特征造型技术
CAD技术中特征造型技术
（ ｏ ｅｅｏ ｈｓ ｓ ｎ ｌｃ ｏ ｃ ａｌ ，ｎ ｅ ｎｏａＵｎｖｒｔ ｒ ｔ ｎｌｉ ． ｏ ｇ ａ ２ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ Ｕｇ ｆ ｙｉ ｄＥｅｔ ｍｅｈ ｎ ｓＩｎｘＭｏ ｇｌ ｉ ｓｙｆ ｉ ａｔ ｓＴ ｎ ￣ｏ０ ８４ ，ｈｎ ） Ｐ ｃａ ｒ ｃ ｉ ｅ ｉ ｏ Ｎａｏ ｉｅ Ａｂ ｔａ ｔ Ｆ ａｕ ｅｍｏ ｅｉｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｅｅ ｒｈ ｈ ｔｐ ｔ ｆＣ ｓｒ ｃ ： ｅ ｔｒ ｄ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ａｒｓａ ｃ ｏｓ ｏ ＡＤ ｋ ｙｔｃ ｎ ｌｇ ，ｗｈｃ ｈ ｎ ｓ ｏ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉｈ ｉ ｔ ｅ ｓ ｃｒａｎ ｔｅ ｄ ｏ Ａ ｔｃ ｎ ｌｇ ． Ｆ ａ ｕｅ ｍｏ ｅｉｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓｐ ｉｃｐｅ ． ｅｉｉ ｏ ｎ ｈ ｅｔｉ ｒ ｎ ｆ Ｃ Ｄ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ ｔ ｒ ｄ ｌ ｅｈ ｏｏ ｙ’ ｒ ｉ ｌ ｄ ｆ ｔ ｎ ａ ｄ ｔｅ ｎ ｎ ｎｉ
样更容易修改 ， 助于加强产品设计 、 有 分析 、 工艺 准备、 加工检验等各部 门之间的联 系， 更好地将产 品设计意 图贯彻到后续 过程 ， 并及时得到反馈意见 ． 特征是产 品形状 和功 能属性 的统一 ， 它包 括产品 的几何 形状 、 拓扑关 系 、 型功能、 示方法 、 典 表 物流信息 、 集合特性等信息 】 ． ２ ２ 分类 ． 功能 特征 ： 描述零件的用途和功 能． 形状特征： 描述零件 的几何形状信息． 精度特征 ： 描述零件 的几何形状和 尺
ｃａｓｆ ａｉｎ ｒ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｒｉｌ． ａ ｅ ｎ ｔ ｅｅ ｐｏｔｔ ｎｏ ｈ ｈ ｆ ｅ ｔｒ ｄ ｌ ｌｓｉ ｃ ｔ ｓｗｅｅｉ ｒｄ ｃｄ ｉ ｔ ｅａ ｔ ｅ Ｂ ｓｄｏ ｈ ｘ ｌｉ ｉ ｆｔ ｅｓ ａｔｆ ｕ ｅｍｏ ｅ— ｉ ｏ ｎ ｎ ｃ ａｏ ａ
基于特征造型技术的空间凸轮CAD建模系统
６ ｏ ｃ ｓ 一 （ １＋ ￣ ａ ａ）ｃ ｓ ｏ （ ＋ ｃ ｓ ｏ ｒ ＇ ｎ ｔ ｏ ￣ｃ ｓ
６ｉ ｓ ｓｎ ＋ （１ ｓｎ ｉ ｉｙ ｒ ＋＆ａ ａ ｓｎ ｓｎ ｓ （ ＋ ） ｛ ｎ ｎ ） ｉ￣ ｉＹ ｉ ０ ｎ ］＋
Ｌ ａｉ￣ ＋ （ ＋ ） ｏ ｐ ｏ ７＋ ６ｏ ｓ ＋ （ １ — ｓ ｅ ｎ ｃ ｓｅ ｓ ｃ ｃｓ ｉ ｎ ｒ＋
要 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
本 系统设 计思 想 的核心 是将 凸轮 廓 面的空 间坐标
÷ 国 家 自然 科 学基 金 资助 项 目 （０ ７ １ ０ ５２５０） 收稿 日期 ：２ ０ —１２ ；修 回 日期 ：２ ０ ４２ ０ ６０ ４ ０ ６０ —２
作 者 简 介 ：李 俭 （ ６一 ， ， １ ０） 男 四川 成 都 人 ， 教 授 ， 士 ， 要 研 究 方 向 ： ９ 副 硕 主 ＣＡＤ／ ＡＭ 。 Ｃ
） ＋
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
造型艺术的特征
造型艺术的特征
1、直观具象性，是指造型艺术具有运用物质媒介在空间展示具
体艺术形象的特性。
造型艺术运用物质媒介创造出的具体的艺术形象，直接诉诸人们的视觉感官。
这种直接具体的形象蕴含着丰富的艺术意蕴，把具体可视或可触的形象直接呈现在观众面前，引起观众直观的美感。
造型艺术也可以把现实生活中某些难以显现的无形事物，转化为可以直观的具体视觉形象。
2、瞬间永恒性，是指造型艺术具有选取特定瞬间以表现永恒意
义的特性。
造型艺术是静态艺术，难以再现事物的运动发展过程，但它却可以捕捉、选择、提炼、固定事物发展过程中最具表现力和富于意蕴的瞬间，寓动于静，以瞬间表现永恒。
比如摄影艺术，摄影画面瞬间的表达，往往抓住即将抵达高潮之前的瞬间，给人的想象留下无穷延伸空间。
3、空间表现的差异性，是指造型艺术各门类内部在空间表现上
具有彼此不同特性。
如中西绘画运用不同的透视方法在二维平面上营造虚幻的三维立体空间，在西方油画中是用焦点透视，中国画则运用散点透视。
4、凝聚的形式美，是指造型艺术具有在艺术形象中凝结和聚合
形式美的特性。
