晏强[1]2003年在《基于过程的计算机辅助设计模型及原型系统的研究》文中进行了进一步梳理本课题来源于国家自然科学基金(50075058)资助项目“基于过程的计算机辅助设计模型、拓扑结构和原型系统(A Process-based CAD Model and Prototype System)”。 在工程领域，日益增强的市场竞争对产品功能、质量、开发周期等提出了更高的要求。一个新产品的设计过程是一个包括了许多复杂推理及做出决定的过程。任何设计总是从需求出发，而不是从几何或者图形出发，图是设计的结果，而不是出发点。但现有CAD软件很大一个弱点在于是以图为设计的主体，从一开始就画图，仅能描述设计过程的最终结果，即几何详细设计阶段，而不能描述整个设计过程。从一个CAD文件只知道这个产品(PRODUCT)的数据，不能知道它的设计过程(PROCESS)数据。 本文就现代设计技术和现代CAD技术做了一些研究，建立了一个基于整个产品设计过程的计算机辅助设计模型和方法，并完成一个软件原型系统。它支持整个产品设计过程，即需求描述、概念设计、结构设计、详细设计和生产计划等，能支持设计者创建、分析、评价和选择他们的创新设计概念，能结构化设计数据和知识，并能支持设计团队的协同工作和基于网络的分布式设计工作。 本文提出的基于过程的计算机辅助设计理论模型—PCAD模型，其核心是关注整个设计过程的活动和任务，以及它们之间的逻辑关系。该模型并不是告诉设计者怎样设计，而是辅助他们设计并帮助他们管理、优化整个过程，以达到提高产品质量、降低产品开发成本、缩短开发周期，从而提高产品竞争力的目的。PCAD模型覆盖了整个产品设计过程，有助于繁杂问题的处理及跨平台和分布式的运用。PCAD模型由五个核心模块组成:设计矩阵、功能方法树、产品结构树、IDEF3、设计数据模型。 在PCAD理论模型的基础上，采用JAVA+XML作为开发工具实现了一个原型系统。PCAD原型系统的核心问题是利用计算机实现对整个设计过程的支持，并实现设计数据的重用，同时保证系统的平台无关性和数据的独立性，便于建立协同设计和分布式设计的平台。系统采用面向对象的程序设计方法完成各功能模块的设计，重点在于支持产品设计过程，实现设计数据模型及应用系统与XML文档的数据交互。系统采用XML文档结构化存储设计数据，具有良好的通用性和扩展性，便于在网络上的传输。定义了存储设计数据的XML文档的模板CellDatadid，规范XML文档的结构。PCAD原型系统并不是要建立一个新的类似于Pro/E，AutoCAD传统意义上的辅助设计系统，它重在对于设计过程的支持，是从产品设计的起点即需求分析出发，结合现有的一些CAD工具辅助设计者完成产品设计。 PCAD软件原型系统已初步建立并验证了理论模型的实用性。系统以工程形式来管理一个产品的设计过程，能够创建和管理功能方法树、产品结构树，建立设计矩阵，结构化存储设计数据。在设计矩阵单元中，设计者能够采用草图、文本、图片等多种形式和第叁方工具软件一记录产品设计过程。 目前，只是初步完成了原型系统的开发工作，还有大量的工作需要在进一步的研究中完成。
朱毅[2]2014年在《造型设计的复杂性问题与设计计算》文中提出造型设计是个历久弥新的人文技术领域,尽管设计的对象与手法随时间不断变迁,然而设计产品中的人文情感与价值内涵却是相对稳定而具有生命力的。而拥有生命力的事物总会带上一圈神秘的光环,不论是如互联网这样的科学技术,还是如蚁群一样的社会组织,其神秘性背后都有着简单而稳定的结构,服务着一个单纯而直接的价值目标。因此,造型设计的神秘性背后是否也潜藏着稳定的逻辑结构与核心的价值规律,成为本文研究的主要内容,它关系到造型设计在信息社会中的存在方式、价值表达、创新模式以及发展方向,是设计研究与应用不得不认真对待的问题。本文以复杂性问题和理论的视角来看待设计与造型问题,而造型设计的复杂性问题是指:设计是一个多因素作用的设计活动的网络,不存在完整和完全理性的中央控制;设计通过一定运作规则产生出多样的行为和大量的信息,而设计活动内部的信息交流频繁、广泛且不对称;设计主体(或设计师)能够通过对环境信息的学习以及造型对象的进化使设计产生适应性。以复杂性的视角研究设计问题,要求从整体上将设计活动理解为一个“活”系统,而设计对象与组分元素间的层次关系和作用规则是系统活力(也即创造性)的源泉。