基于几何操作转换的异构三维CAD系统协同方法与关键技术

In the network environment, realizing the cross-regional and cross-platform synchronous collaborative design has fatal research significance both in the collaborative editing field and the product design and manufacture field. This project studies the collaborative method and key technology of the heterogeneous 3D CAD systems base on the geometry operation-transformation. For the consistency model, study the operational relationship and hierarchy of the collaborative solid model editing, not only from the timing relation but also from the semantic effect of the "inherent, natural interaction relationship" in the collaborative 3D CAD system, construct the consistency model which considers the spatial geometric effect. For the operation-transformation algorithm, study the geometry operation-transformation algorithm which considers the spatial geometric effect to support the consistency maintenance of the final model geometry. For the operation correspondence, study the corresponding method of the topological entities, features and parameters among the heterogeneous 3D CAD systems in the synchronous collaborative environment, realize the operation correspondence among the heterogeneous 3D CAD systems. For the collaborative optimization algorithm, study the collaborative optimization algorithm based on the redundant operation removing to improve the efficiency of collaborative work. Base on the above research, propose the related model, method and technology for the collaborative work of the heterogeneous 3D CAD system, and promote the development of the theory and technology in the collaborative computing/collaborative editing.

在网络环境下，实现跨地域、跨平台的同步协同设计，无论是在协同编辑领域还是在产品设计与制造领域都具有重要的研究意义。本项目主要研究基于几何操作转换的异构三维CAD系统协同方法与关键技术。在一致性模型方面，不仅从时序角度出发，而且更从几何编辑操作之间的"内在、自然的相互影响关系"的语义效果角度，来考察三维协同CAD系统的事件关系分类和层次结构，从而构造考虑空间几何效果的一致性模型。在操作转换算法方面，研究考虑空间几何效果的几何操作转换算法，实现结果模型几何的一致性维护。在操作对应方法上，研究同步协同环境下异构三维CAD系统间拓扑、特征以及参数的对应方法，实现异构三维CAD系统间的操作对应。在协同优化算法方面，研究基于冗余操作消除的协同优化算法，提高协同工作效率。通过以上工作，研究出一套支持异构三维CAD系统协同工作的模型、方法和技术，并推动和促进协同计算/协同编辑相关理论与技术的发展和深化。

虽然三维协同CAD 系统已经获得广泛关注，并出现部分原型系统，然而现有方法在同步协同的灵活性与协同效率都不够理想，而且大部分研究都是基于同构三维CAD 系统，迫使用户不得不放弃原有的设计资源与经验重新适应新的设计环境，因此不能被普遍接受。因此异构三维同步协同CAD，即基于已有的异构三维CAD 系统，实现跨地域、跨领域、跨平台的同步协同设计，使得跨地域的具有不同设计资源与知识背景、采用不同三维CAD 系统的设计人员能够灵活地加入到协同产品设计中，进行高效无障碍的同步协同产品设计、数据互操作、自由交流，实现优势设计资源整合，是工业界一个重要的研究课题. 本课题主要从以下几个方面展开了研究。（1）在一致性模型方面。对三维CAD 系统的进行分析研究, 分析几何实体模型以及三维CAD 系统操作的空间复杂性。研究适用于三维协同CAD 的考虑空间几何效果的一致性模型。（2）在操作转换算法方面。基于上述考虑空间几何效果的一致性模型，研究异构三维协同CAD 中操作间关系分类与定义，研究各种编辑操作间时间与空间关系的检测方法，研究异构三维协同CAD 系统中的操作发送、接收、转换以及存放方法，研究基于空间几何效果的异构三维协同CAD 几何操作转换算法。（3）操作对应方法方面。研究同步协同环境下的异构三维CAD 系统操作间对应方法及操作表示方法。（4）在协同优化算法方面。研究如何在维护各站点结果一致性前提下，通过协同优化来提高异构三维协同CAD 的协同工作效率。.基于上述内容研究，最终本研究提出了基于几何操作转换的异构三维CAD 系统协同方法，以及一种协同环境下CAD数据安全传输、共享与互操作方法。本项目按照研究计划严格执行，并基本上完成既定研究目标，发表SCI论文5篇（其中SCI 1区论文3篇，SCI 3区论文1篇），发表CCF C类国际会议论文2篇， ASEM 国际会议1篇。