"基于宏参数法的CAD建模系统中的拓扑实体持续识别与历史记录"

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可在www.sciencedirect.com网站上查阅

计算设计与工程学报3（2016）161

www.elsevier.com/locate/jcde

基于宏参数法

Shahjadi Hisan Farjana

，

，Soonhung Han

，Duhwan Mun

海洋系统工程研究生院，机械工程系，韩国科学技术高级研究院（

KAIST

），大田，

大韩民国

大韩民国大邱庆北国立大学精密机械工程系

接收日期：2015年7月28日;接收日期：2016年1月11日;接受日期：2016年1月11日

2016年1月19日在线发布

摘要

在基于历史的参数化

CAD

建模系统中，必须在设计修改后持续识别拓扑实体，以通过记录模型创建历史和修改历史来保持设计意

图。在产品设计阶段以及重新评估阶段，必须持续识别几何和拓扑实体。就识别而言，实体应首先根据无条件适用于所有实体的方

法命名。基于拓扑结构的持久识别机制在对零件实体进行连续特征操作后，会产生拓扑分裂和拓扑合并引起的二义性问题。解决模

糊性问题需要一个复杂的方法，这是一个拓扑和几何相结合。拓扑用于为实体指定基本名称。几何学用于实体之间的歧义解决。在

KAIST的iCAD实验室的宏参数化方法中，应用了基于拓扑的持久识别机制，该机制将解决拓扑分裂和拓扑合并所产生的模糊性问

题。在这里，提出了一种方法，没有几何比较是必要的拓扑合并。目前的研究主要集中在增强持久识别模式的支持二义性问题，特

别是拓扑分裂问题和拓扑合并问题。它还侧重于模式特征的基本命名

&2016 年 CAD/CAM 工程师协会。由 Elsevier 制作和主持。这是一个在 CC BY-NC-ND 许可证下的开放获取文章

（

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

）。

关键词：

基于特征的CAD;宏参数化方法;持久识别; TransCAD;拓扑元素

介绍

计算机辅助设计（CAD）系统可以广泛地分为实体建模

系统（B-rep，CSG等）。以及基于特征的参数化建模系

统。在B-Rep模型（边界表示模型）或CSG模型（构造性

实体几何模型）的情况下，特征、参数和属性一旦创建就

不能修改。另一方面，参数化建模系统允许设计者

通讯作者：海洋系统工程研究生院，机械工程系，韩国科学技术高等

研究院，大韩民国大田。联系电话：82 1040719937。

电子邮件地址：

farjana@kaist.ac.kr（S.H. Farjana）。

同行评审由CAD/CAM工程师协会负责

根据设计要求，根据产品制造信息修改参数、特征和属

性。参数化建模人员按顺序记录设计历史，以便满足设计

意图。这一特点有利于他们的流行之间的商业设计的产品

模型的使用协同设计。程序模型具有易于编辑尺寸修改的

优点。协同CAD设计要求异构CAD系统之间进行集成，

交换CAD数据模型。就CAD系统集成而言，CAD文件以

标准文件格式（直接翻译）或基于 XML的中立宏文件

（使用中立格式机制翻译）交换，以保留设计意图。

在直接翻译的情况下，设计数据可能会丢失，文件大小

会大大减少设计意图，即产品

http://dx.doi.org/10.1016/j.jcde.2016.01.001

2288-4300/2016 CAD/CAM工程师协会。

由Elsevier制作和主持。这是一个在CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章

（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。

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S.H. Farjana

等人

/Journal of Computational Design and Engineering 3

（

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创建和修改历史，不应在成功的CAD数据转换中更改。基

于历史的宏参数化方法通过使用XML格式的中性宏文件

解决了这些问题。这两种情况下的协同设计应该符合拓扑

和几何实体之间的原始模型和重新评估模型之间的特征引

用。一旦设计模型被修改，拓扑实体就失去了它们的身

份。为了成功地进行CAD数据转换，应该解决这个问题，

方法是在修改所有引用实体后，每次都实现对所有引用实

体的持久识别。这个问题通常被称为持久识别问题。持久

