华 南 理 工 大 学 学 报 自 然 科 学 版
第 卷 第 期
Journal of South China University of Technology
Vol No
年 月
Natural Science Edition
December
文章编号 X
收稿日期
基金项目 国家重大工程项目XJQB
作者简介 胡伟 男 博士生 讲师 主要从事 M EMS 设计与建模研究 Email huweigdut com
面 向 概 念 设 计 的 M E M S 产 品 实 例 检 索 方 法
胡伟
胡国清
华南理工大学 机械与汽车工程学院 广东 广州 广东工业大学 机电工程学院 广东 广州
摘 要 针对现有产品实例检索方法存在的问题及概念产品结构的特点 提出了一种基
于路径集的微机电系统MEMS产品实例检索方法 通过关键元部件及其拓扑关系建立
产品结构树 并转化为相应的产品路径集 以产品路径集的编辑距离来衡量产品实例相似
度大小 文中首先提出了产品路径集及其编辑操作的定义 建立了基于产品路径集的加权
编辑距离计算模型 然后根据路径集编辑操作的原则提出了产品路径对编辑距离算法 以
此为基础提出产品路径集编辑距离的计算方法和流程 实现对 M EMS 产品实例结构的相
似度评价 最后以微机械滤波器的实例检索为例验证了该方法的有效性
关键词 微机电系统 产品路径集 编辑距离 相似度 实例检索
中图分类号 T H doi
j
issn X
微机电系统 MEMS 是 一 个 全新的 多 学 科
边缘交叉研究领域
在 MEMS 设计理论及方法尚
未成熟的情况下 如何有效利用前人的设计知识 以
支持 M EMS 产品概念设计 是现阶段 M EMS 设计
及其计算机辅助设计 CAD技术急需解决的关键
问题
基于实例的推理CBR技术是一种基于过去实
际经验或经历的推理技术 CBR 技术在产品设计领域
已经得到应用 其核心在于产品实例检索 文献
分别通过影响力描述子和密度形状描述框架 实现
了基于形状特征的实例检索技术 文献从产品
模型的拓扑结构角度 分别提出了基于拓扑连接图
Reeb 图和扩展 Reeb 图的实例检索方法 文献提
出了基于体积特征的三维部件形状相似度计算方
法 文献提出形状特征拓扑关系 几何形状及
位置相似度的计算方法 实现了零件相似性评价 文
献也开展了类似结构特征相似度计算及检
索方法的研究 上述研究以零件的密度 形状 尺寸
及体积等结构特征为基础 实现了单个零件的结构
相似度计算 为产品实例检索提供了一些新思路 然
而 在 MEMS 产品概念设计阶段 设计人员考虑的
首要问题是如何通过关键零部件实现预期的产品功
能 而不是具体的零件形状 尺寸及体积等结构特征
这些结构特征及相关参数的确定是详细设计阶段
的主要任务 因此 上述方法可用于详细设计阶段
单个零件的检索 难以适用于由多个零部件组成的
复杂产品实例检索 对于产品概念设计的支持作用
有待进一步完善
针对上述问题及产品概念设计的特点 文中提
出一种基于路径集的 M EMS 产品实例检索方法 通
过建立产品结构树并转化为相应的产品路径集 以
路径集的编辑距离作为产品实例结构相似度衡量指
标 实现概念设计阶段 M EMS 产品的实例检索
M EMS 概念产品结构分析与表示
产品结构树
产品概念设计的主要任务是实现功能到结构的
映射 即依据功能需求获得产品结构的描述 基于这
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