形式美法则对于造型艺术各门类都具普遍性，因而运用形式美法则对物质媒介进行加工，便可以整合出凝聚着形式美的艺术符号。
形式美多种多样的法则（如对称、均衡、节奏、韵律、对比、比例、主从、尺度、明暗、虚实、多样统一等）在各门类艺术的具体
运用中，又凝聚成美的千姿百态。
比如比例的匀称、变化的节奏韵律、明暗对比、多样统一、虚实相生等，都是形式美法则在各种门类艺术中的集中呈现。
造型艺术特征
造型艺术特征
造型艺术是一种通过形状、线条、颜色和空间等视觉元素来表现感觉、情绪和思想的艺术形式。
其特征包括以下几个方面：
1. 形状与线条：造型艺术强调形状和线条的选择与表现。
形状可以是具象的物体或抽象的符号，线条可以是曲线、直线、斜线等不同形式。
通过形状和线条的运用，艺术家可以表达出各种感觉和情绪。
2. 色彩与明暗：色彩是造型艺术中重要的表现手段。
色彩的选择和运用可以影响观者的情绪和感受。
明暗对比也是一种常用的造型艺术手法，通过明暗的变化可以产生深度和层次感。
3. 空间与透视：造型艺术通过空间布置和透视原理的运用来创造立体感。
艺术家可以通过透视的方式将平面转化为立体，使观者感受到深度和空间的存在。
4. 抽象与具象：造型艺术既可以是具象的，即可辨识出具体对象的形象，也可以是抽象的，即摈弃具象形式，通过形状、线条和色彩等元素表达情感和思想。
5. 表现手法与风格：不同的艺术家有不同的表现手法和风格。
例如，一些艺术家善于运用流畅的线条和明快的色彩表现动感与生命力，而另一些艺术家倾向于运用精细的线条和柔和的色彩表现细腻与内敛。
综上所述，造型艺术的特征主要包括形状与线条、色彩与明暗、
空间与透视、抽象与具象以及表现手法与风格等方面。
这些特征通过艺术家的创作和观者的感受相互交融，形成独特的艺术作品。
几何和特征造型技术及应用
几何和特征造型技术及应用几何和特征造型技术是计算机图形学中的两个重要领域，它们在不同的应用中发挥着重要的作用。
在这篇文章中，我将介绍几何和特征造型技术的基本概念，并介绍它们在不同领域的应用。
几何造型是计算机图形学中用于描述和表示物体形状的一种技术。
它通过使用一系列的几何图元（如点、线、面）来构建物体的模型。
几何造型技术可以分为两类：基于顶点的造型和基于体素的造型。
基于顶点的造型是通过定义物体的顶点和边来描述其形状的。
这种技术可以使用多边形网格来表示物体的表面。
多边形网格是由一系列的三角形、四边形等简单几何形状所组成的。
它可以用于建模各种形状的物体，从简单的立方体到复杂的有机形状都可以使用多边形网格进行表示。
基于顶点的造型技术常用于计算机游戏、动画制作和虚拟现实等领域。
基于体素的造型是通过将物体空间分割成一系列的小立方体来描述其形状的。
这种技术可以用于建模实体物体，如建筑物、车辆等。
基于体素的造型技术通常需要大量的计算和存储资源，因此在实际应用中常常只用于建模少数物体。
除了几何造型技术，特征造型技术也是计算机图形学中的重要技术之一。
特征造型是一种用于描述和表示物体结构和特征的技术。
特征可以是物体的局部形状、纹理、颜色等。
特征造型技术可以分为两类：基于模型的特征造型和基于图像的特征造型。
基于模型的特征造型是通过对物体进行建模和分析来提取物体的特征。
这种技术通常需要使用专门的算法和工具来完成。
基于模型的特征造型技术可以用于人脸识别、目标跟踪等应用。
基于图像的特征造型是通过对物体的图像进行处理和分析来提取物体的特征。
这种技术通常需要使用计算机视觉和图像处理的技术来完成。
基于图像的特征造型技术可以用于图像检索、图像分类等应用。
几何和特征造型技术在很多领域中都有广泛的应用。
在工业设计中，几何和特征造型技术可以用于产品设计和建模。
在医疗领域中，几何造型技术可以用于制作人体器官的模型，以及进行医学图像的分析和处理。
特征造型
图9 自动特征识别
三、特征造型方法
（3）基于特征设计(Design by Feature)。利用特征进行零件设 基于特征设计 。 即在设计阶段就调入形状特征造型， 计，即在设计阶段就调入形状特征造型，逐步把几何信息和特 征信息存入数据库中，建立零件的特征数据模型。 征信息存入数据库中，建立零件的特征数据模型。
特征造型
特征造型基本概念； 特征造型基本概念； 特征表达与特征关系； 特征表达与特征关系； 特征造型方法； 特征造型方法； 举例—应用 应用Pro/E进行特征造型； 进行特征造型； 举例 应用 进行特征造型 思考题。 思考题。
一、特征造型基本概念
特征造型的提出； 1 特征造型的提出； 2 特征定义； 特征定义； 3 特征分类； 特征分类； 参数化特征； 4 参数化特征； 特征造型的优点。 5 特征造型的优点。
二、特征表达与特征关系
●
特征关系表达
特征关系现在还无统一的表达方法,一般分为两类: 特征关系现在还无统一的表达方法,一般分为两类:一为特征定 位关系表达, 位关系表达,二为特征连接关系表达
图5 零件的定位关系图
图6 特征的连接关系
三、特征造型方法
