《智能CAD方法与模型》求取 ⇩

目 录1

第一章CAD系统与方法1

1.1 CAD的概念和历史1

1.1.1 CAD基本概念1

1.1.2 CAD的历史1

1.1.3CAD系统的类型2

1.2 CAD硬件系统4

1.2.1 CAD硬件4

1.2.2图形显示设备4

1.2.3 2D图形输入设备6

1.2.4图形输出设备8

1.2.5 PC-CAD硬件与工作站9

1.2.6 3D物体输入设备11

1.2.7 VR相关的设备12

1.3 CAD软件系统13

1.3.1 CAD软件系统的层次13

1.3.2 CAD通用软件15

1.3.2.1图形软件及其标准15

1. 3.2.2造型软件16

1.3.2.3工程分析软件17

1.3.2.4工程数据库管理软件（工程DBMS）18

1.3.2.5人工智能软件19

1.3.3 CAD系统举例——AutoCAD简介20

1.3.4 CIMS21

1.4 CAD方法22

1.4.1面向画面方法23

1.4.2面向计算方法23

1.4.3面向对象造型方法24

1.4.4面向综合方法24

2.1.1设计问题求解及其信息表征分析25

第二章设计的认知25

2.1设计问题求解25

2.1.2设计理论及模型分析26

2.1.3设计系统的形式化模型27

2.1.4智能CAD系统中的设计模型28

2.2设计创新的思维方法32

2.2.1抽象思维和形象思维32

2.2.1.1形象思维和抽象思维的不对称模型32

2.2.1.2形象信息与抽象信息的一致化度量34

2.2.1.3抽象思维38

6.2.2.2局部一致性搜索算法 139

2.2.1.4形象思维40

2.2.1.5小结44

2.2.2创造性思维45

2.2.2.1创造性思维概述45

2.2.2.2创造性思维的二重性46

2.2.2.3创造性思维的四阶段论47

2.2.2.4创造性思维的二阶段论47

2.2.2.5创造性思维模型48

2.2.2.6类比推理的创造性49

2.2.2.7逆向思维方式的创造性49

2.2.3创造性设计方法举例50

2.2.3.1头脑风暴法50

2.2.3.2组合创新法51

2.2.3.4缺点逆用法52

2.2.3.3类比方法52

2.2.3.5中山正和法53

2.2.3.6理想化方法53

2.3形状方案设计思维模型54

2.3.1对象选例型55

2.3.2约束联想型56

2.3.3分解综合型56

2.3.4抽象逆反型58

2.3.5小结58

第三章 智能CAD的领域与方法60

3.1智能CAD的概念与历史60

3.1.1智能CAD的概念及背景60

3.1.2智能CAD的历史回顾61

3.1.3智能CAD的几个发展历程63

3.1.3.1通用设计理论（GDT）63

3.1.3.2设计过程的各方面的智能支持65

3.2智能CAD的领域65

3.2.1自动方案生成65

3.2.2智能交互66

3.2.3智能显示67

3.2.4自动数据获取67

3.3智能CAD方法研究的三个方向68

3.3.1面向方案形成过程的ICAD方法68

3.3.2.2基于实例的设计方法70

3.3.2.1提出背景70

3.3.2基于设计对象表达的ICAD方法70

3.3.2.3基于原型的设计方法71

3.3.2.4 述评71

第四章基于知识的推理方法73

4.1形状文法73

4.1.1形状与形状文法概述73

4.1.2图案和雕塑的形状文法及生成规范76

7.3.3综合推理特点 176

4.1.2.1图案77

4.1.2.2形状文法78

4.1.2.4填充规则（Painting rules）80

4.1.2.3选择规则（Selection rules）80

4.1.2.5雕塑、美学和设计81

4.1.3用形状文法模拟建筑风格81

4.1.3.1单轴线别墅平面82

4.1.3.2双轴线别墅平面85

4.1.3.3结论87

4.2基于规则的设计方法88

4.2.1基于规则的设计方法概况88

4.2.2基于规则的工艺设计88

4.2.3 ZDCAPP：一个基于规则的CAPP实例89

4.2.3.1系统的设计思想89

4.2.3.2零件的特征描述90

4.2.3.3基于规则的定位设计91

4.2.4加工工艺设计91

4.3.1框架的一般描述95

4.3基于框架的设计方法95

4.3.2基于框架的形状表达方法96

4.3.3基于框架的形状生成方法101

4.3.3.1二维几何形状的交互生成101

4.3.3.2形状＋形状→形状（由形状生成形状）103

4.4例子：图案创作智能CAD系统106

4.4.1系统结构106

4.4.2知识表达和知识获取108

