协同产品开发中的产品模型轻量化技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文协同产品开发中的产品模型轻量化技术研究姓名：杨磊申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：王启富;赵建军20050401摘要以PLM技术为基础的协同产品开发在企业中得到广泛的应用。由于网络传输带宽的限制，以及产品信息模型中的产品结构形状、建模过程、工程约束、特征属性等信息导致产品数据文件非常庞大，网络环境下的协同产品开发面临复杂产品模型数据交换、远程传输困难等瓶颈问题。本文针对协同环境下产品模型的轻量化问题，对产品模型轻量化的若干关键技术做了研究和实践。产品信息模型中的数据包括几何信息和非几何信息，但协同开

2、发中的非产品设计者更为关注模型的形体几何信息，为此本文过滤产品模型中的非几何信息以简化产品模型。利用拓扑、几何数据的提取，数据拷贝，拓扑异构处理，拓扑、几何数据重构几个步骤完成非几何信息的过滤。经过非几何信息过滤，在仅含几何信息的模型中，仍然存在大量逼近生成的自由曲线曲面，随着曲面控制点网格密集程度的增加其数据量急剧增大。然而，协同开发环境下的应用对模型精度的要求低于造型系统，为此本文采用减少控制顶点，降低精度来简化自由曲线曲面。算法利用在一定范围内摄动调整节点矢量对曲线曲面形状影响不大这一特性，以确定采样点、计算初始逼近曲线曲面、计算逼

3、近误差、修正误差四个步骤完成曲线曲面的简化操作。在模型几何数据中，逼近生成的自由曲面的控制顶点网格分布密集，其三维坐标是造成曲面数据庞大的主要原因。分析出插值逼近曲面控制点的分布具有均匀且密集的特点，提出增量编码技术和比例因子编码技术。这两种技术利用控制点网格每行坐标的增量或比例因子的稳定性，增加相同数据出现的频率，提高后续Huffman编码压缩算法的效率。应用上述理论研究成果，本文结合国家“八六三”高技术研究发展计划“三维数字化设计核心系统”（项目编号2003AA4Z3110），开发了产品模型轻量化组件，并应用于清华大学自主研发三维造型

4、系统GEMS的文件转换接口中。关键词：协同开发产品模型轻量化曲线曲面简化数据压缩IAbstractCollaborativedevelopmentbasedonPLMiswidelyusedbetweencompaniesorinacompany.Limitedbythebandwidthofnetworkandcomplexdataof3Dmodelsincludingshapeinformation,constructioninformation,restrictioninformationandfeatureinformati

5、on,dataexchangeanddatatransmissionofcomplex3Dmodelsbecomeabottleneckprobleminanetwork-basedcollaborativedevelopmentenvironment.Tocompressdataof3Dmodelsincollaborativedevelopmentenvironment,severalkeytechnologiestosimplifythedataofcomplexmodelaresystematicallystudiedinthis

6、dissertation.Dataofmodelsincludegeometryinformationandnon-geometryinformation.Incollaborativedevelopmentenvironment,non-designerspaymoreattentiontogeometryinformation.Therefore,amethodofcuttingnon-geometrydatafrommodelispresented.Thismethodcompressesthedataofmodelbydrawin

7、gout,copying,andreconstructingtopologydataandgeometrydata.Aftercuttingoffnon-geometry,alotofcomplexfree-formedcurvesandsurfacesareingeometrymodel.Thesecurvesandsurfacesarecomputedbycontrolpoints.Andwiththenumberofcontrolpointsincrement,thedataofmodelincreasesrapidly.Asmod

8、elsneedlowerprecisionincollaborativedesign,anewapproachtoreducethenumbersofcontrolpointsoffree-f