以特征作为造型基本元素描述产品的方法叫做基于特征的造型 技术。 技术。 （1）交互特征标定(Interactive Feature Definition) 交互特征标定 通过交互方式人工辅助识别特征，输入工艺信息，建立起零件 通过交互方式人工辅助识别特征，输入工艺信息， 描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。 描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。
图4 特征的布尔运算
二、特征表达与特征关系
2.基于B Reps（边界表示模型）的特征表达: 2.基于B-Reps（边界表示模型）的特征表达: 基于 将特征定义为相互联系的面的集合，称为“面特征” 将特征定义为相互联系的面的集合，称为“面特征”，BReps模型是基于图的 所有的几何（拓扑） 模型是基于图的， Reps模型是基于图的，所有的几何（拓扑）信息显式的表达 在面、 顶点表中，可以与属性值（如表面粗糙度、材料、 在面、边、顶点表中，可以与属性值（如表面粗糙度、材料、 尺寸和公差等）联系在一起。 尺寸和公差等）联系在一起。 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达: 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达: 基于混合CSG/B 的特图11 拉伸扫描特征
参数化特征造型技术在SolidEdge中的应用
件 模 型 中要 求 的 高层 次 信 息 以 “ 征 ” 形 式 表 特 的
示 。另外 ， 械设 计 过程 的复 杂性 、 机 多样 性 和灵 活
大 多 数传 统 的 Ｃ ＡＤ系 统 虽 然具 有 较 强 的 几
三个 层 次 ， 即应 用 层 、 辑 层 和 表 达 层 如 图 １ 逻 ¨，
所示 。
何 造型 功 能 、 简便 的操 作 以及 系 统 内部 较 完 善 的
信息管理手段 ， 但这些 系统所建立 的零件 信息模
型 只 限于 几何 信 息 和 拓 扑信 息 ， 少 有 表 达 面 向 很 加 工 的工 程语 义 信 息 ， 此 不 能完 整 地 表 达 工 程 因
数 加 以更 改 。参 数 化是 全 相关 和系 列化 设计 的技
术 基础 。 自从 Ｐ Ｃ公 司 的 Ｐｏ Ｅ ｇｎ ｅ 首先 应用 了基 Ｔ ｒ／ ｎ ｉｅｒ 于 特 征 的参 数化 技 术 以来 ， 个 Ｃ Ｄ软 件公 司 均 各 Ａ
将 该 技术 融 人 到 自 己的 软 件 开 发 理 念 当 中 ， 且 并
１ Ｓｌ ｄｅ中 的特 征 技 术 ｏｉ Ｅ ｇ ｄ
１ １ 特征 概 念 的层 次 表示 ．
类 、 布 特 征类 和 过 渡 特 征 类 。这 是 充 分 考 虑 分 到几 何 形状 的造 型 和 加 工 的方 便 性 ， 用 面 向对 采 象 的技 术 对 特 征 进 行 的 高 度 的抽 象 。 Ｓｌ ｄｅ ｏｉ Ｅ ｇ ｄ
１ ２ Ｓ ｌ ｄ ｅ中的特 征 结构 ． ｏ ｄＥ ｇ ｉ
第三章 特征造型入门
§3.8 倒角
一、操作过程：
1、单击【造型】→【特征生成】→【倒角】，或 者直接单击 按钮，弹出倒角对话框 。
2、填入距离和角度，拾取需要倒角的元素，单击 “确定”完成操作。
二、操作参数：
在倒角操作中只有距离和角度两项需要进行参数设 置。
§3.9 线性阵列
一、操作过程：
1、单击【造型】→【特征生成】→【线性阵列】， 或者直接单击 按钮，弹出线性阵列对话框 。
§3.1 拉伸
一、操作过程：
1、单击【造型】→【特征生成】→【增料】或【除料】 →【拉伸】，或者直接单击 或 按钮，弹出拉伸 对话框。
2、选取拉伸类型，填入深度，拾取草图，单击“确 定”完成操作。
二、操作类型：
拉伸特征分为实体特征和薄壁特征两种特征形式如图 3-2。拉伸类型包括“固定深度”、“双向拉伸”和 “拉伸到面”
二、操作类型：
筋板有“单向加厚”和“双向加厚”两种方式。单 向加厚是指按照固定的方向和厚度生成实体。双向加厚 是指按照相反的方向生成给定厚度的实体。
§3.14 孔
一、操作过程：
1、单击【造型】→【特征生成】→【孔】，或者 直接单击 按钮，弹出孔对话框。 2、拾取打孔平面，选 择孔的类型，指定孔的 定位点，点击“下一 步”， 填入孔的参数， 单击“确定”完成操作。
§3.2 旋转
一、操作过程：
1、单击【造型】→【特征生成】→【增料】或【除 料】→【旋转】，或者直接单击 或 按钮， 弹出旋转对话框 。
2、选取旋转类型，填入角度，拾取草图与旋转轴线， 单击“确定”完成操作。
二、操作类型：
旋转类型包括“单向旋转”、“对称旋转”和“双向旋 转” 。
§3.3 导动
2、拾取阵列对象，分别在 第一和第二阵列方向，拾取边/ 基准轴，填入距离和数目，单击 “确定”完成操作。
特征造型的原理及应用实例
