基于特征的产品多领域模型.pps
基于特征的产品多领域模型,陈正鸣浙江大学CAD&CG重点实验室(讨论班报告),基于特征的产品多领域模型,基于特征技术的产品多领域模型研究的产生 产品多领域模型的研究内容 产品多领域模型分类 相关典型工作介绍 需要进一步研究的问题,产品多领域模型的研究内容,产品多领域模型的表示 产品多领域模型的建立 产品多领域模型的编辑与修改其核心的问题在于:各不同领域的产品信息必须保持一致性,多领域模型示例,产品多领域模型分类,1)各领域以各自的特征模型表示，不同模型之间通过特征转换连接起来。这是一种直接而简单的想法。主要的问题在于两两模型间都需构造特定的特征转换算法，导致系统庞大、信息冗余且扩展困难。同时有效的特征转换算法也不容易设计。所以很少采用这样的方法,产品多领域模型分类,2)以设计特征模型作为主模型(primary view)，其它应用领域模型从primary view经特征转换而得。Dixon 1988 的方法,产品多领域模型分类,3)设计一个适用于所有领域使用的“特征”概念，这样的特征不是针对特定应用领域，它结合了不同领域的信息。若能设计出这样的特征，多领域模型的集成就等同与单领域模型的处理。可如此特征的表示与建立实在是太困难了。1994年Krause等人在形状特征上加入为加工处理、性能评估等信息和计算服务的语义特征，但这样并不能满足下游领域的需要，同时模型扩充也困难。,产品多领域模型分类,4)通过中介模型连接各领域的特征模型。一特征模型(通常为设计特征模型)建立后，首先将它转换为一中介模型，再根据不同领域的要求从中介模型提取出各领域的特征模型。根据其中介模型所包含信息不同可分为两类：只包含各领域公共信息的中介模型 包含产品各领域信息的中介模型,产品多领域模型分类,5)通过变动协议连接各领域模型的多领域模型。变动协议记录产品模型中与特定领域属性相关的关联信息。每个领域特征模型都有一个特定的处理器，它负责当模型编辑时通知变动协议，同时接受来自变动协议的消息并根据不同的消息调整其特征模型。变动协议与中介模型的主要差别在于变动协议有效地管理了产品数据的改变，它与各领域模型的公共信息有关，但并不是记录了其公共信息。,相关典型工作介绍。,Martino及其合作者的中介模型Bronsvoort及其合作者的多领域模型 Hoffman 的产品主模型 Kailash Jha 和B.Gurumoorthy 的跨领域特征多重解释及特征修改自动传播方法,Martino及其合作者的中介模型,Create/Update,DESIGN BY FEATURES,FEATURE RECOGNITION,Feature library,Application feature-based Model,Design feature-based Model,Solid Modeler Application Procedural Interface,Feature Boundary Processor,Shape Feature Recognizer,Design Feature modeler,Application Feature Converter,Application Context,(Design,Machining,Assembling,Edit,Use,Use,Use,Traverse,Evaluate/Merge,Extract/Traverse,Create/Update,Create/Update Evaluate,(De)Compose,Create,Martino及其合作者的中介模型,IM是一个以图结构表示的混合模型，其结点和弧的内容如下：结点：对应于一特征面中介模型中的ID面的半空间表示实面、虚面表识符若为实面，指向结果物体B-rep中相应面的指针所属特征指针表，包含特征所属的领域说明弧：表示两结点的关系拓扑关系：面与面的相邻关系几何关系：平行(距离)、垂直、相交夹角等表识：为特定领域使用的两结点之间的关系,Martino及其合作者的中介模型,对中介模型进行访问、查询、更新、维护的有关操作有：导出单个设计特征的参数化结构参数化结构合并参数化元素与实体元素(有虚有实)的匹配参数化元素与几何约束的有效性检查参数化结构的化简参数化及形状特征结构与应用领域特征的匹配,Martino及其合作者的中介模型,存在的主要问题：1)特征识别算法用于生成中间形状特征，不依赖与特定的应用领域，为特定应用领域的特征匹配提供“基本”元素。存在的问题是：特征识别算法的强壮性，是否能满足特征匹配算法的需要。若特征识别算法得到的特征足够“基本”满足特征匹配算法的需要，带来的问题是大量“细小”特征而造成组合爆炸问题。2)从中介模型到特定领域特征模型的提取，通常不是唯一的，具有“多重性”，设计变动时，如何处理多重解释问题 3)中介模型包含了产品模型的全部信息，使得中介模型庞大且难以管理。同时文中也没有提出好的参数化结构的合并化简方法 4)对于其特征表示不具有“体”特性的应用领域的特征模型，无法有效处理 5)当设计特征修改较大时(如导致拓扑结构发生改变)，为保持一致性，其它领域特征模型如何有效自动修改,Bronsvoort及其合作者的多领域模型,Bronsvoort及其合作者的多领域模型,主要存在的问题是：体分解特征识别算法存在的问题它同样存在。原理上讲，利用领域知识可从cellular model中导出特征模型，对具体的应用领域如何利用其领域知识，cellular model中的cell如何产生(额外的cell)和组合？cellular model中的cell数随着view和feature的增加而大大增加，在产品比较复杂时，系统能否有效地管理和正常运行值得怀疑。模型中变动传递(拓扑结构变化时)给出了大致方法，具体方法没有给出。难以支持非形状特征的特征模型。