面向客户定制的产品多约束变形设计技术及其在车身定制设计中的应用

针对客户对产品外形高品质化与个性化的要求，本项目提出面向客户定制需求的产品多约束变形设计技术研究，结合汽车车身的定制设计，系统深入地研究基于形状定制单元的产品设计历史模型、基于知识导航的模糊变形需求多通道交互获取、基于多准则约束的形状定制单元变形控制、产品变拓扑变形与形状置换、定制参数驱动的产品相似变形。通过对作用曲线、边界与形状定制单元等要素的拖动、位移、置换与移植等操作，将客户的定制需求直观地转化为产品变形设计操作，支持客户在虚拟环境中实时感受与评价变形设计的效果，从而，将客户定制需求与产品变形操作、虚拟现实交互有机地结合起来，实现面向客户定制的产品变曲率、变拓扑、变参数变形设计。在此基础上，开发虚拟环境中产品变形设计与定制系统，为快速满足客户需求的产品变形设计提供技术支撑和工具支持，从而，有效地缩短定制产品的开发时间，提高定制产品的客户满意度。

针对客户对产品外形高品质化与个性化的要求，较为系统地提出了面向客户定制需求的产品多约束变形设计方法：.1）提出了基于拉普拉斯光顺的特征基曲面重构方法，实现了产品设计历史模型重建。通过基于主成分分析的曲面拉普拉斯光顺迭代分析，找到了实现特征基曲面重构所需的最佳迭代次数，构造了基于高斯混合模型的曲面特征高度场，设计了自适应的光顺系数，实现了基曲面与形状设计历史的精确重构。.2）提出了形状定制特征置换与移植方法，实现了产品变特征变形设计。构建了基于法向膜层的形状定制特征表示模型，设计了变形特征膜层置换、移植与融合算法，使得设计者能以复制粘贴的方式，简便地将源曲面几何特征移植到其他模型曲面或者自身曲面其他位置。.3）提出了骨架线驱动的形状定制单元变形方法，实现了产品变曲率协调变形设计。提出基于变分原理的骨架线变形方法，利用扩散效应将骨架线变形扩散到骨架线网，避免了整张曲面的能量方程求解。提出基于小波基多尺度分解的变形曲面光顺拼接融合，实现了多曲面协调变形求解与光顺处理。.4）提出了有限元增强拉普拉斯的形状变形设计，实现了保特征的产品形状定制。利用有限元刚度矩阵与拉普拉斯矩阵形式的一致性，巧妙地将有限元法与拉普拉斯网格变形方法相结合，使产品变形规律更接近现实模型。提出基于张量投票的全局特征识别方法，利用全局特征对网格变形进行控制，保持变形过程中产品全局特征的不变性。.5）提出了语义驱动的曲面多约束变形，将基于几何的曲面变形拓展为基于知识的形状定制。建立了变形语义与变形几何约束的关联描述，实现了基于点约束、曲线约束、形状语义约束的多准则约束形状变形控制方法，使得设计者可以直观地控制产品形状变形。.开发了产品形状多约束变形设计系统，应用于汽车车身形状定制与变形设计中。通过对形状定制单元的拖动、置换与移植等操作，将客户的定制需求直观地转化为变形设计操作，为快速满足客户需求的产品变形设计提供方法支撑和工具支持。.在ASME Journal of Computing and Information Science in Engineering， Engineering with Computers，Applied Surface Science等国内外SCI/EI期刊及重要学术会议录用发表论文14篇，作为主要成员获国家科技进步二等奖1项。