几何约束求解思维框架

时间:2021-07-29 00:40:38

几何约束求解一个显然的思想是将几何约束转化为代数方程组,然后求解方程组,得到问题的解。

由于几何约束问题往往涉及到大量的几何体,会产生大型非线性方程组,而至今尚无求解大型非线性方程组的完整稳定的方法,为提高效率和减少求解复杂度,几何约束求解的基本思想就是“分而治之”,即首先将一个大系统依据一定的算法分解为若干个可求解的、规模小的子系统,然后对每个子系统采用代数、数值或几何的方法进行单独求解,最后根据这些子系统之间的约束,对它们进行装配组合,从而完成整个大系统的求解。

现有的分解方法可以分为基于最大匹配的分解方法、基于构型识别的分解方法和基于结构刚性的分解方法,以下将对这几种方法进行综述。

一、几何约束求解框架

几何约束求解思维框架

 

二、几何约束体系结构

  约束求解器的体系结构下如图所示。图形文件翻译器对一般的CAD图形文件(如DXF文件)作转换和匹配,建立图形中各几何元素之间的结构关系、尺寸对几何元素的约束关系、尺寸之间的函数关系等,建立图形的几何关联模型。前处理器包括一个方程组求解器和一个几何约束转换器。前者用以求解工程约束,主要是尺寸之间的函数关系,这种函数关系还可用来定义几何元素视图间的关联实现多视图参数化设计;后者识别和修正不良标注尺寸,实现各类约束向核心约束的转换,建立约束求解模型。约束求解器根据几何约束模型实现约束求解和构造计划的生成。后处理器包含所有的几何元素求解子程序,实现结构点求解和几何模型的重构。

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三、几何约束分类

   

约束分类,有很多种,其大概分类如下

 

几何约束求解思维框架

 

复杂约束可以转化核心约束的形式。工程约束可以转化为相应的结束和尺寸约束,结构约束又可转化为尺寸约束,尺寸约束最终转化核心约束。

所有约束最终都可以转化为点点距离约束和点点矢量约束。

 

几何约束求解思维框架

 

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四、几何约束方程组求解

  方程组求解一般流程

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  方程有效判断流程

 

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