检验环节的数据链路,建成稳定、可靠、高效率的检验能力。

MBD模型本体建模及检索技术研究与应用

针对产品全三维数字化研制中产生的MBD历史建模数据重用性需求,提出了一种基于本体技术的MBD模型知识表达与管理方法,综合考虑几何信息与非几何信息进行检索应用。首先,根据MBD数据集规范性要求,以模型检索为目的,构建本体结构,分为几何信息层与非几何信息层进行具体阐述;其次,根据已构建本体结构,给出几何信息层与非几何信息层相似性对比方法;最终,综合几何信息与非几何信息,实现MBD模型检索。本文方法通过本体技术,将MBD模型数据进行结构化、语义化表达和存储,在此基础上,综合考虑几何信息相似度及非几何信息相似度,进行相似模型检索,实现MBD模型信息重用。

Pro/E环境下零件MBD模型检测信息的获取

零件MBD模型提供了三维环境下零件定义的完备信息表示,是数字化环境下三坐标测量信息获取的基础和数据源。依据MBD的建模规范以及测量软件的测量要求,分析零件MBD模型检测信息的构成及其关联关系,针对Pro/E环境下构建的零件MBD模型,应用Pro/TOOLKIT二次开发工具,以Visual C++2008为开发平台,进行检测信息的获取,并将检测信息存储到相应的数据表中,作为三坐标测量机的测量数据来源。

基于MBD模型的工序模型构建方法

针对"基于模型驱动"的产品研制模式中,难以高效地构建工序模型以准确描述实际加工过程的问题,开展机加件工序模型构建方法的研究,提出以基于模型定义(MBD)模型为输入的工序模型构建方法.以零件MBD模型为输入,采用CAD系统二次开发技术进行模型参数提取,提出MBD模型参数信息结构化表达方法.交互进行加工工序设计,建立常见的机加工序工艺信息库辅助具体加工方案设计;根据MBD模型参数和工序参数得到工序模型构建数据文件.读取工序模型构建数据文件,实现工序模型快速建模.开发了工序模型辅助构建工具,以某航空企业典型机加件为例,验证了所提方法的有效性.

MBD设计模型的工艺性审查研究

针对目前三维零件工艺审查过程中存在的问题,进行MBD设计模型的工艺性审查研究。利用Pro/E为支撑软件,在Visual Studio 2005软件的编译环境中,通过编程调用Pro/Toolkit工具中的函数,对Pro/E软件进行二次开发,实现MBD设计模型工艺信息的识别、提取、修改和存储等功能。对于工艺审查的研究能极大地降低工艺人员的工作量,提高MBD设计模型的工艺审查效率。

基于MBD模型的航空发动机零件检测技术

针对当前复杂零件中异型特征位置度无法测量的问题,提出了一种基于MBD模型数字化测量技术。该方法以复杂零件的MBD模型为测量依据,通过模型理论元素与实测元素拟合计算异型特征位置度偏差,并以此为基础进行测量工艺规划、测量程序编制、测量仿真等。可大大减少在机等待时间,避免测量过程中的碰撞与测针干涉问题,解决了不规则特征位置度测量问题,实现了全程的自动测量,提高了检测效率。