[發明專利]復雜產品變異設計中的結構移植方法

無效

• 申請號: 200810060897.1
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101256600A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 張樹有;伊國棟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/30;G06T17/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及產品設計方法，尤其是涉及一種復雜產品變異設計中的結構移植方法。

背景技術

產品變異設計是在產品基型基礎上，為滿足客戶需求而進行變結構、變拓撲的一種支持產品創新的智能設計方法。當前機械制造企業中定制產品進行的大多數設計是產品變異設計，如工業汽輪機、大型電除塵器等產品變異設計達90％以上。就是在許多標準化的機械產品開發中，為了滿足個性化需求仍然需要進行大量的零部件變異設計，而且變異零部件往往結構復雜、決定著產品整個設計周期的長短，因此，產品變異設計已成為企業新產品開發中的一個瓶頸問題。本發明的背景技術為：

產品變異設計往往需對零件結構形狀進行改變，傳統參數化設計遵循的“變參數、不變拓撲”方法，該方法只能改變產品零件結構尺寸大小，但無法改變結構的形狀。傳統參數化設計是通過建立尺寸與幾何的約束來實現尺寸驅動的，無法實現產品結構的變異。

目前對產品結構修改因缺乏相應方法的支持，只能通過幾何層的人工交互進行，使得復雜產品結構修改工作量大，效率低。結構之間由于缺乏不同拓撲間的搭接方法，無法將不同結構的拓撲融合起來，而形成統一的產品模型。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復雜產品變異設計中的結構移植方法，基于移植結構間的替換式與橋接式搭接實現結構變異。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案的步驟如下：

第一步，根據產品變異要求對零件進行虛擬切割；

第二步，通過可移植結構的相似性檢索，獲得移植結構，相似性檢索以變異設計語義和形態分布圖為檢索索引；

第三步，提取虛擬切割面與移植結構間搭接的拓撲信息，根據兩者的拓撲匹配判別相應的替換式或橋接式搭接形式；

第四步，基于知識關聯與檢索進行不同拓撲與結構的搭接與融合重用。

所述的虛擬切割，是對零件三維幾何模型需改變的局部結構部位進行切割，根據切割需要選用平面虛擬切割、棱柱虛擬切割、棱錐虛擬切割、棱臺虛擬切割、圓柱虛擬切割、圓錐虛擬切割和圓臺虛擬切割進行。

所述的可移植結構是指可以用來進行移植的結構體，可移植結構的相似性檢索是指在建立可移植結構庫的基礎上，以變異設計語義和三維模型形態分布圖為檢索索引從可移植結構庫中檢索出所需的移植結構，按照相似度從大到小排序，供設計者有選擇地進行結構移植。

所述的用于結構移植的自適應拓撲搭接方法，包括復雜產品結構移植的替換式搭接方法與復雜產品結構移植的橋接式搭接方法。

所述的復雜產品結構移植的替換式搭接方法的步驟如下：

第一步，對零件中需替換的局部結構進行虛擬切割，提供給用戶設計的操作有平面虛擬切割、棱柱虛擬切割、棱錐虛擬切割、棱臺虛擬切割、圓柱虛擬切割、圓錐虛擬切割和圓臺虛擬切割；

第二步，零件虛擬切割面與移植結構搭接面拓撲間存在一致時，進入下一步，否則采用橋搭式搭接方法進行搭接；

第三步，對搭接面進行幾何大小的匹配，若匹配則直接進行搭接；

第四步，搭接面間幾何不匹配，以零件結構為基準提取對應的縮放因子，對移植結構進行整體或局部縮放，完成替換式搭接。

所述的復雜產品結構移植的橋接式搭接方法的步驟如下：

第一步，判別需用橋搭式搭接方法進行搭接時，提取虛擬切割面與移植結構的拓撲信息；

第二步，建立相應的移植結構搭接知識與搭接形式；

第三步，根據虛擬切割面與移植結構的拓撲按搭接知識選擇相應的搭接形式，形成搭接體；

第四步，采用兩層分別進行搭接，第一層為搭接體與移植結構搭接，第二層為帶搭接體的移植結構與零件切割面進行搭接。

所述的基于知識關聯與檢索的搭接與融合重用方法的步驟如下：

第一步，移植結構的檢索包括變異設計語義和三維形狀相似性檢索，三維形狀相似性檢索是通過建立三維模型形態分布圖作為檢索索引來進行；

第二步，從統一的復雜產品可移植結構庫中檢索出三維形狀相似結構，按照相似度從大到小排序，供設計者有選擇地進行結構移植；

第三步，由于變異設計的結構移植過程具有時序性，被記錄的變異設計的結構移植過程事件可形成一個有序序列。在此有序序列中，抽取施動者或受動者，可用新的對象來操作，而不改變結構移植具體過程。通過重新運算便得到新的設計結果，實現變異設計中移植結構的過程重用。

本發明具有的有益效果是：