因而,设计中由(设计师的)智识产生的创造性是蕴含于造型元素所组成的复杂系统之中,并通过系统的宏观行为表现出来的。进而,设计师(或计算机)可以通过对系统元素的掌握来产生系统整体层面的复杂性,也即创造性。基于以上几点,本文研究认为存在针对复杂性问题的设计研究。针对论文的研究问题,研究主张以计算机辅助作为研究的应用目标,而不只是从哲学和价值意义的层面来探讨造型设计的本质与结构问题,这是论文研究的重要基础,也为研究的展开提供了理性分析的视角。因此,论文研究在传统设计研究基于“案例分析”、“问卷调研”等研究方法的基础上,还加入了“设计实验研究”,以便从实践的角度更加客观而直接的反映设计中的问题。其中包括:造型空间与属性映射实验、造型共相的认知实验、造型对象的网络度实验等,其目的是从定性的角度分析造型设计的内在结构和价值认知关系,为提出造型设计的逻辑结构提供基础,并为计算机辅助应用做准备。论文的主要内容包括:第一章从复杂性问题、复杂系统、CAD研究出发,揭示造型设计活动与复杂性问题之间的内在联系及其对于计算机设计辅助的应用价值,提出了论文研究的对象、关键问题、组织结构以及本文的选题背景和意义。第二章研究通过案例分析、文献研究与设计观察分析,明确了造型设计内在的复杂性问题及其特殊性,以及通过计算机来处理造型设计复杂性问题的方式,指出了本文后续研究的重点。第叁章通过实验研究的方式,从造型设计外在形态的表达映射中分析设计的映射表达关系和设计复杂性的根源。第四章研究结合造型设计内在与外在的研究结果,提出了造型对象的逻辑深度框架的概念,用以表征设计对象的系统结构,为计算机辅助设计提供模型基础。第五章研究将造型设计的逻辑深度框架运用于设计过程与对象的分析,从复杂性研究的角度,回答了在模型框架下设计辅助的价值判断与可信问题,并给出了对象可信的评价方法和辅助系统的框架。第六章在逻辑深度框架的基础上,针对当前cad领域的发展趋势,提出了造型设计辅助系统的设计思路,并完成了两个不同应用领域的原型系统的设计与实现。研究的重要成果有以下3个方面:首先,发展了造型(语义)空间的概念并提出了造型设计的逻辑结构。造型(语义)空间(以下简称造型空间)的概念是一个设计实践中普遍使用,但含义与用法并不明晰的设计概念。由于设计对象本身的复杂以及认知感受的模糊性,在面对不同设计问题时,对于造型空间这一操作概念会存在着不同的定义与解读,其本身并没有形成一个统一的定义,也没有如此做的必要。然而从一维的语义差异再到二维的意象尺度图的发展过程中,一个关键点却被忽视或者说误解了,本文通过实验研究发现造型设计对形态美的追求(本文称之为造型对象的美学属性)并不是一个线性的、低维度空间问题,而是构成了一个多维度、非线性的网状空间,并且同种属性在这个空间中的表现存在着多向性、差异化发展的特点。这一发现从根本上丰富和细化了对于造型空间的认识,其本质上是对造型设计多样性的还原。此外,造型设计一直是经验知识占主导的领域,造型知识被认为是隐性知识,而通过现代的复杂理论来分析,造型设计问题是一个比较典型的复杂性问题。造型对象内在张力(工程技术与美学表达,市场需求与品牌基因等的相互作用)的博弈使得产品对象如同一个有机生命体一样,具有创生、发展和消亡的生命历程,而造型本身由于这些力量的共同作用而具有一种内在的逻辑结构,本文通过案例分析、认知实验与设计观察分析等方法深入研究了造型设计的逻辑结构,并结合计算机处理与造型表达的需求,提出了以特征线和形面为基础,以体量、造型手法与图式为核心的设计深度模型概念,并将其应用于cad系统设计之中。其次,阐明了在造型设计的逻辑结构下,造型设计价值判断与可信的问题。当以对造型设计的“技术性理解”来解决设计实践中的“感性问题”时,其价值判断的依据和保障,是设计的可信问题。这个问题本质上是造型设计认知解释的回归,也是造型设计所应该肩负的社会责任——造型设计的过程应该追求积极的价值意义,并将这种价值有效的传达给大众。研究指出可信包含设计行为与设计输出物可信两个方面,并针对造型设计的逻辑结构从设计的过程和对象两个层面详细分析了设计的可信问题。在设计过程上提出了以概念完整性(一致性)为核心价值,以工程可信、设计可信与品牌可信构成的可信保障机制;而设计对象的可信则分为对象表达可信与可信验证两部分。对象表达部分通过对逻辑结构VTG叁个层面的剖析并结合造型对象的自然(语义)属性以及数字化表达方式形成了可信设计表达的一体化数据模型——造型原型。