乐万德[1]2001年在《基于STEP的CAID信息模型的研究与应用》文中指出计算机对于产品设计的早期支持和产品信息的集成是计算机辅助技术至今未能得到很好解决的两个问题。计算机辅助工业设计是计算机辅助领域内的崭新课题，特别在产品设计的前期占有重要地位，但也需要与其它CAX系统集成，这正好触及到上述两个问题。而经过分析研究发现，这两个问题的解决都与建立合适的产品信息模型具有密切关系。 本文是从CAID（Computer Aided Industrial Design）系统与其它CAX系统的集成性出发，选用当前最具前途的产品数据交换标准STEP（Standard forExchange of Product Model Data）为基础建立计算机辅助工业设计信息模型。为此深入研究了STEP标准和信息建模理论，分析了计算机辅助工业设计系统构架和信息模型，并应用实例，用集成产品信息模型进行了产品设计，验证了这种理论方法的可行性。
乐万德, 王可, 陆长德, 余隋怀[2]2003年在《基于STEP的CAID信息建模》文中提出提出了CAID系统与CAD/CAPP/CAM系统相集成的完整集成概念。分析了自主开发的工业设计软件系统中的信息构成。以机床门为例,基于STEP标准,用EXPRESS语言对产品部件建立了工业设计领域信息模型,分析了工业设计领域STEP标准应用协议的发展方向。为建立正式的STEP标准的工业设计领域应用协议奠定了基础。
蔡波[3]2002年在《虚拟企业基于知识的产品概念设计研究》文中认为面对动态多变的市场环境，制造企业为了提升竞争力需要进行产品创新，并采用敏捷制造模式建立虚拟企业，以解决TQCS难题。研究虚拟企业中基于知识的产品概念设计对于实现以上目标具有重要意义。在虚拟企业中产品概念设计所需要的知识分布在它的成员企业中，如何组织、捕捉和集成这些知识以实现概念设计的演进和决策，是虚拟企业中基于知识的概念设计所要研究的关键问题。本文就虚拟企业中概念设计问题求解、概念设计信息建模、概念设计知识的获取以及概念设计决策知识的捕捉和集成这几方面进行了深入系统的研究，主要研究内容和成果包括： (1) 虚拟企业基于知识的概念设计问题求解 分析了概念设计问题病态结构的特点以及产生的原因，研究了概念设计状态(产品规范和FBS框架)的表示、概念设计决策的方法和特点以及基于知识的概念设计问题求解，指出造成设计问题结构病态化的原因是在设计的早期阶段设计决策知识的缺乏，提出捕捉概念设计决策知识是降低概念设计问题结构病态程度的有效方法。还研究了并行的概念设计方法。在虚拟企业概念设计过程建模的基础上，分析了该过程所需知识的类型、特点、存在形式和分布情况，并在此基础上提出了虚拟企业基于知识的概念设计系统的系统框架。 (2) 概念设计信息建模 研究了概念设计信息中非几何信息和几何信息的具体内容和表示方法。通过建立功能模型、行为模型和结构模型，实现了FBS框架中功能、行为和结构的形式化表示。建立了支持自顶向下设计方法的计算机辅助工业设计几何模型，它能够记录儿何建模的历史并提供几何信息粒度可控的机制。最后建立了实现充分形式化并记录概念设计历史的概念设计信息模型，它支持概念设计重用。 (3) 虚拟企业中的概念设计重用 分析了虚拟企业中概念设计重用的需求，提出了基于PDM系统构建设计重用系统的方法，研究了概念设计信息模型与PDM元数据的集成，在此基础上建立了多粒度层次的概念设计重用框架，同时还研究了设计意图匹配的具体算法和概念设计重用信息检索的具体方法，最后研究了支持分布异构环境下的互操作并具有松耦合结构的基于WebService的设计重用系统的体系结构和处理流程，并建立了概念设计标记语言。 (4) 基于本体论的知识捕捉 研究了本体论的基本理论，给出了本体论及其相关概念的定义，研究了本体论的结构以及该结构中不同组成部分的表示方法。在此基础上，研究了企业本体论和其中的产品本体论，给出了在STEP基础上建立产品本体论的方法。研究了基于本体论的知识表示方法，该方法将知识表示为本体论片断的实例。首次提出了基于本体论的知识捕捉方法，研究了该方法的基本理论以及在概念设计决策知识捕捉方面的应川。 （5）虚拟企业中概念设计决策知识的捕捉与集成 建立了基于本体论的知识结构化查询语言。研究了可实现本体论实例化的企业信息XML访问层的构建方法。在此基础上，研究了本体论实例化方法，给出了本体论片断实例查询的算法和算例。还研究了企业本体论服务器的功能和结构、虚拟企业知识捕捉系统的工作原理以及其中的知识查询服务器的构成。最后研究了在基于本体论的语义集成的基础上实现虚拟企业知识集成的方法。
王诗杨[4]2002年在《面向虚拟样机的工业设计研究与实践》文中进行了进一步梳理工业设计是企业生产的重要环节，是企业发展的战略要素之一。我国的工业设计刚刚起步，在一定程度上缺乏理论指导和先进技术手段的支持。本文在分析研究国内外有关工业设计方法及其研究状况的基础上，运用虚拟样机技术，对工业设计的流程、实现方法和评价体系进行了分析和研究。通过对传统工业设计流程的优化，提出了两种面向虚拟样机的工业设计流程；并在此基础上，结合对计算机辅助工业设计技术平台的研究，提出了一种面向虚拟样机的工业设计体系；在现有技术研究的基础上，对工业设计实现方法和技术进行了研究和总结；最后将层次分析法运用于工业设计评价中，提出了一种基于层次分析法的工业设计评价指标体系。其主要工作和结论如下： ① 首先对虚拟样机的内涵、特征及作用进行了研究与总结，并通过对传统工业设计流程的分析和研究，针对其中的薄弱环节，对其设计流程进行了再造和优化。在继承了原有工业设计流程合理部分的基础上，运用虚拟样机技术及其它现有的先进设计手段，提出了正向和逆向两种面向虚拟样机的工业设计流程。然后，在研究了计算机辅助工业设计软件功能的基础上，对目前常用工业设计软件进行了分类和评价。最后提出了一种工业设计知识库体系和一种面向虚拟样机的工业设计体系。② 本文按照表现手段的不同，将二维效果图表现技法进行了分类和研究，并总结了其中需要注意的重要因素。其次，研究了从二维效果图到叁维模型的转化方法以及叁维渲染技术。然后，对自由曲线和曲面的叁维造型及其评价方法进行了研究和总结。最后对CAID数据向CAD数据的转换方法以及目前常用的标准数据格式进行了研究。③ 工业设计评价是工业设计领域中较为重要的研究方向，但我国的工业设计评价还缺乏理论指导，没有建立起较为系统的工业设计评价指标体系。本文首先对工业设计评价的背景、现状和发展趋势进行了研究，然后通过对层次分析法原理的研究，建立了一个基于层次分析法的工业设计评价指标体系。④ 通过面向虚拟样机的工业设计实践，验证了以上结论的正确性。
刘征宏[5]2016年在《面向产品概念设计的隐性知识转化模型构建及重用研究》文中提出现代产品设计是以用户为中心的设计,重点关注用户的感知、体验、情感、偏好等隐性知识。产品概念设计作为产品设计最重要的阶段之一,是知识密集型的创造性工作,其实质是知识的演化过程。产品概念设计阶段隐含了大量复杂的隐性知识,因此,组织并运用这部分知识是产品概念设计乃至整个产品设计成功的关键,也是以用户为中心的设计理念的体现,同时又是现代设计理论及方法研究的热点与难点。因此,研究面向产品概念设计的隐性知识转化及重用并提高产品概念设计质量,具有重大的意义。