[发明专利]一种设计意图自动感知的CAD模型高效修改方法

说明书

本发明公开了一种设计意图自动感知的CAD模型高效修改方法。本发明步骤：步骤(1)自动提取CAD模型中体现设计意图的双层次面布局；步骤(2)基于面布局矩阵量化描述CAD模型中的双层次面布局；步骤(3)基于面布局矩阵高效适应性维持CAD模型的设计意图。本发明对于任意拟重用的CAD模型，基于半空间理论，自动识别和量化表示CAD模型的设计意图，并在用户采用直接建模操作修改CAD模型的过程中，能自动适应性地维持模型的设计意图，而且可充分利用设计意图在模型一个或多个面上自动适应性地传递修改操作，极大地减少用户的交互操作工作量和复杂度，提升CAD模型采用直接建模技术进行适应性重用的用户体。

技术领域

本发明属于产品数字化设计领域，具体涉及一种设计意图自动感知的CAD模型高效修改方法。

背景技术

基于案例的设计是产品快速创新设计的有效方法。然而，对于其中拟重用的CAD模型如何开展高效修改以满足新需求的相关工作还不多见，严重制约了上述创新设计方法的实施效果和效率。上述情况对于从公共渠道获取的主流CAD模型尤为严峻——它们通常仅有边界表示信息，无法利用参数驱动机制进行高效修改。近些年快速发展的直接建模技术(亦称同步建模技术)有望解决上述问题。该技术直接针对CAD模型的边界表示信息，主要通过用户交互选定并操作(移动、旋转或更改半径)模型中的一个或一组面来实现模型修改。这种直观的模型修改方式，进一步提升了CAD模型的可重用性，已逐步成为主流三维CAD系统不可缺少的组成部分。

尽管如此，现有的直接建模技术还不够成熟，难以取代传统的参数化建模技术，其中在修改CAD模型过程中如何维持模型的设计意图是该技术进一步发展需要解决的一个关键问题。CAD模型的设计意图主要通过几何形状体现，如具备的功能(如传递何种机构运动)，符合的设计需求(如孔位位置居中对称)和加工需求(如阵列特征间距满足排钻加工要求)等。在基于案例的产品设计中，为了提升效率且保证质量，需要检索设计意图与当前需求尽量(功能、设计或加工)一致的CAD模型进行修改。因此，对模型的几何修改往往是在维持原有设计意图的基础是进行适应性修改，如更改模型整体或局部区域的几何尺寸、调整局部区域的位置或朝向、阵列特征形状或分布距离等——需要同时调整CAD模型中相关修改涉及的一个或多个面(不一定相邻)在模型中的相对位置或相对朝向。实现上述维持设计意图的修改，对于参数化模型而言，用户只需要更改少量的参数即可实现(模型会基于参数约束自动重建)。然而，采用现有的直接建模技术完成上述修改，则需要用户交互地选择和操作相应的一个或多个面。对于有一定复杂度的模型而言，直接建模方式修改模型不仅工作量大，操作过程枯燥乏味，而且修改结果的有效性依赖于用户自身的知识储备以及对模型设计意图的理解。

为改善上述情况，近些年陆续出现了一些基于边界表示开展维持设计意图的直接建模研究工作，如维持设计特征开展直接建模的方法。该类工作在对CAD模型实施修改之前，先识别模型中的一些设计特征(对称特征、阵列特征、圆角特征、薄壁特征等)。之后，人工交互修改模型的过程，设计算法维持上述识别特征，或者维持特征之间根据依赖关系建立的特征树。考虑到设计特征的内容具有很强的主观性和灵活性，缺乏标准，因此，特征识别的准确性，直接影响CAD模型修改的正确性。同时，大部分设计特征往往需要人工大量和谨慎的交互选择才能确认，这无疑提高了用户的工作量和操作门槛，也影响了直接建模的便捷和用户体验。

发明内容

为了克服现有直接建模技术及其相关研究的不足，对于任意拟重用的CAD模型(底层为主流的边界表示结构)，基于半空间理论，本发明提出一种设计意图自动感知的CAD模型高效修改方法。本发明对于任意给定的CAD模型，能够自动识别和量化表示CAD模型的设计意图，并在用户采用直接建模操作修改CAD模型的过程中，不仅能自动适应性地维持模型的设计意图，而且可充分利用设计意图在模型一个或多个面上自动适应性地传递修改操作，极大地减少用户的交互操作工作量和复杂度，提升CAD模型采用直接建模技术进行适应性重用的用户体验

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包含如下步骤：

步骤(1)自动提取CAD模型中体现设计意图的双层次面布局