《基於拓撲結構分析的實體特徵造型理論與方法》是依託清華大學，由施侃樂擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於拓撲結構分析的實體特徵造型理論與方法
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：施侃樂
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
計算機幾何造型對工業與國防都具有重要作用。如何將面向娛樂業的自由造型的靈活性融入到面向工業設計的精確實體特徵造型當中是當前的迫切需求和發展瓶頸。目前當特徵參數變化超過閾值時，結果實體拓撲結構的突變往往會導致造型算法失效或程式異常。本項目擬從幾何學與拓撲學的角度分析自由造型操作與特徵造型之間難以融合的問題本質，建立特徵造型的特徵參數空間覆蓋域的理論基礎，形成適用於特徵造型的拓撲結構分析以及在特徵造型操作下的複雜拓撲結構變化分析理論與方法。本項目將以依託單位所擁有三十多年的自主智慧財產權的造型軟體系統為基礎，將上述理論與方法套用於具體的實體特徵造型操作之中，以實體拉伸和過渡操作為切入點，研究基於拓撲結構分析與拓撲重建的實體特徵造型操作理論和方法，從根本上拓廣特徵造型的覆蓋域範圍，提升操作的自由靈活程度，從而提高設計效率與質量，並用於汽車與核反應堆裝備幾何建模之中，為國防和國民經濟做出貢獻。
結題摘要
計算機三維幾何造型已成為服務於各行業的支撐性技術，而當前基於特徵的實體建模的靈活性和穩定性是制約其發展的瓶頸問題之一。本項通過研究特徵參數變化所產生的算法失效和過程異常等問題，提出了在拉伸、過渡等特徵建模操作中增加參數自由度的理論方法和解決方案，可提高三維建模操作用戶輸入容錯能力。在研究過程中，研究團隊意外探尋到了解決三維設計協同、特徵造型和動畫驅動的關鍵性的新方法，並在新方法的實現、驗證和示範方面做出了具有創新性和突破性的案例。該方法提出了基於程式式半結構化三維設計理論，通過將三維設計工作抽象為約 50 個控制元語，通過電腦程式編制的方法利用這些元語的串列組合控制空間中的三維圖龜，利用三維圖龜的掃掠形成三維形體。該方法打破傳統特徵設計方法，而是利用程式流程控制形體生成，在形體特徵生成上擁有傳統方法不具備的自由性，同時將成熟於程式設計領域的協同設計等方法融合入三維設計，能夠創造性地解決傳統方法難於解決的協同設計、高級參數化設計等關鍵問題。該項目成果具備良好的商業轉化前景，並已在300餘家單位和1700用戶進行示範性套用。
