“CAD几何引擎架构及算法”专刊导言

CAD几何引擎是CAD软件的核心模块,同时也是计算机辅助制造、计算机辅助工程等大型工业软件的基础构件,是我国“十四五”规划的主要研究内容之一.CAD几何引擎涉及数学、计算机科学等基础学科,其相关理论和技术创新直接影响到我国实体制造产业的发展.CAD几何引擎架构及相关算法研究有重要的理论和应用价值,其相关技术和成果对未来的学术、产业、社会发展具有重要的影响.

基于知识图谱与用户兴趣的推荐算法

为了解决协同过滤推荐算法中存在的冷启动以及数据稀疏性等问题,文中引入了具有丰富语义信息和路径信息的知识图谱。基于其结构特征,将图神经网络应用于知识图谱的推荐算法得到了研究者的青睐。推荐算法的核心在于获取物品特征和用户特征,然而,该方面研究的重点在于更好地表达物品特征,而忽略了用户特征的表示。文中在知识图谱图神经网络的基础上,提出了一种基于知识图谱与用户兴趣的推荐算法。该算法通过引入一个独立的用户兴趣捕获模块,来学习用户历史信息,引入了用户兴趣,使得推荐算法在用户和物品两个方面都得到了良好表征。实验结果表明,在MovieLens数据集上,基于知识图谱与用户兴趣的推荐算法实现了数据的充分利用,具有良好的效果,对推荐准确性起到了促进作用。

机械3维CAD模型的聚类和检索

为了弥补传统的基于属性检索方法的缺陷和不足,真正实现机械3维CAD模型基于几何内容的聚类和检索,提出了一种基于内容的机械3维CAD模型的聚类和检索方法。首先,基于查找关键字的方法,将CAD模型的产品模型数据交换标准AP203 Part21文件转换为属性图文件;其次,进行属性图的相关属性计算,提取特征不变量,并结合属性图的节点和边的相关属性形成CAD模型的特征不变矢量;最后,用特征不变矢量作为自组织特征映射神经网络的输入,利用其保拓扑性对CAD模型进行聚类分析。基于60种工业实用CAD模型对该方法进行了实验验证,结果表明,所提方法可行有效,能够满足一般工程检索的需要。

注塑件CAD建模与CAE智能处理的集成化研究

CAD/ CAE技术的集成化研究是当前的一个研究热点 .对于注塑件 /模而言 ,CAD信息向 CAE传输中存在信息丢失和少智能问题 ,而 CAE的结果向 CAD信息的反馈过程中也存在信息缺乏衔接和少智能化的问题 .利用CBR(基于事例的推理 )对工艺参数进行智能推理 ,然后结合推理出的参数值以及 CAD中过滤出的信息 ,输入到CAE进行分析 .对 CAD中的特征信息与 CAE后处理的信息进行合理的匹配 ,建立对后处理结果的缺陷解释专家系统 .重点对工艺参数优选的 CBR及后处理的专家解释系统和数据流的流动过程进行了深入的研究 .提出 CAD/ CAE并行环思想 ,从而方便了注塑件特征造型与 CAE智能处理的集成 .

基于CSCW的CAD系统协作支持技术与支持工具的研究

计算机支持的协同工作 (CSCW)给 CAD技术带来重大发展 ,但仍然存在许多问题 .其中之一是缺乏将协作性能同应用功能有机结合的方法 .文中在分析了现有协作支持技术、工具和系统不足的基础上 ,提出了用协作支持工具软件 Co CADTool Agent改造商品化 CAD系统来开发 CSCD系统的新思路和总体技术路线 ,给出了通讯支持、协议、一致性维护和并发控制、协同感知、任务和脚色机制的有效的实现方法 .作为本方法的一个应用实例 ,成功地将传统的人机交互式 CAD系统 Auto CAD转变为网络环境下支持人人交互的 CSCD原型系统 .作为专用协作支持工具 ,Co CADTool Agent比 Net Meeting之类的通用协作支持工具具有更好的协作性能 .该方法可推广到三维 CAD系统 .