4.4.3知识的学习110

4.4.4结论与评价111

第五章基于搜索的设计方法113

5.1搜索的一般描述113

5.1.1搜索的介绍113

5.1.2问题求解113

5.1.2.1状态空间114

5.1.2.2产生式系统115

5.1.2.3控制策略116

5.1.3深度优先搜索118

5.1.4宽度优先搜索118

5.2启发式搜索算法119

5.2.1估价函数119

5.2.2最佳优先算法120

5.2.3 A*算法120

5.2.4启发式搜索用于空间规划121

5.3用搜索方法来优化设计123

5.3.1总体搜索123

5.3.3模式搜索124

5.3.2黄金分割搜索124

5.3.4单纯形法125

5.4.1问题的提出126

5.4例子：自动装载系统126

5.4.2问题的分解128

5.4.3系统结构130

5.4.4小结133

第六章约束满足的设计方法134

6.1基于约束满足设计的概况134

6.2约束满足的形式描述和典型的算法136

6.2.1约束满足问题的形式描述136

6.2.1.1定义136

6.2.1.2简化的搜索算法137

6.2.1.3简化的搜索算法分析138

6.2.2.1约束传递138

6.2.2提高一致性的算法138

6.2.3混合算法（Hybrid Algorithms）141

6.2.3.1前瞻算法（Look-ahead Algorithms）141

6.2.3.2后看算法（Look-back Algorithms）141

6.2.3.3其他算法（Other Algorithms）142

6.2.4基于启发性信息的算法143

6.2.4.1基本的启发性信息143

6.2.4.2理论基础上的启发性信息方法144

6.3.1.1 DOC约束描述语言概述145

6.3.1约束描述语言145

6.2.4.3网络基础上的启发性信息方法145

6.3面向设计的约束语言和类型145

6.3.1.2 DOC约束语言内部处理机制148

6.3.1.3实例：基于DOC的窗门的自动调节器的设计148

6.3.2约束类型150

6.3.2.1约束类型的概述150

6.3.2.2约束类型之一：几何约束150

6.3.2.3约束类型之二：工程约束150

6.4基于约束的参数化设计151

6.4.1什么是基于约束的参数化设计151

6.4.2轮廓构造的参数化设计系统151

6.4.3机制之一：几何描述的轮廓输入152

6.4.5机制之三：几何推理法153

6.4.4机制之二：变动几何法的特征点求解153

6.5基于约束的概念设计和约束管理154

6.5.1约束与概念设计154

6.4.6基于约束的参数化设计特点154

6.5.2 CONGEN：基于约束的概念设计系统155

6.5.3基于约束的综合器157

6.5.4约束管理器160

第七章基于综合推理的方法162

7.1类比推理162

7.1.1类比推理起源162

7.1.2类比的科学基础163

7.1.3类比推理理论164

7.1.4类比推理的根本着眼点166

7.2类比生成167

7.2.1类比生成模型167

7.2.2类比生成的几何直观含义170

7.3综合的设计方法171

7.3.1推理的松绑171

7.3.2综合推理模型174

7.4例子：基于综合推理的图案设计系统177

7.4.1思想的提出177

7.4.2图案的四要素178

7.4.3单要素综合模型179

7.4.3.1图元形状的综合179

7.4.3.2色彩的综合180

7.4.3.4布局的综合182

7.4.3.3纹理的综合182

7.4.4双要素综合模型184

7.4.4.1形状与色彩的综合184

7.4.4.2形状与纹理的综合185

7.4.4.3色彩与纹理的综合185

第八章 基于实例的设计方法（CBD）187

8.1 CBD的提出187

8.1.1 CBR的概念187

8.1.2 CBR的算法流程188

8.1.3基于范例的设计CBD——概念和历史回顾189

8.2 CBD的系统结构190

8.2.1设计Case的表达190

8.2.2.1 MOP结构191

8.2.2设计Case的内存组织191

8.2.2.2 EMOP结构192

8.2.3 CBD的算法流程196

8.3匹配与适应196

8.3.1 CYCLOPS基于CBR的设计系统196

8.3.2 Case的适应197

8.4实例——基于Case的广告设计系统200

8.4.1广告设计问题的特点200

8.4.2广告Case的表示202

8.4.3广告Case的推理算法204

8.4.4实现205

8.4.5讨论206