识别机制提供了，一旦拓扑实体被创建，则基于每次修改

发生后在原始模型和修改模型之间创建和检索这些拓扑实

体的操作，将名称附加到拓扑实体

宏参数化方法是一种基于历史的参数化方法，它使设计

人员能够交换CAD模型的参数信息，包括产品创建历史和

修改历史。标准建模命令集以XML格式中性宏文件的格

式定义和使用

在基于历史的参数化CAD建模系统中，拓扑实体的结构

应该被一致地识别;这意味着实体命名和实体检索应该是

所有拓扑实体的通用的，独立于所有CAD系统，并且不明

确地持续识别。如果持久标识不是通用的，它就不能适用

于与不同特征相关联的所有类型的拓扑实体如果

由于这种机制依赖于CAD系统，因此对于每种类型的

CAD 系统（基于拓扑的 CAD 系统 / 基于几何的 CAD 系

统），该机制将是不同的。在这种情况下，异构CAD系统

之间的集成是不可能的。当两个或多个拓扑实体具有相同

的基本名称时，CAD模型经过拓扑拆分和拓扑合并后，命

名规则应该是明确的，以便检索。持久识别应该使用CAD

模型转换所需的最小数据完成;即特征类型，特征属性，

特征参数，特征局部坐标。词典可分为基本命名和歧义消

解两部分。基本命名涉及将名称附加到与该特征关联的特

征和拓扑图元（面、边、顶点）。但在不同的情况下，拓

扑实体可能有相同的基本名称，这被定义为二义性问题。

在修改CAD模型时，拓扑合并或拓扑分裂的情况下可能会

产生歧义。它也可能发生在CAD模型的创建阶段为了解决

这些问题，应在同构CAD系统或异构CAD系统之间进行

名称匹配。名称匹配涉及两种不同的方式。拓扑实体之间

的局部匹配（ 1：N比较）或拓扑实体之间的全局匹配

（N：N比较）。局部匹配比较来自评估模型的一个实体

与所有被引用实体是编辑前模型;而全局匹配试图将编辑

后模型的所有拓扑实体与编辑前模型的所有拓扑实体进

行比较（图1）。①的人。

Fig. 1. 基于参数化特征的实体模型的零部件。

S.H. Farjana

等人

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Kripac[4]提出了一个API（应用程序编程接口）的拓扑

系统，该系统引入了faceIDGraph描述命名和名称匹配机

制，每当模型修改时，表都会更新。实体匹配基于两个图

中的一个或多个面之间的比较但是他区分具有相同基本名

称的边/面的方法并不清楚，这可能导致不可预测的结果

[4]。

Chen[1，2，3]提出了一种顶点匹配的拓扑系统，用于

定义约束，构造基准特征，用于修改特征或用作另一名称

的子表达式。在标注尺寸的情况下，我们需要识别三维空

间中的顶点。此外，只有在修改特征的情况下，我们才能

接受多个同名的匹配顶点。边通过定义约束来命名，以构

造倒角和倒圆角所使用的基准特征。在约束和基准特征的

情况下，如果它们是具有约束方向的共线线段，则可以容

忍不明确的边。匹配面以确定特征连接操作的限制，定义

拔模操作，识别草图平面或约束基准定义。一张脸被匹配

的精确程度随操作而变化。这种方法

Agbodan[5]提出了一种基于Shell图[2]的持久命名机制，

该机制类似于Kripac他的方法涉及图的层次结构，这很难

实现。

Wu[6]介绍了一种基于参数空间信息（PSI）系统的基于

几何的模糊度求解方法。

参数化空间信息是根据可能产生歧义的面的原始名称从

u、v值计算的。但吴没有针对这种歧义问题提出任何名称

匹配算法。

Mun[7，8，10，11，21]提出了基于拓扑的基本命名系

统和从对象空间信息计算的名称匹配系统面名称取决于特

征的基本名称，其中边和顶点的命名取决于该面。但在名

称匹配的情况下，Mun考虑了拓扑分裂和拓扑合并情况下

产生的歧义问题。由于模式特征的不明确的拓扑实体，即

复制模型超出了他的范围。

Song[9]介绍了一种混合方法（拓扑几何），用于在使

用基于XML的中性宏文件建模的情况下持久地识别与特

征相关联的实体。基于几何的命名不会引起歧义问题，但

很

Capoyles[1]描述了一种基于拓扑的命名机制，它涉及到

诸如profile、path之类的特定于特征的信息;但这种方法依

赖于特征;它边和顶点也是直接命名的，而不引用它们相

邻的面名称。

Raghothama和Shapiro[12]根据零件族的数学表示提出了

零件族的拓扑框架。但这种机制应该配备一般的固体代表

性。

与其他研究的

Kripac基于参数空间信息系统的模糊度求解方法依赖于

CAD系统，不具有在Mun

图二. 现有研究的宏观技术树。

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