基于特征设计的CAD系统

介绍基于Ｐｒｏ／ＥｎｇｉｎｅｅｒＣＡＤ系统，借助于Ｐｒｏ／Ｄｅｖｅｌｏｐ开发工具二次开发的基于特征设计的ＣＡＤ系统．该系统操作简单方便、设计效率高，可方便地对特征增加附加信息，为后续过程提供了丰富的信息，便于ＣＡＤ与后续过程的信息集成和功能集成．提出广义特征概念，为基于广义特征建立产品集成信息模型打下了良好的基础．

注塑模 CAD/CAE/CAM 系统集成

采用系统集成的方法，对基于ＵＧⅡ的注塑模ＣＡＤ／ＣＡＭ和注塑模ＣＡＥ软件Ｍｏｌｄ－ｆｌｏｗ进行集成，形成一个完整的注塑模ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ系统．对该系统集成的关键技术进行了较详细的研究和探讨．

冲压毛坯排样CAD技术的研究

冲压毛坯排样优化问题是冲模ＣＡＤ领域的一大课题。在简要介绍毛坯排样ＣＡＤ的技术构成的基础上，总结了一种高效、合理的普通排样核心算法：改进的一步平移法。并扩展至毛坯嵌套排样问题，提出了裁剪分段平移方法，对解决该问题提供了一条新的思路。

智能CAD人工神经网络专家系统的模型和结构

针对智能CAD专家系统的局限性，提出人工种经网络专家系统，其中专家系统进行逻辑推理，人工种经网络进行联想、分类和识别等形象思维；研究智能CAD人工种经网络专家系统的模型，并提出几种结构型式；介绍一个电机智能CAD人工种经网络专家系统。

协同环境中基于轻量化的3D异构CAD模型干涉检查

为了解决异构CAD产品模型干涉检查比较困难等问题,提出了一种基于轻量化模型的对异构CAD产品模型进行干涉检查的实现方法,利用轻量化模型的精细度模型,采用分层过滤的方法,实现了快速干涉检查,并对干涉结果从可视化显示和分析报告两方面进行处理,然后将协同设计插件作为设计端与协同设计管理平台(PLM)的中间层,及时把干涉检查结果发布给设计者以便作出修改。该方法已经在商品化的产品设计可视化平台InteVue中得到应用,应用结果表明,其干涉检查结果可以作为模型设计的有效参考。

CAD软件二次开发平台实现技术

阐述CAD软件对二次开发支持的重要性 ,并对二次开发平台基本理论作初步研究 ;同时提出基于组件的实现方案 。

基于特征和知识的注塑模CAD/CAE集成化研究

重点讨论了利用特征造型技术和人工智能技术进行CAD/CAE集成的方法,并对系统集成的关键技术进行了研究。在对产品建模过程中,针对问题的不同特点采用不同的方法对知识进行提取和推理,最终目的是提高注塑模设计的自动化程度,实现设计--分析的自适应。

单层石墨烯微米尺度图案化和功能化:调控电子传输特性

石墨烯具有优异的物理特性,如单原子厚度、极高的载流子迁移率等。然而,其零带隙的半金属特性限制了题在高性能场效应晶体管中的应用。为此,研究者们提出了石墨烯纳米化、外场诱导、掺杂以及化学图案化等策略,以调控其带隙宽度。但是,这些方法的可控性以及稳定性还需要进一步改善。在本研究中,我们提出采用电化学溴化并结合光刻图案化调控单层石墨烯的电子传输特性,通过这种方法,成功制备了图案化的溴化石墨烯(SLGBr)。进一步研究表明,单层石墨烯的电子传输性能可以通过溴化程度来调控。当溴化程度较小时,SLGBr表现为电阻特性,且其电导随溴化程度增加而减小;当溴化程度增加到一定值时,SLGBr表现为与半导体类似的特性。本研究将为全石墨烯器件的制备提供可行的技术路线,拓展其在微电子领域的应用。

