【摘 要】
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计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD）广泛应用于我国诸多行业中。目前我国的CAD几何引擎技术落后于国外,CAD市场更是处于被国外垄断的状态。为了摆脱该现状,我国需要早日开发出完全由中国自主研发的CAD几何引擎并广泛投入使用。为了开发出中国自主研发的CAD几何引擎,我国早已将对产品数据模型表达与交换标准（Standard Exchange of Product data
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计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD）广泛应用于我国诸多行业中。目前我国的CAD几何引擎技术落后于国外,CAD市场更是处于被国外垄断的状态。为了摆脱该现状,我国需要早日开发出完全由中国自主研发的CAD几何引擎并广泛投入使用。为了开发出中国自主研发的CAD几何引擎,我国早已将对产品数据模型表达与交换标准（Standard Exchange of Product data model,STEP）的研究纳入了国家重点研发项目中。本文对STEP标准中以STEP中性文件作为数据载体的转换方式进行了研究。本文重点讨论了将STEP中性文件中的几何、拓扑信息的进行解析和转换的过程以及对STEP中性文件中具有拓扑缺陷的球面模型进行修复的过程,本文的主要工作有以下四点:（1）本文通过对大量不同CAD系统导出的STEP中性文件的内容进行语义分析后,设计了信息提取模块。在信息提取模块中通过对数据进行数据预处理、数据分析、数据分割和数据存储四个阶段的处理完成了对STEP中性文件中几何、拓扑信息的提取和存储。该模块中设计的算法具有较强的实用性,目前市面上较为流行的CAD系统中导出的STEP中性文件均可以通过该算法提取并存储其中的几何、拓扑信息。（2）本文通过对STEP标准的集成资源中的几何、拓扑信息进行分析,设计了信息转换模块。信息转换模块通过设计的转换函数、转换框架和数据字典将提取的几何、拓扑信息转换到三维几何引擎内部类中。本文设计的转换函数基本囊括了集成资源中所有的几何、拓扑信息,不同的实体模型会在转换框架通过数据字典以调用其对应的转换函数,实现数据的转换。信息转换模块的设计提高了系统可扩展性和可维护性,使得本系统具有较强的适用性。（3）本文根据STEP标准中定义的球面的参数化方程,发现了极点的存在。通过对球面模型中的三维曲线在曲线所属球面的二维参数域上的表达进行分析后,设计了修复参数域的算法,使得STEP中性文件中存储的球面模型能够成功被离散。本文设计的修复算法解决了因STEP中性文件中未存储球面模型极点处的拓扑而导致获取的球面模型无法成功离散的问题,使得从STEP中性文件中读取的球面模型能够成功离散。（4）本文根据STEP标准中定义的球面和圆的参数化方程,在对多个STEP中性文件中存储的球面模型进行分析后,发现了球面模型中奇异点和极值点的存在。对读取的球面模型中缺失的极值点和奇异点处的拓扑进行了修复,解决了球面中的曲线因经过奇异点而产生二义性问题和经过奇异点和极值点时可能出现的信息缺失问题。本文设计的修复算法提高了离散化的准确度,使得从STEP中性文件中读取的球面模型能够在后续的离散化过程中被准确离散。
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