特征造型的原理及应用实例1. 特征造型的定义特征造型是一种通过对目标对象进行形态和结构的分析、提取和表达，来实现对目标对象的理解和描述的技术。
通过特征造型，可以将复杂的、抽象的对象转化为具体的、可观测的特征，以便进行进一步的分析、识别和应用。
2. 特征造型的原理特征造型的原理主要包括以下几个方面：2.1 特征提取特征提取是特征造型的关键环节。
通过对目标对象的形态、结构和属性进行分析，提取出能够表达目标特征的特征向量。
特征提取的方法有很多，常见的包括形状特征、纹理特征、颜色特征等。
2.2 特征表达特征表达是将提取到的特征信息进行编码和表示的过程。
不同的特征表达方法可以用于不同的特征类型和任务需求。
常见的特征表达方法有直方图表示、矩阵表示、向量表示等。
2.3 特征匹配特征匹配是利用已知的特征信息与待匹配的特征进行比较和匹配的过程。
通过特征匹配，可以实现对目标对象的识别、检索和分类等任务。
特征匹配的方法有很多，包括相似性度量、模型匹配、模式识别等。
2.4 特征应用特征造型在很多领域都有广泛的应用。
例如，在计算机视觉中，特征造型可以用于图像识别、目标检测、人脸识别等任务；在自然语言处理中，特征造型可以用于文本分类、机器翻译、信息抽取等任务；在数据挖掘中，特征造型可以用于特征选择、数据降维等任务。
3. 特征造型的应用实例特征造型的应用实例有很多，下面列举几个常见的实例：•图像识别图像识别是特征造型的重要应用之一。
通过提取图像的颜色、纹理、形状等特征，可以实现对图像进行分类、目标检测等任务。
例如，在人脸识别中，可以通过提取人脸的关键特征点，实现对人脸的识别和比对。
•文本分类文本分类是特征造型在自然语言处理中的应用之一。
通过对文本的词汇、语法、句法等特征进行提取和表达，可以实现对文本进行分类、情感分析等任务。
例如，在垃圾邮件过滤中，可以通过提取邮件的关键词、语义特征等，实现对邮件是否为垃圾邮件的判断。
•数据挖掘数据挖掘是特征造型在大数据分析中的应用之一。
第6讲 参数化特征化造型方法
张秀芬 内蒙古工业大学机械学院研究生课程
80年代
参数化造型、 变量化造型、 特征造型技术 实体造型
70年代
70年代
自由曲面造型
20世纪60年代
线框造型技术
CAD技术发展历程
第一场CAD技术革命—曲面造型技术（70年代初） 达索飞机制造公司 贝塞尔曲面 CATIA
价格昂贵，租用一套CATIA的年租金需15～20万美元 软件商品化程度低，开发者本身就是CAD大用户，彼此 之间技术保密 CV 由美国波音(Boeing)公司支持 I-DEAS 由美国国家航空及宇航局(NASA)支持 UG 由美国麦道(MD)公司开发 CATIA 由法国达索(Dassault)公司开发 效益显著，许多车型的开发周期由原来的6年缩短到只需 约3年。
几何形体
方程求解 实例匹配 求解实例
几何约束
几何尺寸
尺寸驱动的实现
实现尺寸驱动的关键，在于尺寸链的求解。 尺寸驱动的几何模型由几何元素、尺寸元素和拓扑元素 三部分组成。当修改某一尺寸时，系统自动检索该尺寸 在尺寸链中的位置，找到它的起始几何元素和终止几何 元素，使它们按新尺寸值进行调整，得到新模型，接着 检查所有几何元素是否满足约束。如不满足，则让拓扑 约束不变，按尺寸约束递归修改几何模型，直到满足全 部约束条件为止。 尺寸驱动法一般用于结构形状基本定形，可以用一组参 数来约定尺寸关系的设计对象。生产中最常用的系列化 零件就属于这一类。
以螺钉数目为变量
均匀分布的螺钉
变量化造型系统
变量化造型系统是一种约束驱动的系统，它不仅考虑了尺寸 约束和拓扑约束，还考虑了工程约束。
几何形体
工程方程组
几何约束
约束检验
CAD技术
1.CAD技术：设计人员和计算机有机结合，利用计算机的强大算术运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务，使设计人员集中精力进行有效的创造性思维，发挥各自特长的新型设计方法。
2.广义CAM：指应用计算机进行制造信息处理、控制的全过程3.狭义CAM：计算机辅助编制数控机床加工指令（数控加工程序、或G代码），即CAM系统对由CAD系统产生的产品数学模型，选择确定加工工艺参数、生成、编辑仿真刀具的运动轨迹，实现产品的虚拟加工，产生实际数控加工程序4.CAD/CAM一体化系统: 具有相互独立，又依靠中间数据库相互联系的部分：产品图输入或产品造型；模具强度分析和成型过程中流动分析和冷却分析模拟；数控仿真和数控程序生成。
三维实体模型：是关于物体几何信息和拓朴信息的完整描述5.图形处理软件：是指软件市场上供应的各种商品化图形软件包，在塑料模具设计与加工中较常用的主要是如下几种：Unigraphics，Pro/Engineer，AutoCAD和Mastercam6.特征造型技术：是几何造型的最新发展，它不但完整地表示产品的形状信息，而且还包含与产品制造、零件的功能、产品组装等有关信息，具有自动推理与决策能力。
7.草绘特征：指形状和放置位置都需要用户明确指定的特征，如拉伸特征﹑扫描特征﹑混合特征等。
