基于虛擬環(huán)境的意圖驅動產(chǎn)品造型設計研究.pdf

1、傳統(tǒng)計算機輔助工業(yè)設計工具（CAID）不能完全滿足造型設計的要求，一方面是因為受制于桌面系統(tǒng)所提供的二維人機交互方式，另外一個原因是因為這類工具通?；趯υ煨蛶缀螀?shù)的直接操控，不夠直觀。結合當前軟、硬件發(fā)展水平，立足于改造傳統(tǒng)計算機輔助工業(yè)設計工具使其符合設計師的工作特征和習慣，本文創(chuàng)造性地提出基于虛擬環(huán)境（VR）的意圖驅動產(chǎn)品造型設計系統(tǒng)概念。 產(chǎn)品開發(fā)前期，設計師面對的往往是未完全定義好的問題，造型設計過程因而有別于常規(guī)設

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

3、適應機制來捕捉并跟蹤設計意圖、實現(xiàn)意圖驅動設計的思想。據(jù)此構建了基于自適應交互進化的意圖驅動產(chǎn)品造型設計系統(tǒng)框架，并給出了基于自適應交互進化策略的意圖驅動曲線造型設計工具AIESCM。運用不同的步長參數(shù)調節(jié)法，試驗了非相關多參數(shù)變異AIESCM- 、統(tǒng)一步長的非相關變異AIESCM- 、1/5成功法則AIESCM-1/5以及成功法則AIESCM- 四種不同的自適應機制，以尋求針對交互進化設計的最佳解決途徑。AIESCM與IESCM的對比

4、試驗表明，本文提出的概念具有較強的可行性和應用潛力。 提出通過VR-CAID系統(tǒng)集成，利用傳統(tǒng)CAID系統(tǒng)所提供的強大建模工具實現(xiàn)虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品造型設計。分別從橫向集成和縱向集成兩個角度出發(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平臺的實例，對CUBE-3DS MAX的系統(tǒng)集成技術進行了研究?；诿嫫瑪?shù)據(jù)傳輸和VRML文件共享兩種方式，實現(xiàn)了兩個系統(tǒng)的集成。此外還對VR-CAI

5、D集成平臺上意圖驅動產(chǎn)品造型設計的實現(xiàn)進行了研究，構建了基于CUBE-3DS MAX平臺的意圖驅動曲線造型設計環(huán)境作為實例。 基于CUBE-3DS MAX意圖驅動曲線造型設計平臺，進行車身特征曲線和船體概念設計的應用研究。應用試驗表明，VR-CAID直接在線集成為造型設計工作構建了一個實時的增強可視化環(huán)境，基于自適應交互進化計算的造型工具則可以跟蹤、捕捉設計師的意圖，加速設計進程，對傳統(tǒng)計算機輔助造型設計工具的改造為設計師提供了