CAD中的部件關聯原理及其實現.pdf

darren

本文重點從理論上研究了CAD中部件關聯原理、部件關聯的分類以及抽象
部件模型，從實踐上探討了CAD工具的設計和實現方法，并在此基礎上研制了
HSEM工具。HSEM具有對部件及部件關聯的基本描述和操作的功能。
論文不僅在總結和分析現有CAD產品的基本功能和開發模式的基礎上，提
出了克服CAD工具的靈活性與專用性之間矛盾的關鍵是賦予CAD工具部件關聯
功能的觀點，而且在總結相關行業的零件自動裝配方面的研究成果的基礎上，
提出了CAD中部件關聯的原理和方法。并通過研制IISl蹦系統探討了具體的實現
方法。
論文介紹了在課題中探討的有關部件關聯的幾個理論問題，包括組合單元
間的參數繼承和依存關系、部件關聯的分類、關聯參數的確定，提出了抽象部
件模型。此外，還介紹了HSEI語言的語法規則、系統結構以及系統實現中所采
用的一些技術。
部件關聯是一個比較新的課題，本文只對其中的部分問題作了探索，相信
這種探索是有意義的，希望對學術界有一定的參考價值。
關鍵詞t計算機輔助設計，CAD工具，部件，部件關聯

人們對三維圖形技術的研究經歷了一個很長的歷程，當前，計算機圖形學已
經進入了三維真實感圖形時代。通過計算機圖形，人們可以更加直觀、形象地認
識和了解客觀世界。三維圖形的許多應用使得人們不僅可以極大地節省費用，而
且高效率地進行學習和設計。
計算機圖形處理是CAD技術的基礎，二者之間的關系密不可分，利用計算機
處理圖形是CAD中的核心技術。伴隨著計算機圖形學在人們生產、生活中的應用
和越來越廣泛、深入的影響，人們研制了許多三維圖形的開發和應用工具，對CAD
軟件的研究也不斷地取得突破和進展，主要包括關于CAD基本理論的研究(如對
CAD的數據結構、基本算法、幾何元素、幾何對象、CAD數據庫管理的研究等)、
對CAD工具的研究以及對CAD產品的研究。
——z—
CAd)專用產品
CAD
工
具
產品CAD
部件概念的實例化
I部件概念部件變換(高級算法)
l
幾何對象I
_ _
I
I
I幾何元素基本算法
數據結構
圖1．1 CAD工具與產品的層次關系
目前，國際上應用得比較廣泛的CAD產品有美國Autodesk公司開發的autocad
軟件包(最新版本為AutoCAD 2000)和3DS系統等等。我國自行研制開發的CAD
軟件也取得了不少成果，如浙江大學人工智能研究所完成的GS-ICCC系統，中國
科學院凱思軟件集團的PICAD軟件，北航紅地公司的“金銀花”系統等。我們可
以將這些CAD產品劃分為CAD專用產品和CAD工具兩類，如圖1．1所示。
1．2 CAD工具
開發CAD系統需要CAD工具，理想的CAD工具必須能夠滿足不同領域的需要。
但不同領域的設計活動都離不開本領域專業知識的指導，而CAD系統也離不開專
業領域設計經驗的應用。因此CAD工具或者設計成滿足某一領域的全部需要；或
者設計成滿足大多數領域的普遍需要，并為滿足任一領域的特殊需要留下發展空
間，它們是大多數領域CAD專家用來研制和開發本領域專用CAD系統的工具。
1．2．1 CAD工具的意義
“工欲善其事，必先利其器”，工具的作用是不言而喻的。而具體到CAD工
具的研究，則其主要意義在于：
1．CAD工具實現了最基本、最通用的算法，并將之包裝成命令或程序的接
口，為二次開發奠定了基礎。
2．CAD工具可以為二次開發者建立專用部件庫，從而為專業CAD工具的研
制開發提供了設計的框架。
1．2．2當前CAD工具的主要功能
當前的CAD工具已經具備了以下完善的功能：
1．生成幾何元素的能力。如：點、線、面和基本幾何體(如球體、長方體
和錐體等等)：
2．由一維幾何元素生成二維幾何元素的能力；
3．由一維、二維幾何元素生成三維幾何元素的能力；
2
4．對三維幾何元素作布爾運算生成新的三維幾何體的能力，包括對多個實
體的交、并、差、補操作。
5．對各種幾何對象(包括幾何元素和幾何體)的編輯能力。如對實體進行
的延伸、縮短、移動、旋轉、拷貝等等。
6．對各種幾何對象(包括幾何元素和幾何體)的文檔管理能力。如對實體
的文本注釋和尺寸標注等。
I．2．3現有CAB工具存在的不足
盡管對CAD工具的研究已取得重大進展，其功能日益加強，但現有CAD工
具仍不完善，主要問題是部件層次(見圖1．1)的功能不足。包括：
1．缺乏對部件當前狀態(包括位置和取向)的查詢和編輯功能，不能直接
對單個部件進行定向和定位操作。
2．缺乏對不同部件之間相對位置關系的查詢和編輯功能。
3．缺乏對多個部件之間位置關系的描述功能。
1．3傳統開發模式
I．3．I設計CAB系統的任務
由于CAD工具中存在著的不足之處，因此不同領域的CAD專用產品的設計需
要重復地完成下述工作：
1．建立部件庫
部件(part)指的是由幾何元素構成的在設計過程中相對不變的幾何對象，
其物理意義是指設備、零件、元器件之類的功能單元。所有部件的集合就是設計
中可使用的全部素材。
2．進行部件的組合
部件的組合是設計工作的核心任務，涉及到許多專業知識的應用。部件的
組合過程包括：
(1)部件的選擇


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2012-12-29 14:55 上傳

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