第２期（总第１２０期）
Ｎｏ．２（Ｓｕｍ Ｎｏ．１２０） 机械管理开发
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ ２０１１年４月 Ａｐｒ．２０１ １
自顶向下为基的ＣＡＤ特征建模及其应用
杨洪春
（达州职业技术学院机电工程系，四川达州６３５０００） 【摘要】 文章提出了自顶向下设计的概念，给出了自顶向下的装配设计系统开发程序，提供了一个面向装配的
设计环境，通过层次化的装配模型和参数化的建模技术，由产品的关键零件约束产生其它的零、部件，支持了产品
从概念设计到详细设计，以Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ软件为平台，减速器产品为对象进行了实际应用。
【关键词】 自顸向下；布局；减速器
【中图分类号】ＴＰ３９１．７２【文献标识码】Ａ 【文章编号】 １００３—７７３Ｘ（２０１１）０２—０２０７—０２
０ 引 言 在目前大部分的ＣＡＤ系统中，产品设计主要采 用ｂｏｔｔｏｍ－－ｕｐ的“自底向上”设计过程，即先设计零件
图然后将其装配起来，它虽然有强大的零件实体造型
功能以及零件装配功能，但是装配协调、功能保证等总
体性问题都只得由操作者自己掌握，装配好后，若对设
计结果不满意又要重新对各零件进行设计、增、删、改
等繁琐的丁作，修改困难，效率低。而产品的实际设计
过程是一个复杂的创造性过程。可以分为功能设计、 概念设计、详细设计以及设计分析等阶段，又称为“自
顶向下”（Ｔｏｐ－－ｄｏｗｎ）设计过程，在设计中首先从全局 和整体的设计人手，然后在总体设计方案的约束下对
各个部分进行详细设计。本文应用白顶向下技术，以
ＰＲｒｏ／Ｅ为平台，实现了减速器产品的三维建模。
１ 支持自顶向下的ＧＡＤ技术
计划过程管理 Ｈ
怎议计 ｒ —— 典型 仟厍
系统结构设计 Ｌ ｅ 标准零件库
１ Ｉ 设计知识库 Ｉ Ｉ 壮 性分析 ｌ 干涉检查 ｌ 装配知识库 装配仿真 Ｉ 【 ， ｌ 工艺知识库
ｌ 工艺分析 ｛ ｌ Ｎｃ检查 ｌ
第１９卷第９期 ２Ｏｌ１年９月 光学精密工程 Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＶｏＬ １９ ＮＯ．９ Ｓｅｐ．２０１ｌ
文章编号ｌｏ０４－９２４Ｘ（２０１１）０９—２２１４—０８
基于ＣＡＤ技术实现工业零部件图像直线特征提取
张春森 ，胡平波
（西安科技大学测绘科学与技术学院，陕西西安７１００５４）
摘要：针对工业零部件序列图像量测与重建中的线特征提取问题，提出了一种以ＣＡＤ设计数据为引导，高精度检测图像 中直线的数学模型。以三维计算机辅助设计（ＣＡＤ）数据为基础，通过求解ＣＡＤ三维直角坐标系与图像坐标系间的参数 转换关系，将物方线特征投影至图像上，得到图像线特征初值范围。利用自适应最小二乘模板匹配提取出边缘点序列， 对生成的上述点序列采用最小二乘法进行拟合，得到图像线特征的直线方程。通过求解图像相交直线的交点，高精度地 获得表达工业零部件轮廓的直线段。采用上述算法对真实工业零部件图像进行了线特征提取，重建的直线长度与游标 卡尺量测的直线长度之差的中误差为０．２３２ ｍｍ。实验结果表明，文中所给算法自动化程度高、稳定性强，可用于规则工 业零部件高精度图像量测与重建。 关键词：计算机辅助设计（ＣＡＤ）；线特征提取；自适应模板；最小二乘法 中图分类号：ＴＰ３９１．４ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１１１９０９．２２１４
Ｌｉｎｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＡＤ
ＺＨＡＮＧ Ｃｈｕｎ—ｓｅｎ．ＨＵ Ｐｉｎｇ－ｂｏ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）
＊Ｃ０ｒｒ 户０ 靠ｇ ａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｃｈｕｎｓｅｎ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
第５期（总第１３８期） ２００６年１０月 机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴ０ＭＡＴＩ（）Ｎ ＮＯ．５ ０ｃｔ．
文章编号：１６７２—６４１３（２００６）０５—００１３－０３
基于特征造型技术的空间凸轮ＣＡＤ建模系统
李俭，唐 茂，许 强 （成都大学机械工程系，四川 成都 ６１０１０６） 摘要：特征造型有利于将零件设计意图传递到后续加工环节，保证设计模型与加工模型数据表达的一致性。以 圆锥凸轮机构为研究对象，利用已导出的圆锥凸轮机构设计模型表达式，在特征造型软件ＭＤＴ开发平台上。 通过ＡＰＩ编程，研制了一套具有设计计算和三维特征造型功能的圆锥凸轮机构虚拟设计系统。实例证明该系 统具有一定的实用价值。 关键词：空间凸轮；特征造型；ＣＡＤ／ｃＡＭ 中图分类号：ＴＨ１３２．４７：ＴＰ３９１．７２ 文献标识码：Ａ
