基于产品基因的逆向工程的研究与应用

论文摘要

目前,经济竞争已成为世界各国竞争的焦点和社会发展的主要动力。对于企业来讲,竞争的核心是新产品设计的竞争。随着信息技术的高速发展,产品的生命周期日益缩短,产品创新的速度也将越来越快。一个企业若拥有可持续的创新机制和人才,就能在激烈的国际市场竞争中抢占科技和产品制高点。因此,在提倡建设创新型国家的新形势下,积极探索适应机械类大学生的创新设计教育方法对于培养具有创新意识、创造激情、创新思维及创新能力的机械设计人员,具有重要的现实意义。本文研究了基于产品基因的逆向工程,开发了逆向工程系统,并将该系统应用于机械设计课程教学,以提高学生的设计和创新能力。首先从理论上对产品逆向工程进行了研究,介绍了基于产品基因的逆向工程理论基础——分解重构原理、广义定位原理、功能表面理论和产品基因定义。利用广义定位原理将概念结构中的功能表面联系起来,以功能模式和功能表面的组合来描述零件的概念结构和产品基因。在技术研究方面,本文给出了产品基因逆向工程的关键技术,包括产品基因逆向求解技术、产品基因的编码和存储技术以及产品基因库的建立和管理方法等。其中,产品基因逆向求解技术又包括产品结构模型的建立、概念结构创成、设计过程重构等过程。在上述理论和技术的基础上,开发了产品逆向工程系统PRE/DARFAD。它是以三维造型软件ACIS为几何建模平台,采用面向对象技术开发的系统。从已有产品的三维实体出发,在本系统内对产品进行三维建模或经由第三方软件生成STEP文件后置处理;然后进行概念结构创成,提取功能模式,并利用功能模式之间的耦合作用实现对功能基因的反求。具体包括实体造型、产品装配、概念结构创成、产品基因获取、基因库管理、版本管理等功能模块。最后以手动台钻为例,详细描述了如何采用基于产品基因工程的产品逆向工程方法教授学生机械产品设计的过程,为学生更好的理解设计知识,找出可行的设计步骤,提高创新设计能力提供了一个良好的平台。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 产品基因理论与技术研究综述
• 1.2.1 产品基因理论概述
• 1.2.2 产品基因技术应用研究
• 1.3 逆向工程研究综述
• 1.3.1 逆向工程的概述
• 1.3.2 逆向工程的应用研究
• 1.4 本文的研究内容与组织安排
• 第2章 基于产品基因的逆向工程理论及技术基础
• 2.1 系统理论基础
• 2.1.1 分解重构原理
• 2.1.2 广义定位原理
• 2.1.3 功能表面的概念
• 2.2 系统技术基础
• 2.2.1 功能表面的类型及表达
• 2.2.2 产品基因的概念设计体系结构
• 2.3 产品逆向工程理论
• 2.3.1 产品逆向工程的定义
• 2.3.2 产品逆向工程的特点
• 2.3.3 产品逆向工程的体系结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 产品基因的获取和逆向求解
• 3.1 逆向工程中产品基因的获取
• 3.1.1 产品基因的获取过程
• 3.1.2 结构基因的提取
• 3.1.3 功能基因的提取
• 3.2 产品逆向求解
• 3.2.1 产品功能表面定位分析
• 3.2.2 产品设计知识重构
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于产品基因的逆向工程自动化技术
• 4.1 产品基因模型
• 4.1.1 功能表面信息模型
• 4.1.2 零件信息模型
• 4.1.3 产品基因模型
• 4.2 产品基因编码
• 4.2.1 功能模式的编码
• 4.2.2 产品基因的编码
• 4.3 产品基因库的建立及管理技术
• 4.3.1 系统框架
• 4.3.2 数据库设计
• 4.3.3 产品设计过程版本管理
• 4.3.4 产品设计知识查询
• 4.4 本章小结
• 第5章系 统简介与实例应用
• 5.1 系统简介
• 5.2 系统实现的技术途径
• 5.2.1 系统开发软件环境
• 5.2.2 系统开发硬件环境
• 5.3 实例应用
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表