而设计对象的可信验证则主要通过角色间的认知关系,构建了一个便于操作而又相对客观的设计对象可信的评价方法。造型设计的可信问题,是设计的价值判断与价值选择的问题,本身也是一个上升到哲学层面的科学问题,但其本质又关系到设计研究的理论成果如何应用的实践问题。本文就这一问题的思考与研究立足于设计活动的实践经验,并努力尝试从科学的角度对人为事物的意义与可信进行分析,目的是为了得出一套相对客观与可靠的可信操作方法。最后,提出了智能化造型设计辅助系统的设计思路,并完成了两类原型系统的设计与实现。CAD要进入智能化辅助的时代,就必然要求造型设计领域内部研究出将造型设计的经验知识与形面表达统一结合起来的理论模型,并且软件系统的核心将越来越多的向系统使用者和设计开发流程倾斜,而不仅仅只是关注目标对象与数据结构。本文正是出于这样的思考,并且在国家973计划项目的支持下,研究开发了基于逻辑深度框架的概念设计辅助系统。系统能够受语义条件的驱动实现特征线与形面的统一变化,从而为快速的概念设计开发与频繁的设计迭代提供支持。此外,由于市场与技术的快速变化,产品开发也在发生着深刻的变化,出现了许多新的模式与挑战。因此,在NOKIA中国研究院的支持下,针对产业模式创新下的产品设计需求,设计开发了基于网络的大规模定制平台。其本质是通过大规模定制来重组设计流程与设计对象,将对设计的创新问题,转化为对设计可能性的挖掘与选择,以价值选择的方式来应对设计复杂性问题。研究针对这些新的问题在数据模型和系统流程上都进行了大量的研究工作。两个系统的设计分别从主流和未来趋势两个方面探讨了CAD发展的方向,给出了解决方案。本文从科学与哲学的双重视角,运用理性工具来分析感性的造型设计及其价值问题。在多样而具生命力的造型形态背后,必然潜藏着合乎逻辑而又稳定高效的结构形式,其本质上是通过造型形态来服务于设计信息的有效传达。对这一结构的研究与探寻为智能化设计辅助提供了基础,指明了设计创新与设计计算的方向,必然会推动造型设计的发展。
欧静[3]2016年在《基于语义特征的复杂产品工业设计系统研究》文中研究说明复杂产品的工业设计是振兴制造业,提高产品品质的关键技术之一。产品语义研究是构建产品可理解信息模型和可分享数据的基础。本论文选题源于国家科研课题和设计实践活动,以复杂产品的造型设计为研究对象,通过产品语义类别和语义特征的认知研究,构建有效的设计系统方法,支持和辅助工业设计的创新活动。研究从语义研究出发,结合复杂产品——数控机床的特点,以克里彭多夫(Krippendorff)产品语义框架为基础,构建了复杂产品语义认知与转换模型。在进行理论探讨、实验研究和实例验证的基础上,以用户认知为主导,对数控机床样本案例进行知识获取与表达,初步建立了复杂产品多语义特征框架。然后,结合语义特征认知的任务实验构建不同设计师认知地图,分析不同语义特征形成的情境和问题求解策略,构建了基于语义特征的情境过程模型。最后建立了一个基于语义特征认知的机床造型辅助设计系统,验证了本研究中语义特征知识模型和处理方法的可行性。论文采用定性与定量相结合的研究方法,从叁个层面展开理论和方法研究。宏观层面基于克里彭多夫(Krippendorff)产品语义理论框架,以数控机床为具体产品对象,定义产品意义的类别,提出以自然语义、动作语义和造型语义的共同编码形式,实现产品语义的获取与表达;中观层面以案例分析为基础,综合研究“设计对象”和“设计过程”,采用特征识别、动素分析、感性工学、认知隐喻等方法,抽取复杂产品的语义特征,提出象征语义特征、指示语义特征向图标语义特征的显性转换关系。绘制设计师认知地图,分析语义特征情境及对应策略,引入FBS设计过程模型,构建复杂产品设计的情境过程模型;微观层面通过访谈法、问卷法、实验法、口语分析等定性、定量的基础方法,为中观层面方法提供全面的底层数据信息,包括风格语义特征抽取、人机语义特征抽取、文化语义特征抽取、语义特征认知链实验共四个实验。具体研究内容和成果包括:首先:构建复杂产品的语义类别及语义认知转换框架。以数控机床为具体对象,研究产品语义的意义类别和表达方式,归纳产品使用、语言、发生、社会生态的意义类别。采用调研和卡片归类的方法,针对数控机床得到结构、人机、审美、风格、家族化、文化六类设计意义。研究认为,用户使用动作语言和自然语言表达产品认知,设计师使用造型语言表达产品造型,通过共同编码可以完整表达产品语义信息。