8.虚拟特征：是创建实体特征的参考，相当于几何学中的辅助点﹑线﹑面。
按其功能的不同又分为：基准特征﹑曲面特征和修饰特征。
9.点放特征：指形状固定，用户只需指定特征的放置位置和控制特征大小的尺寸参数，就能产生的特征。
如：倒圆角﹑倒角﹑直径特征等。
10.扫描：是将一个截面沿着选定的轨迹曲线掠过而生成的特征基础特征：是进行零件设计时创建的第一个特征，可以是实体特征也可以是虚拟特征。
构造特征：是指基础特征完成之后，为完成零件模型设计而增加的各种特征，它可以是实体特征也可以是虚拟特征。
简述造型艺术的审美特征
造型艺术是一种古老的艺术形式，它通过对现实生活中的事物进行概括、提炼、加工，运用线条、色彩、形态等艺术语言，创造出具有美感的形象，以表达创作者的审美情感和思想观念。
造型艺术的审美特征主要体现在以下几个方面：一、形象性造型艺术最基本的特征就是形象性。
形象性是指通过创作者的观察、体验、构思和表现，将现实生活中的自然物象和人文景观转化为具有美感的艺术形象。
造型艺术的形象性包括具象、意象和抽象三个层次。
具象是指对客观物象的如实再现，具有直观性和逼真感；意象是指通过主观构思和创造，将具象形象进行变形、夸张、重组等处理，以表达特定的意境和情感；抽象是指通过纯粹的形态、线条、色彩等元素，表现一种形式美感和视觉效果，不涉及具体物象的再现。
二、空间性造型艺术的空间性是指通过构图、透视、比例等手段，营造出一个具有三维感的空间。
造型艺术的空间性可以通过平面绘画和立体雕塑等多种形式来表现。
在平面绘画中，空间感主要通过透视和色彩的渐变等手法来营造；在立体雕塑中，空间感则通过形态的起伏、穿插、层次等关系来表现。
造型艺术的空间性可以给观者带来一种身临其境的感觉，增强艺术作品的感染力和美感。
三、静态性造型艺术的静态性是指造型艺术作品在展示过程中呈现出相对静止的状态。
与动态的艺术形式如表演艺术和影视艺术相比，造型艺术作品一旦创作完成，便具有相对的稳定性。
这使得造型艺术作品能够更好地展现出物象的形态、色彩、质感和内涵等要素，使观者有足够的时间去品味和感受作品的美感。
同时，造型艺术的静态性也要求创作者在创作过程中要有高度的概括和提炼能力，以最简洁的语言表现最深刻的内涵。
四、物质性造型艺术的物质性是指造型艺术作品必须以物质材料为载体来表现。
不同的物质材料具有不同的质感、纹理和色彩等属性，这些属性都会对造型艺术作品的视觉效果产生影响。
同时，物质性也意味着造型艺术作品具有一定的物质价值和使用价值。
在欣赏造型艺术作品时，不仅要关注其艺术美感，也要关注其物质属性和文化内涵。
舞蹈艺术的造型特征
象、 又象征 了一种 出于污泥而不染的情操 。还有 很 多这类舞 蹈 ， 节是 简单的 ， 情 或根 本没有 什么
情节 ， 人物性格也是 比较概括 的。虽然它也要求 形象 的鲜 明生动 ，但却没 有不同个性的要求 ， 而 是 一种从生活升华 了的 ， 使人浮想联翩 的理想化 的艺术 创造 。舞 剧虽也 同样 讲究 动态美和 形式
动作连接组成的 。如果用歌 曲相 比， 造型动作好
比是 乐 甸 ，过 渡 的 连 接 动 作 则 好 比是 过 门 ， 它
们相 互补充 ， 相辅 相成 ， 形成 能表达一定 情绪 或
的造型动作 。比如要塑造一个 儿童形象 ， 在情绪 舞 中他可以被笼统地表现为天真活 泼 ， 而作为舞
剧 中一个角色 ， 则要求进一步赋予展现其 本质 的
须通过演员的创造最后完成 。造型性规定了演员 必须具有鲜 明的形象 感 ，无论做什么动作技巧 ， 都必须 根据 形象 去舞 蹈 ，表达出真挚的感情 ， 而 不能为舞蹈而舞蹈 ， 技术而技术 ， 内心体验 ， 而 便 是人物造型的基础。
需要多种步伐 、 、 姿态 技巧的渲染 ， 需要 多种造 也
通 过各种各样的艺术形象去感染观众 。 作为舞蹈 艺术来说 ， 主要是运用人 的形体技 巧造 型来展现
绚丽多彩 的艺术特色 ， 这是它的主要特征之一 。 有 人形容 舞蹈是 “ 动着 的雕塑” “ 活 、 正在运 动的绘 画” 但雕塑和绘画与舞蹈相比 ， 。 在造型上 的 区别 是明显的 。雕塑和绘 画 是属于静 止的造
点一是外部特征与内心感情 ｝有机统一 。 向 外部特
征即 ： 表达性格 的典型动作 ； 内心感情 即 ： 气质 、 思想 、 情绪 ； 也就是 “ ” “ ” 合所产生 的形 形 与 神 结 象动作。没有感 ｆ 青的动作 ，打不动不了观众 ， 同 样． 没有典型 的动作表 现 ， 依然是 难以 引起 观众
盐化工容器设备CAD设计中特征造型技术应用研究
维普资讯
第３ ７卷
Ｖ０ ．７ Ｉ ３
中
国
井
矿
盐
ＣＨＩ ＮＡ ＷＥＬ ＮＤ ＲＯ Ｌ Ａ ＣＫ ＡＬ Ｓ Ｔ
盐 化工容器 设备Ｃ Ｄ 计中 征造 Ａ设 特 型技术应用 研究
袁 超
ｆ 川理 Ｔ 学 院计 算 机 科 学 系 ， 四 四川 自贡 ６ ３０ ） ４ ０ ０
ｇａ ｈ ｃ ｒｐ ｉｓ