本研究是一项机械工程、工业设计、认知心理学、机器学习及管理统计学等多学科融合的研究工作。本文从研究产品概念设计阶段知识演化过程及认知模式出发,对隐性知识的来源、获取、分析、表征、匹配、转化、重用等做了深入研究,并最终开发了基于隐性知识重用的产品概念设计辅助原型系统(Tacit Knowledge Reuse-based Computer Aided Conceptual Design,TKRB-CACD)。主要研究内容如下:1、根据产品概念设计知识演化过程,基于产品概念设计语义认知模式与感性认知模式,对用户感知与偏好、多维感知等概念进行了描述。对设计领域隐性知识进行研究,将其分为叁类:用户隐性知识、设计隐性知识、产品隐性知识,并分别对其获取、外显化方法进行了研究。2、基于隐性知识的分类,对隐性知识来源进行了分析。使用基于情感分析的隐性知识获取方法和基于认知实验的隐性知识获取方法,并通过造型意象认知实验对机床设计知识进行了获取。提出基于因子分析(Factor Analysis,FA)和聚类分析(Cluster Analysis,CA)的隐性知识分析方法,通过实例验证,实现了隐性知识的有效提取。在多维感知研究的基础上,构建了基于多维变量感性工学的隐性知识映射模型,并通过实例研究对其有效性和优越性进行了评估。提出了基于图解语义和可拓关联的隐性知识表征方法,便于隐性知识的组织、传递和运用。3、对产品概念设计知识传递机制进行了研究;构建了隐性知识外显模型、转移螺旋模型及匹配模型,实现隐性知识的转化。提出了基于感性工学(Kansei Engineering,KE)和潜在语义分析(Latent Semantic Analysis,LSA)的隐性知识匹配方法,并通过实例研究,验证了其对用户需求匹配精度的提高。4、针对概念设计方案评价及决策,提出了基于灰色关联分析的逼近理想解排序(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)决策方法,实现了隐性知识的收敛。首先探讨了基于线性回归和神经网络的设计决策支持数据库构建方法,然后提出综合考虑方案数据曲线位置和形状的TOPSIS和灰色关联分析相结合的决策方法,并通过实例研究,对叁种方法的决策结果进行了对比。5、为实现隐性知识的重用及对产品概念设计进行有效辅助,论文开展了大量机床设计案例研究,并结合方法理论及实验验证研究构建了TKRB-CACD系统。根据研究内容将系统分为隐性知识管理、隐性知识重用、设计方案决策叁大功能模块,从而实现了隐性知识的组织、转化、重用及收敛。通过应用成果展示验证了该系统的科学性和实用性。
梁颖[6]2010年在《语义特征造型中特征识别技术的研究》文中研究指明特征造型技术作为新一代CAD/CAM集成系统的关键技术之一,是产品设计的核心。建立一个基于特征的、统一而完备的产品信息模型是必要的,它可以实现模型的可编辑性和易维护性。语义特征造型是一种可声明的特征造型方法,它不仅能提供描述详细且定义良好的特征语义,而且在整个造型过程中能有效地维护整个特征的语义。这种造型方法把特征造型的形状信息和功能信息结合在一起组成了特征的语义。由于现有的特征造型技术大都是针对规则形状的,而随着实际应用中越来越多的涉及到自由曲面特征,针对这类特征利用现有的方法会产生很多的问题,因此这是需要解决的一个问题。特征识别是一种从实体设计模型中提取加工特征的方法,它构成了计算机辅助设计/计算机辅助工艺设计(CAD/CAPP)之间的理想接口。经过这些年来的研究发展,先后提出了许多种有效的自动加工特征识别方法。