协同特征CAD中支持多用户意图融合的关键技术研究

A collaborative CAD system is an important technique to shorten the lifecyle of complex products development. It is also the trend for the next-generation CAD systems. In a collaborative environment, feature modeling operations and Undo/Redo operations are issued in parallel. Despite the broad-way research on collaborative CAD systems, to detect operation conflicts and reconcile user intention and finally obtain the design result integrating every designer's intention remains a great challenge.The project is to explore solutions for user intention conflict detection, intention-integration oriented concurrency control method and Group Undo/Redo mechanism to preservation user intention. The algorithms proposed will be tested on the prototype we implemented for this project. The project hopes to be an effective solution for user intention intregation. It also lays the theoretical foundations and technical support for the practice application of feature-based collaborative CAD systems in the new computing environment.

协同特征CAD系统是缩短复杂产品开发周期的重要技术手段，是下一代CAD系统发展的重要方向。在协同设计环境中，多个设计人员并行地发出各种特征操作命令以及Undo/Redo操作。尽管针对协同CAD系统的相关研究很广泛，但是如何检测操作冲突、协调操作意图并最终得到能够融合多用户操作意图的设计结果是协同CAD系统面临的一个挑战。本项目拟探索多用户意愿冲突检测、面向意愿融合的并发方法、错误恢复机制等关键问题。包括设计并行环境下的拓扑元素变化追踪算法和基于拓扑元素追踪结果的意愿冲突自动检测；操作可交换性的意愿冲突消解方法；符合用户意图的Group Undo/Redo机制，并将研究成果集成入原型系统中进行分析和验证。本项目拟突破多用户操作意图融合这一瓶颈，为新计算环境下协同特征CAD系统的实践应用打下理论基础和技术支持。

协同设计是提高产品设计效率，优化设计结果的重要手段。协同设计的要求之一是通过各种协作、协调机制和方法实现用户意图融合。关键问题之一是实时协同设计活动中的冲突消解与一致性维护。本研究重点关注了实时协同设计工作中的乐观并发控制方法。注意到不一致问题的出现在于被特征造型操作引用的拓扑元素在操作执行时发生变化，即合并、分裂和删除。在乐观并发控制方法中，我们通过定义拓扑元素结构树追踪拓扑元素变化历史以判断被引用拓扑元素的状态，通过总结操作冲突条件，我们发现并不是所有并发操作都存在冲突，只有当被引用拓扑元素被删除以及被改变拓扑元素作为操作对象被引用时才会产生不一致问题。据此，我们提出了获取操作冲突集的算法并采用了基于操作转换的方法交换目标操作与其冲突操作集的执行次序来实现。考虑到Undo/Redo功能对于人-机交互系统的重要性，我们通过构建CAD模型本体，记录了特征信息，并通过本体规则推理完成了特征的“凹”“凸”“边过渡”以及“原始”特征的分类，记录本体中记录的参数信息为不同类型操作生成统一格式的逆操作。最后，我们也关注了异构CAD系统中数据交换中的用户意图表达和沟通，基于本体构建了描述三维零件的特征语义网，以特征语义网为对象采用自然语言生成的方法，完成了从三维模型到文字描述的转换，提升了用户对于三维模型理解的能力。