ｌ 引 言
助 制造 系统 Ｃ ＡＭ 等 ．提 供 反 映 设 计 人 员 意 图 的 非 几何 信息 ． 材 料 、 差等 。 如 公
目前 ． 多 商 用 Ｃ 许 ＡＤ 系 统 是 基 于 特 征 造 型 的 系
在 盐化工 容器设 备 Ｃ ＡＤ 设 计 中 。 征 造 型 技 术 特
摘
要 ： 章 提 出特 征 造 型技 术在 盐化 工 容 器 设备 Ｃ Ｄ 设 计 的 应 用 ， 设 计 人 员 的操 作 对 象 不再 是 文 Ａ 使
原 始 的 线条 和 体 素 。 而是 在 盐 化 工 容 器 设备 功 能 要 素 的 更 高层 次 上 进 行 ， 接 体 现 设 计 者 的 设 计 意 图 ， 直 使 建 立 的 产 品模 型 容 易 为 非 设 计 人 员 理 解 和便 于组 织 生产 ， 助 于加 强 产 品设 计 、 有 分析 、 艺 准 备 、 工检 工 加
特征造型方式及其在Pro／E中的应用
特征造型
【 文献标识码】 Ｂ 【 文章编号】 １０ — ７ Ｘ（０ ７０ —０ ８ ０ ０ ３ ７ ３ ２ ０ ）１０ ６ — ２
【 中图分类号】 Ｔ ３ １ ４ Ｐ １． ５
引 言
体特 征 、 合 实体特 征 等。 程特征 是 在基础 实 体特 征 混 工
特 征是 重要概 念 特 征模 型是用 特 征 以搭 积木 方 式 构建 的模 型 。特征 模 型体现 了当前 的参数 化设计 思 想 ， 模型 的管理 、 改 和重构更 加方 便 。特 征造 型是 对 修
征信息附加到已有的几何模型上 ， 这种方法实现简单 ， 但操作繁琐 、 设计效率低。
（ ）特征 识 别 。先在 传统 实体 造 型 系统 中生 成零 ２ 部 件 的几何模 型 ，然 后通 过针 对特 定领 域 的特征 自动 识 别 系统 ， 几何 模 型 中将 所需 要 的特 征识别 出来 ， 从 这 种 方法 自动 化程 度 高 ，但 特征 的 自动识 别是 一个 复杂
算机软硬件技术发展至今 ， 随着生产组织集成化、 自动
化 程 度增强 的产 物 ，它对形 体组 成及 描述 的信 息更 具 工 程含 义 。使 用 Ｐ０Ｅ软 件构 建三 维 模 型是 特征 造 型 ｒ，
的典 型应用 。
术领域 ， Ｂ样条 曲面等参数 曲面在设计 中也大显其能 ，
为更 加精 确 美 观 的 Ｃ ＡＤ产 品造 型设 计 提 供 了强大 的
１２ 特 征 的分 类 ．
征 造 型过程 是在 特征 空 间内对 向量 的 引用和 实例 化 的 过 程 。同前 特征 造 型方式 主要 有三 种 ： （ ） 互 式特 征 定义 。在 传统 的实体 造 型系统 中 １交 加 入特 征定 义 系统 ，通过 交互 的定 义操 作将 高层 的特
基于参数化特征造型技术的变压器结构方案设计
对象 的设计方法 ， 对相关 的构件 建立相应的特征类 ， 同时还要把 类对象 添加到 Ａ ｕ ｔ ０ Ｃ Ａ Ｄ的图形库 中， 以对数据进行有效 的管理与维护。 此外还 在输 电工程 中， 变压器 是一种不可或缺 的电气设备 ， 其主要用途 是 为 了快速获得变压器的结构设计 对 电源电压进行变控 ，以满 足人们 日常生活 与生产中 的用 电 电压 的需 应该在构件之间建立一定的约束关系 ， 设计应基于特 征的参数化二维和三维 的变压器结构特征造型。 要， 变压器被广泛 的应用于输 电工程 中。变 压器 的结构 设计是变 压器 设 方案 ， 计 的重要组成部分 ，结 构的合 理性直接 影响变压器 的使用 效果与安全。 ２ 变压器 结构 的划分 般来 说， 在变压器总体设计初步完 成以后 ， 结合 已经确 定的主要 本文将把参数化特征造型技术运用于变压器 结构 方案 设计 中， 希 望通 过 数据 与电磁方案 ， 并 结合相 应的技术任务 的要求 ， 对变压器 的结构进行 本文关键变压器结构设计相关的介绍 ， 对相关工作者有所帮助 。 设计 。本文将根据相关 的设计要求， 把变压器整体的结构分为绝缘 部分、 １ 变压 器简 介 线 圈部分 、 油箱 部分、 铁芯部分 以及 引线部分， 各个 部分是通 变压器被广泛 的应用 于国民经济各 部门之 中， 主要是对电源 电压 进 总装部分、 图１ 为变压器主体结构 的划分 。 行变控 ， 以获得 满足 人们 日常生活与生产中的用电需要的电压。对于变 过一些构件进行连接起 来的，
基于参数化特征造型技术的变压器结构方案设计
崔原 浩
（ ）
摘 要： 随着生产技术 的不 断发展 ， 一些新 的科学技 术被广泛地 应用于 电力 工程中 的设备 与输 电线路 建设中 。与此 同时 ， 人 们逐 渐把参数化特 征造型技术运 用于变压器结构方案设计 中。 本文将运用面 向对 象的结构设计方法 ， 并把变 压器结构划分 为几个 部分， 采 用Ｏ Ｗｅ ｃ ｔ ＡＲ Ｘ ２ ０ ０ ０与 ＭＦ Ｃ类库的结合 ， 建立相应 的特 征类与构件之 间的约束关系 ， 对变压器 结构相应 的特 征造型进行 设计 ， 以获得 良好 的变压 器结构设计方案 。希 望通过本文关于基于 参数 化特征造型技术 的变 压器结构方 案设计相关 的介绍 ， 对变 压器结 构设计有
