陳述式幾何約束系統(tǒng)的原理與方法研究.pdf

1、基于約束的CAD設(shè)計按照實現(xiàn)方式的不同分為參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)，變量化技術(shù)采用與過程無關(guān)的陳述式方法操作設(shè)計模型，能夠提供比參數(shù)化技術(shù)更方便獲得變形設(shè)計方案的方法。陳述式幾何約束系統(tǒng)建模與求解作為現(xiàn)代CAD平臺關(guān)鍵的單元技術(shù)，對系統(tǒng)整體性能有非常重要的影響，本文對其進(jìn)行了深入研究。從約束建模與求解的算法共性出發(fā)，本文研究了適用于二維設(shè)計、三維模型外形修改和三維裝配的約束求解引擎CBA(Constraint Broadcasting A

2、utomation)的基本框架。提出了虛體、約束關(guān)系和約束分量的概念，完善了CBA核心層的對象結(jié)構(gòu)及其屬性和操作，探討了CBA與CAD平臺的集成機(jī)制。
　　 本文基于幾何位姿參數(shù)分解思想，確立了幾何實體和幾何約束的組合表達(dá)方法。提出了面向B-rep模型的全局約束模型構(gòu)造方法，并針對模型外形局部修改情況，提出了幾何約束增量識別方法。在約束建模過程中，提出采用參數(shù)規(guī)格化變換方法，改善了約束有效性判別時因變量尺度不同而帶來的數(shù)值奇異問

3、題。通過設(shè)定約束優(yōu)先級，改善了約束匹配的順序和方向，方便了后續(xù)的約束系統(tǒng)分解和求解。三維約束系統(tǒng)的高度非線性問題使得約束求解的不穩(wěn)定性大大增加。分析了約束組合中幾何定向與定位約束的解耦性質(zhì)，提出了解耦約束分量獨立求解的判定準(zhǔn)則。引入球面幾何到約束求解領(lǐng)域，提出了定向約束推理求解方法。對于位姿解耦的定位約束，提出了基于幾何投影與求交相結(jié)合的解析求解策略。三維實體模型的外形修改最終表現(xiàn)為模型內(nèi)部拓?fù)渑c幾何的變化。研究了拓?fù)洳蛔兦闆r下模型幾何