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            基于Windchill的工业设计信息推送、分享应用文献综述研究

            来源: www.zsalud.com 作者:lgg 发布时间:2018-03-10 论文字数:36254字
            论文编号: sb2018030819594619972 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
            本文是一篇文献综述,文献综述根据研究的目的不同,可分为基本文献综述和高级文献综述两种。基本文献综述是对有关研究课题的现有知识进行总结和评价,以陈述现有知识的状况。
            本文是一篇文献综述,文献综述根据研究的目的不同,可分为基本文献综述和高级文献综述两种。基本文献综述是对有关研究课题的现有知识进行总结和评价,以陈述现有知识的状况;高级文献综述则是在选择研究兴趣和主题之后,对相关文献进行回顾,确立研究论题,再提出进一步的研究,从而建立一个研究项目。(以上内容来自百度百科)今天硕博网为大家推荐一篇文献综述,供大家参考。
             
            第1章 绪论
             
            1.1 课题研究的背景与意义
            1.1.1 研究背景
            过去 20 年是我国制造业蓬勃发展的时代,以富士康、比亚迪等 OEM 代工企业都发展成数百万人级的工厂规模。基于制造、生产、采购、财务等的信息系统被强力的推动。美国参数公司(PTC)以三维设计软件为契机,占领了 60%以上的三维设计市场,并将其扩展到整个设计管理中。Windchill 就是其在 PDM 方面的核心产品之一,提供贯穿产品设计整个生命周期的解决方案,实现产品的设计进程管控、设计过程文档的分类整理等,尤其在三维文件的管理上优势明显,可以很方便的实现三维文件的借用。随着网络带宽的不断加强,数百兆的数据的上传下行成为可能,越来越为异地协同设计创造了条件[1]。尤其在“互联网+”时代,创新是增强产品竞争力的根本途径。为改变企业被动生产的局面,迫切要求制造企业运用工业设计的方法迅速提供外观新颖、结构独特、性能优良的概念方案。而概念设计阶段需要大量的相关文献、图像和模型来辅助我们构思,怎么迅速从海量的信息中提取出有效的参考资料,实现产品概念设计阶段信息的推送和分享。目前以 PRO/E、UG 为核心的计算机辅助工具主要应用在产品开发的详细设计阶段,并且每款造型软件都有工业设计部分,但在激发设计师灵感,形成概念设计阶段却很少有计算机辅助应用软件涉足。Windchill 详细记录了概念设计方案、机械设计、模具加工设计、生产采购及设计更改等各阶段的项目信息。但是大量与产品概念设计相关的图像、文字、三维模型不能被有效检索,成为设计师概念设计方案构想的重要依据。同时产品开发过程中,结构设计、热设计、力学分析等阶段都是在产品形状基本明确了才能展开同步设计,因此对形状和色彩等资料的收集是概念设计的一个很重要的方面。
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            1.2 国内外研究现状与发展趋势
            Windchill 实际上以三维模型文件管理为主体的 PLM 系统分支。上世纪 90 年代初期,随着计算机的广泛运用,无纸化管理提上企业管理的日程。产品数据管理技术(英文简称 PLM)应运而生,最初只是将二维的图纸,生产明细,项目需求书等为基础进行集成。21 世纪初期,产品数据管理技术(PLM)的管理理念及管理范畴有了改变,原有的产品只是进行一些数据管理,后来拓展到对产品全生命周期内与产品供销相关的全部信息进行管理,其中包括销售管理、供应链管理、生产管理、仓储及返修管理、财务管理等。目前进行 PLM 服务的公司很多,国外的有美国参数技术 公 司 (PTC) 、 SAP (Systems , Applications and Products in DataProcessing)、达索公司(Dassault Systemes)、甲骨文公司(Oracle Agile)、西口子 PLM公司(Siemens Product Lifecycle Management Software Inc.)等。国内公司有:北京艾克斯特、清软英泰、武汉开幕、用友、金蝶、思普、华天等[1]。而 Windchill是美国参数公司在 PLM 管理方面的软件,由于 PRO/E 拥有 100 多个相关模块,很多上下游企业如工业设计公司、快速成型公司、模具加工公司、钣金工厂、注塑工厂等为了实现数据的无缝、无损对接,越来越依赖统一文件格式的三维模型数据,并以三维模型的数据做为生产制造的唯一图纸依据。Windchill 的主要优势在于它实现了三维模型的借用管理,而且可以对产品整个生命周期内的数据信息进行流程化的管控,也就是对产品研发周期中的设计规划、规模生产、工艺变更以及所有与产品有关联的所有研发过程中的信息进行管理[2]。最初的 Windchill 称为 Interlink,是基于客户端的外挂软件,当时仅用于公司内网系统。随着异地同步设计的兴起,美国参数公司开发了基于 Web 页面的方式的研发体系架构,直接通过 IE 浏览器即可访问服务器进行产品数据查询、流程发起、流程会签、BOM 结构编制等工作。
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            第2章 基于 Windchill 的知识推送框架
             
