[发明专利]一种异构CAD集成中的拓扑元素匹配方法

说明书

技术领域

    本发明涉及CAD领域，特别是涉及一种异构CAD集成中的拓扑元素匹配方法。

背景技术

协同产品设计作为一种新兴的产品设计方式，大大提高了产品开发能力和效率。在协同产品设计过程，使用最多的数字化工具便是CAD系统。由于不同的CAD系统具有不同的功能特性，而且不同的产品设计人员都有自己熟悉的CAD系统，因此从经济、功能、工作习惯等方面考虑，不同的企业或部门往往会选用具有不同特点的CAD系统进行协同产品设计。因此，为了支持产品设计人员使用自己惯用的CAD系统进行协同产品设计，实现异构CAD系统集成势在必行。

目前，异构CAD系统集成已经成为CAD技术的一个新的且至关重要的研究领域。异构CAD集成分为两种：异构CAD离线集成和异构CAD在线集成。前者通过将源模型的特征建模过程交换到目标CAD系统并实现特征模型重建，进而实现异构CAD系统间的数据集成；后者是通过在异构CAD系统之间实时交换特征建模操作来实现数据集成的。尽管两者有区别，但是它们面临着一个共同的问题：如何处理引用了拓扑元素的特征或建模操作，该问题即是拓扑元素匹配问题。

对于异构CAD系统集成问题的研究工作主要从以下三个层面开展：

（1）基于几何数据交换的异构CAD系统离线集成。它是通过在异构CAD系统之间交换模型的几何表示来实现产品信息集成的。

（2）基于特征数据交换的异构CAD离线集成。其本质是将源模型的特征建模过程交换到目标CAD系统并实现特征模型重建，进而实现异构CAD系统间的数据集成。

（3）基于操作命令交换的异构CAD在线集成。它也是一种基于参数化特征的集成方法，但与基于完整特征模型交换的离线集成不同的是：基于操作命令交换的异构CAD在线集成是通过在CAD系统之间实时交换特征建模操作来实现数据集成的。

目前，基于几何数据交换的异构CAD系统离线集成技术已经比较成熟。然而，通过几何数据交换所得到的几何数据中不包含高层语义信息，无法在数据接收端对原设计进行参数化的编辑、修改和再设计活动。而企业在开发产品时，大约80%的设计工作是基于现有设计实例进行再设计的。因此，与工业界的实际需要相比，这样的集成还远远不够。

为了满足工业界对异构CAD系统集成的实际需求，近年来国内外开始探索更高层次(基于特征的)的集成方法，并且正在形成异构CAD系统集成研究的一个新高潮。目前在高层次集成的研究上已经取得了一些进展，其中比较具有代表性的集成方法有STEP标准、宏命令方法、UPR（Universal Product Representation）方法和基于中性命令的异构CAD在线集成方法。

对于拓扑元素匹配问题，STEP标准给出了中性文件中所应包含的拓扑元素的数据信息，如：拓扑元素的几何信息和拓扑信息。然而，STEP标准并没有给出，如何使用这些信息在目标CAD系统中找到匹配的拓扑元素的方法。而且，基于STEP标准的数据交换也无法解决，由异构CAD系统采用不同的几何造型内核所造成的几何相同、拓扑结构不同的拓扑元素之间的匹配问题。基于宏命令的数据交换是通过命名映射的机制来实现拓扑元素匹配的。该方法必须通过创建一个内部几何模型来实现相匹配的拓扑元素之间的名字的映射，这给该方法的实现带来了很大的困难。另外，该方法中所使用的拓扑元素的名字来源于宏文件，而CAD用户在建模结束时通常会保存模型文件而不是其对应的宏文件，因此在宏文件丢失的情况下，该方法就失效了。在基于UPR的数据交换中，采用拓扑元素Cover算法来实现拓扑元素匹配。在该算法中存在两方面影响效率和效果的因素：一方面，使用点来找初始拓扑元素，而当点的选取不当时，算法的效率和效果均会受到影响；另一方面，由于所找到的Cover可能比源拓扑元素大，因此还需要进行校验，这也将会影响算法的效率。另外，该方法中还存在着一些不必要的导致高层语义丢失的重写操作。基于中性命令的异构CAD在线集成是通过比较源拓扑元素和目标拓扑元素的几何来实现拓扑元素匹配的，该方法以各协同站点的CAD模型中相匹配的拓扑元素具有相同的几何为前提。然而，在异构协同设计过程中，各站点建模操作的乱序执行，并不能保证在任何时刻，各站点模型中相匹配的拓扑元素都具有相同的几何，因此该方法的适用范围有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，提供一种异构CAD集成中的拓扑元素匹配方法，使其既适用于异构CAD系统离线集成，又适用于异构CAD系统在线集成。

为了上述目的，本发明提供的一种异构CAD集成中的拓扑元素匹配方法，包括以下步骤：