针对传统的特征识别方法存在的不足之处,本文分析了造型过程中与特征识别相关的操作过程,并提出了的特征参数化定义,研究了自由曲面特征的模板匹配识别方法,并对其不足之处改进,提出了基于模板进化的自由曲面特征识别方法。首先给出了自由曲面特征的参数化定义,在此基础上对此定义的完整性进行了分析。接着从特征的参数化定义入手,提出了特征识别方法的参数化定义及方法有效性的一般性判定规则。其次,在原有的模板匹配识别方法基础上,利用参数化思想重新给出该方法步骤及其有效性分析。针对模板匹配方法的缺点,对其进行改进,提出了基于模板进化的自由曲面特征识别方法。该方法模拟生物学的进化思想,首先利用模板匹配方法找出了特征库中目标特征的最佳匹配对应特征,再利用两次进化过程,分别对参数值和参数映射进化,得到目标特征基面上最适合的对应特征。利用基于特征的参数变形,将目标特征的基面分离出来。最后从前面得到的最佳匹配特征出发,进行一个新的进化特征识别过程,得到了最终的特征识别结果。
李晓红[7]2004年在《语义特征造型系统中特征相互作用机制的研究》文中研究表明特征造型技术是面向制造全过程的,是CAD发展的一个重要里程碑,它使CAD/CAPP/CAM的真正集成化成为可能,为解决产品从设计到制造的一系列问题奠定了理论和技术基础。 语义特征造型是一种可以声明的造型方法,它不但能提供定义良好的特征语义的详细描述,同时能有效地维护造型过程的整个语义。事实上,语义特征造型系统一个基本思想就是在一个特征模型中把形状信息与功能信息有机地联系在一起,共同构成特征的语义。Bidarra, R.等人研究了特征语义即特征类的详细描述并指出语义特征造型系统的最终目的是维护特征模型的有效性。特征语义的详细描述是由叁部分组成的:⑴特征的参数化形状:由特征形状的元素、参数和属性构成;⑵特征的有效性条件:由各种约束,即代数约束、尺寸约束、语义约束、相互作用约束组成;⑶ 用户输入数据的接口:由几何约束、依附约束组成,它们用来确定该特征的方向和位置。在特征类中嵌入有效性标准使得特征具有可调整性,提供形状继承和形状组合机制,使复合特征及自定义特征能正确生成,从而提高了系统设计效率,增强了特征造型能力。特征模型有效性维护是为了保证模型中所有的特征必须符合特征类中描述的特征语义而进行的对每个造型操作的监测过程。有效性维护的两个基本原则是:⑴一个被认为是有效的造型操作应该产生一个满足所有约束的特征模型,这样才能保证模型中的每个特征都体现了那一时刻设计者的设计意图;⑵当一个无效的造型操作后,用户应该收到用于解决约束冲突的帮助。维护特征模型的有效性即特征语义的有效性是借助于使用有效性约束来进行的,这些约束是特征定义的一部分,在创建特征和随后的造型阶段,通过检查这些约束是否满足即约束之间是否发生冲突来说明该特征是否有效,而许多有效性冲突即约束冲突都是由特征相互作用引起的。因此在语义特征造型系统中,特征相互作用起着非常重要的作用,无论是特征类的描述还是特征模型的有效性维护都离不开特征相互作用。针对目前语义特征造型系统中存在的“特征语义不能很好地维护主要是由于特征相互作用的分类不完整造成的”这一问题,本人从研究特征间发生的<WP=5>相互作用机制入手,借助于面向对象的思想,依据特征相互作用的定义极其影响,提出了全新的特征相互作用的分类方法,确定了特征相互作用的范围,描述了特征相互作用管理器在特征模型有效性维护中的作用及工作过程,提出了HUST-CAID系统中语义特征相互作用机制解决方案,并用实例加以说明,进一步指出了下一步的研究重点。方法中引入的面向对象技术最终保证了语义特征造型系统中特征语义的一致性和有效性。
