专利名称：一种基于构件技术的产品建模方法
技术领域：
本发明涉及产品设计技术领域，特别涉及一种基于构件技术的产品建模方法。
背景技术：
计算机技术的飞速发展为产品建模领域带来了新的契机，各种现代建模方法层出 不穷，新技术的引入大大提高了产品的建模效率。产品设计是一个不断创新的过程，基于计 算机的智能化建模技术通过模拟人脑的创造性思维过程，能够不断积累设计经验，自动获 取新知识，以建模向导和建模评价的方式参与到新产品的设计中。研究现代建模方法的目 的是为了缩短产品的研发时间，充分利用已有资源，降低成本，提高企业市场竞争力。与计 算机集成制造、敏捷制造等面向产品整个生产阶段的技术不同，构件技术将着眼点放在产 品的建模领域，旨在解决复杂产品设计周期长等问题。目前针对复杂产品的快速建模研究主要集中在KBE (Knowledge Based Engineering)技术、模块化技术、参数化技术以及设计重用技术等方面，KBE快速建模方法 很难满足大型复杂类产品整体设计和后期改进、优化等的需求，模块化设计侧重于对设计 实例的重用，提供的设计知识相对较少，且较难适应特征多变的产品设计。因此，如何解决 利用好已有的设计经验、规则等知识，来适应复杂多变的产品建模已成为当前产品设计中 亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决如何利用好已有的设计知识进行产品的快速建模这一 问题，提出了一种基于构件技术的产品建模方法，为了实现本发明的目的，使用了如下方案一种基于构件技术的产品建模方法，包 括以下步骤Si.产品的层次化分解按功能模块将产品分解为部件和/或零件的层次化结 构；S2.抽象出部件和/或零件的属性信息从几何属性和非几何属性角度对部件和/ 或零件进行属性分解；S3.采用相似性原理对产品中的部件和/或零件进行归类通过计算部件和/或 零件间的相似度来对零件进行分类；S4.构件定义根据步骤S3的分类结果，抽象出共性信息，分别从零、部件层进行 构件定义；S5.建立构件数据库并将定义的构件导入数据库；S6.构件调用和实例化输入设计条件，与构件数据库中的构件进行匹配、参数驱 动获得设计模型。上述步骤Sl中包含了如下步骤Sll.按照功能模块将产品分解为第一层次的部件和/或零件；
为了便于说明零件和/或部件的几何特征之间的关联和/或约束关系，这里引入 关联度D的概念来描述。它的定义规则如下如两个特征之间没有任何约束或是其它关联 关系，则这两个几何特征之间的关联度为0 ；如果两个特征之间具有一定的几何约束关系， 则这两个几何特征之间的关联度为1。则上边梁的特征之间的关联度计算方法D = {D (F1, F2)，D (F1, F3)，D (F1, F4)，D (F1, F5)，D (F1, F6)，D (F1, F7)，D (F2，F3)，D (F2, F4)，D (F2, F5)，D (F2, F6)，D (F2, F6)，D (F3, F4)，D (F3, F5)，D (F3, F6)，D (F3, F7)，D (F4, F5)，D (F4, F6)，D (F4, F7)，D (F5, F6)，D (F5, F7)，D (F6, F7)}= {0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，0，1，1}其中，D(F1W2)指的是几何特征F1和几何特征F2两者之间的关联度，由设计可知， 这两个面没有关联关系，故其关联度为0 ;D (F1, F3)指的是几何特征F1和几何特征F3两者之 间的关联度，由设计可知，这两个面没有关联关系，故其关联度为0 ；D(F1A4)指的是几何特 征F1和几何特征F4两者之间的关联度由设计可知，这两个面没有关联关系，故其关联度为 0 ；D(F1, F5)指的是几何特征F1和几何特征F5两者之间的关联度，由设计可知，这两个面没 有关联关系，故其关联度为0 ；D (F1, F6)指的是几何特征F1和几何特征F6两者之间的关联 度，由设计可知，这两个面没有关联关系，故其关联度为0 ;D(F1;F7)指的是几何特征&和几 何特征F7两者之间的关联度，由设计可知，这两个面没有关联关系，故其关联度为0 ；D(F2， F3)指的是几何特征&和几何特征F3两者之间的关联度，由设计可知，这两个面没有关联关 系，故其关联度为0 ；D(F2，F4)指的是几何特征F2和几何特征F4两者之间的关联度，由设计 可知，这两个面存在相交和垂直的关联关系，故其关联度为1 ；D(F2，F5)指的是几何特征F2 和几何特征F5两者之间的关联度，由设计可知，这两个面存在相交和垂直的关联关系，故其 关联度为1 ；D(F2，F6)指的是几何特征F2和几何特征F6两者之间的关联度，由设计可知，这 两个面存在相交和垂直的关联关系，故其关联度为1 ；D(F2，F7)指的是几何特征&和几何特 征&两者之间的关联度，由设计可知，这两个面存在不可相交的关联关系，故其关联度为1 ； D(F3, F4)指的是几何特征F3和几何特征F4两者之间的关联度，由设计可知，这两个面存在 相交和垂直的关联关系，故其关联度为1 ；D(F3，F5)指的是几何特征F3和几何特征F5两者 之间的关联度，由设计可知，这两个面存在相交和垂直的关联关系，故其关联度为1 ；D(F3， F6)指的是几何特征F3和几何特征F6两者之间的关联度，由设计可知，这两个面存在相交 和垂直的关联关系，故其关联度为1 ；D(F3，F7)指的是几何特征F3和几何特征F7两者之间 的关联度，由设计可知，这两个面存在相交和垂直的关联关系，故其关联度为1 ；D(F4，F5)指 的是几何特征F4和几何特征F5两者之间的关联度由设计可知，这两个面存在相交和垂直的 关联关系，故其关联度为1 ；D(F4，F6)指的是几何特征F4和几何特征F6两者之间的关联度， 由设计可知，这两个面存在相交和垂直的关联关系，故其关联度为1 ；D(F4，F7)指的是几何 特征F4和几何特征F7两者之间的关联度，由设计可知，这两个面存在相交和垂直的关联关 系，故其关联度为1 ；D(F5，F6)指的是几何特征F5和几何特征F6两者之间的关联度，由设计 可知，这两个面不存在关联关系，故其关联度为0 ；D(F5，F7)指的是几何特征F5和几何特征 F7两者之间的关联度，由设计可知，这两个面存在相交和垂直的关联关系，故其关联度为1 ； D(f6，F7)指的是几何特征F6和几何特征F7两者之间的关联度，由设计可知，这两个面存在 相交和垂直的关联关系，故其关联度为1。S224.提取上边梁的非几何属性Ang中的公式属性Ake
Ake = {ej其中，ei表示上边梁设计中设计的第1个公式，即=^^[σ]，指的是梁应力设计公式，其中σ_指的是上边梁的最大抗弯强
度，Mfflax为最大水平弯矩设计值，Wz为X、Y平面的截面模量，[σ ]是最大的抗弯设计值。S225.提取上边梁的非几何属性ANe中的规则属性AM。Ake = Ir1, r2}其中，Γι表示上边梁设计中规则1，即重量不超过200kg ;r2表示上边梁设计中规 则2，即长度不超过车厢的长度。S226.抽取上边梁的文档属性AkdAkd = Id1, d2}其中，Cl1为上边梁设计中的设计文档；d2为上边梁的使用说明文档。S227.抽取上边梁的材料AkmAkm = {M}其中，M为零件的材料属性，具体为45号钢。S228.抽取上边梁的颜色属性AKC。Akc = {C}其中，C为零件的颜色属性，为灰色。S229.综合步骤S221、S222和S223得出上边梁的几何属性Ae可以表示为；Ag = {AGF, Agfp, D}综合步骤S2M、S225、S226、S227和可得上侧梁非几何属性Ang步可抽象为Ang = {Ake, Ake, Akd, Akm, AkJ因此，侧墙零件的属性信息可以表达为A = {Ag, AnJ= {Agf, Agfp, D, Ake, Ake, Akd, Akm, Akc}S23抽取出部件的属性。部件是有零件组成，因此可以从其组成的零件属性来概括 起部件属性。故而部件的几何属性Ae为其组成零件的几何属性组合以及它们之间的装配 关系，由组成零件的几何属性组合Az和零件特征之间的关联程度D构成。非几何属性则由 包括了关联知识属性Aak。关联知识属性包括了整个零件设计阶段中涉及的知识，主要包括 公式属性Akf(C3)、规则属性Akk(C3)和文档属性Akd(C3)。这里以第一紧固件C3为例说明部 件的属性抽取。S231.第一紧固件的几何属性组合Ae的抽取。第一紧固件C3包含零件的几何属 性的组合，根据层次化结构，第一紧固件包含了 1号螺母c31、l号螺栓C32和1号垫圈C33的 属性为AG (C31)、Ag (C32)和Ae (C33)，则部件的几何属性组合Az (C3)可表示为Az(C3) = {AG (C31)，Ag (C32)，Ag (C33)}其中，Ae(C31)、Ae(C32)和Ag(C33)可以由步骤S22的方法计算可得。S232.第一紧固件部件中的零件间几何特征的关联度D抽取。零件间特征的关联 度是描述零件的特征之间相互关联程度，它们两两特征之间的关联矩阵计算如下
权利要求
