一种新型产品信息模型及其软件实现技术研究

论文摘要

目前制造业信息技术应用特征是产品设计、分析、制造、装配等分阶段构建模型,信息冗余度大、数据一致性差,在异构环境下运行,使用成本高、效率低,产品信息难以集成和继承。产品数字化模型的本质是信息的载体,信息完备的模型应是制造业信息技术研究的重点。建立更为先进的模型构造理论,研究科学的模型构造方法和技术是实现产品信息有效的集成与继承,构建可以为产品生命周期提供全方位支持的集成软件系统的理想途径。论文以国家自然科学基金重点项目“工程与产品设计理论方法”（60635020）为支撑,创新地提出集基本体、检索体、控制体和智能体为同一结构的“一元四体”产品信息模型结构体系和“独立单元信息”概念。通过对产品信息的分类、信息特点的归纳以及产品信息的数据空间模型结构的构建,建立了几何拓扑基本体与产品生命周期各阶段独立单元信息的联系,研究信息与模型的跟随技术,形成模型的检索体。研究独立单元信息的存储和读取控制、模型信息的管理控制、模型与外部资源的交互控制,实现模型信息与工作过程的“配送”机制,充分体现模型的服务功能,完成模型的控制体研究。论文研究了ACIS-HOOPS集成平台的组件技术、数据结构及应用程序框架,提出建立产品信息模型的技术路线。最后,开发一种基于产品信息模型理论的产品信息集成软件系统,该系统实现了线框模型、曲面模型和实体模型的构建、模型编辑、模型显示等CAD系统具备的基本功能,借助ACIS的属性机制实现了“一元四体”模型的创建,并在汽车典型零件设计中加以验证。论文研究工作对信息、机械等工程技术领域的研究都有重要的理论和实际应用意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 产品模型理论研究现状分析
• 1.1.1 产品几何模型的研究现状
• 1.1.2 产品信息模型建模研究现状
• 1.1.3 其它建模方法
• 1.1.4 问题与不足
• 1.2 几何造型平台概述
• 1.2.1 PARASOLID几何造型平台
• 1.2.2 CAS.CADE几何造型平台
• 1.2.3 ACIS几何造型平台
• 1.2.4 HOOPS显示平台
• 1.3 选题背景及意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 “一元四体”产品信息模型研究
• 2.1 “一元四体”产品信息模型结构及相关定义
• 2.2 模型的检索体设计
• 2.2.1 产品信息分类
• 2.2.2 产品信息特征
• 2.2.3 产品信息的数据空间模型
• 2.2.4 产品独立单元信息设计
• 2.2.5 检索接口设计
• 2.3 模型的控制体设计
• 2.3.1 信息存储和读取控制
• 2.3.2 模型信息的管理控制
• 2.3.3 资源的交互控制
• 2.3.4 模型控制体的服务功能设计
• 2.4 模型功能的可扩展性
• 2.5 AMFB模型特点
• 2.6 小结
• 第3章 ACIS-HOOPS集成平台分析
• 3.1 开发CAD系统的途径
• 3.2 ACIS 体系结构
• 3.2.1 ACIS组件
• 3.2.2 ACIS几何总线
• 3.2.3 ACIS 的数据结构
• 3.2.4 ACIS应用程序框架
• 3.3 HOOPS/3dAF体系结构
• 3.3.1 HOOPS/3dAF组件
• 3.3.2 HOOPS的数据结构
• 3.3.3 HOOPS应用程序框架
• 3.4 ACIS-HOOPS集成平台
• 3.4.1 ACIS-HOOPS集成组件
• 3.4.2 ACIS与HOOPS的数据转换
• 3.4.3 ACIS-HOOPS的应用程序框架
• 3.5 HDCAD系统的技术路线
• 3.6 小结
• 第4章 HDCAD系统设计与功能实现
• 4.1 HDCAD设计思想
• 4.2 HDCAD系统分析
• 4.2.1 系统的需求分析
• 4.2.2 系统的可行性分析
• 4.3 HDCAD系统设计
• 4.3.1 系统的结构框架设计
• 4.3.2 系统的界面设计
• 4.4 HDCAD主要功能实现
• 4.4.1 文件管理模块实现
• 4.4.2 编辑模块实现
• 4.4.3 造型模块
• 4.4.4 信息集成模块实现
• 4.4.5 显示模块实现
• 4.4.6 对外接口模块实现
• 4.5 小结
• 第5章 产品信息模型的实现及应用
• 5.1 属性机制
• 5.1.1 属性类型
• 5.1.2 属性方法
• 5.1.3 属性优点
• 5.2 模型对象类的创建过程
• 5.3 模型非几何信息的创建
• 5.3.1 简单非几何信息的创建
• 5.3.2 复杂非几何信息的添加方法
• 5.3.3 复杂属性的使用
• 5.4 汽车零件信息模型的创建
• 5.4.1 设计信息的创建
• 5.4.2 分析信息的创建
• 5.4.3 工艺信息的创建
• 5.4.4 装配信息的创建
• 5.4.5 转向节属性显示
• 5.5 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 产品生命周期独立单元信息