9.1原型法的提出207

第九章基于原型的设计方法207

9.2原型的表达、组织及学习208

9.2.1原型的表达208

9.2.2原型的组织210

9.2.3原型知识的学习及一致性维护210

9.3基于原型的设计推理211

9.3.1原型上的操作211

9.3.2设计约束的冲突解决212

9.3.3基于原型的设计推理机制213

9.3.4基于原型的智能CAD模型214

9.4例子：椅子智能CAD实验系统——AutoChair215

9.4.1系统概述215

9.4.2椅子原型的表达217

9.4.3原型的组织与检索220

9.4.4.1尺寸设计221

9.4.4基于原型的设计推理机221

9.4.4.2造型设计222

9.5自动造型技术223

9.5.1概念术语解释223

9.5.2部件生成225

9.5.3结果装配225

9.6运行实例分析226

第十章 协同式设计（Collaborative Design）228

1 0.1协同式设计背景228

10.1.1协同式设计：多领域问题228

10.1.2面临的问题228

10.2.1几个相近术语和概念232

10.2协同式设计基本概念232

10.2.2协同式设计概念结构233

10.2.3协同式设计的关键技术和问题234

10.3协同式设计的理论基础之一：协同理论（Coordinative Theory）234

10.3.1概述234

10.3.2协同理论的基本框架235

10.3.2.1协同的概念235

10.3.2.2基本协同过程235

10.3.3协同理论的方法和技术236

10.3.3.1基于相关学科协同概念的设计方法236

10.3.3.2协同合作工具分类237

1 0.4.2 AOP的形式描述系统238

10.4.1什么是Agent238

10.4协同式设计理论基础之二：面向Agent的设计理论238

10.4.3 AOP的通讯语言239

10.4.4 AOP计算框架的解释器241

10.5协同式设计关键技术之一：共享知识表达与语义一致化242

10.5.1概述242

10.5.2知识交换的统一表达格式243

10.5.2.1 KIF的介绍243

10.5.2.2概念图CG的介绍243

10.5.3语义一致化的算法244

10.5.3.1基于本体论分类的定义一致化算法244

10.5.3.2基于关联元语的映射算法245

10.6.1概述247

10.6协同式设计关键技术之二：冲突检测和解决247

10.6.2基于Petri网的一致性（冲突）检查方法248

10.6.3基于真值的冲突检测方法250

10.6.4基于约束不可满足的冲突检测方法250

10.6.5基于启发式分类的冲突解决251

10.7协同式设计关键技术之三：协同式体系结构252

10.8典型系统介绍253

10.8.1 PACT：联邦型的协同式设计系统253

10.8.1.1概况253

10.8.1.2 PACT实验操作演示254

10.8.1.3 PACT实现机制256

10.8.2 IMCOD：综合设计257

10.8.2.1概况257

10.8.2.2 IMCOD的实现机制258

10.8.3协同式工程设计系统DICE260

10.8.3.1概况260

10.8.3.2实现机制260

10.8.3.3实例：设计与建造协同化设计的任务跟踪261

第十一章基于专家系统的设计方法263

11.1专家设计系统的原理263

11.1.1专家系统简史263

11.1.1.1 DENDRAL：专家系统的诞生263

11.1.1.2第一代专家系统（1965年至1980年）263

11.1.1.3第二代专家系统（1980年至80年代末）264

11.1.1.4第三代专家系统（知识系统）研究265

11.1.2.1专家系统的分类266

11.1.2专家系统的类型266

11.1.2.2设计型专家系统267

11.1.3专家系统开发过程268

11.1.3.1知识获取阶段268

11.1.3.2知识形式化阶段269

11.1.3.3系统测试阶段270

11.1.3.4系统重构造阶段270

11.2专家系统的基本结构270

11.2.1知识库270

11.2.2数据库274

11.2.3推理机274

11.2.4解释部分275

11.2.5知识获取部分277

11.3.2挖掘机设计专家系统的构造过程278

11.3.1概述278

11.3 ZUEDES：液压挖掘机设计的专家系统278

11.3.3问题描述和知识表达279

11.3.4推理与控制策略281

11.3.4.1方案设计：整机原理方案和主要参数选择281