1.一种基于构件技术的产品建模方法，其特征在于，包括以下步骤/51.产品的层次化分解按功能模块将产品分解为部件和/或零件的层次化结构；/52.抽象出部件和/或零件的属性信息从几何属性和非几何属性角度对部件和/或 零件进行属性分解；/53.采用相似性原理对产品中的部件和/或零件进行归类通过计算部件和/或零件 间的相似度来对零件进行分类；/54.构件定义根据步骤S3的分类结果，抽象出共性信息，分别从零、部件层进行构件 定义；/55.建立构件数据库并将定义的构件导入数据库；/56.构件调用和实例化输入设计条件，与构件数据库中的构件进行匹配、参数驱动获 得设计模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于构件技术的产品建模方法，其特征在于，上述步骤 Sl中包含了如下步骤/511.按照功能模块将产品分解为第一层次的部件和/或零件；/512.然后对第一层次的部件进行分解得到第二层次的部件和/或零件。/513.然后对第二层次的部件进行分解得到第三层次的部件和/或零件。/514.不断进行分解直至所有部件被分解为零件，得到构成产品的层次化结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于构件技术的产品建模方法，其特征在于，步骤S2中 包含了下列步骤/521.对步骤Sl层次化结构后的产品中的零件进行编号；/522.对客车车体层次化结构中的每个零件的几何属性和非几何属性的设计信息进行 提取；/523.抽取出部件的属性。
4.根据权利要求3所述的一种基于构件技术的产品建模方法，其特征在于，步骤S22中 包含了下列步骤/5221.提取零件的几何特征；/5222.提取零件的几何特征所包含的特征参数；/5223.提取零件的几何属性之间的关联度；/5224.提取零件的非几何属性中公式属性；/5225.提取零件的非几何属性中的规则属性；/5226.提取零件的文档属性；/5227.提取零件的材料属性；/5228.提取零件的颜色属性；/5229.综合步骤S221、S222和S223得到零件的几何属性，再综合步骤S224、S225、 S226.S227和可得零件的非几何属性，组合几何属性和非几何属性，可得零件的属性。
5.根据权利要求3所述的一种基于构件技术的产品建模方法，其特征在于，步骤S23中 包含了下列步骤/5231.部件中的零件几何属性组合的抽取；/5232.部件中的零件间几何特征的关联度D抽取；/5233.综合步骤S231和S232得部件的几何属性；/5234.抽象出部件设计中的公式属性；/5235.抽象出部件设计中的规则属性；/5236.抽象出部件设计中的文档属性；/5237.综合步骤S234、S235和S236得部件的非几何属性，再综合步骤S233步骤中的 几何属性，获得部件的属性信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于构件技术的产品建模方法，其特征在于，步骤S3中 包含了下列步骤/531.引入相似性原理对产品层次化结构中的零件两两之间进行相似性计算；/532.根据S31中的相似值的计算结果，对产品层次化结构中的零件进行分类；/533.采用相似性原理对产品层次化结构中的部件两两之间进行相似性计算；/534.根据S33中的相似值的计算结果，对产品层次化结构中的部件进行分类。
7.根据权利要求1所述的一种基于构件技术的产品建模方法，其特征在于，步骤S4中 包含了下列步骤/541.零件级构件定义零件级的构件定义主要体现在几何特征、特征之间的内部关联 度和非几何属性特征上，因此只要将这些特征和关联度进行提取出来，进行抽象统一化，得 出构件的参数定义。/542.部件级构件定义部件级的构件定义主要体现在其组成零件以及零件几何特征 之间关联度上，因此主要将这些特征和关联度中提取出来，进行抽象统一化，得出部件级的 参数定义。
全文摘要
本发明的涉及一种基于构件技术的产品建模方法，包括以下步骤S1.产品的层次化分解按功能模块将产品分解为部件和/或零件的层次化结构；S2.抽象出部件和/或零件的属性信息从几何属性和非几何属性角度对部件和/或零件进行属性分解；S3.采用相似性原理对产品中的部件和/或零件进行归类；S4.构件定义根据步骤S3的分类结果，抽象出共性信息，分别从零、部件层进行构件定义；S5.建立构件数据库并将定义的构件导入数据库；S6.构件调用和实例化。本发明的有益效果根据相似性理论，对现有产品模型中零、部件的相似度进行计算和归类，避免了构件的重复定义，减少了构件定义的类型和数据量。
文档编号G06F17/50GK102087679SQ201110050248
公开日2011年6月8日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者刘民岷, 方黎勇, 李辉, 程静 申请人:电子科技大学