CAD中的知识驱动研究

对三维CAD系统中的知识驱动方法进行了研究。提出在产品设计过程中 ,通过知识项的分解与转换 ,建立基于知识约束的知识建模过程。与单纯融入知识语言的KBE方法不同 ,它充分利用CAD的交互式设计环境 ,将知识以知识项和设计对象的形式融入产品模型之中。介绍了基于知识约束有向图的推理求解方法 ,在自主版权三维CAD系统InteSolid 2 .0上开发了知识驱动模块。将此方法应用于齿轮减速器的设计过程中 ,取得了良好的效果。

三维CAD系统的知识融合与驱动技术研究

通过知识约束将设计知识和参数化特征造型系统有机地联系起来,在三维CAD系统中,对工程问题和任务分解为知识项,再通过知识项到知识约束的分解,实现设计知识融合驱动的知识约束模型 最后介绍了InteSol id2

CSCW技术在模具CAD/CAE/CAM集成系统中的应用

由于影响其它产品的生产 ,模具工业在制造业中占据着举足轻重的地位 ,模具的制造过程牵涉到制造业的许多方面 ,因而先进的模具制造技术必须采用系统集成的方法 ,然而目前的模具CAD/ CAE/ CAM集成技术缺乏及时的信息交流 ,从而降低了集成系统的效率 ,为了克服这一缺点 ,本文提出了一个基于 CSCW环境的模具 CAD/ CAE/ CAM集成系统 ,并对系统中环境的构造、Agent结构设计、任务关联和分解。

基于非精确图匹配的CAD模型搜索方法

为了弥补现有的三维CAD模型搜索方法难以搜索到不同近似程度的相似模型的缺陷,提出一种基于面属性化邻接图非精确匹配的CAD模型搜索方法.首先提取CAD模型中的B-rep信息将CAD模型转化为面属性化邻接图;然后计算目标模型与被搜索模型的面属性化邻接图之间的顶点相容程度矩阵和边相容程度矩阵,并由此建立2个模型相似程度的度量作为选择不同顶点匹配矩阵M的优化目标函数;在对匹配矩阵M进行连续化松弛后,运用Sinkhorn行列交替规范化方法求解匹配优化问题.实验结果表明,采用该方法能够搜索到不同近似程度的相似模型;并且由于避免了具有NP复杂性的精确图匹配过程,检索效率也能满足实际要求.

CAD模型表面区域分割方法

三维模型表面区域分割技术在形状分析,尤其是局部形状分析中具有重要作用,传统的表面分割方法主要针对网格模型,而机械工程中的CAD模型通常用B-rep表达.提出一种B-rep形式的CAD模型表面区域分割方法,将模型表面划分为局部凸区域、凹区域和平区域的组合,并使得分割后的区域数量最少.为提高计算效率,提出一种二步法:首先在模型面的局部凸凹性分析的基础上,快速地将模型表面分割成初始的凸区域、凹区域和平区域;然后通过区域合并的方法对分割后的区域进行组合优化,得到一个最优的分割结果.实验结果证明,该方法能有效地分割模型的表面区域.

基于面形位编码的CAD模型检索

提出一种基于面形位码的模型检索方法.计算模型中任意面f的形位码分为2步.首先根据实体的B-rep结构生成属性邻接图并将图转化为以面f为中心的层状结构;然后根据图的层状结构对每一层进行递归的编码,形成一种分阶的形位码.根据模型中所有面的形位码构造一个表达模型整体形状的描述矩阵,利用该矩阵可以有效地评估模型之间不同精度要求下的相似度,从而实现模型检索.实验结果表明,该方法不但具有较高的搜索效率,并且能根据不同精度的要求搜索到合适的相似模型.

基于模板的工程CAD设计方法研究

工程设计中存在着大量约定俗成的模式，这些设计套路是工程设计人员多年工程实践的积累与体现，其合理有效地应用将大大提高设计效率．笔者将源于建筑施工中的模板概念和技术运用于工程设计中，以支持这种模式的存在与研究．基于模板的设计方法还从根本上支持因人、因领域、因工程的不同设计风格的变化．该研究应用于工厂钢结构的系统设计中，收到了良好的效果．