11.3.4.2技术设计：各机构的设计参数选择282

11.4分布式专家系统282

11.4.1分布式专家系统的提出282

11.4.2分布式专家系统类型与基本问题283

11.4.3分布式专家系统的概念结构285

11.5地下管道布线的多专家系统设计系统介绍286

11.5.1概况与基本概念286

11.5.2.1体系结构287

11.5.2系统结构分析287

11.5.2.2知识表达288

11.5.2.3智能体结构290

11.5.2.4合作与冲突解决的策略291

11.5.3系统特点与运行环境291

11.5.4进一步讨论291

第十二章基于信息流的设计方法293

12.1问题的提出293

12.1.1传统CAD系统中存在的问题293

12.1.2 CAD系统的智能、集成化研究294

12.1.3信息流设计方法的理论基础295

12.2设计过程中的信息流特点分析297

12.2.1信息流设计方法对设计本质的理解297

12.2.2设计过程中的信息流操作298

12.2.3智能和集成化设计方法下的信息流300

12.3基于设计信息流的模型结构301

1 2.3.1信息流设计模型的总体描述301

12.3.2设计对象空间非单调搜索中的信息流模型303

12.3.3设计知识处理中的信息流模型304

1 2.3.4设计多阶段迭代约束满足中的信息流305

12.4总结306

12.4.1基于信息流设计模型DIFM的分析和讨论306

12.4.2基于信息流设计模型的IIICAD系统简介307

第十三章智能显示技术310

13.1问题的提出310

13.2.1基本原理312

13.2基于图像处理的智能显示技术312

13.2.2几种典型视觉效果的模拟算法313

13.3基于画笔的智能显示技术316

13.3.1画笔的概念316

13.3.2画笔的绘制原理317

13.3.3画笔绘制的一般流程及算法318

13.4基于知识的智能显示方法319

13.4.1体素的明暗描绘知识分析320

13.4.2基于知识的智能显示原理321

13.5述评323

第十四章 三维形体的智能重建VCM方法324

14.1问题的提出324

14.2.1.1标记线方法326

14.2.1从单视图重建三维模型研究326

14.2相关工作介绍326

14.2.1.2梯度（Gradient）空间方法327

14.2.1.3线性规划方法327

14.2.1.4感知方式327

14.2.1.5体素标识方法328

14.2.2由多视图重建三维模型研究328

1 4.2.2.1 B-rep方法328

14.2.2.2 CSG方法330

14.2.3述评331

14.3 VCM方法332

14.3.1 VCM方法的算法思想332

14.3.2 VCM方法概述333

14.3.3 VCM方法的实现334

14.3.3.1视觉重建特征的提取335

14.3.3.2基元的划分与生成335

14.3.3.3推理机制336

14.4 VCM方法的分析与评价337

第十五章 智能CAD环境与工具339

15.1智能CAD开发环境339

15.1.1智能C4D开发环境的提出339

15.1.2智能CAD开发环境的基本组成339

15.2智能CAD的造型工具342

15.2.1问题的提出342

15.2.2 ZDSOLID简介342

15.2.2.1机器语言级造型——半边结构及存取操作342

15.2.2.3中间语言级造型——局部操作344

15.2.2.2汇编语言级造型——欧拉算子344

15.2.2.4高级语言级造型——布尔操作345

15.2.3自动造型技术346

15.3知识工程系统347

15.3.1 KES的一般概念347

15.3.2实例：“天马”之常规推理机349

15.3.2.1常规推理机的工作原理350

15.3.2.2常规推理机的知识表达文法352

15.3.2.3“天马”的解释机制364

15.3.2.4“天马”对设计问题的支持365

15.4工程图纸的自动理解368

15.4.1问题的提出368

15.4.2工程图纸自动理解的一般流程368

15.4.3预处理370

15.4.4矢量化371

15.4.5图形元素的抽出与识别374

15.4.5.1文字的分离与识别374

15.4.5.2符号的识别374

15.4.5.3线的识别374

15.4.5.4尺寸标注的识别375

15.5面向对象的工程数据库380

15.5.1问题的提出380

15.5.2面向对象的工程数据库的功能和特点381

15.5.3面向对象的工程数据库关键研究问题382

15.5.4典型商品化系统介绍383

参考文献385