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一种基于数学定义的三维公差语义表示方法.doc

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PAGE 1 PAGE 8 一种基于数学定义的三维公差语义表示方法* 刘玉生[1] 高曙明[1] 吴昭同[2] 杨将新[2] (1 浙江大学CADCG国家重点实验室,杭州,310027) (2 浙江大学生产工程研究所,杭州,310027) 摘 要 目前3D CAD系统中的几何公差信息只是一种文本符号,缺乏工程语义。如何对其作出合理的解释对于CAD/CAM集成有着十分重要的意义。本文先给出了基于语义的几何公差分类方法及基于自由度变动的基本几何要素数学表示方法;接着基于公差的数学定义,系统地推导了各种类型公差的三维语义表示方法,准确完整地表示出了其语义;最后给出了实例进行应用分析。 关键词 公差 数学定义 公差语义 CAD/CAM 中图文分类号 TP39.72 A Representation Method of 3D Tolerance Semantics Based on Mathematical Definition Liu Yusheng1 Gao Shuming1 Wu Zhaotong2 Yang Jiangxin2 (State Key Lab. Of CADCG, Zhejiang University, Hangzhou,310027) ( Production Engineering Institute of Zhejiang University, Hangzhou,310027) Abstract Tolerance information is very important for CAD/CAM which is just a text attribute in present 3D CAD system and has little semantics. Such information can’t be used for subsequent CAPP, CAM, etc. In this study, a new classification method of tolerances according to semantics and mathematical representation of basic geometric elements based on DOF is given first. The representation of tolerance semantics is systematically deduced based on its mathematical definition that can characterize the semantics exactly and expressively. Thus, tolerance information in CAD system can be explained and used. An example is given to illustrate how to use the mathematical model in geometric modeling with tolerance information. Keyword Tolerance Mathematical definition Tolerance semantics CAD/CAM 1.引言 公差信息对CAD/CAM集成有着十分重要的作用,其语义主要表示为两个方面[1]:公差域与变动要素的形成和表示。对如何表示公差的语义已经进行了广泛的研究,Requicha[2]提出了漂移模型,但该模型未按语义解释方向和(或)位置不定的公差,对变动后的要素也未作出解释。Hillyard等[3]提出了基于约束变动的模型,能较好地表示尺寸公差信息,但无法处理形位公差。J.K.Davidson [4] 、黄灿明[5]等提出了基于自由度的公差模型,较好地解决了变动要素的表示,但其变动域仍然是由漂移而来,不可避免地具有漂移模型固有的缺陷。因此现有的公差语义表示方法还需大力改进。 为了完整地表示出公差语义,本文基于数学定义,使用了基于要素自由度变动代数约束方程的方法,这样公差域的边界及变动要素均可以用自由度变动统一表示。 2.基于语义的公差分类方法 在上述公差语义表示的两方面中,公差域的表示是根本的,只有首先确定了公差域,才可能进一步研究其中的变动要素。公差域有四个基本属性:形状、大小、位置和方向。一般地,不同公差类型的公差域形状变化是确定的。此外公差域的大小是由设计者给定的,因此要确切表示公差的语义,关键是还要确定公差域的位置和方向。因此本文在基于语义对公差分类时主要是按其公差域的位置和方向是否确定来分类的,可分
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