复杂产品语义认知与转换框架是指用户认知语义转换为与产品造型相关的象征语义、指示语义和图标语义及语义特征,并通过设计师情境认知进行创新设计的路径和方法。为后续复杂产品语义特征抽取提供了理论基础。再者:构建了复杂产品语义特征框架。采用实验和特征抽取方法,提取数控机床造型的图标语义特征、指示语义特征和象征语义特征,获得图标语义特征的体量、形面和图案成分;指示语义特征的动作要素;以及象征语义特征的风格要素、文化要素,构建了系统的复杂产品语义特征框架。建立了不同语义特征间关联,初步实现了产品语义从抽象到具体的转换,同时为构建情境过程模型和计算机辅助设计系统提供了基础。然后:构建了基于语义特征的情境过程模型。采用认知实验方法,构建设计师的设计过程认知地图,分析设计师的设计思维方式与语义特征的关系,确定不同语义特征对设计的知识辅助作用,获取语义特征认知的情境结构及问题求解策略,整合语义情境及策略的情境过程模型。最后:开发SFC-ICAID原型系统。包括系统框架构建、系统主要功能模块以及平台建设。基于情境过程模型构建了项目管理、案例检索、案例分析、案例修改四大模块,辅助支持数控机床造型设计。通过系统运用,完成机床造型设计获得了良好的设计效果和市场评价,初步验证了理论研究及系统辅助的合理性和有效性。
张刚[4]2005年在《复杂结构产品虚拟布局与装配关键技术研究》文中进行了进一步梳理如何缩短我国复杂武器系统产品开发周期,降低成本,提高武器系统的工程化能力和水平,缩短武器的战备反应时间(很大程度上取决于产品的装配和检测时间),是摆在我们面前一个急需解决的问题。合理的布局与装配设计是实现复杂武器产品功能和在设计阶段发现并解决装配问题的前提,同时也是实现产品设计数字化的关键技术之一。因此,针对复杂武器系统工程化的需求,进行复杂结构产品的虚拟布局与装配研究具有重要的理论意义和实用价值。 复杂结构的布局设计属于带性能约束的布局优化问题,属于具有不确定性、高度非线性、既有定性又有定量的复杂工程系统问题,求解这类问题的难点是存在组合爆炸的计算复杂性和工程实用化的复杂性。面向复杂武器系统的虚拟装配也是一项全新的技术方法。本论文在分析布局问题的求解方法及虚拟装配技术的基础上,以复杂武器系统的典型复杂构件——飞行器仪器舱为研究对象,探讨复杂结构产品的虚拟布局与装配系统的构建原理,重点研究布局设计算法、产品的装配建模、装配序列规划方法和装配仿真的实现方法。论文的主要研究成果和特色如下: (1) 针对复杂结构产品设计的需要,建立了复杂结构产品虚拟布局与装配设计系统的体系结构和功能模型,提出以算法设计为基础进行布局方案设计,以虚拟装配设计为检验手段对布局结果的可装配性进行检验和评价的设计思想,分析论述了系统的使能工具和实施的主要关键技术。 (2) 在对课题背景下的复杂布局问题进行描述的基础上,建立了相应的复杂布局问题求解数学模型。在进行问题求解时,将遗传算法的实数编码拓展到解空间编码,提出了一种改进的实数编码遗传算法——解空间编码遗传算法(Solution-Vector Cooing Genetic Algorithm:SVCGA)来求解复杂布局问题,算法将解空间变量直接作为染色体基因进行编码,采用模拟退火算法的思想对中间解进行选择,对不同类型的变量采取不同遗传算子,并采取增加扰动量的方法控制算法的搜索范围,用最优保留策略保留了当前最优解。该算
许占民[5]2007年在《产品风格约束的计算机辅助形态设计技术研究》文中进行了进一步梳理现代制造业的发展，先进制造技术是原动力，设计创新是龙头。工业设计是设计创新的重要手段，随着市场竞争加剧，用户需求的个性化、多样化，形态设计决定的产品造型风格、审美功能等感性特征成为竞争的关键因素。但传统设计主要是设计师直觉经验的试错法，缺乏客观可靠的科学手段。论文以此为契机，在国家自然科学基金与国家863项目的支持下，面向现代制造业信息化与企业设计创新的需求，与先进制造技术相协调，基于数字化技术，对产品风格约束的计算机辅助形态设计技术进行了系统研究，取得重要成果，有助于推动工业、航空宇航制造业形态创新设计的推广应用。1．产品风格约束的计算机辅助形态设计的提出论述了工业设计对现代制造企业设计创新的重要性，分析了面向用户感性需求的形态设计问题，针对国内外计算机辅助形态设计技术的研究现状，提出了研究产品风格约束的计算机辅助形态设计技术，确定了论文的研究目标与内容。