０ 引言 空间凸轮机构设计和制造过程包括根据设计条件 确定机构几何参数、完成机构运动学及动力学分析、生 成凸轮廓面加工信息等重要工作。在进行动力学分析 和生成加工信息时，不仅需要必要的几何信息，还需 要材料种类、热处理方式、尺寸公差、表面粗糙度等 信息。尽量做到在设计时就考虑到制造要求，这将有 助于应用ｃＡＤ／ｃＡＭ系统将凸轮机构的设计、工程分 析、工艺分析、加工过程集成化。目前，针对空间凸 轮的三维造型已有一些研究成果。张高峰等应用ＵＧ 自带的ＧＲＩＰ二次开发工具构建了弧面分度凸轮的三 维ＣＡＤ 一；车仙林等应用ＡｕｔｏＣＡＤ和ＶＢ完成了空 间凸轮的实体造型＿２］。总体来说，目前所见的研究工作 主要局限在如何构建凸轮的参数化三维几何模型上， 对于后期工程分析和数控加工所需的信息和数据则考 虑较少，使其应用范围受到限制。本文以圆锥凸轮机 构为研究对象，结合已完成的摆动从动件圆锥凸轮机 构的数学模型，在特征造型软件ＭＤＴ开发平台上，应 用二次开发技术，研制了一套具有设计计算和自动三 维特征造型功能的圆锥凸轮机构虚拟设计系统，在一 定程度上解决了这一问题。 １系统设计思想 本系统设计思想的核心是将凸轮廓面的空间坐标 数据和运动学分析、动力学分析、数控加工所需的几 何数据等由统一的数学模型生成，而在特征造型时加 入材料种类、热处理方式、尺寸公差、表面粗糙度等 其它信息。因此，系统包括根据凸轮机构设计要求设 计计算凸轮机构的主要参数及凸轮廓面的空间坐标数 据、完成凸轮的特征造型、根据用户需要输出可视化 结果及数据文件等主要逻辑功能。 １．１ 圆锥凸轮廓面方程 笔者在前期工作中已应用单参数曲面族包络面理 论，从三维空间导出了摆动从动件圆锥凸轮机构凸轮 廓面方程、机构压力角、廓面主曲率的数学表达式 。 通过这些基础数学表达式，就可以方便地应用计算机 程序精确计算出圆锥凸轮廓面上任一点的坐标、压力 角、主曲率等重要参数。圆锥凸轮廓面的参数化方程 如下： — （ ，９２）＝［ａｃｏｓ￣＋（ ＋ ）ｓｉｎ￣ｅｃｏｓＹ一 ６ｃｏｓ ｃｏｓ 一（ｒ１＋￣＇ｔａｎａ）ｃｏｓ￣ｃｏｓ（ ＋ ）＋ ６ｓｉｎ ｓｉｎ ｓｉｎｙ＋（ｒ１＋＆ａｎａ）ｓｉｎ￣ｓｉｎＹｓｉｎ（０＋ ）］｛＋ Ｌ—ａｓｉｎ￣ｅ＋（ ＋ ）ｃｏｓｐｅｃｏｓ７＋６ｃｏｓ ｓｉｎ ＋（ｒ１＋ ＆ａｎａ）ｓｉｎ￣ｃｏｓ（ ＋ ）＋６ｓｉｎ ｃｏｓ ｓｉｎｙ＋（ｒ１＋ ｔａｎｄ）ｃｏｓ ｓｉｎｙｓｉｎ（ ＋ ）］ ＋［一ｂｓｉｎ￣ｃｏｓＹ一（ｒｌ＋ ＆ａｎａ）ｃｏｓｇｓｉｎ（ ＋ ）＋（ ＋ ）ｓｉｎ）＇￣ｋ。………（１） 式中：ａ——摆杆回转轴线至凸轮轴线距离； ÷国家自然科学基金资助项目（５０２７５１００） 收稿日期：２００６—０１ ２４；修回日期：２００６ ０４—２２ 作者简介：李俭（１ ９６０一），男，四川成都人，副教授，硕士，主要研究方向：ＣＡＤ／ＣＡＭ。
第２１卷第６期
２００６年１２月 内蒙古民族大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎ￣ｏｆ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．２００６
ＣＡＤ技术中特征造型技术
韩教宇，李冬梅
（内蒙古民族大学物理与机电学院。内蒙古通辽０２８０４２
摘 要：特征造型技术是ＣＡＤ关键技术的一个重要研究热点，是ＣＡＤ技术发展的必然趋势．文章重点针对特
征造型系统展开论述，对特征造型技术原理、定义和分类做了详细的阐述，并基于轴类零件形状特征造型系统
的开发，分别论述了特征形状处理模块、特征参数输入模块、特征定义模块、特征对象管理模块、特征修改模
块、特征造型模块等重要模块的建立过程和理论等．
关键词：ＣＡＤ；特征造型技术；主要功能
中图分类号：ＴＰ３９１．７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０１８５（２００６｝０６—０６７６—０２
Ｆｅａｔｕｒｅ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ＣＡＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＨＡＮ Ｊｉｎｇ—ｙｕ，ＬＩ Ｄｏｎｇ—ｍｅｉ
（ＣｏＵｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｌｃｓ，Ｉｎｎｅｘ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ．Ｔｏｎｇ￣ａｏ ０２８０４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅａｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈｏｔｓｐｏｔ ｏｆ ＣＡＤ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ
ｃｅｒｔａｉｎ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ＣＡＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｅａｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ’ｓ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ
ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｆｔ ｆｅａｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌ—