            2.1 知识推送概述
            提出了基于 Windchill 平台的工业设计信息推送、分享计算机辅助框架,在此框架内实现了大量隐含的、可能感兴趣的、对概念设计方案形成有潜在价值的工业设计知识进行挖掘。(1)工业设计信息准备:包括信息集成、信息选择、预处理三个步骤。搭建基于 Windchill 的工业设计信息挖掘环境。通过数据采掘工具对图案、文字、三维形体进行范围控制,如建立模糊选择树等。(2)信息挖掘:在明确任务后通过对信息的分类和聚类等工具,执行挖掘过程。构建项目内的图像检索、全网的文本检索和建立三维形状检索与图像匹配映射。(3)评价和解释:根据设计目的,利用检索得到的图像、模型和文本知识自适应生成满足概念设计需要的设计信息评价报告,解释信息属性,成为设计师概念设计的重要理论来源。
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            2.2 产品设计领域的知识获取及求解
            基于对 Windchill 系统的在整个设计管理中的定位,结合对产品工业设计问题求解及其思维特征、造型过程和结构研究,构建造型设计领域知识体系,提出知识获取和分享技术。工业设计是一个交叉学科的综合体,包含的知识体系非常广泛,其中表达设计主体知识包括报告、说明、手册、标准等都是通过图形、文字、形状等形式存在,如图 2.3。尤其是概念设计阶段的创新很大层面都是反映在消费者研究来得出的,并集中反映到形体的创造上。我们不断的从市场、消费者、用户体验中找到设计的需求点,这就表明在设计方案阶段知识的累计是多方面和多维度的,其内容主要包括经典产品的形态特征,相关的结构和部件信息、色彩知识、人机工程知识等产品领域知识,产品服务的情境,与产品相关的社会、文化、以及消费者的内心感受信息。商业的销售过程中的价格、销售模式、消费者细分等的市场信息[20]。很多信息都可以相互借鉴,在信息不断的螺旋叠加过程中,过程知识并不能用语言或图示明确表达清楚。尤其对于一些已经很熟悉的任务,即便设计者的技术经验相当丰富,也很难将设计工程中运用的知识、技巧说明清楚。因此,这种知识也具有很难直接被获取和表达的特点。尤其在互联网和移动互联网时代,用户的浏览、购买、消费、评价等与产品相关的行为,都侧面反映了用户需求和偏好等信息。阿里、京东等公司就是根据这些数据对用户进行产品推荐。因此可通过对用户的市场行为数据进行统计分析,获得用户需求和偏好等信息,这种数据既包括线下实体店的,同时互联网时代线上电子商务的数据更是重要,这些信息的检索都直接指导概念设计方案的形成。设计者的主体知识和工业设计知识中的用户知识可以运用隐性知识和显性知识来分类并描述,它们归根结底都是关于“人”的知识, ,其中设计师头脑中的灵感和视觉感受、经验等都是难以捉摸和模糊的,如何将主观的、模糊的知识转化为定性和量化,如图 2.4 所示。并记录这一过程,帮助设计师在海量的知识信息中不断地的将模糊的概念清晰。设计对象知识是产品外在属性与内在隐含属性的总和,表现为产品的结构、功能、造型材质、色彩等显性知识以及产品的审美特征、精神、风格等隐性知识。设计对象知识表征构成了设计实例特征,通常为描述性知识,以形式化与量化特征陈述产品的属性总和,是产品设计的所要调用的基础素材。在设计系统中,设计实例库是设计对象知识的有形载体。对象知识的表征方法关系到设计过程中对实例知识的聚类与检索。项目知识信息反映了用户对产品的期望,这些期望是有侧重点和倾向性的,在知识的收集和检索过程中,我们记录这种趋向性检索过程,以利于重复的逻辑检索。
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            第 3 章 基于图像识别的模糊检索..............19
            3.1 引言......19
            3.2 基本原理与方法........19
            3.3 基于图元的图像检索...........26
            3.4 本章小结.........29
            第 4 章 基于文本的产品知识推送..............31
            4.1 引言......31
            4.2 基本原理与方法........32
            4.2.1 图与文档概念图.........32
            4.2.2 概念抽取..........32
            4.3 基于图的文本检索....33
            4.4 本章小结.........39
            第 5 章 基于形状的三维工程模型重构与检索.....41
            5.1 引言......41
            5.2 基本原理与方法........42
            5.3 基于特征临界点的三维模型检索.............45
            5.4 本章小结.........46
             