2．产品风格约束的计算机辅助形态设计技术体系框架提出了产品风格约束的计算机辅助形态设计策略，建立了技术体系框架，确定了关键技术。建立了设计过程模型。3．产品风格的语义量化描述针对现有的产品风格约束的确定是“以设计师为中心”，具有经验性和模糊性等问题，应用感性工学方法建立了产品风格语义量化描述模型。将用户认知的产品风格特征通过产品风格语义和量化评价机制建立一种表达框架，实现结构化、量化描述产品风格信息。建立了产品风格语义量化描述模板、产品风格信息库，实现了计算机组织和管理产品风格信息。建立了模型的数学表达以及产品风格类别判断和相似性算法，结合产品形态特征，实了现计算机辅助产品风格分析与评价。上述方法通过了实例验证。4．原型法的产品风格约束的形态设计针对传统产品风格约束的形态设计的经验试错法，提出了采用原型法的系统设计新方法。建立了产品形态原型特征模型。提出了产品形态原型顶层基本骨架变型设计方法，建立了设计模型，给出了原型变型控制方法。形态原型作为设计基型，建立了产品风格约束与变型设计变量的基本映射关系，便于计算机建模和控制。针对确定与目标产品风格最佳匹配的变型设计方案问题，提出了应用灰色关联分析和BP神经网络的关联匹配方法。根据关联度选择与目标产品风格最相关的变型组件集，通过了实例验证；对选择的变型组件集应用BP神经网络确定与目标产品风格最佳匹配的变型方案。建立了BP神经网络模型，给出了BP网络训练方法，通过了实例验证。5．基于遗传算法的产品风格约束的形态设计针对产品风格约束的形态设计问题，提出了基于遗传算法的智能设计方法，建立设计模型。提出了产品形态方案的基因表达方法，建立了BP神经网络的适应度函数，给出了形态基因的交叉与变异方法，建立了进化终止规则，通过了实例验证。实现了设计的智能化和自动化。6．产品风格约束的计算机辅助形态设计系统提出了软件原型系统体系结构，分析了开发技术，设计了软件工具集，开发了软件原型系统。通过信息家电产品的形态设计应用验证，结果支持了论文研究的技术方法。
成尔京[6]2004年在《基于知识仓库的虚拟产品协同开发技术研究》文中提出21世纪是制造业全球化、信息化和技术创新的时代。对于我国制造业，特别是在我国经济发展中具有重要作用的广大中小型制造企业而言，要提高企业的科技水平，一个重要方面是要提高企业的产品开发和技术创新能力。现代产品开发技术的重要特征是数字化、网络化、虚拟化、智能化和集成化。因此，研究基于知识仓库的虚拟产品协同开发技术是现代产品开发技术的一个重要发展方向，也是制造企业发展的实际需求。 本文在分析网络环境下产品数字化开发技术的基础上，提出了基于知识仓库的虚拟产品协同开发系统的体系结构，重点研究产品知识模型建立方法、知识仓库技术、虚拟产品开发协同技术和系统集成方法。通过原型系统的开发，验证所提出的虚拟产品协同开发平台功能体系结构的可行性和实用性，目标是对网络环境下产品开发的模式和应用平台进行新的探索。论文的主要研究成果和特色如下： (1)在分析知识仓库(Knowledge Warehouse，KW)的内涵和网络环境下虚拟产品分布式协同开发原理的基础上，提出了面向机械产品设计的知识仓库概念，构建了一种由界面层、框架层、应用层、协议层、网络层和资源层组成的、知识仓库支持下的虚拟产品协同开发平台方案。 (2)在分析机械产品知识表示形式的基础上，提出基于语义对象的产品知识表达模型方法，阐述了机械产品知识表达模型的信息构成。为实现Web环境下产品开发联盟各成员之间的信息交互，应用XML技术表达协同设计过程知识，并提出知识仓库支持下基于XML的机械产品设计信息的共享方法。四川大学博士学位论文设计了一种面向机械产品的任务知识、推理知识、领域知识及其之间相互作用的知识求解模型，为开发知识系统提供一种有效的指导方法。 (3)通过对机械产品知识仓库的信息内容、功能模块及特点的分析，重点研究了实施知识仓库技术的功能体系结构模型，并对其中的知识源、知识仓库存储体、人机交互界面和知识仓库工具等模块进行了深入阐述。在建立数据仓库技术支持下知识获取过程模型的基础上，重点研究了基于规则和分类模型的数据挖掘与知识发现(KDD)方法。提出以产品开发为主题的多维数据雪花模型的知识管理方法，实现知识仓库中产品设计知识的有效管理。 (4)针对我国中小型制造企业的实际情况，以实用性和低成本为原则，通过对虚拟设计环境开发工具的选择分析，提出了以软件环境为重点的、基于VRML一JAVA技术的非沉浸式虚拟环境实施方案。以齿轮减速箱为例，重点论述实例检索与匹配的相似度算法，以及应用UG/KDA技术建立叁维虚拟产品模型方法。 (5)从分析基于VRML一JAVA的机械产品虚拟装配仿真原理入手，论述了虚拟装配过程的位姿关系变换、特性描述和人机交互技术，阐述了虚拟装配过程中基于层次包围盒相交检测的干涉检查方法，研究并开发了基于vRML一JAVA技术的叁维减速器虚拟装配原型。 (6)在讨论基于Web的系统运作模式的基础上，提出知识仓库支持下基于W七b的虚拟产品协同开发方法，论述应用VR技术进行叁维协同虚拟设计的原理。针对知识仓库和虚拟产品协同开发过程的特点，提出扩展虚拟产品数据管理(Extended Virtual produet Data Management，EV一pDM)的概念及结构模型，可以有效地实现网络环境下知识仓库与虚拟产品协同开发过程的信息集成和管理。 (7)提出基于多组件智能体(componeni Agent，cA)的系统集成方法，整个系统功能的实现可以采用“积木式”组合方式，在原型系统平台的基础上实现快速集成，满足不同设计者的要求。通过确定原型系统的功能模块，开发了知识仓库支持下的虚拟产品协同开发集成平台原型系统，验证了本文所提出的体系结构、关键技术和实施方法。关键词:产品知识模型知识仓库 配扩展虚拟产品数据管理知识获取虚拟产品协同开发虚拟装组件智能体
徐雷[7]2006年在《基于知识的计算机辅助夹具设计支持技术研究》文中认为夹具作为机械制造业中的一种重要的工艺装备，直接影响产品的质量和研制周期。缩短夹具设计周期，提高夹具的设计质量是计算机辅助工艺装备研究的重要领域，也是提高企业快速反应能力的一个关键环节。夹具设计过程是一个基于经验的机械结构设计问题，需要设计者具备关于设计问题的大量、全面的知识和经验。现有的基于通用CAD软件环境的计算机辅助夹具设计系统仅能完成一些诸如绘图、叁维建模等方面的工作，在夹具设计过程的集成、设计资源的共享与智能化、知识的处理和重用等方面还不能提供有效的计算机辅助设计的支持技术。如何将具有多样性、复杂性、经验性、不确定性等特点的夹具知识形式化、数字化并以显式的方式保存下来，提高夹具设计的智能化程度，是计算机辅助夹具设计技术领域的前沿研究问题之一。 本论文在国家自然科学基金项目和四川省应用基础研究项目的资助下，针对目前计算机辅助夹具设计技术研究中存在的问题，将知识工程与夹具设计过程结合起来，重点研究夹具设计知识描述、分类、发现以及重用的基本原理和智能化夹具设计中的知识求解技术，探讨一种能支持夹具整个设计过程的智能求解技术，开发基于集成知识资源的计算机辅助夹具设计支持系统。本文的研究成果和特色如下： (1) 在分析基于知识的计算机辅助夹具设计支持系统的的功能需求及其与传统计算机辅助夹具设计系统区别的基础上，构建了由界面层、应用程序服务器层和资源层形成的计算机辅助夹具设计支持系统的总体层次体系结构，提出了一种由资源分系统、设计分系统、计算分系统、管理分系统和信息交换分系统所组成的计算机辅助夹具设计支持系统的软件功能模型，通过5个功能分系统的协同工作而形成一种支持夹具智能化设计的环境平台。 (2) 详细分析了夹具设计信息，提出夹具元特征的概念，建立了集成定位元特征、夹紧元特征、元件元特征、装配元特征、精度元特征、性能分析元特征的夹具信息模型，并采用BOOCH方法建立了与夹具设计相关的产品信息模型和制造信息模型，使其为设
李海庆[8]2007年在《协同产品开发的可视化技术与信息管理系统研究》文中进行了进一步梳理随着经济全球化进程的加速，跨行业、跨地区、跨国家的联盟型虚拟企业发展迅速，企业环境发生着深刻变化，许多复杂产品的设计不得不由分布在不同地点的产品设计人员和其他相关人员协同完成，于是分布式协同设计技术应运而生，并且越来越受到工业界的重视。计算机和信息技术的飞速发展为提升产品设计水平创造了条件，尤其是信息化工程和网络技术，使得制造业在分布式协同制造和信息化管理方面有了长足的进步，大大的提高了设计灵活性和制造效率，并促使现代机械产品的开发模式不断的进行变迁。同时，动态多变与全球范围的市场竞争使得制造企业面临严峻挑战而不得不调整和改善自身的产品设计模式。