基于Voxel的草图交互式三维概念设计系统研究与实现.pdf

西北工业大学
硕士学位论文
基于Voxel的草图交互式三维概念设计系统研究与实现
姓名:顾娟
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:陆长德
20050301
西北工业人学硕士学位论文摘要
摘要
论文依托于国家自然科学基金项目“产品的多感知因素设计过程研究”
和“十五”国家高技术发展计划项目“面向产品创新的计算机
辅助概念设计技术的研究”。顺应数字化设计的发展趋
势,改变传统系统无法满足创意草图表现功能需求的状况,面向产品概念
设计阶段,深入系统地研究了基于的草图交互式三维概念设计并提出一套
有效的实现算法。主要的研究内容如下
模型的理论研究在研究几何造型技术的基础上采用模型的
数据结构表示物体,提出模型的存储方式并比较分析了这种模型与其它几何模型
的优缺点,表明该模型用子概念设计表示模型是可行的。
草图曲线交互式的概念设计研究在建模表示的基础上,研究并
提出了草图曲线的绘制、设计以及基于草图曲线的模型设计这三个交互层次的关
键技术和核心算法。
概念设计三维模型方案的后期处理为了进行高质量的效果渲染和设计
重用,研究并提出了从概念设计模型中提取三角面片的曲面重构算法和模型转换
的算法。
原型系统的设计与实现设计开发了计算机辅助概念设计原
型系统,并用于具体的实例设计,进行了应用验证。
论文所提出的理论方法和原型系统面向产品概念设计,采用草图和模
型相结合的混合造型方式,提出了一种自顶向下的立体思维模式,可将设计人员
从以往繁琐的设计解释和设计操作中解放出来,使之直接从三维的角度对设计作
品进行直观方便的可视化操作,随心所欲地在设计理论的支持下利用传统的草图
笔划创作出较为复杂的造型,减少了创新思维流断点和信息流断点。
关键词草图曲线交互设计概念设计
西北工业大学硕十学位论文






























。
西北工业大学硕士学位论文第一章绪论
第一章绪论
制造业信息化环境下的计算机辅助工业设计
先进制造技术和数字化设计
信息化是当今社会发展的趋势,信息技术也正在向制造技术注入和融合,促
进着制造技术的不断发展。信息技术促进着加工制造的精密化、快速化,自动化
技术的柔性化、智能化,整个制造过程的网络化、全球化。各种先进生产模式的
发展,如计算机集成制造、并行工程、精
良生产敏捷制造、虚拟企业
与虚拟制造等,也无不以信息技术为
支撑。所以,信息化是先进制造技术区别于传统制造技术的重要特征,它极大地
促进着社会的发展。
制造业信息化发展的重要根基就是数字化技术。随着数字化技术广泛和深入
的应用,设计与制造的界限逐渐淡化、消失。例如的出现,
使设计、制造成为一体快速原型零件制造
技术的产生,可以自动而迅速地将设计思想物化为具有一
定结构和功能的原型或直接制造零件,淡化了设计、制造的界限制造不再是设
计方案的后续与执行,而真正与设计融合成为一个整体。而随着大批量工业化的
发展,设计逐渐作为现代工业生产的关键性环节,特别是基于现代设计理论方法
和先进数字化设计技术的强大支撑和推动作用,设计正逐渐成为先进制造技术的
核心。
计算机辅助工业设计技术
随着现代科技特别是以计算机为代表的信息技术的迅猛发展,产品的生命周
期变得越来越短。市场竞争力和产品综合设计水平密切相关,产品的社会需求、
开发设计技术都发生了极为深刻的变化一方面人们对产品的理解已不再局限
于其物质意义上,除了对产品的物质需求外,更加重视产品的精神价值,对产品
的创新性、美学造型、宜人性以及环保、资源和服务等日益关注另一方面随着
人们对各种先进设计理论方法的深入研齐,现代设计理论和方法体系逐步建立,
特别是以技术为代表的设计自动化技米日益完善并被广泛应用。但是以往的
虽然具有很强的建模能力,或生成用于功能分析和制造的工程模型,或产生
真实感效果图,仍是纯粹的工具性造型软件,属于传统型的系统。按照现代
工业设计的理念、方法和创新设计思维模式,从市场需求出发,就产品的功能结
构、外观造型、人机性能、工作环境等进行系统的整体设计,无论在理论上还是
系统开发上,它们都不够成熟。因此基于全新的现代工业设计理论方法的
技术—计算机辅助工业设计,以下简称
西北工业大学硕士学位论文第一章绪论
第一章绪论
制造业信息化环境下的计算机辅助工业设计
先进制造技术和数字化设计
信息化是当今社会发展的趋势,信息技术也正在