基于链码匹配的连杆机构轨迹反求与映射建模技术研究

论文摘要

本文从研究连杆机构型式和尺度所隐含的工程语义信息入手，提出了连杆机构的工程语义分析方法及机构轨迹曲线链码化分析方法。基于轨迹曲线链码匹配技术实现了机构的反求设计。提出了构件与零件关联映射的零件建模方法，给出了零件和构件的型式映射和运动副相对位置尺寸的映射规则。获取连杆机构的拓扑结构信息及运动副的位置信息，实现了零件和构件间的位置关联映射。建立了连杆机构的三维映射模型。开发了原型系统，将研究成果应用于实际设计过程取得了良好的效果。 本文的主要工作为： 第一章详细阐述了连杆机构设计建模的主要研究内容。综述了连杆机构设计建模的研究进展，并分析了现在有研究成果所存在的不足。系统的阐述了本文的研究思路并分析了本文研究工作的意义。最后给出本文的章节结构安排。 第二章研究了连杆机构型式和尺度所隐含的工程语义信息，提出了连杆机构的工程语义分析方法。给出了连杆机构轨迹曲线生成算法，建立了连杆机构电子图谱。提出了机构轨迹曲线链码化分析方法，给出了轨迹曲线链码的定义和自动提取算法。为实现机构反求设计奠定了基础。 第三章在轨迹曲线链码化分析方法的基础上，给出了轨迹曲线链码几何变换算法，构造了链码匹配相似度函数并进行了优化。在上一章所构建的连杆机构电子图谱的基础上，实现了基于链码匹配算法的机构反求设计。 第四章提出了构件与零件关联映射的零件建模方法，实现了零件和构件间的型式映射和运动副相对位置尺寸映射。获取连杆机构的拓扑结构信息及运动副的位置信息，实现了零件和构件间的位置关联映射。建立了连杆机构的三维映射模型。 第五章应用连杆机构设计建模技术研究成果开发了计算机辅助连杆机构设计建模原型系统AutoMech。介绍了AutoMech系统的体系结构及其主要功能，结合工程实际分别给出了系统各模块的应用实例。将连杆机构设计建模技术应用于机械产品的设计开发过程，取得了良好的效果。 第六章对连杆机构设计建模方法进行总结，归纳本文的主要研究工作。对后续的研究工作提出建议并展望未来的发展方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 机构设计建模研究内容
• 1.3 国内外相关研究综述
• 1.3.1 研究回顾
• 1.3.2 存在不足
• 1.4 本文的研究思路与意义
• 1.4.1 本文的研究思路
• 1.4.2 本文的研究意义
• 1.5 本文的内容安排
• 1.6 本章小结
• 第二章 连杆机构图谱构建与轨迹曲线链码提取
• 2.1 引言
• 2.2 连杆机构层次化拆分
• 2.3 连杆机构工程语义分析方法
• 2.3.1 机构单元工程语义
• 2.3.2 连杆机构工程语义
• 2.4 连杆机构轨迹生成与图谱构建
• 2.4.1 连杆机构轨迹生成
• 2.4.2 连杆机构图谱构建
• 2.5 轨迹曲线链码自动提取算法
• 2.5.1 链码定义
• 2.5.2 轨迹曲线链码提取
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于链码匹配的机构轨迹反求
• 3.1 引言
• 3.2 轨迹曲线的几何变换
• 3.2.1 二阶链码
• 3.2.2 旋转几何变换
• 3.2.3 比例几何变换
• 3.2.4 镜相几何变换
• 3.3 链码匹配相似度函数及其优化
• 3.3.1 链码的实例化
• 3.3.2 链码匹配相似度函数
• 3.3.3 链码匹配相似度函数的优化
• 3.4 链码匹配与机构轨迹反求
• 3.4.1 轨迹曲线链码匹配
• 3.4.2 机构轨迹反求方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 连杆机构构件与零件的关联映射
• 4.1 引言
• 4.2 构件关联的零件映射建模
• 4.2.1 构件型式分类方法
• 4.2.2 零件数据库体系结构
• 4.2.3 零件映射选型与建模
• 4.3 零件与构件位置关联映射
• 4.3.1 连杆机构拓扑结构
• 4.3.2 运动副位置关联映射
• 4.4 连杆机构映射建模
• 4.4.1 连杆机构映射建模方法
• 4.4.2 连杆机构映射建模应用
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统实现与应用实例
• 5.1 引言
• 5.2 系统实现
• 5.2.1 系统体系结构
• 5.2.2 系统主要功能
• 5.3 应用实例
• 5.3.1 图谱记录构建实例
• 5.3.2 机构反求设计实例
• 5.3.3 连杆机构映射建模实例
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 附录一 攻读硕士学位期间发表（录用）的学术论文
• 附录二 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 致谢