农业机械设计论文提纲

论文题目：面向设计重用的农机三维CAD模型检索方法研究

摘要：农业机械装备是我国制造业中的重要组成部分,农业机械产品设计多数依然采用传统设计方法,存在产品开发周期长、重复性设计多、设计资源难以重用等问题,以工业化与信息化深度融合为主线的模型检索重用技术是促进农机装备产业升级的重要途径之一,可有效利用已有设计资源,缩短设计周期,降低设计成本,从而实现快速化设计。目前包括农机制造领域在内的三维模型数量快速增长,满足农机设计人员全方位、多样化的模型检索需求已成为农机设计重用技术的关键。为提高农机三维CAD模型检索方法的准确度与适用性,促进农机装备快速化、智能化设计,本文面向农机装备设计重用,聚焦三维模型检索关键技术,分别针对农机三维CAD模型的通用性、特殊性以及局部耦合性设计特点展开检索方法研究。论文的主要研究内容与创新点如下:（1）构建了面向设计重用的农机三维CAD模型专用库。三维模型库是研究检索方法准确性与适用性的基础,专一领域需要专用模型库,专用模型库需要专用检索方法,因此本文通过课题协作农机企业、互联网以及三维建模三种方式收集农机三维CAD模型,构建了以拖拉机与联合收割机为主,以农机装备关键零件为辅,以国际通用CAD模型为补充的农机三维模型专用库,解决了农机三维CAD模型库不系统、不全面的问题,为研究针对农机三维模型专用检索方法提供充分数模资源支持。（2）研究了基于自适应动态加权的形状分布检索方法。针对农机三维模型中具有通用属性以及结构简单的三维模型,该方法在利用传统形状分布方法检索快速且稳定的基础上,重点在特征点采样规则、多特征融合两方面进行改进。实验结果表明,改进后的形状分布特征提取效果不仅能够体现模型线与面、内部与表面、距离与曲率等综合形状特征,而且能够有效弱化低区分度特征,突出模型特征差异性,提高了模型特征分辨率。（3）研究了基于多分辨三维小波变换的模型检索方法。针对农机三维模型中具有特殊性以及结构复杂的三维模型,该方法将空间域难以有效提取模型特征问题转换到频域,采用三维小波变换方式提取三维模型特征,并引入层次分析法对变换后的多分辨频域特征子空间进行相似性比较。实验结果表明,二层级小波变换能够满足现阶段结构复杂模型检索精度要求,基于小波变换的检索方法有效提高了农机功能性与结构复杂类模型检索准确度与适用性。（4）提出了一种基于光传播模拟的三维模型局部特征检索方法。农机模型局部耦合特征多数集中于模型内部,传统特征提取方法只依靠模型表面信息,制约了模型局部特征检索性能。针对农机三维模型局部耦合多样性,本文利用光线传播时透射性强这一特性,使用Monte-Carlo法模拟光子束在三维模型中的传播历程,借助多种光传播信息表征隐藏在三维模型内部的局部特征。实验结果表明:该方法能够提取融合模型表面特性与内部形态的局部特征,更好满足了农机三维模型局部特征检索需求。以上针对农机三维模型通用性、特殊性以及局部耦合性的三种检索方法涵盖了从空间域到频率域、从整体到局部的多层次检索,在此基础上,本文设计开发了农业机械装备三维模型检索原型系统SDAU-AMRS V1.01,实现对农机三维模型检索方法与资源全面化、系统化整合,为农机装备快速设计提供可复制、易推广的设计重用样板。

关键词：农业机械;农机CAD模型;设计重用;三维模型检索;快速化设计

学科专业：农业机械化工程

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 三维模型检索与重用研究现状

1.2.1 农业机械设计重用技术

1.2.2 三维模型检索方法

1.3 存在的问题

1.4 研究内容

1.4.1 课题来源与研究意义

1.4.2 拟解决的问题与创新点

1.5 论文组织结构

第二章 农机三维CAD模型库的构建与分类

2.1 引言

2.2 设计重用三维CAD模型库

2.2.1 通用三维模型库

2.2.2 专用三维模型库

2.3 农机三维CAD模型专用库构建

2.3.1 农业机械装备设计需求

2.3.2 农机三维模型收集

2.3.3 三维模型格式

2.3.4 农机三维模型特征分析

2.4 农机三维CAD模型库分类

2.4.1 分类方法与流程

2.4.2 分类结果

2.5 本章小结

第三章 农机三维CAD模型形状分布特征提取与检索

3.1 引言

3.2 形状分布概述

3.2.1 形状分布算法原理

3.2.2 形状分布函数属性

3.3 动态加权融合形状分布描述符

3.3.1 方法概述

3.3.2 组合式特征点采样

3.3.3 自适应特征融合

3.4 相似性度量

3.4.1 基于语义相似性度量

3.4.2 基于分类学习相似性度量

3.4.3 距离相似性度量

3.5 评价标准

3.5.1 宏观定性指标

3.5.2 定量指标

3.6 算法验证与讨论

3.6.1 自适应加权融合特征提取结果

3.6.2 检索性能比较

3.6.3 检索实例

3.7 本章小结

第四章 农机三维CAD模型频域特征提取与检索

4.1 引言

4.2 小波频域特征提取

4.2.1 方法概述

4.2.2 频域变换基函数选择

4.2.3 旋转归一化处理

4.2.4 小波频域特征描述子构建

4.3 基于层次分析法的模型相似性评价

4.3.1 频域层次分析权重计算

4.3.2 组合权重相似性度量

4.4 实验结果与讨论

4.4.1 层次分析权重结果

4.4.2 小波函数对特征提取影响

4.4.3 算法性能验证分析

4.4.4 检索实例

4.5 本章小结

第五章 农机三维CAD模型局部特征提取与检索

5.1 引言

5.2 局部特征提取

5.2.1 方法概述

5.2.2 局部空间光传播模拟

5.2.3 局部特征描述符

5.3 相似性比较

5.3.1 局部特征度量

5.3.2 局部关联特征度量

5.3.3 相似性计算

5.4 实验结果与讨论

5.4.1 光子束模拟数量影响

5.4.2 约束空间形状对特征提取影响

5.4.3 相似性度量方式验证

5.4.4 局部检索算法比较

5.5 本章小结

第六章 农机三维模型检索原型系统

6.1 引言

6.2 检索系统简介

6.3 系统功能

6.4 原型系统设计重用实例

6.4.1 基于模型检索的适应性设计重用实例

6.4.2 基于模型检索的详细设计重用实例

6.4.3 基于模型检索的系列化设计重用实例

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 研究展望

参考文献

致谢