CAD中的部件关联原理及其实现.pdf

darren

本文重点从理论上研究了CAD中部件关联原理、部件关联的分类以及抽象
部件模型，从实践上探讨了CAD工具的设计和实现方法，并在此基础上研制了
HSEM工具。HSEM具有对部件及部件关联的基本描述和操作的功能。
论文不仅在总结和分析现有CAD产品的基本功能和开发模式的基础上，提
出了克服CAD工具的灵活性与专用性之间矛盾的关键是赋予CAD工具部件关联
功能的观点，而且在总结相关行业的零件自动装配方面的研究成果的基础上，
提出了CAD中部件关联的原理和方法。并通过研制IISl蹦系统探讨了具体的实现
方法。
论文介绍了在课题中探讨的有关部件关联的几个理论问题，包括组合单元
间的参数继承和依存关系、部件关联的分类、关联参数的确定，提出了抽象部
件模型。此外，还介绍了HSEI语言的语法规则、系统结构以及系统实现中所采
用的一些技术。
部件关联是一个比较新的课题，本文只对其中的部分问题作了探索，相信
这种探索是有意义的，希望对学术界有一定的参考价值。
关键词t计算机辅助设计，CAD工具，部件，部件关联

人们对三维图形技术的研究经历了一个很长的历程，当前，计算机图形学已
经进入了三维真实感图形时代。通过计算机图形，人们可以更加直观、形象地认
识和了解客观世界。三维图形的许多应用使得人们不仅可以极大地节省费用，而
且高效率地进行学习和设计。
计算机图形处理是CAD技术的基础，二者之间的关系密不可分，利用计算机
处理图形是CAD中的核心技术。伴随着计算机图形学在人们生产、生活中的应用
和越来越广泛、深入的影响，人们研制了许多三维图形的开发和应用工具，对CAD
软件的研究也不断地取得突破和进展，主要包括关于CAD基本理论的研究(如对
CAD的数据结构、基本算法、几何元素、几何对象、CAD数据库管理的研究等)、
对CAD工具的研究以及对CAD产品的研究。
——z—
CAd)专用产品
CAD
工
具
产品CAD
部件概念的实例化
I部件概念部件变换(高级算法)
l
几何对象I
_ _
I
I
I几何元素基本算法
数据结构
图1．1 CAD工具与产品的层次关系
目前，国际上应用得比较广泛的CAD产品有美国Autodesk公司开发的autocad
软件包(最新版本为AutoCAD 2000)和3DS系统等等。我国自行研制开发的CAD
软件也取得了不少成果，如浙江大学人工智能研究所完成的GS-ICCC系统，中国
科学院凯思软件集团的PICAD软件，北航红地公司的“金银花”系统等。我们可
以将这些CAD产品划分为CAD专用产品和CAD工具两类，如图1．1所示。
1．2 CAD工具
开发CAD系统需要CAD工具，理想的CAD工具必须能够满足不同领域的需要。
但不同领域的设计活动都离不开本领域专业知识的指导，而CAD系统也离不开专
业领域设计经验的应用。因此CAD工具或者设计成满足某一领域的全部需要；或
者设计成满足大多数领域的普遍需要，并为满足任一领域的特殊需要留下发展空
间，它们是大多数领域CAD专家用来研制和开发本领域专用CAD系统的工具。
1．2．1 CAD工具的意义
“工欲善其事，必先利其器”，工具的作用是不言而喻的。而具体到CAD工
具的研究，则其主要意义在于：
1．CAD工具实现了最基本、最通用的算法，并将之包装成命令或程序的接
口，为二次开发奠定了基础。
2．CAD工具可以为二次开发者建立专用部件库，从而为专业CAD工具的研
制开发提供了设计的框架。
1．2．2当前CAD工具的主要功能
当前的CAD工具已经具备了以下完善的功能：
1．生成几何元素的能力。如：点、线、面和基本几何体(如球体、长方体
和锥体等等)：
2．由一维几何元素生成二维几何元素的能力；
3．由一维、二维几何元素生成三维几何元素的能力；
2
4．对三维几何元素作布尔运算生成新的三维几何体的能力，包括对多个实
体的交、并、差、补操作。
5．对各种几何对象(包括几何元素和几何体)的编辑能力。如对实体进行
的延伸、缩短、移动、旋转、拷贝等等。
6．对各种几何对象(包括几何元素和几何体)的文档管理能力。如对实体
的文本注释和尺寸标注等。
I．2．3现有CAB工具存在的不足
尽管对CAD工具的研究已取得重大进展，其功能日益加强，但现有CAD工
具仍不完善，主要问题是部件层次(见图1．1)的功能不足。包括：
1．缺乏对部件当前状态(包括位置和取向)的查询和编辑功能，不能直接
对单个部件进行定向和定位操作。
2．缺乏对不同部件之间相对位置关系的查询和编辑功能。
3．缺乏对多个部件之间位置关系的描述功能。
1．3传统开发模式
I．3．I设计CAB系统的任务
由于CAD工具中存在着的不足之处，因此不同领域的CAD专用产品的设计需
要重复地完成下述工作：
1．建立部件库
部件(part)指的是由几何元素构成的在设计过程中相对不变的几何对象，
其物理意义是指设备、零件、元器件之类的功能单元。所有部件的集合就是设计
中可使用的全部素材。
2．进行部件的组合
部件的组合是设计工作的核心任务，涉及到许多专业知识的应用。部件的
组合过程包括：
(1)部件的选择


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2012-12-29 14:55 上传

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