李素慧[8]2009年在《语义特征造型中直接操作方法的研究》文中研究说明在目前的商业特征造型系统中,对特征的直接操作还没有得到广泛的应用。结果,重复的设计过程不仅耗时还导致不能实时有效的得到反馈,缺乏对设计结果的洞察,对特征的互操作也缺少直观性。导致这些结果的一部分原因是由于当前约束求解的速度慢,另一部分原因是由于缺乏互操作方法。首先,本文分析了语义特征造型系统中直接操作的过程,提出一个允许用户在特征模型上直接选择并修改特征参数的方法,该方法能够让用户对参数值的改变交互地进行,并将模型变化的结果实时地反馈给用户。当用户对模型改变的结果感到满意的时候,便可以选择提交本次参数的改变,然后让系统检查整个模型的有效性。这种方法中关键的地方是能够对特征模型的改变所造成的影响提供实时的反馈,而为了支持对特征参数值交互的修改,每秒钟要产生多次可视的反馈,所有的约束必须以同样的速度进行求解。因此在分析直接操作模型特点的基础之上,提出了基于细胞元的局部化操作思想,并给出了一个局部化的算法以及相关的数据结构。其次,本文描述一种新的约束求解器,用于求解特征交互过程中两个特征形状在空间上发生重迭的约束。这个约束求解器建立在对特征模型的参数空间进行取样的基础之上,并且为了找到一个有效的模型,利用蒙特卡罗技术来减少样本数据量,该方法较传统的利用约束转换的方法提高了效率。最后,为增强直接操作过程中的直观性,本文在最后为实型的特征参数提供了强有力的各种3D句柄,以及为所有的特征操作提供了预先审查的透明体,并介绍了在直接操作中如何使用这些句柄。
张军[9]2013年在《基于知识的复杂产品工业设计辅助系统的研究与应用》文中认为现代设计的重心已由传统的基于经验的设计转变为基于知识的设计，以数控机床为代表的复杂产品的造型设计为工业设计研究和实践带来了新的挑战和机遇，面向复杂产品的工业设计创新话题，论文提出了基于知识的辅助工业设计系统的概念并通过一系列的研究得以初步实现。论文研究的目标是面向数控机床这个典型复杂产品，开发基于知识的支持数控机床产品造型设计的辅助设计系统，以解决数控机床造型设计问题、满足装备产品行业信息化设计能力的提升。研究的主要内容是复杂产品工业设计知识的获取和在系统层面的表达和实现技术，以及基于知识的辅助工业设计系统平台的构建。论文研究在多项国家科技攻关和支撑计划的支持下，提出并完善了基于案例的工业设计知识表达和基于情境的产品造型设计技术，建立了基于任务情境的数控机床造型复合信息模型，基于Client/Server架构建立了面向机床行业用户的造型设计支持软件平台。论文的研究过程从机床造型设计人员的需求和行为出发，对数控机床的设计过程、设计特征、设计心理模型等进行分析，结合设计调研、任务实验和意象认知实验等一系列实证方法，获取数控机床产品造型设计的领域本体知识。通过案例情境的知识表达新方式，对造型设计过程和经验进行封转和表达，实现了基于任务情境的复合信息模型，并以此为基础构建了包含300个造型案例，2000个造型方案的案例库系统。最后在反复验证与多个原型系统开发试验的基础上，建立了一个基于案例的计算机辅助产品造型设计系统——KB-ICAID，使得该系统具有与实际设计过程十分相似的项目管理、案例检索和再设计等实用功能并能够运用到实际开发工作中。通过在在国内几个大型机床主机厂进行示范应用，完成了若干款数控机床产品造型设计工作，验证了整个知识研究和系统构建的可行性和实用性。工业设计问题求解过程的复杂性和模糊性决定了现有的关于良性结构问题的知识获取、表达技术不能直接使用在工业设计领域中，需要专门的、针对性的知识研究方法和技术。