产品在进行协同设计与开发时，需要面临设计资源的交互与共享，如何有效地进行信息的交互与共享就成为企业迫切需要解决的一个问题。因此，通过网络协同环境下对产品的可视化和信息管理技术结合而产生的制造资源的可视化管理和产品的协同化的设计成为研究的重点。本论文在分析国内外网络化分布式协同设计及现代机械产品开发模式的研究成果基础上，提出了一种建立在协同设计和可视化技术之上的产品数据管理模型—CVPMS(Collaborative Visualization Production Development System，协同可视化产品开发系统)。分析了机械产品数据管理技术、协同产品可视化开发与管理平台实施的关键技术，研究了基于网络的叁维虚拟建模的实现方法、协同产品开发中的信息可视化技术与实施方法、基于XML的知识描述方法等，并通过原型系统的开发和初步应用验证了所提出的CVPMS平台功能体系结构的可行性和实用性，为我国制造业在先进制造模式下的资源共享与交互技术进行了有益的探索。论文在理论与实践中的主要研究成果和特色如下：(1)本文在综合分析各种先进制造模式的基础上，针对制造型企业的特点和现状，讨论了网络环境下的分布式协同产品开发技术的发展以及信息可视化技术在产品开发和制造领域的应用前景。提出了将可视化技术引入协同产品开发具有现实意义和应用基础，同时也讨论了其中存在的一些技术难点，提出了制造企业通过WEB实现协同产品开发的可视化信息化管理的新思路。(2)对机械产品数据管理技术做了详细的分析，对现阶段数据管理的最新动态进行了综合。构建在网络环境下的协同产品可视化开发与管理的平台方案，并对平台构建时所用到的各种关键技术进行了探讨如：虚拟场景交互架构的实现方法、协同产品开发中的信息可视化技术与实施方法、基于XML的知识描述方法等。讨论和研究了基于XML的知识描述方法，并给出了具体的实现方法。(3)分析了基于网络的叁维虚拟建模的实现方法。重点比较X3D与VRML两种常见的网络叁维虚拟建模语言，并对VR动态场景的构建及产品网络叁维建模方法进行了相关的讨论。分析了虚拟现实系统的类型及X3D语言的语法、编码方式和建模方法，并给出了基于X3D的网络虚拟产品建模实例。(4)详细分析了信息可视化技术和工程可视化辅助设计(VCAD)，对信息可视化起源及研究进展、信息可视化与知识可视化的区别以及信息可视化的应用前景做了详细的探讨。给出了基于X3D和WEB技术的可视化产品信息管理模型。对于相关的JAVA开发技术进行了讨论，并给出了一个制造业的信息管理可视化模型和实例。(5)详细介绍了机械产品设计知识的表达模型(PKRM)和获取方法(PKAM)，提出了一种基于XML的设计知识描述方法，并将这种描述方法应用到产品的变型设计和概念设计中，并详细讨论了实施变型设计和概念设计的方法和原理，最后给出了实例。(6)以开关柜产品以及开关柜的生产制造环境为对象，本文提出了网络环境下的协同可视化产品开发系统总体结构，开发了相应的软件，并结合系统运行实例探讨了该系统的各种具体实现方法。
胡伟[9]2004年在《基于过程的分布式协同概念设计系统研究》文中研究表明本课题来源于国家自然科学基金(编号50075058，2001～2003)资助项目“基于过程的计算机辅助设计模型、拓扑结构和原型系统(A Process-based CAD Model and Prototype System)，是该项目子模块之一。 产品创新是企业创新的基本任务，产品创新的核心在于构思创新产品概念。概念产品的发展必须经历两个复杂阶段，即需求分析和概念设计。概念设计阶段，设计中不确定的因素很多，设计的可塑性及自由度很大，是最有可能发挥创造力的时候。但由于市场需求难以全面捕捉，众多相关领域技术的发展难以准确把握，概念设计难度日趋增大，所以要在短时间内开发出具有市场竞争力的创新产品，必须寻求不同学科领域设计群体的共同参与以及计算机对概念设计的支持。但目前以CAD为核心的计算机辅助工具主要应用在详细设计阶段，仅能表达设计者头脑中已形成的产品设计，缺乏对概念设计的支持。 本文就概念设计技术、协同设计技术等做了一些研究，建立了一个分布式协同概念设计模型，并完成一个计算机辅助设计软件原型系统。它支持整个产品概念设计过程，即从分析用户需求到生成概念产品，能支持设计团队的协同工作，能支持设计者创建、评价和选择他们的创新设计概念，能结构化概念设计数据和知识。 