,Hoffman 的产品主模型(MM:the product master model),Hoffman 的产品主模型,MM中非常核心的一个机制是变动协议 变动协议要求CAD系统对产品几何的拓扑元素有一个永久命名机制 几何元素变动分成六种：1)移动；2)删除；3)合并；4)分割；5)伸缩；6)新生成。通过信息关联机制(external information association mechanism)、约束调节(constraint reconciliation procedure)、特征重解释来保持多领域模型的一致性。若这些方法失败，则只能求助于人工交互 目前方法能处理的模型编辑类型是：一view被编辑后不导致产品形状的拓扑结构发生变化，且被更新的view 的特征数及特征间依赖关系不变。,Hoffman 的产品主模型,Hoffman 的产品主模型,Hoffman 的产品主模型,Hoffman 的产品主模型,types of proto feature faces:perimeter faces and extent faces elementary reinterpretation and general reinterpretation,Hoffman 的产品主模型,general reinterpretation,Hoffman 的产品主模型,变动协议支持了各领域间的变动传递。使得现有的商品化软件有可能集成起来，且各领域数据私有。存在的问题：下游领域模型如何建立，如何支持对形状的修改？难道与CAD模型一样建立吗？同样建立一套命名机制？对拓扑结构不发生变化的变动修改通过约束调整机制和特征重解释方法处理，其方法不具一般性 不能有效处理拓扑结构发生变化的情况。当无法自动更新特征模型时，支持交互操作是好的，如何提高自动化程度还需进一步研究。不同view的约束如何管理？,Kailash等人的 跨领域特征多重解释方法,从几何模型中识别出三种类型的特征模型：由正特征组成的特征模型 混合特征模型(既有正特征又有负特征)由负特征组成的特征模型 其特征类型限制于其特征体通过平面多边形拉伸(sweep)而得的特征。特征体现在结果物体中的面分成四类：CSF(Created shell face)新生成侧面 CEF(Created end face)新生成端面 SSF(Shared shell face)共享侧面 SEF(Shared end face)共享端面,Kailash等人的 跨领域特征多重解释方法,特征识别的基本思想为：首先找出一部分面作为一特征的线索(clue)，再找出能构成一潜在特征的相邻面，把这些面组合在一起根据特征的定义确定它们是否构成一特征。根据面的拓扑和几何性质确定动态拓扑状态(DTS:Dynamic Topological Status)和动态面状态(DFS：Dynamic Face Status)，线索面和特征的确定取决于DTS 和DFS的值。一特征确定后，从solid中删去此特征并更新solid。继续在solid中寻找其它特征直到只剩下基特征,Kailash等人的 跨领域特征多重解释方法,此特征识别方法为生成多领域特征模型的一种一般方法，它不依赖于应用领域。不同于其它特征识别方法的是它能识别正特征。主要问题在于：特征域受限制，没有考虑具有特定工程语义的特征 生成大量的多重解释，使用户无从选择。无效特征的排除原则没有具体给出,Kailash等人的特征修改自动传播方法方法,其多领域模型以特征模型树的形式表示，它来自于他们提出的特征识别方法。当一特征模型中的一特征发生改变时，特征模型树中的其他特征模型将被自动调整。特征修改分成两类：第一类修改仅改变特征的几何而不改变物体的拓扑结构；第二类修改导致物体的拓扑结构发生变化。本方法适用于第一类修改 特征模型树：根结点为物体的边界模型(B-rep)，树的每个分支为一领域的特征模型。树中结点表示一特征，它包含从父实体(parent-solid)中识别到的特征面的信息及从parent-solid中减去此特征后更新得到的base-solid。一特征的base-solid是其子特征的parent-solid。,Kailash等人的特征修改自动传播方法方法,方法的大致过程为：首先确定被修改的特征并将其变动传递到根结点，即得到修改后的物体。一特征模型的自动调整通过对特征树中的结点递归调用程序Modify_Node来实现，当一结点没有子结点时递归结束。对每个结点特征模型的修改分两步进行：第一步从更新后的parent-solid找出组成此特征的面代替原有的面；第二步从新的parent-solid中删去此特征生成新的base-solid，若新base-solid与原base-solid相同，则结束算法，否则继续变动传递。,Kailash等人的特征修改自动传播方法方法,此方法根据所得到的特征模型的特征历史，部分地实现了模型局部自动修改。存在的主要问题有：几何的变动也会导致别的特征模型产生新特征 没有处理拓扑结构发生变化的修改(重新识别)有时有效的修改也会判别为无效(这是由于判别方法有问题)虽然递归的终止条件可省去特征树中后面不发生改变的特征，还可以进一步减少判别计算量。,需要进一步研究的问题,多领域模型之间的关联关系的建立 要保持各领域消息的私有，保证多领域模型可扩充性，支持结合已有的被广大工程人员接受的商品化系统 以上两条要求多领域模型的中介信息只能是产品的几何外形信息。设计特征模型的表示与建立技术相对比较成熟，其它领域特征模型的表示与建立方法，或导出方法的研究 同时支持人机交互和自动生成。同时，在模型编辑时，如何避免重复地人机交互。特征识别和特征转换技术的进一步完善 支持特征多重解释 一致性问题 约束的自动识别 正特征的识别支持不具“体”属性的特征模型，以及不完整模型表示 有效性问题 命名问题,谢谢大家！,