            第5章 基于形状的三维工程模型重构与检索
             
            5.1 引言
            目前三维模型的运用已经越来越成为一种趋势,不经在工业设计领域,结构设计领域,模具设计领域以及工艺分析、热设计等都以三维模型为唯一图纸,来指导生产。Windchill 就是 PLM 对三维模型的管理工具,能很方便的实现三维模型的预览和借用。由于与 pro/e 集成,在预览的同时可以直接调取模型实现修改和储存。Windchill 中文件的储存是依据产品线和具体的项目进行分类管理,并对文件的命名方式也进行了规范。并可以实现一定程度的审批流程,对模型权限、版本升级、发布实现有效管理。目前 Windchill 实现的检索方式是主要是基于文件名的检索。通过规范后的文件名寻找相关的图纸,由于汉字的表达具有同义词和相近词的特性,如“面板”、“盖板”或“顶板”等,或许是同一类模型,就可能出现漏查情况。所以在命名方式上引入了十进制编码作为文档的命名,对十二位的编码进行类别归类,如625421004501,62 代表结构件,5421 代表结构件中的顶板类别,0045 代表序列号,01 代表图纸文件或者 02 代表明细表。但是这种检索方式并不适用与工业设计的概念设计产生,因为创意阶段并不需要详细的模型,目前三维辨识所流行的基于零件本身结构特征(如几何、加工精度特征等)、工艺特征(如外圆、内孔、平面、槽等)的提取方式,并不适用创意的产生,尤其是大量的零件模型,将降低检索的效率。而且产品模型是由大型的装配构成,目前的三维检索模式并不能对整件进行有效的辨识。在检索很难通过零件名称判断模拟的形状,既是名称类似也很难保证零件形状具有相似性。因此基于名称和产品线只能作为三维检索的辅助手段。
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            总结
             
            本文从工业设计问题求解出发,对设计问题分解成任务项,充分利用检索平台快速获得检索结果。并通过结果评价和检索权重值的调整,不断接近目标值,对激发设计师在概念设计阶段的灵感,获得成熟设计方案。同时检索权重值调整的过程也是也是思考的过程,系统保留检索的轨迹线。以利于再次检索和多次检索,所以也是对深度学习的一次探索。论文取得的主要研究成果如下:
            (1)深入研究了图像检索的基本原理和过程,提出图像提取轮廓线,轮廓线建立图元的图像检索过程。图元的建立将原本相互孤立的图像检索与三维模型检索联系起来,形成模糊对应关系。
            (2)实际上文本检索已经拥有比较成熟的研究成果,在研究了文本检索的概念和原理研究后,结合工业设计的实际需求特点,整理了一套文本检索的运用方法;
            (3)三维检索一直是目前的难点和热点,通过对三维检索的研究,避开了目前所热衷而又不成熟的特征检索方式。逆向思维将整件模型进行简化处理,获得新的但又与 Windchill 有关联关系的模型,然后通过图元库与二维图像进行相似度比对。这种方式减少了数据处理量,提高了检索速度。同时三维模型与二维图像形成了关联和映射关系。
            (4)在以上基础上对于建立基于 Windchill 的工业设计计算机辅助设计系统进行了初步的探索和讨论。
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            参考文献(略)

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