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特征转换
A、B为不同特性造型系统： • 等价转换 A中的一个特征转换到B中有相同几何的特
征，如设计模型中的一个通孔转换到加工特征模型中 的一个通孔。 • 投影转换 A中的一个特征转换到B中一个具有更少信 息的特征。 • 关联转换 A中的一个特征转换到B中一个与之相关联 的特征，如设计模型中的一个肋特征转换到有限元分 析特征模型中的一个负载特征。 • 组合转换 A中的多个特征通过重新组合转换到B中的 多个特征。
薄 壳 特 征 s h e ll_ fe a tu re
拔 模 特 征 d ra ft_ fe a tu re 切 角 特 征 c o rn e r_ fe a tu re 镜 像 特 征 m irro r_ fe a tu re 阵 列 特 征 p a tte rn _ fe a tu re
线 性 阵 列 特 征 lin e a r_ p a tte rn _ fe a tu re 圆 周 阵 列 特 征 c irc u la r_ p a tte rn _ fe a tu re 用 户 自 定 义 特 征 u s e r_ d e fin e _ fe a tu re
UDF形式化定义
• Geometry表示UDF对应的几何形状。几何形状是与 具体实例相关的，同一个UDF的不同实例，具有不同
的几何形状。
• Attribute表示特征的属性。如特征的名称、体积、
材料、公差以及其它用户自定义的工程描述信息。它 把具有多义性的几何形状映射到具体的物理实体。
• History表示UDF的设计过程。History可以使用特 征依赖图来表达。特征依赖图中结点代表组成UDF的
特征识别
特征提取
特征模型
设计师
(b)特 征 识 别
特征造型器
特征模型
实体造型器
几何模型
(c)基 于 特 征 的 设 计
特征识别
特征的自动识别包含以下几个步骤： • 进行拓扑和几何模式匹配； • 提取被识别的特征； • 决定特征的参数； • 完成特征模型； • 组合单个的特征以获取高层意义上的特征。
内容提要
• 引言 • 特征的定义和分类 • 基于特征的零件信息模型 • 特征的表示 • 特征的创建与识别 • 几何形状特征及UDF • 特征造型系统的 • 特征造型技术的发展 • 特征造型系统
简介
• CAD技术发展的几次革命 • 特征造型是近二十年来发展起来的一种新的造
型方法，它是CAD第三次技术（参数化技术） 革命的里程碑。 • 特征(Feature)一词的出现，最早是在一九七 八年MIT的Gossard D.C.所指导的Soltes J.W的学士论文“A Feature-Based Representation of Parts for CAD”中。
形状特征
布尔操作：实体加、实体减 • 扫：拉伸，旋转，轨迹扫 • 放样：变截面 • 修饰特征（二次）：倒角，凸台(boss)、
打孔（hole）、凹槽（pocket）、筋板、 抽壳(hollow) ，拷贝，阵列，镜像
曲面特征：偏置（offset）、缝合 （sew）、修补（patch）、修整 （trim）、分割（split）
面向对象的特征表示 • 特征标示ID • 特征类型 • Brep • 特征引用FDG • 参数与约束CBG • 特征操作
特征创建方法 （Next)
• 特征交互定义 • 特征自动识别 • 特征转换 • 基于特征(库)的设计
设计师
特征创建方法
几何造型器
几何模型
特征定义系统
特征模型
实体模型
工艺规划
(a)特 征 交 互 式 定 义
参 考 轴 特 征 re fe re n c e _ a x is _ fe a tu re 基 于 草 图 的 特 征 s k e tc h _ b a s e d _ fe a tu re
拉 伸 扫 特 征 e x tru d e _ fe a tu re 旋 转 扫 特 征 re v o lv e _ fe a tu re 广 义 扫 特 征 s w e e p _ fe a tu re 放 样 特 征 lo ft_ fe a tu re 局 部 特 征 lo c a l_ fe a tu re 圆 角 特 征 ro u n d _ fe a tu re
用户自定义特征
• 用户自定义特征(User defined feature， UDF)：是对设计人员而言具有明确工程语义， 包含约束和设计过程的形状特征集合。在产品
的设计过程中，UDF可以根据不同的尺寸值和
约束关系产生设计变体，并作为一个整体参与 零件的布尔运算。
• 自定义特征可以形式化定义为
UDF=(Geometry，Attribute，History， Constraint).
