[发明专利]复杂产品变异设计中的结构移植方法

说明书

技术领域

本发明涉及产品设计方法，尤其是涉及一种复杂产品变异设计中的结构移植方法。

背景技术

产品变异设计是在产品基型基础上，为满足客户需求而进行变结构、变拓扑的一种支持产品创新的智能设计方法。当前机械制造企业中定制产品进行的大多数设计是产品变异设计，如工业汽轮机、大型电除尘器等产品变异设计达90％以上。就是在许多标准化的机械产品开发中，为了满足个性化需求仍然需要进行大量的零部件变异设计，而且变异零部件往往结构复杂、决定着产品整个设计周期的长短，因此，产品变异设计已成为企业新产品开发中的一个瓶颈问题。本发明的背景技术为：

产品变异设计往往需对零件结构形状进行改变，传统参数化设计遵循的“变参数、不变拓扑”方法，该方法只能改变产品零件结构尺寸大小，但无法改变结构的形状。传统参数化设计是通过建立尺寸与几何的约束来实现尺寸驱动的，无法实现产品结构的变异。

目前对产品结构修改因缺乏相应方法的支持，只能通过几何层的人工交互进行，使得复杂产品结构修改工作量大，效率低。结构之间由于缺乏不同拓扑间的搭接方法，无法将不同结构的拓扑融合起来，而形成统一的产品模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂产品变异设计中的结构移植方法，基于移植结构间的替换式与桥接式搭接实现结构变异。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤如下：

第一步，根据产品变异要求对零件进行虚拟切割；

第二步，通过可移植结构的相似性检索，获得移植结构，相似性检索以变异设计语义和形态分布图为检索索引；

第三步，提取虚拟切割面与移植结构间搭接的拓扑信息，根据两者的拓扑匹配判别相应的替换式或桥接式搭接形式；

第四步，基于知识关联与检索进行不同拓扑与结构的搭接与融合重用。

所述的虚拟切割，是对零件三维几何模型需改变的局部结构部位进行切割，根据切割需要选用平面虚拟切割、棱柱虚拟切割、棱锥虚拟切割、棱台虚拟切割、圆柱虚拟切割、圆锥虚拟切割和圆台虚拟切割进行。

所述的可移植结构是指可以用来进行移植的结构体，可移植结构的相似性检索是指在建立可移植结构库的基础上，以变异设计语义和三维模型形态分布图为检索索引从可移植结构库中检索出所需的移植结构，按照相似度从大到小排序，供设计者有选择地进行结构移植。

所述的用于结构移植的自适应拓扑搭接方法，包括复杂产品结构移植的替换式搭接方法与复杂产品结构移植的桥接式搭接方法。

所述的复杂产品结构移植的替换式搭接方法的步骤如下：

第一步，对零件中需替换的局部结构进行虚拟切割，提供给用户设计的操作有平面虚拟切割、棱柱虚拟切割、棱锥虚拟切割、棱台虚拟切割、圆柱虚拟切割、圆锥虚拟切割和圆台虚拟切割；

第二步，零件虚拟切割面与移植结构搭接面拓扑间存在一致时，进入下一步，否则采用桥搭式搭接方法进行搭接；

第三步，对搭接面进行几何大小的匹配，若匹配则直接进行搭接；

第四步，搭接面间几何不匹配，以零件结构为基准提取对应的缩放因子，对移植结构进行整体或局部缩放，完成替换式搭接。

所述的复杂产品结构移植的桥接式搭接方法的步骤如下：

第一步，判别需用桥搭式搭接方法进行搭接时，提取虚拟切割面与移植结构的拓扑信息；

第二步，建立相应的移植结构搭接知识与搭接形式；

第三步，根据虚拟切割面与移植结构的拓扑按搭接知识选择相应的搭接形式，形成搭接体；

第四步，采用两层分别进行搭接，第一层为搭接体与移植结构搭接，第二层为带搭接体的移植结构与零件切割面进行搭接。

所述的基于知识关联与检索的搭接与融合重用方法的步骤如下：

第一步，移植结构的检索包括变异设计语义和三维形状相似性检索，三维形状相似性检索是通过建立三维模型形态分布图作为检索索引来进行；

第二步，从统一的复杂产品可移植结构库中检索出三维形状相似结构，按照相似度从大到小排序，供设计者有选择地进行结构移植；

第三步，由于变异设计的结构移植过程具有时序性，被记录的变异设计的结构移植过程事件可形成一个有序序列。在此有序序列中，抽取施动者或受动者，可用新的对象来操作，而不改变结构移植具体过程。通过重新运算便得到新的设计结果，实现变异设计中移植结构的过程重用。

本发明具有的有益效果是：