基于虛擬環(huán)境的意圖驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)研究.pdf

1、傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)工具（CAID）不能完全滿足造型設(shè)計(jì)的要求，一方面是因?yàn)槭苤朴谧烂嫦到y(tǒng)所提供的二維人機(jī)交互方式，另外一個(gè)原因是因?yàn)檫@類工具通?；趯υ煨蛶缀螀?shù)的直接操控，不夠直觀。結(jié)合當(dāng)前軟、硬件發(fā)展水平，立足于改造傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)工具使其符合設(shè)計(jì)師的工作特征和習(xí)慣，本文創(chuàng)造性地提出基于虛擬環(huán)境（VR）的意圖驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)概念。 產(chǎn)品開發(fā)前期，設(shè)計(jì)師面對的往往是未完全定義好的問題，造型設(shè)計(jì)過程因而有別于常規(guī)設(shè)

2、計(jì)，有其自身的特點(diǎn)。根據(jù)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與自然界進(jìn)化的相似性，本文采用口語記錄分析法對產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程進(jìn)行定性研究，揭示了產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)問題定義和解決方案的進(jìn)化過程及兩者之間的交互作用特性。以此為理論基礎(chǔ)，借助交互進(jìn)化計(jì)算技術(shù)構(gòu)建了交互進(jìn)化造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體框架，并給出了基于交互進(jìn)化策略的曲線造型設(shè)計(jì)工具IESCM作為實(shí)例。 深入研究計(jì)算機(jī)輔助交互進(jìn)化造型設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)意圖引導(dǎo)機(jī)制，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地提出在交互進(jìn)化設(shè)計(jì)中引入自

3、適應(yīng)機(jī)制來捕捉并跟蹤設(shè)計(jì)意圖、實(shí)現(xiàn)意圖驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的思想。據(jù)此構(gòu)建了基于自適應(yīng)交互進(jìn)化的意圖驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架，并給出了基于自適應(yīng)交互進(jìn)化策略的意圖驅(qū)動(dòng)曲線造型設(shè)計(jì)工具AIESCM。運(yùn)用不同的步長參數(shù)調(diào)節(jié)法，試驗(yàn)了非相關(guān)多參數(shù)變異AIESCM- 、統(tǒng)一步長的非相關(guān)變異AIESCM- 、1/5成功法則AIESCM-1/5以及成功法則AIESCM- 四種不同的自適應(yīng)機(jī)制，以尋求針對交互進(jìn)化設(shè)計(jì)的最佳解決途徑。AIESCM與IESCM的對比

4、試驗(yàn)表明，本文提出的概念具有較強(qiáng)的可行性和應(yīng)用潛力。 提出通過VR-CAID系統(tǒng)集成，利用傳統(tǒng)CAID系統(tǒng)所提供的強(qiáng)大建模工具實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。分別從橫向集成和縱向集成兩個(gè)角度出發(fā)，研究VR-CAID系統(tǒng)集成的不同方式。并分別以CUBE和3DS MAX作為VR、CAID平臺的實(shí)例，對CUBE-3DS MAX的系統(tǒng)集成技術(shù)進(jìn)行了研究。基于面片數(shù)據(jù)傳輸和VRML文件共享兩種方式，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)系統(tǒng)的集成。此外還對VR-CAI

5、D集成平臺上意圖驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，構(gòu)建了基于CUBE-3DS MAX平臺的意圖驅(qū)動(dòng)曲線造型設(shè)計(jì)環(huán)境作為實(shí)例。 基于CUBE-3DS MAX意圖驅(qū)動(dòng)曲線造型設(shè)計(jì)平臺，進(jìn)行車身特征曲線和船體概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究。應(yīng)用試驗(yàn)表明，VR-CAID直接在線集成為造型設(shè)計(jì)工作構(gòu)建了一個(gè)實(shí)時(shí)的增強(qiáng)可視化環(huán)境，基于自適應(yīng)交互進(jìn)化計(jì)算的造型工具則可以跟蹤、捕捉設(shè)計(jì)師的意圖，加速設(shè)計(jì)進(jìn)程，對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)工具的改造為設(shè)計(jì)師提供了