论文研究借鉴了人工智能、心理学、社会学等研究成果，采用实证主义研究思想，提出了一套以心理学实验和调研为基础的、定性和定量相结合的设计知识获取、表达和建模方法，实现了对造型设计这种非良性结构的求解问题中的内隐性、经验性和形象化知识进行挖掘和提取，并将其作为研究产品造型设计过程和领域本体知识的获取和表达形式，最终提出了造型设计知识研究和情境案例表达的理论和复合信息模型。在以案例情境为核心的知识获取表达技术研究基础上，论文按照“以用户为中心”的软件开发思想先后构建了不同层次的基于知识的产品造型设计系统——ICAID、CBID和KB-ICAID等，实现了造型知识的案例化表达和任务情境构建，从而有效辅助机床设计人员进行数控机床的产品造型设计工作。系统经过评估验证后已经在多家机床企业进行了应用，协助企业开发了多款新产品并投产。
牛忠良[10]2005年在《基于虚拟现实的并行设计的研究和实现》文中进行了进一步梳理在仪器仪表计算机辅助设计系统中,许多并行系统仍然主要基于文本和二维图形,信息交流中产生误解,不能动态交互地改变运动参数,因此存在较大的局限性。论文是基于Web 和VR 的并行系统可克服上述弊端,大大提高了并行和分布工程中信息交流的质量。论文首先分析总结了目前关于并行设计和虚拟现实的研究成果,在分析并行设计面临问题的基础上,提出了新的解决方案。通过集成JAVA3D,JAVA 等开放的标准和技术,研究及实现了基于WEB 和虚拟现实的并行设计系统。为了使自主开发的HUST-CAID(Harbin University of Science and Technology-Computer Aided Industry Design)系统能够进行并行设计功能,对HUST-CAID 系统进行分析,给出了一个接口,可以比较容易的把HUST-CAID 系统的数据格式转化为JAVA3D 的数据格式。为虚拟现实下的并行设计打下了很好的基础。论文提出了一种并行设计的新解决方案,以WEB 作为统一的客户端界面,并且开发一个服务器端来处理客户端发送的信息。在并行图形显示方面,系统提出的是基于XML 来表达模型信息的新方法,并且采用渐进式的显示技术。这种显示方法是基于单分辨率网格的,与多分辨率网格相比更加灵活,不需要进行烦琐的预处理,可以根据用户关注细节的不同来自定义各自的显示模型。此种框架在自主开发的电工仪器仪表辅助造型设计系统HUST-CAID 中逐步实践,取得一定的成绩。满足了HUST-CAID 系统向网络方面扩展的要求。
参考文献：
[1]. 基于STEP的CAID信息模型的研究与应用[D]. 乐万德. 西北工业大学. 2001
[2]. 基于STEP的CAID信息建模[J]. 乐万德, 王可, 陆长德, 余隋怀. 中国机械工程. 2003
[3]. 虚拟企业基于知识的产品概念设计研究[D]. 蔡波. 西北工业大学. 2002
[4]. 面向虚拟样机的工业设计研究与实践[D]. 王诗杨. 重庆大学. 2002
[5]. 面向产品概念设计的隐性知识转化模型构建及重用研究[D]. 刘征宏. 贵州大学. 2016
[6]. 语义特征造型中特征识别技术的研究[D]. 梁颖. 哈尔滨理工大学. 2010
[7]. 语义特征造型系统中特征相互作用机制的研究[D]. 李晓红. 哈尔滨理工大学. 2004
[8]. 语义特征造型中直接操作方法的研究[D]. 李素慧. 哈尔滨理工大学. 2009
[9]. 基于知识的复杂产品工业设计辅助系统的研究与应用[D]. 张军. 湖南大学. 2013
[10]. 基于虚拟现实的并行设计的研究和实现[D]. 牛忠良. 哈尔滨理工大学. 2005
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