本文提出的基于过程的分布式协同概念设计模型，核心是在设计矩阵—黑板的基础上，为设计者提供一个协同工作平台，同时关注概念设计过程的活动和任务，以及它们之间的逻辑关系。该模型并不是告诉设计者怎样设计，而是辅助他们进行概念设计并帮助他们管理、优化概念设计过程，以达到提高产品四川大学硕士学位论文质量、降低产品开发成本、缩短开发周期，从而提高产品竞争力的目的。 为了达到平台无关性，采用Java作为开发工具实现了一个软件原型系统。该系统采用B/S框架结构，运用面向对象的程序设计思想完成各功能模块的设计。基于过程的分布式协同概念设计系统的重点不在于为设计者提供一个以叁维建模为核心的协同工作环境，而在于对概念设计过程的支持，即从产品设计的起点即需求分析出发，结合现有的一些工具帮助设计人员去创新思维，最终达到产品创新的目的。 协同概念设计软件原型系统已初步建立并验证了理论模型的实用性。通过该系统，设计者能采用草图、文本、图片等多种形式表达他们的设计思想;能对设计方案进行创建、评价及选择;能记录各种概念设计数据;能对设计历史进行查询;能共享、重用设计知识。 目前，只是初步完成了原型系统的开发工作，还有大量的工作需要在进一步的研究中完成。关键词:概念设计;协同设计:设计过程;计算机辅助设计
严耀琪[10]2006年在《基于虚拟技术的计算机辅助装配工艺设计系统研究与实现》文中提出计算机辅助工艺设计(CAPP)是企业信息化中的重要一环，它所产生的工艺数据是企业生产活动的重要依据。虚拟装配是虚拟现实技术应用研究的热点，它直接操作虚拟场景中的零件模型进行产品装配过程的动态模拟，对零件可装配性和装配路径有效性进行检查，对设计验证、产品装配顺序的求解有着重要的意义，并为面向复杂产品的装配设计提供更好地支撑。基于叁维CAD技术在企业中的广泛应用以及虚拟装配技术的优越性考虑，本文从面向叁维产品数据处理全过程的角度出发，将虚拟技术应用于机械装配工艺设计，提出了基于虚拟技术的叁维计算机辅助装配工艺设计理念，并对其体系结构，实现方法和其中关键技术进行了深入研究。主要研究工作概括如下： 1、研究并实现了本系统与CAD产品设计系统的系统集成，重点解决了集成过程中的产品图形信息和装配信息提取问题，并在此基础上建立了层次化的产品装配模型。 2、建立了叁维产品装配工艺设计模型，实现了可视化交互式装配工艺设计过程中的装配顺序和装配路径的合理规划问题，并将装配工艺知识与装配顺序图有机结合起来，实现了完整的装配工艺规划过程。 3、实现了在虚拟环境下产品装配过程动态反演与工艺验证，提出了基于机械零件模型的分层次动态干涉检测算法，实现了动态装配过程中的产品模型实时渲染和单机及Desktop立体显示，并在此基础上输出装配动画和爆炸图文件。 4、建立了符合本系统要求的装配工艺知识库，实现了装配工艺知识和多种装配工艺文件的科学有效管理。 5、介绍了原型系统3D-VAPP总体结构、功能模块及具体实现方法，并结合实例说明了系统的使用流程，验证了本文阐述的研究成果。
参考文献：
[1]. 基于过程的计算机辅助设计模型及原型系统的研究[D]. 晏强. 四川大学. 2003
[2]. 造型设计的复杂性问题与设计计算[D]. 朱毅. 湖南大学. 2014
[3]. 基于语义特征的复杂产品工业设计系统研究[D]. 欧静. 湖南大学. 2016
[4]. 复杂结构产品虚拟布局与装配关键技术研究[D]. 张刚. 四川大学. 2005
[5]. 产品风格约束的计算机辅助形态设计技术研究[D]. 许占民. 西北工业大学. 2007
[6]. 基于知识仓库的虚拟产品协同开发技术研究[D]. 成尔京. 四川大学. 2004
[7]. 基于知识的计算机辅助夹具设计支持技术研究[D]. 徐雷. 四川大学. 2006
[8]. 协同产品开发的可视化技术与信息管理系统研究[D]. 李海庆. 四川大学. 2007
[9]. 基于过程的分布式协同概念设计系统研究[D]. 胡伟. 四川大学. 2004
[10]. 基于虚拟技术的计算机辅助装配工艺设计系统研究与实现[D]. 严耀琪. 北京邮电大学. 2006
标签：计算机软件及计算机应用论文; 造型设计论文; 概念设计论文; 协同设计论文; 语义分析论文; 产品概念论文; 虚拟技术论文; 产品形态论文; 协同软件论文; 产品开发过程论文; 认知过程论文; 产品设计论文;