• 其缺点是对迭代初始值要求较高，如果初始值 偏离方程组的真根过远，迭代难以收敛；而且 当约束方程数目和自变量数目不相等，即方程 组处于过约束或欠约束状态时，雅可比矩阵的 逆不存在，牛顿－拉普逊迭代法失效。
系数矩阵是稀疏的
三角分块方法
x1 x2 x5 x6 x3 x4 x7 x8 1 0 0 0 0 0 0 0 f7 0 1 0 0 0 0 0 0 f8 0 1 1 0 0 0 0 0 f6 1 1 1 1 0 0 0 0 f2 1 1 0 0 1 1 0 0 f1 0 0 1 1 1 1 0 0 f5 0 0 0 0 1 1 1 1 f3 0 0 1 1 0 0 1 1 f4
• 更为严格的定义也被使用：特征就是一个包含 工程含义或意义的几何原型外形。特征在此已 不是普通的体素，而是一种封装了各种属性 （attribute）和功能（function）的对象。
特征的作用
在CAD系统引入“特征”后，能够 起到以下三方面的作用： • ①表示设计意图； • ②简化传统CAD系统中繁琐的造型过程； • ③从高层次上对具体的几何元素如点、 线、面进行封装。
• 约束的定义分为两步，首先用户选择具有工程意义的尺 寸和参数，而后用户建立个参数之间的约束方程。
UDF的实例化
• UDF的实例化过程包括UDF定位、参数
赋值、约束检查和内部特征重构四步。
实例化过程也是用户对UDF定义过程中
选取的各个属性和参数进行重新赋值的 过程。通过对属性和参数重新赋值，进
而驱动UDF模型得到不同的实例。
特征的分类
• 从产品整个生命周期来看，可分为：设计 特征、分析特征、加工特征、公差及检测 特征、装配特征等；(STEP产品模型)
• 从产品功能上，可分为：形状特征、精度 特征、技术特征、材料特征、装配特征；
• 从复杂程序上讲，可分为：基本特征、组 合特征、复合特征。
基于特征的零件信息模型
特征的表示
常 半 径 圆 角 特 征 co n sta n t_ ro u n d _ fe a tu re
旋 转 扫 特 征 re v o lv e _ fe a tu re
广 义 扫 特 征 s w e e p _ fe a tu re
Inte局S部 o特放l征样idl特o c形征a l_lof状efta_ tfue特raetu r征e （续）
GCG
P1 per
L4
P5 a2
L1
d2
L3
r
a1
C
圆 角 特 征 ro u n d _ fe a tu re 常 半 径 圆 角 特 征 co n sta n t_ ro u n d _ fe a tu re 变 半 径 圆 角 特 征 v a ria b le _ ro u n d _ fe a tu re
倒 角 特 征 c h a m fe r_ fe a tu re
所以，事实上几何定义过程就是使用特征造型系统进行 造型的过程。对于一个已经存在的零件，几何定义的过 程则表现为用户从特征历史树上选取子特征的过程，被
选取的子特征构成UDF所包含的内部特征集合。 • 属性定义的过程是定义UDF所包含的描述信息的过程，
描述信息可能包括密度，体积，重量等具有工程意义的 参数。
基于几何推理的人工智能 方法
• 采用一个基于符号推理和操作的专家系统来求解约束。 它基于这样一个事实，即在工程图中的绝大多数图形 都可以通过直尺、圆规和量角器绘出。该方法建立了 一个规则体系，将几何形体的约束关系用一阶逻辑谓 词描述，存入知识库中。系统从知识库中提取出有关 信息 ,通过推理机逐步推导出几何细节。该方法具有 基于规则方法的优点，诸如几何知识清晰的表示 ,知 识和处理的分离，规则库的可扩充性，而且完全避免 了数值算法的不稳定性。
各个子特征，弧代表子特征之间的依赖关系。
• Constraint表示构成UDF的几何元素之间的拓扑约束、
尺寸约束及自定义方程约束。这些约束通过对各个子
特征之间约束关系的定义，起着维护UDF工程语义， 判别UDF有效性的定义特征
内部特征1
内部特征2
... 内部特征3
内部特征n
牛顿－拉普逊迭代法
F ( X ) [ F 1 ( X ) ,...,F m ( X ) ] T 0
X k 1 X k J (X k ) 1 F (X k )
F 1
x1
...
F 1
xn
J(Xk)
Fm
...
Fm
x1
xn
牛顿－拉普逊迭代法的优 缺点
• 牛顿－拉普逊迭代法的优点是如果迭代收敛的 话，则收敛速度很快。
特征定义
特征的认识不同，至今尚无统一的 特征定义，Shah指出一个特征所至少需 要满足以下几个条件中的一个：
• 零件的物理组成部分； • 可以映射到某一个具体的形状； • 有工程意义； • 有可以预知的属性。
特征定义
• 通用定义：特征就是任何已被接受的某一个对 象的几何、功能元素和属性，通过它们我们可 以很好地理解该对象的功能、行为和操作。