[发明专利]一种复杂产品异构模型融合方法

说明书

本发明公开了一种复杂产品异构模型融合方法，主要包括如下步骤：1)提取产品模型在不同阶段的几何特征和加工形位误差信息；2)采用体素化方法构建产品统一表达的体素模型；3)构建距离场交集、差集和补集操作以及速度场操作函数与异构模型基元特征、形位误差以及高级特征操作的映射；4)将产品异构基元特征和加工形位误差信息融合到体素模型；5)采用移动立方体方法重构体素模型表面模型，实现融合模型的可视化表达。本发明提供了产品异构信息处理的统一框架，实现了不同CAX系统中异构模型融合集成和统一可视表达，提供了产品多学科多性能分析和评价的有效途径，能够有效提升复杂产品设计效率，缩短复杂产品开发周期，较大提高产品竞争力。

技术领域

本发明属于一种产品数字化几何建模方法，尤其涉及一种复杂产品异构模型融合方法。

背景技术

产品设计制造过程中需要运用到CAD、CAM和CAE等多种建模、仿真和分析系统，其将生成大量带有部分信息的产品数字化模型。然而，各系统单个领域运用的独特性要求和商业系统软件格式标准难以统一的现状，导致单个零件产品大量异构模型信息难以融合和集成。

当前研究者主要采用文件格式统一和几何特征处理等方式实现异构系统模型集成。文件格式统一方法主要通过标准文件格式解析和附加语义参数信息处理等实现异构模型转化和系统集成。这方面的主要研究工作包括：Bianconi【Bianconi F.Bridging thegap between CAD and CAE using STL files[J].International Journal of CAD/CAM,2002,2(1):55-67.】提出基于STL标准格式文件的CAD与CAE数据转换方法。该方法已经在产品设计分析中得到广泛运用，但是也面临三角网格模型不封闭等现象，且不适用于异构模型的特征编辑和融合等复杂操作。Cao等【Cao B.,Chen J.Huang Zh.Zheng Y.CAD/CAEIntegration Framework with Layered Software Architecture[C].IEEEInternational Conference on Computer-Aided Design and Computer Graphics,2009.pp.410-415.】提出基于CAD框架结构层、CAE功能模块层以及通用几何模块库的异构模型分层集成框架。该方法虽然提供了一种有效的异构模型转化方法，但也面临系统接口开发工作复杂和繁琐的问题。几何特征处理方法主要通过识别产品造型特征，然后通过添加几何特征、加工模拟和仿真分析参数语义信息实现异构系统集成。这方面的主要工作包括：Gujarathi等【Gujarathi G.P.,Ma Y.-s.Parametric CAD/CAE integration using acommon data model[J].Journal of Manufacturing Systems,2011,30(3):118-132.】提出基于设计与分析信息共同表达的异构数据转换方法。该方法虽然能够同时保存模型设计历史信息以及分析需要的几何特征数据，达到CAD与CAE数据交换目的。然而，共同数据表达仅能够适应单个应用领域模型转换需求，很难实现产品设计中众多系统数据和信息的共同表达。Lee【Lee S.A CAD-CAEinternation approach using feature-based multi-resolution and multi-abstruction modeling techniques[J].Computer AidedDesign,2005,37:941-955.】提出基于产品几何模型抽象建模和多层次特征表达的CAD、CAE系统集成方法。该方法通过CAD实体模型以及多层次表达网格模型，实现不同仿真应用和精度要求的分析模型构建。然而，其多层次模型构建过程比较繁琐，且很难满足特征编辑和移植需求。由此可知，现有方法虽然能够初步解决产品设计系统之间以及产品设计系统与仿真分析系统之间模型数据转换的问题，但是各方法都是针对具体问题提出的处理途径，无法实现产品设计异构系统模型数据隐式信息的提取和识别，也无法实现异构模型和信息的融合，更难以实现异构模型融合的统一化处理操作和可视化表达。

发明内容